Как добиться эффективности термосварки алюминиево-пластиковых композитов: руководство

Алюминиевая фольга придает композиту барьерные свойства, но сама по себе она не способна образовывать термосварку. Эта возможность всегда возникает из-за того, что что-то наносится на поверхность фольги, и производители используют один из трех различных методов, чтобы разместить это там: ламинирование отдельно изготовленной пленки PE, ЕМАА или Ева на фольгу; экструзионное нанесение слоя расплавленного полиэтилена непосредственно на фольгу за один непрерывный проход; или покрыть фольгу термоплавким клеем, который становится активным только при приложении тепла и давления. Каждый маршрут производит композит, который можно термосваривать, но используемое оборудование, структура затрат и виды отказов настолько различаются, что выбор неправильного варианта проявляется позже — часто в виде уплотнений, которые проходят первоначальную проверку, а затем выходят из строя где-то в цикле доставки или установки. В этой статье рассматривается, что отличает эти три подхода и где каждый из них подходит для гибкой упаковки, воздуховодов HVAC и изоляции кабелей или труб.

Метод первый: ламинирование готовой пленки из полиэтилена, EMAA или этиленвинилацетата.

Сухое ламинирование соединяет фольгу с пленкой, которая уже была экструдирована и намотана в отдельный рулон. На одно полотно наносится клей, два полотна соединяются под прижимными роликами, и сборка проходит стадию отверждения, прежде чем ее разрезают и перематывают. Поскольку слой герметика начинает свою жизнь как независимая пленка со своей собственной молекулярной ориентацией, он имеет тенденцию противостоять растрескиванию при изгибе и образованию отверстий лучше, чем слой, нанесенный непосредственно на фольгу.

Фильм, выбранный для этого маршрута, во многом определяет более поздние характеристики композиции:

• ПЭВД/ЛПЭНП – самая низкая стоимость, достаточная прочность запечатывания, выбор по умолчанию для упаковки общего назначения.
• EVA – хорошо переносит многократное сгибание, но размягчается при более низких температурах, поэтому подходит для применений, в которых при эксплуатации не наблюдается сильного нагрева.
• EMAA – его ионные группы прочно связываются со слоем оксида алюминия на поверхности фольги, образуя уплотнение, устойчивое к химическому воздействию и выдерживающее более грубое обращение; это делает его обычным выбором для фармацевтических или других технических ламинатов, где нарушение герметичности недопустимо.

Поскольку пленка и клейкий связующий слой представляют собой отдельные материалы от фольги, ламинирование дает производителям широчайший выбор химического состава смолы — если проект требует герметика, с которым экструзионная линия не может работать, ламинирование часто является единственным практическим способом добиться этого.

Алюминий-полиэтиленовая ламинатная пленка для гибких пакетов Этот гибкий ламинат AL/PE сочетает в себе барьерные свойства фольги и термосвариваемость полиэтилена, что делает его идеальным для пакетов с жидкими и мягкими продуктами. Подвесная упаковка обеспечивает гладкую поверхность во время транспортировки. Посмотреть продукт →

Метод второй: экструзионное нанесение полиэтиленового слоя непосредственно на фольгу.

Экструзионное покрытие полностью пропускает отдельную пленку. Расплавленная полиэтиленовая смола проталкивается через плоскую фильеру и разливается прямо на движущееся полотно фольги, где она охлаждается и затвердевает. Нет никакого клеевого связующего слоя и предварительно изготовленной пленки, что сокращает процесс и обычно снижает стоимость квадратного метра — настоящее преимущество для крупносерийной упаковки стандартного качества, где герметик не должен выдерживать экстремальные условия.

Компромисс заключается в том, что полиэтилен, нанесенный таким образом, не растягивается и не ориентируется, как пленка, полученная методом экструзии или литья, поэтому он может быть несколько более склонен к растрескиванию при многократном складывании. Обработка коронным разрядом или пламенем фольги перед штампом обычно необходима для обеспечения достаточного смачивания, поскольку расплавленный полиэтилен не приклеивается к необработанной фольге так легко, как это делает клей для ламинирования. Многослойные конструкции, такие как ПЭТ/АЛ/ПЭ, часто изготавливаются таким образом: боковая сторона полиэтилена покрывается экструзией напрямую, а слой ПЭТ добавляется в качестве усиления против разрыва во время самого этапа герметизации.

ПЭТ/алюминий/ПЭ триплексная барьерная пленка Трехслойный ламинат с ПЭТ для прочности, алюминием для полной защиты и полиэтиленом для надежной термосварки. Настраиваемая толщина и ширина подходят для требовательных промышленных и изоляционных применений. Посмотреть продукт →

Способ третий: покрытие фольги термоклеем

Третий способ вообще не предполагает нанесения непрерывной пленки — в качестве покрытия применяется термоплавкий клей, часто на основе ЭМАА или модифицированного полиолефина, с любой плотностью слоя, необходимой для применения. Поскольку клей активируется только после того, как тепло и давление превысят его температуру размягчения, фольга с покрытием может храниться на складе и быть запечатана по требованию позже на отдельном этапе.

Этот метод находит свое применение там, где фольгу необходимо приклеить к чему-то другому, а не к другому листу фольги или пластика — пенопласту, металлу или подложке неправильной формы, к которой плоская пленка не подойдет. Изоляционная оболочка труб и обмотка кабеля являются наиболее яркими примерами: клейкое покрытие позволяет алюминиевому композиту захватывать изогнутую или текстурированную поверхность так, как не предназначена ламинированная пленка, предназначенная в основном для герметизации фольги к фольге.

