一种用于多种材料复合的电子束固化粘接装置和方法与流程

本发明涉及一种用于多种材料复合的电子束固化粘接装置和方法，属于材料固化粘接领域。

背景技术：

目前，装饰行业与软包装行业都尚在使用热固化胶粘剂的复合方式来进行材料间的复合。热复合一般是通过双组份聚氨酯胶粘剂中的异氰酸根与羟基进行交联反应，达到固化与粘接。但是这类型的反应速度较慢，固化时间长，需要在50～60℃下熟化24～48小时才可以完成粘接与进行产品的性能检测，导致生产商没办法第一时间把握产品的质量；若复合胶粘剂存在质量问题，则会造成大量的废品。如何即时固化并及时发现产品的质量问题，成为了行业人员十分关注的问题。同时市面上销售的双组份热固型胶粘剂中一般含有初级芳香胺(paa)，其为致癌物，不利于操作工人与用户的健康。

而此时，紫外光(uv)固化方法凭借其快速固化的优势受到了行业内技术人员的关注。紫外光固化方法能有效地缩短工期，并及时检验产品性能。但是对于不透明的膜材，穿透性不够，难以复合，只对透明膜材有效。由于胶粘剂体系内还存在光引发剂，固化过程中具有刺激性气味。而装饰行业与软包装行业使用的薄膜由于油墨印刷原因，基本为不透明材料，因此，紫外光固化并不适合应用于装饰行业与软包装行业。

目前，需要解决软包装行业与装饰行业内多种材料复合的胶粘剂专用的快速固化方法与设备问题，保证在多种薄膜基材复合后能即时固化，并对产品质量进行把控。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种用于多种材料复合的电子束固化粘接装置和方法，涉及一种复合胶粘剂的新型固化方式，特别涉及一种用于软包装行业及装饰行业的塑料薄膜与塑料薄膜，塑料薄膜与金属卷材，金属卷材与金属卷材等多种材料复合的用于电子束固化胶粘剂的方法和装置。

本发明所采取的技术方案是：

一种用于多种材料复合的电子束固化粘接装置，包括依次相连的膜材放卷装置、涂胶装置、复合装置、电子束固化装置和膜材收卷装置。

另一种用于多种材料复合的电子束固化粘接装置中，涂胶装置和复合装置之间还设有烘道烘干装置。

电子束固化粘接装置中，涂胶装置用于将带双键结构的胶粘剂均匀涂布到薄膜材料上。

电子束固化粘接装置中，复合装置用于将涂胶后的薄膜材料与另一薄膜材料进行复合。

电子束固化粘接装置中，电子束固化装置设有电子加速发生器，电子加速发生器用于产生加速电子，从而快速固化带双键结构的胶粘剂。

一种用于多种材料复合的电子束固化粘接方法，是使用前述的装置，对多种薄膜材料进行电子束固化粘接。

进一步的，多种薄膜材料为塑料薄膜、金属卷材中的至少一种。

优选的，多种薄膜材料为聚氯乙烯膜、聚对苯二甲酸乙二酯膜、聚丙烯膜、聚乙烯膜、聚酰胺膜、聚酰亚胺膜、邻苯基苯酚膜、聚偏二氯乙烯膜、聚乙烯醇膜、聚乳酸膜、铝箔、镀铝膜、铜箔、马口铁卷材、不锈钢卷材的至少一种。

进一步的，固化粘接所用的胶粘剂为带双键结构的溶剂型胶粘剂、无溶剂型胶粘剂、水性胶粘剂中的至少一种。

优选的，固化粘接所用的胶粘剂为聚氨酯类胶粘剂、丙烯酸酯类胶粘剂、环氧类胶粘剂及这些胶粘剂的改性胶粘剂中的至少一种。

本发明的有益效果是：

本发明提出用电子束固化来完成装饰行业与软包装行业的各种基材之间的复合、固化、粘接，电子束(eb)在固化过程中可以穿透油墨与镀铝膜等非透明材料，使胶粘剂快速固化，从而迅速完成复合粘接。

与现有技术相比，本发明的优点如下：

1)应用范围广，适用于各种透明与非透明膜材的复合。紫外光固化对涂有油墨的非透明膜材的穿透力差，因此只能应用于透明膜材的复合固化；而电子束固化则对油墨甚至镀铝膜的穿透力强，能有效地激活胶粘剂中的双键结构，产生游离基，从而完成胶粘剂的固化。

