封緘也稱封閉、封合,是指包裝容器裝過產(chǎn)品后,為了確保內(nèi)裝物品在運輸、儲存和銷售過程中保留在容器中,并避免受到污染而進行的各種封閉工藝。包裝封緘的方法和使用的材料和元件種類很多,如粘合、封蓋(塞、帽等)、熱封和釘封等。
一、 粘合
兩種同類或不同類的固體,由于介于兩者表面之間的另外一種物質(zhì)(粘合劑)的作用而牢固結(jié)合起來的現(xiàn)象叫粘合。簡單地說粘合是使用粘合劑進行封合的方法。這種方法具有工藝簡單,生產(chǎn)率高,結(jié)合強度大,應(yīng)力分布均勻,密封性好,適應(yīng)范圍廣,并有增加絕熱、絕緣性能等優(yōu)點,在包裝工業(yè)中廣泛用于紙、布、木材、塑料、金屬等各種材料的結(jié)合。在封合、復合材料的制造、封箱(盒)、貼條、貼標等過程中,起重要作用。
(一)粘合劑產(chǎn)生粘合的基本條件
1. 粘合劑必須有良好的流動性
粘合劑必須能比較容易地、均勻地分散到整個被粘物表面,把表面凸凹部分填平,并在整個被粘物表面形成均勻的粘合劑薄層。
2. 粘合劑必須能充分浸潤被粘物表面
粘合劑對被粘物表面有一定程度的浸潤是完成粘合的必要條件之一,充分地浸潤為粘合劑分子與被粘物表面分子間相互吸引、達到粘合創(chuàng)造了必要條件。通常是在粘合劑成分中加入少量潤濕劑,或者事前處理被粘合面,以增加粘合劑對被粘物體的浸潤程度。
3. 粘合劑與被粘物之間必須有足夠的作用力
粘合劑與被粘物之間必須有較大的結(jié)合力才能形成牢固的結(jié)合。這種結(jié)合力可以是:機械力--粘合劑滲入被粘物中,形面"膠釘"形式的力;分子間力--范德華力、極性分子間的定向引力;化學力--由離子鍵、共價鍵、氫鍵等化學鍵形成的力等。
(二)粘合理論
粘合劑與被粘物的結(jié)合作用力究竟是怎樣產(chǎn)生的?怎樣從理論上指導粘合?不少學者從不同的實驗條件出發(fā),進行了粘接理論的研究,但到目前為此,還不能建立一套完整的、公認的粘合理論。下面介紹幾種主要的粘合理論:
1. 吸附理論
吸附理論是目前受支持較多的理論。這一理論認為粘合過程分兩個階段:第一階段是粘合劑分子由于布朗運動遷移到被粘物表面,結(jié)果使粘合劑的極性基因逐漸向被粘物的極性部分靠近,通過溶劑揮發(fā)、加熱或加壓等情況下,粘合劑分子可以與被粘物靠得很近。第二階段是當粘合劑與被粘物表面分子間距離很小時(小于0.5nm),分子間便發(fā)生了作用,這種吸引力包括從能量級為418.7j/mol的色散力到能量級為4.187×104j/mol的氫鍵力為止的一系列作用力 ,這樣形成的鍵有偶極-偶極鍵(如纖維素-聚氯乙烯的粘合)、偶-誘導偶極鍵(如纖維素-聚苯乙烯的粘合)以及氫鍵(如纖維素-聚乙烯醇的粘合)等形式。由于這些作用的結(jié)果,完成了粘合。
吸附理論雖然得到較廣泛的支持,但也不能解釋某些粘合現(xiàn)象,例如某些非極性高分子化合物之間牢固的結(jié)合等。
2. 機械理論
機械理論是最早提出的粘合理論,它認為粘合是一種機械過程,是粘合劑對兩個粘合面機械作用的結(jié)果。粘合劑流入并填滿凸凹不平的被粘物表面,一旦固化,粘合劑與被粘物表面便通過相互咬合而連接,完成粘合,類似輪船鐵錨拋到海底泥土中的情況一樣。
這種理論雖然提出很早,但還不能夠解釋表面光滑的物體(如玻璃等)的粘合問題。
3. 擴散理論
