PVC层压膜层压油使用性能浅析
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摘要:试验通过对pvc层压膜产品的原材料层压油进行了初步研究,并对其层压粘结强度做了较深入的探讨,以希望找到综合性能优异的涂布层压油,从而优化PVC层压膜的加工使用条件,提高层压后的剥离强度,增强PVC层压膜产品的使用性能,提升PVC层压膜产品的市场竞争力。
关键词:层压油;聚氯乙烯(PVC);剥离强度
中图分类号:TE667文献标识码:A
文章编号:1009-2374 (2010)19-0042-03
聚氯乙烯(PVC)本身是一种透明度、机械强度、后续加工、阻燃等性能较好的自熄性塑料,其表面可以涂布印刷。由于PVC本身的优良性能,使其使用量逐年上升,应用领域愈来愈广,对PVC片材的衍生并且具有高附加值的产品研发,也就成为当今PVC行业的热点,并且已经取得了大量的研究成果。但对于PVC涂布层压油的功能性衍生产品在PVC行业中的探索与研发尚有待发展。此种产品的一项性能指标热压后的粘结强度备受生产及使用着的关注。如何提高涂布后的产品粘结强度,其中选择优质的层压油原料成为解决此难题的首要措施。
此次试验通过对PVC层压膜产品的原材料层压油进行了初步研究,并对其层压粘结强度做了较深入的探讨,以希望找到综合性能优异的涂布层压油,从而优化PVC层压膜的加工使用条件,提高层压后的剥离强度,增强PVC层压膜产品的使用性能,提升PVC层压膜产品的市场竞争力。
1实验部分
1.1主要实验仪器、试剂及化工原料
(1)主要仪器:试验用涂布棒、涂布试验台、电热恒温鼓风干燥箱、电吹风、玻璃棒、平板硫化机、剥离试验仪、电子分析天平。
(2)主要化学试剂和原材料:PVC透明单面磨砂挤出压延片材(厚度0.07mm)、PVC白基卡(厚度0.20mm)、PVC彩色印刷卡(厚度0.20mm)、汉高制卡用层压油liofol9515型(有机溶剂型)、江苏琼花制卡用层压油QH-2010-1型(水溶型)、环己酮、丙酮、蒸馏水等溶剂。
1.2涂布层压油的制备
筛选优质的层压油供应商,采购两种适量的层压油。计算好本试验使用涂布层压油的重量,分别进行适当称重配比。
1.3PVC层压膜手工涂布工艺过程
(1)准备好试验用的原料、仪器、设备等。
(2)水平放置好涂布用试验台,设置电热恒温鼓风干燥箱设备运行参数(包括烘箱温度、鼓风压力、加热时间等),电吹风插上电源。
(3)取出相应涂布量的试验用涂布棒,把实验裁切好的PVC透明单面磨砂挤出压延片材放置于涂布用实验台上,用压板压紧上边角,以防涂布过程中片材滑动。
(4)用玻璃棒取出适量层压油原料置于片材上半部分,双手握住涂布棒两端,均匀施压,沿片材上端经过层压油匀速向下滑动至底端。这样层压油便均匀附着在片材上。
(5)迅速用电吹风以热风均匀吹涂布好的片材表面,以使表面的层压油分散流动均匀平铺于片材表面,并使部分溶剂挥发出去。
(6)然后把涂布好的片材放置于电热恒温鼓风干燥箱一段时间,至片材充分干燥。
(7)重复以上实验步骤,制备好足够完成后续试验的样品。样品分为汉高制卡用层压油liofol9515有机溶剂型涂布样品(以下简称样品H),江苏琼花制卡用层压油QH-2010-1水溶型涂布样品(以下简称样品Q)。
1.4PVC层压膜层压过程
(1)开启平板硫化机,打开冷却水,设置好运行参数(包括温度、压力、时间等)。
(2)在层压压力不变的情况下,分别设置不同的层压温度、层压时间,将上述制备好的样品H分别与PVC白基卡和PVC彩色印刷卡层压。分别做好标记。
1.5PVC层压膜层压剥离试验
(1)制备好剥离试验所需标准样片,做好标记和记录。
(2)开启剥离试验仪,调整好各项运行参数(包括运行速率、量程、夹距等)。
(3)进行剥离试验,记录好实验数据。
2实验结果与讨论
2.1两种层压油涂布试验
(1)汉高制卡用层压油liofol9515型(固含量20.5%)涂布,干涂量4.8g/m2,表观亮度高,优点:干燥快;缺点:涂布时释放有毒的有机气体,设备不易清洗。
