目前,擠出塗布中所用的塑料品類已越來越多,而且用途各異。總的說來,可分為下列幾類:
聚烯烴類聚乙烯(PE)
聚丙烯(PP)
共聚物類乙烯乙烯基醋酸(E/VAC)
乙烯丁基丙烯酸(E/BA)
乙烯甲基丙烯酸(E/MA)
乙烯乙基丙烯酸(E/EA)
膠黏劑用聚合物類酸性共聚物和離子鍵共聚物
改性聚烯烴(MPO)
阻隔性聚合物類E/VAL(也稱EVOH)
MXD-6
PA-6
其他聚合物聚酯(PET)
一、聚烯烴類
聚烯烴類為熱塑性塑料,聚乙烯和聚丙烯是最常用的聚烯烴類。擠出塗布用的聚烯烴類均為塑粒形式。塑粒一般不加助劑,但有時可加入抗氧化、抗靜電等助劑。偶爾還加些著色劑。
(一)聚乙烯
大約50年以前,擠出塗布工藝在國外首次實現了商業化,當時塗布所用的塑料就是低密度聚乙烯。即使在今天,聚乙烯在國外的擠出塗布應用中仍占有較大份額。
由於低密度聚乙烯和紙或紙板的性能均有各自的優點,把這兩者結合起來的擠出塗布技術,就可以充分發揮其綜合性優點,從而具有廣闊的用途和很好的發展前景。
擠出塗布工藝對聚乙烯有特殊要求,在選擇擠出塗布用的塑料時必須考慮下列因素:
——良好的貼合性
——不產生煙霧
——良好的熱封合性
——良好的熔膜外觀
——能很好地剝離冷卻輥
而製成的最終成品則必須具有下述各項性能:
——良好的粘接性
——均勻的橫幅分布
——良好的熱封合性
——良好的隔離性能
——塗層無針眼
——無臭味或怪味
聚乙烯的分子結構取決於乙烯的聚合反應過程,乙烯的聚合有兩種方式:
——高壓聚合反應
——利用有機金屬催化劑的低壓聚合反應
聚乙烯是含有碳氫兩種元素的高分子化合物,其分子結構中不含極性基團,因此吸水性小,化學性能穩定,對酸堿等化學品都有良好的抗腐蝕能力。聚乙烯在使用過程中由於受熱、紫外線和空氣中氧的作用而發生老化,使其物理性能降低,變色以致破裂。但聚乙烯如在常溫下置於陰暗處,則老化緩慢,可長期保持其使用性能。
擠出複合一般用低密度聚乙烯,這是一種多分散物質。它是由許多不同長度的分子鏈所組成,無法用單一數值描述分子的分布狀況,要用兩個平均分子量(即數量平均分子量Mn和重量平均分子量Mw)來加以表示。
聚乙烯獨特的性能,源於其複雜的形態,它本身有結晶區和無定形區之分。在結晶區的聚合物鏈排列很整齊,而在無定形區的分子排列則雜亂無章。
聚乙烯的許多基本性能都與其形態有關,高結晶度或高密度聚乙烯在緊密集聚的分子鏈之間空隙較少,就降低了氣體和水的滲透性。高結晶度聚乙烯也有較高的熔點、較高的抗張強度和在破裂時較大的伸長度。
工業用低密度聚乙烯的密度為0.915~0.932g/m3。這相當於結晶度為40%~60%。國外在擠出塗布中常用的低密度聚乙烯有3種。
國內常用的低密度聚乙烯亦基本類似。現將國內擠出複合常用的國產和進口PE—LD樹脂性能,供選用時參考。
可以看出,擠出塗布樹脂(塑料)的熔體指數(melt index,簡稱MI)是個很重要的性能指標。熔體指數又稱熔流速率(melt flow rate,簡稱MFR),是指用熔體指數測定儀測定熱塑性塑料時,在一定溫度和壓力負荷下,其熔融體在10min內通過標準毛細管的質量值,以g/10min表示。對低密度聚乙烯而言,是在216kPa壓力負荷和190℃溫度下通過的質量值。高密度聚乙烯是溫度190℃,壓力負荷增加到500kPa。
熔體指數越大,塑料在熔融狀態下的流動性越好;反之,熔體指數越小,流動性越差。同一種聚合物,熔體指數也反映了它的分子量大小;熔體指數大,分子量較小,其耐熱性、拉伸強度、剛性等相對差些,但熱封合性能則較好。
擠出塗布用聚乙烯的熔體指數一般為5~8,熔體指數在12左右的低密度聚乙烯,當塗布在紙或無紡布基材上時,能滲透到基材中,以增加其粘接強度。
在20世紀70年代開發的低壓聚合法,使得有可能將好幾個摩爾分數的高α烯烴結合起來作為共聚單體,以降低結晶度。這就形成了在密度上類似於低密度聚乙烯的新聚乙烯係列,並使線性低密度聚乙烯得以實現商業化。隨著共聚單體含量的增加,密度可進一步下降到900kg/m3以下,從而形成了極低密度的聚乙烯。
典型的共聚單體為丁烯、辛烯和己烯。