Technologie Hot-melt, Povrstvování a Laminace

Transkript

1 Technologie Hot-melt, Povrstvování a Laminace

2 Úvod technologie hot melt Průmyslové technologie hot-melt jsou v současné době velice dobře konkurenceschopné klasických postupům tepelného pojení. Důvodem jejich použití je zejména snížení provozních nákladů a zvýšení ziskovosti výroby. Konstrukce a výroba neustále usilují o zlepšení výrobků např. využitím nových typů lepidel. Termoplastické adheziva jsou používány pro pojení všech textilních materiálů tkanin, i netkaných textilií včetně technologie Meltblown. V praxi se používají polymery, které jsou v pevném stavu do 80 C a poté měknou. Typické představitele pro technologii hotmelt jsou pryskyřice 35-50%, EVA polymer 25-35%, vosky 20-30%.

3 Ethylen vinyl acetát (EVA) jako Hot Melt Adhesivum (HMA) EVA je pevná látka, transparentní a flexibilní etylen vinyl-acetátový kopolymer. Obvykle jsou rozděleny do kategorií podle procenta obsahu VA a indexu toku taveniny (MFR) nebo indexu toku taveniny (MFV). Nejčastěji používané EVA obsahují mezi 19% a 28% VA. Hodnoty MFR jsou většinou v rozmezí od 3 do V bázi EVA HMA s větším obsahem VA může mít za následek vyšší transparentnost, více polární vlastnosti, rozšířenou flexibilitu a lepší smáčivost k podkladům. Hodnota MFR je jednoduchý ukazatel molekulové hmotnosti. Nižší hodnota MFR odráží vyšší molekulové hmotnosti, soudržnost a vnitřní sílu. Většina HMA na bázi EVA nemají dostatečnou povrchovou lepivost a nejsou citlivé na tlak při pokojové teplotě. Je třeba, aby k lepení docházelo při zvýšených teplotách (za teploty lepivosti). Obvykle dodávají relativně krátkou dobu k počátku pojení obvykle méně než 10 sekund a rychle nastavený čas pojení. Vosky používané v hot melt formulách jsou: syntetické, mikro-krystalické a poly-etylenové. Vosky může výrazně zkrátit dobu nahřátí. EVAs s větším obsahem VA nabídne delší dobu ohřevu a pomalejší natavení. (CH 2 CH 2 ) x (CH 2 CH) y Poly-BS Poly-EVA O ( CH2 CH CH CH2 CH CH2 ) n C O CH 3 Φ - benzenové jádro

4 Ethylen-vinylacetátové kopolymery, které mají vyšší index toku taveniny obsahují 10 až 22% vinylacetátu jsou vhodné pro Hot Melt, obsahují od 1-30% z EVA kopolymeru; 1-29hm% pojivové pryskyřice; a od 1-5hm% změkčovadla, zbytek směsi obvykle obsahující 70-80hm% agregátů, např. plniva nebo pigmentů, jako je uhličitan vápenatý a oxid titaničitý.

5 Polymery pro Hotmelt EVA = Ethyl-Vinyl acetate PE = Polyethylene SBS = Styrene-Butadiene copolymers TPU = Thermoplastic Polyurthane APAO = amorphous poly-alpha olefine CoPA = Co-polyamide CoPES = Co-polyesters RHM = Reactive Hotmelts