2)即时把握复合薄膜及材料的质量与性能。自由基反应活性很高，因此电子束固化所需的时间较短，复合一米长度的薄膜一般只需要0.1～0.5秒的时间，客户可以即时对已复合好的产品进行性能检测，从而有效把握产品质量，减少因不能即时检测产品性能而可能导致的材料的浪费。

3)粘接强度高，性能优良。因为胶粘剂中具有双键结构，而高速电子打开双键后，自由基之间迅速反应，自由基间键合在一起，形成高交联密度的胶层，改善了产品的性能。

4)容易实现复合薄膜的耐高温与耐蒸煮性能。由于双键间的键合密度高，使胶体具有更优秀的耐高温性能与耐蒸煮性能。

5)生产效率高。附带电子束固化的薄膜复合设备的复合速度可达到600米/分钟，而且复合后零点几秒内即可完成固化，有效缩短工期。而传统的聚氨酯复合胶粘剂复合需要在50～60℃熟化24～48小时。

6)节能与环保。传统的热固化胶粘剂复合的能耗非常高，而且胶粘剂体系内含有初级芳香胺(paa)，因而行业内继而想寻找更加节能与环保的复合方法。而紫外光固化与电子束固化备受瞩目，在60寸宽，6台彩色打印机，1000英尺/分钟复合速度的条件下，紫外光固化耗能为343kw，而电子束固化耗能仅为185kw。而且因电子束的交联密度达98％，体系内无光引发剂、初级芳香胺等有毒物质残留，因此更加环保。

附图说明

图1是一种本发明装置的示意图；

图2是另一种本发明装置的示意图。

具体实施方式

一种用于多种材料复合的电子束固化粘接装置，包括依次相连的膜材放卷装置、涂胶装置、复合装置、电子束固化装置和膜材收卷装置。这种装置可见附图1的示意图。

本发明还提供了另一种用于多种材料复合的电子束固化粘接装置，包括依次连接的膜材放卷装置、涂胶装置、烘道烘干装置、复合装置、电子束固化装置和膜材收卷装置。这一种装置可见附图2的示意图。附图2所示的装置是在附图1所示装置的涂胶装置和复合装置之间设有烘道烘干装置。

下面进一步说明本发明的电子束固化粘接装置：

涂胶装置用于复合薄膜材料的上胶之用，将带双键结构的胶粘剂均匀涂布到薄膜材料上。

复合装置用于将涂胶后的薄膜材料与另一薄膜材料进行复合。

电子束固化装置为用于薄膜复合后，使胶粘剂能迅速固化的装置，便于及时测试产品复合后的综合性能。电子束固化装置设有电子加速发生器，电子加速发生器用于产生加速电子，从而快速固化带双键结构的胶粘剂。电子束固化装置的固化机理为通过电子加速发生器产生高速电子，穿透薄膜时，巨大的能量能激活胶粘剂的双键，形成自由基，从而进行固化反应。

烘道烘干装置用于含有有机溶剂或者水分的胶粘剂，可以将胶层中的有机溶剂或者水分烘干。

膜材收卷、放卷装置用于复合前放卷涂胶与复合后收卷同步控制之用，膜材收卷成卷筒，方便贮存、运输、搬运。

一种用于多种材料复合的电子束固化粘接方法，是使用前述的装置，对多种薄膜材料进行电子束固化粘接。

进一步的，多种薄膜材料为塑料薄膜、金属卷材中的至少一种。

优选的，多种薄膜材料为聚氯乙烯膜(pvc)、聚对苯二甲酸乙二酯膜(pet)、聚丙烯膜(pp)、聚乙烯膜(pe)、聚酰胺膜(pa)、聚酰亚胺膜(pi)、邻苯基苯酚膜(opp)、聚偏二氯乙烯膜(pvdc)、聚乙烯醇膜(pva)、聚乳酸膜(pla)、铝箔、镀铝膜、铜箔、马口铁卷材、不锈钢卷材的至少一种。