擴散理論以高分子化合物的最根本特征(高分子鏈狀結(jié)構(gòu)和它的柔順性)為出發(fā)點,認為高聚物分子的熱運動會引起粘合劑大分子擴散,當粘合劑以液體形式被涂敷于被粘合物表面時,如果被粘合物為可以被溶脹或溶解的材料,則粘合劑與被粘合物會彼此越過界面而擴散交織起來,連結(jié)成牢固的粘接面。這個理論本質(zhì)上是聚合物之間互相擴散、滲透、溶解。
這種理論可以解釋一些高分子化合物的粘合問題,但對于高聚物粘合劑粘接金屬不能給予很好的解釋。
4. 靜電理論
這是一種較新的粘合理論。在從一些被粘合物體上剝離粘合劑的實驗中發(fā)現(xiàn)被剝離的表面帶有電荷的現(xiàn)象,有黑暗處發(fā)光,并有劈劈啪啪的聲音。經(jīng)研究,認為在粘合界面處有雙電層,它們之間有靜電引力,從而產(chǎn)生粘合。雙電層的形成可能是界面分子相互作用的結(jié)果。這一理論不能解釋那些不能產(chǎn)生雙電層的非極性物質(zhì)的粘合。
5. 極性理論
該理論認為粘合作用與粘合劑和被粘合材料的極性有關(guān),極性材料要用極性粘合劑粘合,非極性材料要用非極性粘合劑粘合。
6. 化學理論
這種理論認為粘合劑和被粘合物之間是通過化學反應(yīng)形成牢固的粘合。
綜上所述,各種理論都有各自的實驗依據(jù),并能在某些場合下較滿意地解釋粘合現(xiàn)象,但它們又都有一 些事實上的局限性??偟恼f來目前尚沒有一個完整的粘合理論,這是粘合現(xiàn)象本身的復雜性及實驗條件的局限性等原因造成的。
(三)粘合劑的分類
粘合劑的分類方法很多,包裝粘合劑常用以下幾種分類方法:
1. 按主要粘合物質(zhì)的種類分
粘合物質(zhì) 有機物 天然類 葡萄糖衍生物:淀粉、糊精、阿拉伯樹膠等氨基酸衍生物:干酪素、骨膠、皮膠等天然樹脂:松香及其衍生物、生漆等瀝青類:瀝青等
合成類 樹脂型 熱塑性:聚醋酸乙烯、聚丙烯酸酯、聚苯乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物等
熱固性:環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、脲醛樹脂、聚異氰酸酯等
橡膠型 氯丁、丁基、丁苯、丁腈等
復合型 酚醛-聚乙烯醇、酚醛-氯丁橡膠、環(huán)氧-聚酰胺等
無機物 硅酸鹽;磷酸鹽;金屬氧化物凝膠
2. 按固化方式分
按固化方式可分為非反應(yīng)固化型和反應(yīng)固化型兩大類。
?。?)非反應(yīng)固化型
a.溶劑和水揮發(fā)固化型:用溶劑或水將粘合物質(zhì)等溶解,或者制成水乳液,將粘合劑均勻涂布到被粘合表面,溶劑或水分粘合端面揮發(fā)或被粘物吸收掉,形成粘合劑膜,發(fā)揮粘合效力。這種固化方式的粘合物質(zhì)可以是淀粉、動植物膠、熱塑性樹脂、天然橡膠及合成橡膠等。
b.熱熔型:這是一種比較新型的粘合劑,是以熱塑性高聚物為主要成分、不含水或其它溶劑的固體粘合劑。通過加熱將粘合劑熔化,涂到被粘合表面,隨后在空氣中冷卻固化完成粘合。很多熱塑性樹脂都可以制成熱熔粘合劑。
(2)反應(yīng)固化型
在含有反應(yīng)性官能團的粘合劑中加入固化劑或催化劑,通過加熱或不加熱使粘合物質(zhì)發(fā)生不可逆的化學變化,引起粘合劑固化。
3. 按粘合劑應(yīng)用方式分
按粘合劑的應(yīng)用方式分為溶液型、乳液(膠)型、熱熔型、壓敏型、噴霧型等。
4. 按操作溫度
可分為冷膠、熱膠兩類。冷膠包括溶液型乳液型以及膠帶等,熱膠主要以熱熔膠為主,此處有少量膠帶也需加溫才能粘合。(未完待續(xù))
共有 網(wǎng)友評論