(2)江苏琼花制卡用层压油QH-2010-1型(固含量36.2%)涂布,干涂量4.5g/m2,表观亮度一般,优点:环保,无有害气体释放,设备易清洗;缺点:干燥较慢。
2.2两种层压油剥离强度试验
(1)在层压温度140℃,层压压力8～10MPa保持不变的情况下,汉高制卡用层压油liofol9515型和江苏琼花制
卡用层压油QH-2010-1型层压后剥离强度试验检测结果见表1:
表1汉高制卡用层压油liofol9515型和江苏琼花制卡用层压油QH-2010-1型层压后剥离强度试验检测结果表
样品
层压
时间(min) 样品H与PVC白基卡层压剥离强度(N/15mm) 样品Q与PVC白基卡层压剥强度(N/15mm) 样品H与PVC彩色印刷卡层压剥离强度(N/15mm) 样品Q与PVC彩色印刷卡层压剥离强度(N/15mm)
30 两层粘合在一起,无法剥离,剥离强度远远满足使用要求 两层粘合在一起无法剥离,剥离强度远远满足使用要求 两层粘合在一起,无法剥离,剥离强度远远满足使用要求 两层粘合在一起,无法剥离,剥离强度远远满足使用要求
20
10
5 17～21 15～19
2 15～18 15～20 16～20 9～12
(2)在层压温度130℃,层压压力8～10MPa保持不变的情况下,汉高制卡用层压油liofol9515型和江苏琼花制
卡用层压油QH-2010-1型层压后剥离强度试验检测结果见表2:
表2汉高制卡用层压油liofol9515型和江苏琼花制卡用层压油QH-2010-1型层压后剥离强度试验检测结果表
样品
层压
时间(min) 样品H与PVC白基卡层压剥离强度(N/15mm) 样品Q与PVC白基卡层压剥强度(N/15mm) 样品H与PVC彩色印刷卡层压剥离强度(N/15mm) 样品Q与PVC彩色印刷卡层压剥离强度(N/15mm)
30 18～31 17～25 16～23 13～22
20 16～24 15～20 13～22 11～21
10 15～19 14～18 11～14 10～19
5 14～17 13～15 9～13 9～13
2 12～15 9～14 8～13 9～12
(3)在层压温度120℃,层压压力8～10MPa保持不变的情况下,汉高制卡用层压油liofol9515型和江苏琼花制
卡用层压油QH-2010-1型层压后剥离强度试验检测结果见表3:
表3汉高制卡用层压油liofol9515型和江苏琼花制卡用层压油QH-2010-1型层压后剥离强度试验检测结果表
样品
层压
时间(min) 样品H与PVC白基卡层压剥离强度(N/15mm) 样品Q与PVC白基卡层压剥强度(N/15mm) 样品H与PVC彩色印刷卡层压剥离强度(N/15mm) 样品Q与PVC彩色印刷卡层压剥离强度(N/15mm)
30 17～28 16～20 10～21 8～15
20 16～25 15～20 10～20 8～14
10 13～22 12～21 10～18 8～14
5 12～18 10～16.5 9～14 8～12
2 11～16 10～14 6～8 5～8
(4)在层压温度110℃,层压压力8～10MPa保持不变的情况下,汉高制卡用层压油liofol9515型和江苏琼花制
卡用层压油QH-2010-1型层压后剥离强度试验检测结果见表4:
表4汉高制卡用层压油liofol9515型和江苏琼花制卡用层压油QH-2010-1型层压后剥离强度试验检测结果表
样品
层压
时间(min) 样品H与PVC白基卡层压剥离强度(N/15mm) 样品Q与PVC白基卡层压剥强度(N/15mm) 样品H与PVC彩色印刷卡层压剥离强度(N/15mm) 样品Q与PVC彩色印刷卡层压剥离强度(N/15mm)
30 18～25 17～23 16～24 15～23
20 13～21 12～20 8～12 10～16
10 12～14 12～17 8～10 8～13