进一步的，固化粘接所用的胶粘剂为带双键结构的溶剂型胶粘剂、无溶剂型胶粘剂、水性胶粘剂中的至少一种。

优选的，固化粘接所用的胶粘剂为聚氨酯类胶粘剂、丙烯酸酯类胶粘剂、环氧类胶粘剂及这些胶粘剂的改性胶粘剂中的至少一种。聚氨酯类胶粘剂可以选自聚氨酯胶粘剂或改性聚氨酯胶粘剂，丙烯酸酯类胶粘剂可以选自丙烯酸酯胶粘剂或改性丙烯酸酯胶粘剂，环氧类胶粘剂可以选自环氧胶粘剂或改性环氧丙烯酸酯胶粘剂。

结合胶粘剂的类型对本发明的装置做进一步说明：当胶粘剂为溶剂型胶粘剂或水性胶粘剂时，需要开启烘道烘干装置，将胶粘剂中的溶剂组分或水蒸发出胶粘剂体系；当胶粘剂为无溶剂型胶粘剂时，烘道烘干装置不需加温，或者无需设置烘道烘干装置。不设置烘道烘干装置的电子束固化粘接装置为附图1所示的实现形式，设置烘道烘干装置的电子束固化粘接装置为附图2所示的实现形式。

本发明的电子束固化方法是在电子加速设备中产生加速电子，经过复合膜时打开胶粘剂成分中的双键结构，形成自由基从而发生聚合反应。

本发明的电子束固化粘接方法应用范围为软包装行业与装饰行业的各种薄膜材料及金属卷材和板材之间的复合粘接。

以下通过具体的实施例对本发明的内容作进一步详细的说明。实施例中所用的原料如无特殊说明，均可从常规商业途径得到。

实施例1：

实施例1所用的胶粘剂原料质量组成如下：

带印刷图案的pet膜与pe膜的复合：

1)将实施例1的胶粘剂添加到涂胶装置的胶槽中，均匀涂布于带印刷图案的pet膜上。

2)涂胶完毕后，已上胶的带印刷图案的pet膜进入复合装置，与pe膜进行复合，复合速度为600米/分钟。

3)复合完毕后，将已复合薄膜经过电子束固化装置固化，然后经过膜材放卷、收卷装置进行控制收卷。

4)截取以上复合薄膜进行剥离强度，水煮，初级芳香胺(paa)以及气味测试。

透明pet膜与pe膜的复合：

1)将实施例1的胶粘剂添加到涂胶装置的胶槽中，分别均匀涂布于透明pet膜上。

2)涂胶完毕后，已上胶的透明pet膜进入复合装置，与pe膜进行复合，复合速度为600米/分钟。

3)复合完毕后，将已复合薄膜经过电子束固化装置进行固化，然后经过膜材收卷装置进行收卷。

4)截取以上复合薄膜进行剥离强度，水煮，初级芳香胺(paa)以及气味测试。

实施例2：

实施例2所用的胶粘剂原料质量组成如下：

透明的opp膜与pet镀铝膜的复合：

1)将实施例2的胶粘剂添加到涂胶装置的胶槽中，均匀涂布于头透明的opp膜上。

2)涂胶完毕后，已上胶的透明的opp膜进入复合装置，与pet镀铝膜进行复合，复合速度为500米/分钟。

3)复合完毕后，将已复合薄膜经过电子束固化装置固化，然后经过膜材放卷、收卷装置进行控制收卷。

4)截取以上复合薄膜进行剥离强度，水煮，初级芳香胺(paa)以及气味测试：

实施例3：

实施例3所用的胶粘剂原料质量组成如下：

铜箔与透明的pvc膜复合：

1)将实施例3的胶粘剂添加到涂胶装置的胶槽中，均匀涂布于铜箔上。

2)涂胶完毕后，已上胶的铜箔进入复合装置，与透明的pvc膜进行复合，复合速度为300米/分钟。

3)复合完毕后，将已复合薄膜经过电子束固化装置固化，然后经过膜材放卷、收卷装置进行控制收卷。

4)截取以上复合薄膜进行剥离强度，水煮，初级芳香胺(paa)以及气味测试。

实施例4：

实施例4所用的胶粘剂原料质量组成如下：

聚醚改性丙烯酸酯的制备如下：a)在反应釜中加入聚醚二元醇(分子量为2000)81g、醋酸乙酯42.86g、异佛尔酮二异氰酸酯19g，搅拌均匀并于室温下自然反应1小时；b)升温至85℃，反应5小时，得到ipdi改性的聚醚二元醇酯；c)将反应釜温度降到60℃，加入10.65g丙烯酸羟丙酯，搅拌均匀后升温至80℃，进行接枝反应2小时，得到聚醚改性丙烯酸酯。

