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尼龍膜為吸濕性大的薄膜,一旦吸潮,其物性指標(biāo)發(fā)生變化,薄膜變軟起皺,對于高速無溶劑復(fù)合來說,是一個(gè)很大的考驗(yàn)。尼龍膜的厚薄均衡性、膜面光潔度,熱收縮率縱、橫向差值,表面潤濕張力、添加劑等因素都會影響無溶劑復(fù)合的產(chǎn)品質(zhì)量。
在無溶劑生產(chǎn)工藝中,復(fù)合設(shè)備由混合計(jì)量配膠系統(tǒng)、涂布上膠系統(tǒng)、復(fù)合冷卻系統(tǒng)、放卷收卷系統(tǒng)等幾個(gè)主要部分構(gòu)成。其中需要控制的參數(shù)很多,操作難度大,特別是:張力控制(與復(fù)合壓力、轉(zhuǎn)速比有關(guān))、涂膠量、涂布粘度與溫度(調(diào)節(jié)上膠輥的溫度來調(diào)整膠水的粘度,控制復(fù)合溫度、復(fù)合壓力調(diào)節(jié)涂布量)、固化條件(按各種不同膠類型和后工序要求固化時(shí)間)這幾項(xiàng)最為重要。
由于無溶劑復(fù)合速度很快,換膠水時(shí)需要試用或者需要調(diào)整設(shè)備或工藝,一般用得好的廠家只使用一種,最多不超過兩種牌號的粘合劑,因此膠水、設(shè)備、工藝三者要配合良好,才能生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品。
而尼龍膜為吸濕性大的薄膜,一旦吸潮,其物性指標(biāo)發(fā)生變化,薄膜變軟起皺,對于高速無溶劑復(fù)合來說,是一個(gè)難解的課題。其次,尼龍膜的厚薄均衡性、膜面光潔度,熱收縮率縱、橫向差值,表面潤濕張力、添加劑等都可能影響無溶劑復(fù)合的產(chǎn)品質(zhì)量。
一、無溶劑復(fù)合原材料選擇
1、復(fù)合基材與尼龍薄膜
目前,無溶劑復(fù)合常用基材主要有BOPP、PET、OPA、VMCPP、VMPET、CPP、PE、鋁箔等。復(fù)合時(shí)一般將剛性大、涂布性能好的材料(PET、BOPP、OPA、VMPET等)放在主放卷工位;將易拉伸的材料(PE、CPP、VMCPP等)放在副放卷工位。但也可根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況靈活選擇,如印刷膜與鍍鋁材料復(fù)合時(shí),為了保證復(fù)合質(zhì)量和生產(chǎn)效率,可以把鍍鋁材料放到主放卷工位。無溶劑復(fù)合用基材的表面電暈參數(shù)很重要,一般為PE、BOPP表面張力應(yīng)大于38達(dá)因、VMCPP應(yīng)大于42達(dá)因、PET應(yīng)大于45達(dá)因、BOPA應(yīng)大于52達(dá)因。
針對無溶劑復(fù)合速度快、初粘性小的特點(diǎn),尼龍膜的質(zhì)量如何才能適應(yīng)無溶劑復(fù)合的需求呢?
