一、分散體塗布的優點
環境要求是促成對聚合物分散塗布有日益增加的興趣。有許多包裝材料需要有防水和防油脂的阻隔性能,在上一章介紹的聚烯烴擠出塗布是滿足這些要求的常用方法,問題是這種擠出塗布產品不經特殊處理不能漚肥和重新打碎成紙漿。此外,擠出塗布由於速度和寬度的限製,需要有獨立的擠出塗布機,而分散體塗布的優點則是可根據需要裝在紙機內或附在紙機後麵。
分散體塗布的聚合物目前還沒有列入需付出高昂環保費用的材料單子上。這些高額費用已迫使降低擠出法聚合物的塗布定量以降低成本,但塗布量太少又很難滿足阻隔性能方麵的要求。
與擠出法塗布比較,分散體塗布的第二個優點是沒有速度和寬度方麵的限製,這是因為分散體塗布的設備和工藝與普通的顏料塗布基本上相類似。於是,設備和工藝的簡單性,也順理成章地構成了分散體塗布的第三個優點;例如在印刷裝置中,最後一個印刷組即可利用作為塗布裝置,甚至不必要再搞一套單獨的塗布裝置。機內分散體塗布的損紙回用,也不需要作特殊處理;當然,這需要非常熟悉紙機的工藝過程,以避免聚合物微粒積累而產生的麻煩。這種黏狀的聚合物微粒往往會汙染銅網或毛毯而降低紙產品質量。雖然國外在生產性紙機上所作的一些試驗表明,至今並沒有產生什麼問題,但這當然不是所有紙機和所有分散體都不會有什麼問題,具體到每台紙機都要先作單獨的試驗研究。
二、分散體塗布存在的問題和改進
盡管分散體塗布有這麼多優點,但它還不能完全取代擠出法塗布。傳統膠乳分散體塗布的聚合物(如丁苯膠乳)成本較高,分散體塗布用膠乳價格貴的一個原因是用途有限,產量少,所以成本較高;近年來隨著消耗量的增加,膠乳的價格已經明顯下降,這個趨勢很可能還會持續下去。新開發的聚烯烴機械法分散體,更使成本有進一步降低。
分散體塗布的塗布量取決於用途,但典型用量為4~15g/m2(注意,這是揮發物蒸發後留下的幹物質定量)。在塗布方式選擇方麵,一般分散體塗布作業(例如刮刀塗布)的目的是要獲得平整的表麵,而不是均一的塗層厚度。但前者的阻隔性能不如後者,因為前者為保持表麵平整,有些纖維層的峰尖部分可能隻覆蓋了很薄的塗層,從而影響到阻隔性能。如果需要在分散體塗布的一麵進行印刷,就必須在滿足阻隔性能與印刷性能之間對塗布方式作出權衡。氣刀塗布的特點是塗層厚度比較均一,因此從保持良好阻隔性能的角度,分散體塗布以采用氣刀塗布為宜。
分散體塗布過程中,有時會出現裂膜現象,影響塗膜的質量。這是塗料在進入兩個旋轉輥之間的壓區時出現的情況。經過壓區後塗料從一個輥轉移到另一個輥,此時由於不均勻的裂膜現象,在輥麵形成的塗層很不均勻。施膠壓榨之所以不適合於分散體塗布,裂膜是一個主要原因。影響裂膜的重要因素有輥速、縫隙大小、輥徑、膜厚度、塗料流變性和輥子的表麵性能。
理想的塗層應該是均一的固相而且是沒有孔隙的,由於分散體塗膜部分地滲入基材中,基材與塗膜之間的粘接力一般是相當好的。但如果想在分散體塗層表麵上再進行麵塗或印刷,則有可能發生黏合或鋪展方麵的問題。如分散體塗膜的表麵能很低,這是一個嚴重問題。雙層薄膜的阻隔性能要比總厚度相同的單層薄膜的阻隔性能好些。但在塗布量已經很低時,再將一層分為兩層就很敏感。分散體塗布設備常規定塗布層數的限製。為此,應該以單層塗布賦予所需的阻隔性能。
理想的聚合物分散體應以最少的塗布量獲得所需的阻隔性能。還應該有很好的運行性能而沒有泡沫、粘連等方麵的問題。分散體塗布表麵通常必須適合粘接或熱封合。因為沒有哪個分散體可以滿足所有這些要求,重要的是獲得該聚合物分散體的最佳性能。
分散體薄膜的幹燥也是一個重要的工序。幹燥過程使聚合物粒子固結、黏合在一起,隻有此時,塗層才具備了全部應有的性能。由於聚合物粒子具有變形行為,在幹燥溫度較高時,比起較低幹燥溫度來,有更好的阻隔性能;這是因為在較高溫度時聚合物粒子堆積得更緊密所致。幹燥不當可產生臭氣和怪味等問題,有些分散體塗布還可產生粘連問題,所以分散體製造商建議的幹燥溫度為80~130℃。