5 12～15 12～16 7.5～10 7.5～11
2 3～6.5 7～12.5 3～6 6～10
(5)在层压温度100℃,层压压力8～10MPa保持不变的情况下,汉高制卡用层压油liofol9515型和江苏琼花制
卡用层压油QH-2010-1型层压后剥离强度试验检测结果见表5:
表5汉高制卡用层压油liofol9515型和江苏琼花制卡用层压油QH-2010-1型层压后剥离强度试验检测结果表
样品
层压
时间(min) 样品H与PVC白基卡层压剥离强度(N/15mm) 样品Q与PVC白基卡层压剥强度(N/15mm) 样品H与PVC彩色印刷卡层压剥离强度(N/15mm) 样品Q与PVC彩色印刷卡层压剥离强度(N/15mm)
30 13～17 18～25 3～6 13～17
20 12～16 16～24 3～5.5 12～17
10 7.5～12 13～22 2.5～6 11～13.5
5 5.5～10 10～14.5 2.5～3.8 9～13
2 6.0～9 11～14 2～4 7～11.5
2.3结论
由涂布过程中发现的问题结合以上检测数据分析,对汉高制卡用层压油liofol9515型和江苏琼花制卡用层压油QH-2010-1型两种不同溶剂体系的层压油涂布层压后剥离强度等性能的比较,我们可以得出如下结论:
(1)在层压温度、层压时间、层压压力条件相同的情况下,两种层压油分别与PVC白基卡层压后的剥离强度分别明显高于两种层压油与PVC彩色印刷卡层压后的剥离强度,说明印刷油墨层会降低层压后的剥离强度。
(2)在层压压力、层压时间相同情况下:层压温度在120℃以上时,汉高制卡用层压油liofol9515型层压后的剥离强度明显高于江苏琼花制卡用层压油QH-2010-1型层压后的剥离强度;层压温度在100℃～120℃时,江苏琼花制卡用层压油QH-2010-1型层压后的剥离强度明显高于汉高制卡用层压油liofol9515型层压后的剥离强度;层压温度在100℃以下时,汉高制卡用层压油liofol9515型层压后的剥离强度骤降,江苏琼花制卡用层压油QH-2010-1型层压后的剥离强度下降幅度较小。以上结果说明汉高制卡用层压油liofol9515型有效起粘温度在120℃以上,其有效起粘温度高于江苏琼花制卡用层压油QH-2010-1型的有效起粘温度。
(3)在剥离强度满足要求的情况下,涂布量可进一步缩小。涂布量降低,可由原来的刮涂上胶方式改为网涂上胶方式,优化涂布工艺,减少断膜等故障引起的原材料损耗;另外,由于涂布量的降低,使得涂膜更加易于充分干燥,同等条件下,可大大降低能耗,从而降低产品生产成本,提高了产品的市场竞争力。
(4)一般情况下,涂布量的增加是会增加粘接强度的,但当涂布量大到一定量时,其强度增加却不明显,这个临界点一般为8～10g/m2(干基)之间。
(5)层压后出现油墨层与PVC基卡层完全或部分剥离的情况,综合其情况有两方面的原因,一是PVC基卡表面活性低,有助剂析出;二是选用的油黑对PVC基卡粘附力不够,其结果都会出现这种墨层与基卡粘附力差的结果。
PVC层压膜产品主要用于:电话卡、文史资料、图片、信用卡、许可证、营业执照、珍贵函件、证券、通行证,代表证等各类片状材料的封存和保护,被塑封的片状材料具有防水,防涂改,防潮,防虫蛀,防霉变,耐一般酸碱化池剂腐蚀等卓越功能,并且挺括美观,提高了透明度。另外PVC层压膜在层合形PVC卡的制造过程中,可直接与彩色喷墨PVC打印机基片或彩印PVC基片层压复合从而起到提高表面光亮度和保护基片的作用。
3结语
PVC层压膜是PVC行业的衍生产品,具有较高的附加值,其应用领域十分广泛,未来发展前景广阔。
参考文献
[1] 王贵斌.硬质聚氯乙烯制品及工艺[M].北京:化学化工出版社,2008.
[2] 张军营.胶接基本原理[M].北京:化学工业出版社,1992.
作者简介:程肖飞,江苏琼花高科技股份有限公司技术中心技术工程师,研究方向:压膜产品。