尼龍膜雖然是極性材料,在生產(chǎn)過程中雖然經(jīng)過分子結(jié)晶這個(gè)過程, 但并非所有聚酰胺中的分子都能結(jié)晶, 還有一部分非結(jié)晶的酰胺基極性基團(tuán), 這些酰胺基可以與水分子配位, 導(dǎo)致尼龍薄膜表面極易吸入極性很強(qiáng)的水分子, 使尼龍膜吸潮變軟,拉伸力減弱,生產(chǎn)時(shí)產(chǎn)生張力不穩(wěn)現(xiàn)象。有時(shí)還會在薄膜表面形成一層薄薄的水膜, 阻隔油墨和膠粘劑對薄膜的附著,影響產(chǎn)品質(zhì)量,如使印品起皺、翹邊、袋口卷曲、套印不準(zhǔn)、制袋錯位、復(fù)合膜起泡、容易起斑點(diǎn)、晶點(diǎn)和白點(diǎn)。異味增多、膜面粘連、打碼困難等。嚴(yán)重時(shí)還會引發(fā)復(fù)合剝離強(qiáng)度下降或產(chǎn)生油墨或膠粘劑轉(zhuǎn)移、降解而脫層、打碼速度下降或打碼打不上,高溫蒸煮過程中破袋現(xiàn)象增多、復(fù)合膜手感發(fā)硬、發(fā)脆現(xiàn)象增多等。
這些都是尼龍膜吸潮以后造成的質(zhì)量故障。
因此對于尼龍膜的要求是:
1、BOPA膜均衡性厚薄偏差要求控制在8%以內(nèi),由于無溶劑復(fù)合速度快,若厚薄均差大會產(chǎn)生復(fù)合起皺、氣泡等。
2、吸濕性應(yīng)控制在一定范圍內(nèi),最好在1.5%~2.5%左右,若超過3%則會引起復(fù)合干燥減慢、氣泡產(chǎn)生、堵塞網(wǎng)點(diǎn),使小網(wǎng)點(diǎn)印刷丟失及使尼龍膜發(fā)黃變色。
3、表面潤濕張力應(yīng)在52~54達(dá)因之間,電暈處理會影響材料的阻隔性,因而對材料進(jìn)行電暈處理時(shí)要合理,不宜過大。
4、添加劑量應(yīng)控制在300~400PPM以內(nèi),太少影響開口性,太多又破壞復(fù)合強(qiáng)度。
5、膜的光潔度適當(dāng)高些,一般可控制在Ra0.08~0.12um之間。因無溶劑復(fù)合,上膠量少,若膜面過于粗糙,膠液難以填平凹凸不平的網(wǎng)穴,會產(chǎn)生復(fù)合強(qiáng)度不好、白點(diǎn)等質(zhì)量事故。
由于無溶劑復(fù)合工藝的特殊性,造成其對原材料性能有著很強(qiáng)的依賴性,許多能適合干式復(fù)合工藝的原材料無法適用于無溶劑復(fù)合,所有的新材料必須進(jìn)行試驗(yàn)才能大規(guī)模使用。油墨、薄膜的種類、添加劑的含量、表面狀況、黏合劑都會對最終的產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生重要影響。所以在進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)前,必須對原(輔)材料、生產(chǎn)工藝進(jìn)行試驗(yàn)性評估以減小風(fēng)險(xiǎn)。
2、膠黏劑的選擇
無溶劑膠黏劑主要有單組分潮氣固化型膠黏劑、雙組分冷涂無溶劑型膠黏劑、雙組分反向熱涂型膠黏劑、UV固化型膠黏劑等幾種。選擇膠黏劑時(shí)需要考慮的因素也很多,首先是包裝內(nèi)容物的種類及所用薄膜材料的種類;其次,如果印刷油墨與膠黏劑接觸,還要考慮兩者的相容性;再次,剝離強(qiáng)度要求以及熱封條件等對膠黏劑的選擇也有很大影響。
