包裝盒定製生產中影響粘合強度的因素
(1)高分子化合物的相對分子質量及結構的影響。
高分子化合物的相對分子質量較小時,黏度較小,粘附性能較好。但內聚力較小,黏結強度較小。當相對分子質量過大時,黏度較高,粘附性能較差。所以,一種黏合劑的相對分子質量必須在特定的範圍內,才能具有較好的粘附性能和內聚強度。
高分子化合物的分子結構與黏結強度的關系很大。含有極性基團的黏合劑對極性材料的黏結強度大,而對非極性材料的黏結強度較小。
(2)黏結面內應力的影響黏結面內應力會極大地減小黏結強度,甚至會導致接縫自動脫開。
造成黏結界面內應力的因素有4項：
①相變化
黏合劑是液態,要牢固黏結必須固化。很多黏合劑固化後會產生體積收縮現象,這是黏結界面產生內應力的原因之一。在黏合劑中加入體積變化小的填料,降低黏合劑中反應基團的密度和改進固化工藝(如採用分段升溫和逐步冷卻工藝)等方法,都能有效地減小相變化時體積減小造成的內應力。由於黏合劑和被黏結物的熱膨脹系數不同,溫度變化會在界面上造成
②熱膨脹內應力。
這種內應力的大小與黏合劑和被黏結物的熱膨脹系數差別的大小、溫度變化的大小和被黏結物的剛性大小有關。黏合劑和被黏結物的熱膨脹系數差別愈大、溫度變化愈大和被黏結物的剛性愈大,造成的內應力愈大。在用有機黏合劑黏結無機材料時,加入無機填料,縮小熱膨脹系數的差別,可以減小熱膨脹造成的內應力。在大面積黏結時,採用點、條式塗膠,也可以減小內應力。
③組成改變
黏合劑與被黏結物的含水量會隨空氣濕度的變化而改變。有些材料會因含水量的改變引起體積的變化,產生黏結面的內應力。黏合劑中可溶性組分的遷移、溶劑和增塑劑的揮發等都會造成黏合劑組成的改變。此外,熱性黏合劑的固化、橡膠類黏合劑的硫化等,也造成組分的改變和體積的收縮,產生內應力
④被黏結物的影響
被黏結物的性質以及錶面狀況對黏結強度影響很大。極性材料一般要選用極性黏合劑,黏結非極性材料選用非極性黏合劑。但是,也有例外,在具體的黏結實踐中要小心。具曲下,內熱固性塑料不能用熱焊和溶劑黏結,只能用黏合劑黏結。但是,聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯等非極性塑料,常常要用電火花處理錶面後再黏結。有增塑劑的熱塑性塑料比較難黏結。多孔性材料用黏合劑的量較大。纖維素類材料用的黏合劑的PH值不能太低,否則在酸的作用下會分解,降低黏結強度。黏結金屬材料時,隨金屬原子體積的增大,黏結強度降低。
(4)黏結工藝的影響。
黏結一般要經過以下幾個步驟。
①黏合劑的配製。
②被黏結物錶面的處理。
③塗膠。
④晾置
⑤搭接、固化。
⑥性能檢測。
上述每一步驟的操作對黏結強度都有較大的影響。黏合劑配製時,成品的濃度、黏度、密度、pH值等都要符合規程的要求。聚乙烯、聚丙烯用薄膜電暈等方法進行錶面處理後要及時黏結。黏結時的溫度、壓力、加壓時間、施膠方法、搭接寬度、膠層厚度、塗膠後晾置的時間、固化溫度等對黏結強度均有影響。人們往往認為,黏合劑層越厚,黏結越牢。但同時,隨著黏合劑層的增厚,內應力增大。所以,在均勻塗敷的前提下,黏合劑層愈薄,黏結強度愈大。
(5)弱界面層
黏合劑、被黏結物和環境中含有的低相對分子質量的化合物或雜質由於熱運動或界面吸附等原因,富集在黏結界面,形成弱界面層。弱界面層極大地降低了黏結強度。
例如,聚乙烯與鋁黏結時,聚乙烯中含有0.1%的油酸,就會使黏結強度顯著下降。油酸含量達到1%時,黏結強度為零。一些增塑劑和黏合劑互溶性很好,不會析出形成弱界面層。無機填料能和聚合物緊密混合在一起,也不會形成弱界面層。
(6)水分和其他雜質的影響
水分在黏結的兩個過程中產生有害的影響。一是在施工時,材料錶面吸附的水分妨礙黏合劑在材料錶面的浸潤,導致黏結強度下降。特別是在對具有高錶面能的材料的黏結施工中,需要加熱到40℃以上才能驅走全部吸附的水分。這在包裝材料的黏結施工中很難做到。因此,水分在包裝材料的黏結中危害很大。二是在黏結後,環境中的水分會被黏合劑和被黏結的材料慢慢地吸收,並遷移到界面形成弱界面。食品、藥品等與黏結物品接觸的介質所含的水分對黏結強度的有害影響與水分類似。
(7)各種老化作用的影響
熱對黏結強度的影響有兩種情況。一是屬於物理變化。受熱使膠層軟化,熔融。這類變化是可逆的,冷卻後可以基本復原。二是受熱引起氧化分解。受熱時,促進氧分子與黏合劑分子作用生成過氧化物,過氧化物再分解生成游離基,引發游離基鏈式分解反應,導致黏結層的老化破壞。這種破壞稱為熱老化。空氣中的水蒸氣和氧氣能在黏合劑與金屬的黏結面引起電化銹蝕,腐蝕金屬錶面,使黏結縫脫開。疏水的黏合劑和與金屬錶面能形成化學鍵的黏合劑可以保護金屬錶面防止這種銹蝕。
黏結件在靜態負荷的作用下,黏結層分子發生蠕變導致黏合劑層或被黏結界面產生裂紋和破壞。這種破壞作用稱為靜態應力老化。負荷愈大,環境溫度愈高,這種老化過程愈快。黏結件在動態負荷的作用下,引起升溫和斷裂。這種破壞作用稱為動態應力老化。負荷愈大,環境溫度愈高,這種老化過程愈快。動態應力老化的破壞作用比靜態應力老化嚴重得多。
