包装盒定制生产中影响粘合强度的因素
(1)高分子化合物的相对分子质量及结构的影响。
高分子化合物的相对分子质量较小时,黏度较小,粘附性能较好。但内聚力较小,黏结强度较小。当相对分子质量过大时,黏度较高,粘附性能较差。所以,一种黏合剂的相对分子质量必须在特定的范围内,才能具有较好的粘附性能和内聚强度。
高分子化合物的分子结构与黏结强度的关系很大。含有极性基团的黏合剂对极性材料的黏结强度大,而对非极性材料的黏结强度较小。
(2)黏结面内应力的影响黏结面内应力会极大地减小黏结强度,甚至会导致接缝自动脱开。
造成黏结界面内应力的因素有4项：
①相变化
黏合剂是液态,要牢固黏结必须固化。很多黏合剂固化后会产生体积收缩现象,这是黏结界面产生内应力的原因之一。在黏合剂中加入体积变化小的填料,降低黏合剂中反应基团的密度和改进固化工艺(如采用分段升温和逐步冷却工艺)等方法,都能有效地减小相变化时体积减小造成的内应力。由于黏合剂和被黏结物的热膨胀系数不同,温度变化会在界面上造成
②热膨胀内应力。
这种内应力的大小与黏合剂和被黏结物的热膨胀系数差别的大小、温度变化的大小和被黏结物的刚性大小有关。黏合剂和被黏结物的热膨胀系数差别愈大、温度变化愈大和被黏结物的刚性愈大,造成的内应力愈大。在用有机黏合剂黏结无机材料时,加入无机填料,缩小热膨胀系数的差别,可以减小热膨胀造成的内应力。在大面积黏结时,采用点、条式涂胶,也可以减小内应力。
③组成改变
黏合剂与被黏结物的含水量会随空气湿度的变化而改变。有些材料会因含水量的改变引起体积的变化,产生黏结面的内应力。黏合剂中可溶性组分的迁移、溶剂和增塑剂的挥发等都会造成黏合剂组成的改变。此外,热性黏合剂的固化、橡胶类黏合剂的硫化等,也造成组分的改变和体积的收缩,产生内应力
④被黏结物的影响
被黏结物的性质以及表面状况对黏结强度影响很大。极性材料一般要选用极性黏合剂,黏结非极性材料选用非极性黏合剂。但是,也有例外,在具体的黏结实践中要小心。具曲下,内热固性塑料不能用热焊和溶剂黏结,只能用黏合剂黏结。但是,聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯等非极性塑料,常常要用电火花处理表面后再黏结。有增塑剂的热塑性塑料比较难黏结。多孔性材料用黏合剂的量较大。纤维素类材料用的黏合剂的PH值不能太低,否则在酸的作用下会分解,降低黏结强度。黏结金属材料时,随金属原子体积的增大,黏结强度降低。
(4)黏结工艺的影响。
黏结一般要经过以下几个步骤。
①黏合剂的配制。
②被黏结物表面的处理。
③涂胶。
④晾置
⑤搭接、固化。
⑥性能检测。
上述每一步骤的操作对黏结强度都有较大的影响。黏合剂配制时,成品的浓度、黏度、密度、pH值等都要符合规程的要求。聚乙烯、聚丙烯用薄膜电晕等方法进行表面处理后要及时黏结。黏结时的温度、压力、加压时间、施胶方法、搭接宽度、胶层厚度、涂胶后晾置的时间、固化温度等对黏结强度均有影响。人们往往认为,黏合剂层越厚,黏结越牢。但同时,随着黏合剂层的增厚,内应力增大。所以,在均匀涂敷的前提下,黏合剂层愈薄,黏结强度愈大。
(5)弱界面层
黏合剂、被黏结物和环境中含有的低相对分子质量的化合物或杂质由于热运动或界面吸附等原因,富集在黏结界面,形成弱界面层。弱界面层极大地降低了黏结强度。
例如,聚乙烯与铝黏结时,聚乙烯中含有0.1%的油酸,就会使黏结强度显著下降。油酸含量达到1%时,黏结强度为零。一些增塑剂和黏合剂互溶性很好,不会析出形成弱界面层。无机填料能和聚合物紧密混合在一起,也不会形成弱界面层。
(6)水分和其他杂质的影响
水分在黏结的两个过程中产生有害的影响。一是在施工时,材料表面吸附的水分妨碍黏合剂在材料表面的浸润,导致黏结强度下降。特别是在对具有高表面能的材料的黏结施工中,需要加热到40℃以上才能驱走全部吸附的水分。这在包装材料的黏结施工中很难做到。因此,水分在包装材料的黏结中危害很大。二是在黏结后,环境中的水分会被黏合剂和被黏结的材料慢慢地吸收,并迁移到界面形成弱界面。食品、药品等与黏结物品接触的介质所含的水分对黏结强度的有害影响与水分类似。
(7)各种老化作用的影响
热对黏结强度的影响有两种情况。一是属于物理变化。受热使胶层软化,熔融。这类变化是可逆的,冷却后可以基本复原。二是受热引起氧化分解。受热时,促进氧分子与黏合剂分子作用生成过氧化物,过氧化物再分解生成游离基,引发游离基链式分解反应,导致黏结层的老化破坏。这种破坏称为热老化。空气中的水蒸气和氧气能在黏合剂与金属的黏结面引起电化锈蚀,腐蚀金属表面,使黏结缝脱开。疏水的黏合剂和与金属表面能形成化学键的黏合剂可以保护金属表面防止这种锈蚀。
黏结件在静态负荷的作用下,黏结层分子发生蠕变导致黏合剂层或被黏结界面产生裂纹和破坏。这种破坏作用称为静态应力老化。负荷愈大,环境温度愈高,这种老化过程愈快。黏结件在动态负荷的作用下,引起升温和断裂。这种破坏作用称为动态应力老化。负荷愈大,环境温度愈高,这种老化过程愈快。动态应力老化的破坏作用比静态应力老化严重得多。