另外,還需要注意兩個(gè)問題:一是MDI類型的異氰酸化合物會透過內(nèi)層薄膜逐漸向內(nèi)層表面遷移,并與水汽發(fā)生反應(yīng)形成聚脲抗熱封層,影響包裝袋的熱封質(zhì)量。當(dāng)聚乙烯薄膜質(zhì)量較差或膠黏劑選擇不當(dāng)時(shí)容易發(fā)生此類問題,尤其是使用雙組分膠黏劑時(shí)更要注意。二是使用復(fù)合爽滑劑含量較高的薄膜時(shí),由于爽滑劑遷移進(jìn)膠黏劑層,可能會出現(xiàn)剝離強(qiáng)度差、熱封不良、摩擦系數(shù)增大等問題,影響其在包裝生產(chǎn)線上的操作性。因此,在復(fù)合此類薄膜時(shí)一定要注意選擇合適的膠黏劑。
二、無溶劑復(fù)合工藝
1、張力控制
在無溶劑復(fù)合工藝中,張力控制極為重要,必須非常精確。張力控制包括主放卷張力、涂膠后薄膜張力、副放卷張力、收卷張力、收卷錐度幾個(gè)方面。無溶劑復(fù)合黏合劑初粘力為零,必須嚴(yán)格控制好張力的匹配。無溶劑復(fù)合的這個(gè)特點(diǎn)對于設(shè)備提出了很高的要求,穩(wěn)定的張力控制系統(tǒng)是無溶劑設(shè)備的心臟。而張力工藝參數(shù)的設(shè)定對于軟包裝生產(chǎn)商則是經(jīng)驗(yàn)的積累,不同的設(shè)備有一定差異,而不同薄膜復(fù)合更是相差巨大,只有反復(fù)試驗(yàn)才能選擇出好的張力參數(shù),尼龍膜吸濕后材料變軟發(fā)皺,復(fù)合時(shí)張力可適當(dāng)大些。
2、上膠量
上膠量是影響產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵因素,要控制好上膠量,首先要調(diào)節(jié)兩個(gè)盛膠輥之間的距離,注意左右兩邊的距離一定要保持一致,這樣才能確保復(fù)合膜從左到右上膠量均勻。同時(shí)保持涂膠輥良好的光潔度,不能有異物存在。調(diào)整盛膠輥兩端的間隙時(shí)要等鋼輥完全預(yù)熱以后再進(jìn)行。盛膠輥之間的粘合劑液面應(yīng)盡量保持低一點(diǎn),以隨時(shí)向輥中加入新鮮的膠液。由于無溶劑復(fù)合產(chǎn)品下機(jī)時(shí)仍處于初粘力為零的狀態(tài),無論外觀或復(fù)合強(qiáng)度都無法預(yù)測,也不能借鑒干式復(fù)合那樣對快速固化的小樣進(jìn)行檢驗(yàn),通常只有在復(fù)合產(chǎn)品固化24h后才能對最終性能進(jìn)行評估。因此,由于上膠量少并初粘性低,如果是采用無溶劑復(fù)合,則必須對尼龍膜的表面光潔度有更高要求,在購貨時(shí)就要說明,對供應(yīng)商提出要求。
3、油墨和殘留溶劑
無溶劑復(fù)合無法降低由于印刷造成的殘留溶劑,因此對印刷殘留溶劑的控制提出了更高的要求。無溶劑不含有機(jī)溶劑,不會增加殘留溶劑,但同時(shí)也不會降低由于印刷而帶來的溶劑殘留。只有將印刷殘留溶劑控制在3mg/m2以下,才能真正杜絕最終成品的異味。
4、熟化
固化是無溶劑復(fù)合生產(chǎn)工藝中十分關(guān)鍵的一個(gè)工序,是關(guān)系到印復(fù)質(zhì)量好壞的關(guān)健,熟化目的是讓膠粘劑進(jìn)一步交聯(lián),若完全交聯(lián),分子排列整齊就可以提高復(fù)合牢度。另一方面可以將半成品復(fù)合膜中的殘留溶劑排出以減少殘留溶劑量,從而減少剝離強(qiáng)度不良,開口性差、有異味等問題。使用高阻隔性材料,如PET、BOPA等材料要將殘留溶劑在熟化過程中排出就較因難,一定要在印刷和復(fù)合烘干中盡量排除,以減少溶劑殘留產(chǎn)生的不良后果。
三、常見問題分析
無溶劑復(fù)合同干式復(fù)合相比的最大特點(diǎn)是初粘力低,涂布量小,出現(xiàn)的各種質(zhì)量問題大多也與這兩個(gè)因素相關(guān)。當(dāng)然,其它很多因素也會影響到產(chǎn)品的質(zhì)量,如無溶劑膠耐熱性比較敏感,一股烘干溫度在90℃以下,超過90℃會產(chǎn)生汽化。并且無溶劑膠最怕酸性物質(zhì),因此應(yīng)考慮內(nèi)容物的含酸性,最好大批量生產(chǎn)前能做含3%~5%酸性的測試,可行后再擴(kuò)大生產(chǎn)。
