《包装设计制作工艺与检测技术标准实用手册》

第二篇 包装技术与工艺

第十二章　辅助包装技术

第三节　封缄技术

封缄也称封闭、封合，是指包装容器装过产品后，为了确保内装物品在运输、储存和销售过程中保留在容器中，并避免受到污染而进行的各种封闭工艺。包装封缄的方法和使用的材料和元件种类很多，如粘合、封盖（塞、帽等）、热封和钉封等。

一、粘合

两种同类或不同类的固体，由于介于两者表面之间的另外一种物质（粘合剂）的作用而牢固结合起来的现象叫粘合。简单地说粘合是使用粘合剂进行封合的方法。这种方法具有工艺简单，生产率高，结合强度大，应力分布均匀，密封性好，适应范围广，并有增加绝热、绝缘性能等优点，在包装工业中广泛用于纸、布、木材、塑料、金属等各种材料的结合。在封口、复合材料的制造、封箱（盒）、贴条、贴标等过程中，起重要作用。

（一）粘合剂产生粘合的基本条件

1．粘合剂必须有良好的流动性

粘合剂必须能比较容易地、均匀地分散到整个被粘物表面，把表面凸凹部分填平，并在整个被粘物表面形成均匀的粘合剂薄层。

2．粘合剂必须能充分浸润被粘物表面

粘合剂对被粘物表面有一定程度的浸润是完成粘合的必要条件之一，充分地浸润为粘合剂分子与被粘物表面分子间相互吸引、达到粘合创造了必要条件。通常是在粘合剂成分中加入少量润湿剂，或者事前处理被粘合面，以增加粘合剂对被粘物体的浸润程度。

3．粘合剂与被粘物之间必须有足够的作用力

粘合剂与被粘物之间必须有较大的结合力才能形成牢固的结合。这种结合力可以是：机械力———粘合剂渗入被粘物中，形成“胶钉”形式的力；分子间力———范德华力、极性分子间的定向引力；化学力———由离子键、共价键、氢键等化学键形成的力等。

（二）粘合理论

粘合剂与被粘物的结合作用力究竟是怎样产生的？怎样从理论上指导粘合？不少学者从不同的实验条件出发，进行了粘接理论的研究，但到目前为此，还不能建立一套完整的、公认的粘合理论。下面介绍几种主要的粘合理论：

1．吸附理论

吸附理论是目前受支持较多的理论。这一理论认为粘合过程分两个阶段：第一阶段是粘合剂分子由于布朗运动迁移到被粘物表面，结果使粘合剂的极性基团逐渐向被粘物的极性部分靠近，通过溶剂挥发、加热或加压等情况下，粘合剂分子可以与被粘物靠得很近。第二阶段是当粘合剂与被粘物表面分子间距离很小时（小于0．5nm），分子间便发生了作用，这种吸引力包括从能量级为418．7J／mol的色散力到能量级为4．187×104J／mol的氢键力为止的一系列作用力，这样形成的键有偶极—偶极键（如纤维素—聚氯乙烯的粘合）、偶—诱导偶极键（如纤维素—聚苯乙烯的粘合）以及氢键（如纤维素—聚乙烯醇的粘合）等形式。由于这些作用的结果，完成了粘合。

吸附理论虽然得到较广泛的支持，但也不能解释某些粘合现象，例如某些非极性高分子化合物之间牢固的结合等。

2．机械理论

机械理论是最早提出的粘合理论，它认为粘合是一种机械过程，是粘合剂对两个粘合面机械作用的结果。粘合剂流入并填满凸凹不平的被粘物表面，一旦固化，粘合剂与被粘物表面便通过相互咬合而连接，完成粘合，类似轮船铁锚抛到海底泥土中的情况一样。

这种理论虽然提出很早，但还不能够解释表面光滑的物体（如玻璃等）的粘合问题。

3．扩散理论

扩散理论以高分子化合物的最根本特征（高分子链状结构和它的柔顺性）为出发点，认为高聚物分子的热运动会引起粘合剂大分子扩散，当粘合剂以液体形式被涂敷于被粘合物表面时，如果被粘合物为可以被溶胀或溶解的材料，则粘合剂与被粘合物会彼此越过界面而扩散交织起来，连结成牢固的粘接面。这个理论本质上是聚合物之间互相扩散、渗透、溶解。

这种理论可以解释一些高分子化合物的粘合问题，但对于高聚物粘合剂粘接金属不能给予很好的解释。

4．静电理论

这是一种较新的粘合理论。在从一些被粘合物体上剥离粘合剂的实验中发现被剥离的表面带有电荷的现象，有黑暗处发光，并有劈劈啪啪的声音。经研究，认为在粘合界面处有双电层，它们之间有静电引力，从而产生粘合。双电层的形成可能是界面分子相互作用的结果。这一理论不能解释那些不能产生双电层的非极性物质的粘合。

5．极性理论

该理论认为粘合作用与粘合剂和被粘合材料的极性有关，极性材料要用极性粘合剂粘合，非极性材料要用非极性粘合剂粘合。

6．化学理论

这种理论认为粘合剂和被粘合物之间是通过化学反应形成牢固的粘合。

综上所述，各种理论都有各自的实验依据，并能在某些场合下较满意地解释粘合现象，但它们又都有一些事实上的局限性。总的说来目前尚没有一个完整的粘合理论，这是粘合现象本身的复杂性及实验条件的局限性等原因造成的。

（三）粘合剂的分类

粘合剂的分类方法很多，包装粘合剂常用以下几种分类方法：

1．按主要粘合物质的种类分

2．按固化方式分

按固化方式可分为非反应固化型和反应固化型两大类。

（1）非反应固化型

a．溶剂和水挥发固化型：用溶剂或水将粘合物质等溶解，或者制成水乳液，将粘合剂均匀涂布到被粘合表面，溶剂或水从粘合端面挥发或被粘物吸收掉，形成粘合剂膜，发挥粘合效力。这种固化方式的粘合物质可以是淀粉、动植物胶、热塑性树脂、天然橡胶及合成橡胶等。

b．热溶型：这是一种比较新型的粘合剂，是以热塑性高聚物为主要成分、不含水或其它溶剂的固体粘合剂。通过加热将粘合剂熔化，涂到被粘合表面，随后在空气中冷却固化完成粘合。很多热塑性树脂都可以制成热溶粘合剂。

（2）反应固化型

在含有反应性官能团的粘合剂中加入固化剂或催化剂，通过加热或不加热使粘合物质发生不可逆的化学变化，引起粘合剂固化。

3．按粘合剂应用方式分

按粘合剂的应用方式分为溶液型、乳液（胶）型、热溶型、压敏型、喷雾型等。

4．按操作温度

可分为冷胶、热胶两类。冷胶包括溶液型乳液型以及胶带等，热胶主要以热熔胶为主，此外有少量胶带也需加温才能粘合。

返回目录页