6 Etylen-vinylacetát (EVA): Vlastnosti: Nejvyšší podíl na trhu kolem 70 procent. EVA polymery jsou kopolymery ethylenu a vinylacetátu produkované radikálovou polymerací pod tlakem. Výhody: Mají dostatečnou přilnavost na různé podklady, obvykle nízkou viskozitou taveniny při nízkých teplotách aplikací a nízkou toxicitou. Teploty: Teplota měknutí EVA kopolymeru leží mezi 80 a 150 C, v závislosti na podílu VA a relativní molekulová hmotnost. Kopolymery EVA s mírným podílem VA, v koncentračním rozmezí 20 až 40 procent, se obvykle používají jako tavná lepidla. Aplikace: Vpichované netkané textilie Používá se hlavně v obalovém průmyslu Knižní vazby (trny) Polyetylen (PE): Vlastnosti: Levná masově vyráběná lepidla bez zvláštních požadavků na tepelnou stabilitu a přilnavost. Podíl na trhu 10 procent, jsou poměrně využívané. Výhody: Viskozity jsou relativně vysoké a přilnavost k většině podkladů jsou mírně dobré. Využití je často v obalové průmyslu, často se používá pro levné výrobky, protože se substráty, které mají být připojeny, jako je například papír nebo lepenka, vykazují nízkou soudržnost. Aplikace: Použití však je omezeno na oblasti, kde není rozhodující vysoká pevnost lepení, často v obalové průmyslu. Textilní průmysl

7 Styren-butadien-styren (SBS) Vlastnosti: Na trhu představují asi 10%. Lepidla jsou trvale lepivá a jsou proto používány především v oblasti lepidel citlivých na tlak. Elastomerními vlastnosti na základě fyzikálního zesíťovaní pomocí polystyrénových bloků. Materiálové vlastnosti vyplývají z neslučitelnosti dvou fází. polystyrenová fáze dodává pevnost polymeru v tahu, soudržnost a tepelnou stabilitu až do teploty skelného přechodu, polybutadienová fáze je zodpovědná za elastomerní vlastnosti, odolnosti v tlaku, přilnavosti. Aplikace: Hygiena Nálepky, Lepicí pásky, obaly Auto koberce Vlastnosti: Kopolyesterů (COPEs) Podíl na trhu je přibližně 5 procent. Jedná se o vysoce výkonné tavná lepidla. Ve srovnání s produkty na bázi EVA, mají výrazně lepší adhezivní vlastnosti a výrazně vyšší tepelnou stabilitu. Polyestery se obvykle dělí na amorfní, slabě krystalických a vysoce krystalické stupně. V závislosti na stupni jejich krystalinity mají mechanické vlastnosti. Výhody použití jsou zejména dobrý poměr ceny a výkonu, nízká aplikační hmotnosti. Aplikace: Textilní průmysl (lepicí fólie, netkané textilie, prášky, tavitelné vlákna), fólie, filmy, Obuvnický průmysl, Interiéry automobilů Filtry

8 Samolepící pásky PP a PVC použitá lepidla HOT-MELT - lepidlo tvořené syntetickým kaučukem a pomocnými látkami pro vylepšení vlastností. Ve výrobě se nanáší na folii za horka v roztaveném stavu. Lepidlo vhodné pro použití i v chladu. Lepidlo po aplikaci hůře odolává expozici UV záření. AKRYLÁTOVÉ - lepidlo vytvořené pomocí vodorozpustné akrylátové disperze. Lepidlo nikdy nevytéká mimo pásku - hodnotíme ho jako nejvíce čisté a vhodné pro dlouhodobé použití i při vyšších teplotách skladovaného zboží. Použití při nízkých teplotách nedoporučujeme. Lepidlo po aplikaci dobře odolává expozici UV záření a oxidaci. SOLVENT - lepidlo z přírodního kaučuku rozpuštěného v organických ředidlech s pomocnými látkami pro vylepšení vlastností. Vysoce účinné, výborné výsledky i za horších podmínek (např. chlad, vlhko, mastnota). Nevhodné pro dlouhodobé použití při vyšších teplotách skladovaného zboží. Lepidlo po aplikaci hůře odolává expozici UV záření.