Триплексная пленка из алюминия/ПЭТ/ЭМАА с сильной адгезией Этот триплекс сочетает в себе барьер из фольги, прочность ПЭТ и исключительное сцепление EMAA с пеной, металлом и полимерами. Подходит для изоляции труб, обмотки кабеля и упаковочных конструкций. Посмотреть продукт →

Структура и качество поверхности имеют значение независимо от метода

Какой бы из трех способов не использовался, сама фольга все равно должна быть плоской, без отверстий и складок — слабое место в фольге подрывает уплотнение, независимо от того, как туда попал герметик. Что меняется между методами, так это то, где обычно проявляются слабые места. Ламинированная конструкция имеет отчетливый клеевой слой, который может истощаться или растекаться неравномерно; структура покрытия, нанесенного экструзией, зависит от того, насколько хорошо фольга была обработана непосредственно перед штампом; термоплавкое покрытие зависит от строгого контроля веса покрытия, поскольку оно обычно тоньше и менее однородное, чем цельная пленка. Поперечное сечение образца под микроскопом обычно позволяет определить, какой из трех процессов позволил получить данный рулон, просто по тому, как соприкасаются слои.

Типичные параметры процесса для каждого метода

Эти три метода работают при разных температурах и скоростях, поскольку решают разные задачи — склеивание готовой пленки, заливку расплавленной смолы или активацию клеевого покрытия. Приведенные ниже диапазоны являются отправными точками; Фактические настройки во многом зависят от марки смолы, толщины фольги и конфигурации линии, поэтому пробный запуск производственного оборудования по-прежнему является способом получения окончательных цифр.

Экструзионное покрытие нагревается сильнее всего, потому что полиэтилен должен быть полностью расплавлен, чтобы равномерно стекать со штампа, в то время как термоплавкое покрытие остается ниже, поскольку цель на этом этапе — только нанести клей, а не загерметизировать что-либо. Ламинирование занимает самое низкое место из трех, поскольку пленка уже сформирована — здесь тепло просто активирует клей между двумя сплошными полотнами.

Практические соображения по производству

Несколько факторов определяют, действительно ли какой-либо из этих трех методов выдержит масштабирование:

1. Чистота – Масло, пыль или остаточная влага на фольге препятствуют смачиванию во всех трех процессах, а не только в одном.
2. Обработка поверхности – обработка коронным разрядом или плазмой часто необходима для нанесения экструзионного покрытия и может способствовать адгезии краевого ламината, но имеет меньшее значение для термоплавкого покрытия, предназначенного для механического соединения.
3. Хранение – Ламинированные рулоны довольно стабильны, но рулоны с термоплавким покрытием могут слипнуться, если их складывать друг на друга, пока они еще теплые, или хранить их в слишком жарком месте.
4. Тестирование – работы по испытаниям на отслаивание ламинированных и экструзионных покрытий; для термоплавких покрытий проверка веса покрытия имеет такое же значение, как и результат отслаивания.

Хорошее эмпирическое правило для всех трех методов: композит должен разрушиться в пленке или пенопластовой подложке, прежде чем он разрушится по шву. Если он полностью отслаивается по линии склеивания, что-то в этом конкретном процессе — клейкое голодание, температура плавления или масса покрытия — требует корректировки.

Дефекты, характерные для каждого метода

• Деламинация (метод ламинирования) – обычно из-за отсутствия клеевого соединения или слишком быстрого или слишком холодного этапа отверждения.
• Апельсиновая корка или плохое намокание (экструзионное покрытие) – Температура расплава слишком низкая, или зазор матрицы или воздушный зазор неправильно настроены для скорости линии.
• Холодные пятна или зазоры (термоплавкое покрытие) – Слишком тонкий слой покрытия или неровный валик аппликатора, оставляющий оголенные участки на фольге.
• Пинхолы (все три) – почти всегда это связано с смятой или поврежденной фольгой, а не с самим нанесением герметика.

Выбор правильного метода для конечного использования

Для пакетов и технических ламинатов, для которых требуется определенный химический состав смолы, особенно там, где важна химическая стойкость EMAA, ламинирование пленкой обычно стоит дополнительных затрат. Для крупносерийной стандартной упаковки или облицовки воздуховодов, где решающим фактором является цена за квадратный метр, трудно превзойти полиэтилен с экструзионным покрытием. А для всего, что должно приклеиваться к пенопласту, металлу или неровной поверхности, а не к другому плоскому листу (самыми яркими примерами являются изоляционная оболочка трубы и обертка кабеля), метод, специально созданный для этой работы, — это термоплавкое клейкое покрытие. Покупателям, оценивающим новое применение, обычно лучше начать с того, как композит должен склеиваться, а затем вернуться к методу, а не сначала выбирать метод и надеяться, что конечное использование подойдет.

Заключение

Не существует одного «правильного» способа сделать термосвариваемый композит из алюминия и пластика — их три, и каждый решает свою задачу. Ламинирование отдельной пленки PE, EMAA или EVA обеспечивает самый широкий выбор смол и лучшую устойчивость к изгибу. Экструзионное покрытие частично обеспечивает гибкость в обмен на более низкую стоимость и более высокую производительность стандартной упаковки. Покрытие из термоплавкого клея полностью отказывается от идеи соединения фольги в обмен на возможность склеивать алюминиевые композиты с пеной, металлом и другими подложками, с которыми плоская пленка не может справиться. Соответствие метода реальным требованиям к склеиванию, а не только какой-либо доступной линии, — это то, что делает уплотнение самой сильной частью готового продукта, а не его слабым местом.