Precautions for the application of acid copolymers and ionomers extrusion coatings


铝箔附着力

选择用于挤出涂层的酸共聚物或离聚物的主要原因之一是对未涂底漆的铝箔的粘附性。杜邦实验室的广泛研究发现,同等酸含量的丙烯酸和甲基丙烯酸共聚物对箔的附着力相同。在特定的酸含量下,锌离子聚合物的箔附着力会降低 15% 到 20%。酸含量高(10% 到 13%)的树脂比酸含量低(3% 到 5%)的树脂的附着力好 20% 到 25%。

酸共聚物和离聚物具有额外的用途,因为它们对箔的粘附性持久。使用底漆或挤出过程中的高熔体温度可以实现聚乙烯对箔的高粘附力,但长期暴露在腐蚀性环境中通常会降低粘合力。使用酸性共聚物和离聚物,大多数难以保持的产品可以在不牺牲涂层附着力的长期耐久性的情况下进行包装。等酸含量的酸共聚物和离聚物在产品耐受性方面基本相同。

热封特性

酸性共聚物和离聚物的热封性能构成了优于低密度聚乙烯 (LDPE) 的第二个主要优势领域。 密封起始温度低于 LDPE,强度高于 LDPE。 图 21.4 是酸共聚物、离聚物和 LDPE 的密封强度与界面温度的一般曲线图。 酸共聚物和离聚物具有相似的密封引发特性,但酸共聚物具有更高的极限密封强度。 两者都具有比 LDPE 高得多的密封强度。

Figure 21.4 Heat Seal Strength vs. Bar Temperature (1 mil coating on 30 lb kraft paper).

图 21.4 热封强度与棒材温度的关系(30 磅牛皮纸上的 1 mil 涂层)。

热粘强度是热封在其仍处于熔融状态时施加力时保持在一起的能力。这是垂直成型-填充-密封应用中的关键特性,其中产品在密封后立即装载。在任何高速包装操作中,包装在密封冷却之前受到某种形式的滥用也其重要性不言而喻。

一种测量热粘强度的方法是杜邦弹簧试验。一系列不同厚度和宽度的弹簧在最窄处提供不同水平的弹簧张力(图 21.5)。图 21.6 显示了弹簧在样品内部的位置。将样品在 40 psi 的压力下热封 3 秒。 3 秒的停留时间允许通过使用连接到快速响应记录器的非常精细的热电偶来准确测量界面密封温度。

When the heat seal is released, the spring applies momentary force to the seal. 1" wide seals are spaced to the nearest tenth of an inch. Plot the results as the force required to obtain a 20% seal separation as a function of temperature.

Figure 21.7 shows the hot tack properties of ionomers and acid copolymers with the same acid content compared to LDPE. LDPE is a completely non-polar material with very low hot tack.

Figure 21.5 Running the DuPont Hot Tack Test

Figure 21.5 Running the DuPont Hot Tack Test

Figure 21.6 Hot Stick Spring Test

Figure 21.6 Hot Stick Spring Test

Figure 21.7 Relationship between thermal intensity and interface temperature

Figure 21.7 Thermal Strength vs. Interface Temperature (1 mil Coating on 30 lb Kraft Paper)

The acid functionality of the copolymer leads to higher hot tack strength due to interchain hydrogen bonding. The combination of hydrogen and ionic bonds in ionomers results in greater maximum hot tack strength and a wider hot tack range. In practice, this means that ionomers can withstand the widest range of sealing conditions and provide the highest speeds on packaging lines.

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