马口铁卷材与带印刷图案的pvc膜的复合：

1)按照上述配方调配成胶粘剂后，将胶粘剂添加到涂胶装置的胶槽中，均匀涂布于带印刷图案的pvc膜上。

2)涂胶完毕后，启用烘道，把胶层中的溶剂烘干后，已上胶的带印刷图案的pvc膜进入复合装置，与马口铁卷材进行复合，复合速度为150米/分钟。

3)复合完毕后，将已复合薄膜经过电子束固化装置固化，然后经过膜材放卷、收卷装置进行控制收卷。

4)截取以上复合薄膜进行剥离强度，水煮，初级芳香胺(paa)以及气味测试。

实施例5：

实施例5所用的胶粘剂原料质量组成如下：

铜箔与透明的pvc膜复合：

1)将实施例5的胶粘剂添加到涂胶装置的胶槽中，均匀涂布于铜箔上。

2)涂胶完毕后，已上胶的铜箔进入复合装置，与透明的pvc膜进行复合，复合速度为300米/分钟。

3)复合完毕后，将已复合薄膜经过电子束固化装置固化，然后经过膜材放卷、收卷装置进行控制收卷。

4)截取以上复合薄膜进行剥离强度，水煮，初级芳香胺(paa)以及气味测试。

对比例1：

对比例1所用的胶粘剂原料质量组成如下：

一、带印刷图案的pet膜与pe膜的复合：

1)将对比例1的胶粘剂添加到涂胶装置的胶槽中，分别均匀涂布于带印刷图案的pet膜上。

2)涂胶完毕后，已上胶的带印刷图案的pet膜进入复合装置，与pe膜进行复合，复合速度为600米/分钟。

3)复合完毕后，将已复合薄膜经过uv固化设备进行固化，然后经过膜材放卷、收卷装置进行控制收卷。

4)截取以上复合薄膜进行剥离强度，水煮，初级芳香胺(paa)以及气味测试。

二、透明pet膜与pe膜的复合：

1)将对比例1的胶粘剂添加到涂胶装置的胶槽中，分别均匀涂布于透明pet膜上。

2)涂胶完毕后，已上胶的透明pet膜进入复合装置，与pe膜进行复合，复合速度为600米/分钟。

3)复合完毕后，将已复合薄膜经过uv固化设备进行固化，然后经过膜材放卷、收卷装置进行控制收卷。

4)截取以上复合薄膜进行剥离强度，水煮，初级芳香胺(paa)以及气味测试。

三、透明的opp膜与pet镀铝膜的复合：

1)将对比例1的胶粘剂添加到涂胶装置的胶槽中，均匀涂布于opp膜上。

2)涂胶完毕后，已上胶的opp膜进入复合装置，与pet镀铝膜进行复合，复合速度为500米/分钟。

3)复合完毕后，将已复合薄膜经过uv固化设备固化，然后经过膜材放卷、收卷装置进行控制收卷。

4)截取以上复合薄膜进行剥离强度，水煮，初级芳香胺(paa)以及气味测试。

四、铜箔与透明的pvc膜的复合：

1)将对比例1的胶粘剂添加到涂胶装置的胶槽中，均匀涂布于铜箔上。

2)涂胶完毕后，已上胶的铜箔进入复合装置，与透明的pvc膜进行复合，复合速度为300米/分钟。

3)复合完毕后，将已复合薄膜经过uv固化设备固化，然后经过膜材放卷、收卷装置进行控制收卷。

4)截取以上复合薄膜进行剥离强度，水煮，初级芳香胺(paa)以及气味测试。

五、马口铁卷材与带印刷图案的pvc膜的复合：

1)按照对比例1配方调配成胶粘剂后，将胶粘剂添加到涂胶装置的胶槽中，均匀涂布于带印刷图案的pvc膜上。

2)涂胶完毕后，已上胶的带印刷图案的pvc膜进入复合装置，与马口铁卷材进行复合，复合速度为150米/分钟。

3)复合完毕后，将已复合薄膜经过uv固化设备固化，然后经过膜材放卷、收卷装置进行控制收卷。

4)截取以上复合薄膜进行剥离强度，水煮，初级芳香胺(paa)以及气味测试：

对比例2：

对比例2取市售双组份pu复合胶。