9 Graf teplotní využitelnosti samolepicích pásek s různými lepidly:

10 Aplikace termoplastických adhezivních materiálů ruční pistole

11 Ruční pistole a její funkce Tvary nánosu hotmeltu

12 Průmyslová zařízení pro nános termoplastických pojiv

13

14 Hot-melt aplikátory Super spot - video

15 Hot-melt aplikátory SPIRÁLA (ITW DYNATEC)

16 Hot-melt applicators - ITW Dynatec Melt On Demand Adhesive Hopper

17 Hot-melt aplikátory Tvar vytlačovací trysky

18 Hotmelt Lamination (Hybrid-System)

19 Výhody: jedna část, bez rozpouštědel, rychlé nanášení, vysoká adheze k povrchu, široké požití materiálů, nízká cena pojiva Nevýhody: Vyšší bod dávkování (aplikace), slabší adheze na kovové materiály, rychlé chladnutí, technologie zařízení, části pojivých míst se mohou deformovat, degradace (ulpění) ve vyhřívaném rezervoáru, senzitiva na vlhkost. Adheziva Hot melt jsou jednou částí z termoplastických adhezi, která neobsahují rozpouštědla. Při pokojové teplotě jsou v pevné formě a viskozita roztoku se pohybuje mezi cp. Typicky se teplota pojení pohybuje okolo 195 C. Poté co dosáhnou teploty tání (pojení) a jsou naneseny na pojící materiál opět chladnou a dochází k pojení materiálů je dosaženo velice silného vzájemného propojení materiálů. Poslední výhodou je reaktivita polyuretanových adheziv a jejich chemické chování při technologickém zpracování tavenin. To je hlavním důvodem jemnosti a měkkosti uretanových prepolymerů a jejich dávkováni při teplotě pojení. Jedním z důvodů chemické reakce hotmelt je vlhkost, která může mít za následek předčasné zesíťovaní a poté dosažené nedostatečné teploty. Adhesivum termoset nemůže být znovu nataveno dodatečnou tepelnou úpravou.

20 Povrstvovaní (Coating) Jedná se patrně o nejdůležitější aplikaci z finálních chemických úprav. Cílem je zlepšení odolnosti netkaných textilií, včetně úterek a hygienických pomůcek. Jde především o vodné báze, disperze nebo roztoky. Vždy musí dobře adherovat na podklad. Ekonomicky je výhodné provádět aplikaci látek v jednom kroku. Dosáhneme tak lepší stejnoměrnosti a tloušťky nánosu. Nicméně také zaleží na činidla, tak je potřeba aplikovat ve více krocích. Například u roztoků, kdy vypařování rozpouštědla vede k tvorbě trhlin mezer na povrchu textilie. Velice často bývá povrstvování spojováno s laminací.

21 Povrstvovaní (Coating) Technologie jsou použity na vlákenné vrstvy, kdy není dosaženo požadovaných vlastností, které by vlákenná vrstva nebo textilie přirozeně měla. Výhody propojení těchto dvou technologií určují široké možností použití v technických textiliích, kde dochází zejména ke zvýšení pevnosti, vodoodpudivosti, zlepšení oděru, UV odolnosti a např. Ohnivzdornosti. Obecně se nejprve aplikuje povrstvování při přípravě textilie. Např. nános na vlákna, příze, pavučinku atd. Poté se aplikuje proces laminace a spojování jednotlivých vrstev. Povrstvování a laminace mají tedy rozdílné interakce s vlákny a vlákennou vrstvou. Povrstvování většinou přilne a prostoupí do vlákenné vrstvy. Laminace bude vytvářet jakési vzduchové místa. Povrstvování se aplikuje na výrobky o plošných hmotnostech g/m2.

22

23

24 Laminace: nejvíce používaná pro materiály: polyamidy, polyestery, termoplastické polyuretany (TPU) a polyolefíny. Teploty v rozmezí C.

25 Aplikace HOTMELT, POVRSTVOVÁNÍ, LAMINACE Sektor Automobilový a letecký Zdravotnictví a hygiena Stavební inženýrství Interiéry Technické Oblečení Oděvy "mokrý" vzhled Sport a volný čas Materiál Interiérové části - dveřní panely. Antibakteriální úpravy, nepromokavá prodyšná hydrofilní membrány auto plachty, velkoobjemové vaky čalounění- odolnost proti skvrnám odolnost proti UV záření Nepromokavé prodyšné membrány Zavazadla a příslušenství- texturou vypadá, jako je vysoký lesk nebo Plachtovina, membrány, skákací hrady

26 DĚKUJI VÁM ZA POZORNOST