一、带印刷图案的pet膜与pe膜的复合：

1)将对比例2的胶粘剂添加到涂胶装置的胶槽中，分别均匀涂布于带印刷图案的pet膜上。

2)涂胶完毕后，启动烘道，将胶膜中的溶剂烘干后，将已上胶的带印刷图案的pet膜进入复合装置，与pe膜进行复合。

3)复合完毕后，然后经过膜材放卷、收卷装置进行控制收卷保存。

4)置于50～60℃固化24小时。

5)截取以上复合薄膜进行剥离强度，水煮，初级芳香胺(paa)以及气味测试。

二、透明pet膜与pe膜的复合：

1)将对比例2的胶粘剂添加到涂胶装置的胶槽中，分别均匀涂布于透明pet膜上。

2)涂胶完毕后，启动烘道，将胶膜中的溶剂烘干后，将已上胶的透明pet膜进入复合装置，与pe膜进行复合。

3)复合完毕后，然后经过膜材放卷、收卷装置进行控制收卷保存。

4)置于50～60℃固化24小时。

5)截取以上复合薄膜进行剥离强度，水煮，初级芳香胺(paa)以及气味测试。

三、opp膜与pet镀铝膜的复合：

1)将对比例2的胶粘剂添加到涂胶装置的胶槽中，均匀涂布于opp膜上。

2)涂胶完毕后，启动烘道，将胶膜中的溶剂烘干后，将已上胶的opp膜进入复合装置，与pet镀铝膜进行复合。

3)复合完毕后，然后经过膜材放卷、收卷装置进行控制收卷保存。

4)置于50～60℃固化24小时。

5)截取以上复合薄膜进行剥离强度，水煮，初级芳香胺(paa)以及气味测试。

四、铜箔与透明的pvc膜的复合：

1)将对比例2的胶粘剂添加到涂胶装置的胶槽中，均匀涂布于铜箔上。

2)涂胶完毕后，启动烘道，将胶膜中的溶剂烘干后，将已上胶的铜箔进入复合装置，与透明的pvc膜进行复合。

3)复合完毕后，然后经过膜材放卷、收卷装置进行控制收卷保存。

4)置于50～60℃固化24小时。

5)截取以上复合薄膜进行剥离强度，水煮，初级芳香胺(paa)以及气味测试。

五、马口铁卷材与带印刷图案的pvc膜的复合：

1)按照对比例2的配方调配成胶粘剂后，将胶粘剂添加到涂胶装置的胶槽中，均匀涂布于带印刷图案的pvc膜上。

2)涂胶完毕后，启动烘道，将胶膜中的溶剂烘干后，将已上胶的带图案的pvc膜进入复合装置，与马口铁卷材进行复合。

3)复合完毕后，然后经过膜材放卷、收卷装置进行控制收卷保存。

4)置于50～60℃固化24小时。

5)截取以上复合薄膜进行剥离强度，水煮，初级芳香胺(paa)以及气味测试。

剥离强度测试的方法说明如下：

按gb/t2791-1995《胶粘剂t剥离强度实验方法挠性材料对挠性材料》，进行t型剥离强度试验。

耐水煮性能测试的方法说明如下：

将熟化完毕的复合薄膜置于100℃热水中，水煮24小时，再根据gb/t2791-1995《胶粘剂t剥离强度实验方法挠性材料对挠性材料》，进行t型剥离强度试验。

paa初级芳香胺检测的方法说明如下：

按hg/t4963.1-2016《涂料印花色浆产品中有害物质的测定第1部分：23种有害芳香胺的测定气相色谱-质谱法》，进行含量检测。

带印刷图案的pet膜与pe膜的复合结果见表1。

表1带印刷图案的pet膜与pe膜的复合结果

透明pet膜与pe膜的复合结果见表2。

表2透明pet膜与pe膜的复合结果

透明的opp膜与pet镀铝膜的复合结果见表3。

表3透明的opp膜与pet镀铝膜的复合结果

铜箔与透明的pvc膜的复合结果见表4。

表4铜箔与透明的pvc膜的复合结果

马口铁卷材与带印刷图案的pvc膜的复合结果见表5。

表5马口铁卷材与带印刷图案的pvc膜的复合结果