1、氣泡
1) 上膠量不足,引起的氣泡
上膠量是個(gè)相對的概念,不同的基材上膠量通常不一樣。具體的用量需要現(xiàn)場試驗(yàn)而定,如果上膠量太小,不但造成剝離強(qiáng)度下降,還會由于上膠量和油墨浸潤不充分留有氣泡。這在鍍鋁和白色印刷膜復(fù)合上顯得更為明顯。
2)濕度太大,引起的氣泡
無溶劑復(fù)合所用的膠粘劑是聚氨酯型,少量的水即會消耗膠粘劑里大量的異氰酸酯,并產(chǎn)生大量的氣體。產(chǎn)生的氣體如來不及排出,在熟化期間會將復(fù)合的兩層基材脹起,在膠黏劑固化后留下氣泡。在夏季多雨季節(jié),空氣濕度大,高于70 % 時(shí),氣泡產(chǎn)生的幾率會明顯增多。因此,生產(chǎn)過程中給無溶劑提供一個(gè)溫度、濕度比較穩(wěn)定的生產(chǎn)環(huán)境是非常必要的。
3)復(fù)合工藝
主要是指控制設(shè)備的一些工藝參數(shù),主要包括復(fù)合壓力、收卷張力、涂布溫度、復(fù)合溫度、車速太快而涂布效果不佳等。因?yàn)闊o溶劑復(fù)合剛下機(jī)時(shí)沒有初粘力的,如果不能控制好相應(yīng)的參數(shù),就會引起氣泡的產(chǎn)生。
4)油墨干燥不良,導(dǎo)致的氣泡
油墨干燥不良也會在復(fù)合時(shí)產(chǎn)生氣泡,這個(gè)原因常常被人們忽略。油墨殘留高產(chǎn)生的氣泡很有特點(diǎn):氣泡往往出現(xiàn)在油墨疊印率高的部分,疊印率低的地方氣泡很少。
5)熟化溫度控制不合適,未能消除的氣泡
復(fù)合膜一下機(jī)就沒有氣泡較為少見,但一般情況下熟化后能消除小氣泡。因?yàn)闊o溶劑膠粘劑復(fù)合后還具有一定的流動性,我們稱為“二次流平”。
2、白斑
所謂白斑,是指復(fù)合后有油墨的地方出現(xiàn)不同于其他部分的白色小點(diǎn)。
1)油墨與膠水不相容
特別是滿版油墨印刷更容易產(chǎn)生。這是由于油墨與粘合劑相容性不好,匹配不良造成的。比較輕微的是復(fù)合后一部分粘合劑滲透到油墨中,使油墨看上去有些發(fā)灰,而沒有粘合劑滲透的油墨處則發(fā)白出現(xiàn)白斑、缺色,復(fù)合真空鍍鋁膜時(shí)透鋁。嚴(yán)重時(shí)可出現(xiàn)印刷油墨大面積暈染。
2)涂膠輥、復(fù)合輥的表面光潔度太差或粘有異物
此時(shí)表現(xiàn)為局部間斷重復(fù)出現(xiàn)斑點(diǎn)??梢酝ㄟ^測量重復(fù)出現(xiàn)的兩斑點(diǎn)的間距來判斷是哪根輥上有異物,清理干凈即可。
3)油墨遮蓋率差產(chǎn)生白點(diǎn)
此時(shí)表現(xiàn)為白色和淺色油墨出現(xiàn)白點(diǎn),而深色部分外觀良好。解決辦法是提高白墨的遮蓋力,如檢查白墨的細(xì)度,研磨細(xì)度好的油墨,提高遮蓋力,最簡單的方法是重印一次白墨。也可在購買油墨時(shí)進(jìn)行細(xì)度及遮蓋力檢驗(yàn),合格后再使用。
4)膠粘劑涂布不均,上膠量低
沒有足夠的粘合劑可滲透到全部油墨中而產(chǎn)生的白點(diǎn),或膠粘劑與油墨的相容性太差。 復(fù)合鍍鋁膜或鋁箔更容易出現(xiàn)白點(diǎn),鍍鋁和鋁箔面反射的光線通過氣泡時(shí)遇到斷面,會產(chǎn)生折射或漫反射,形成白點(diǎn)。解決方法:可適當(dāng)增加涂布量,控制好復(fù)合張力,使涂布均勻。
5)基材膜張力不均
基膜張力不均,進(jìn)入復(fù)合輥之前打折,造成局部復(fù)合效果差,出現(xiàn)氣泡,宏觀表現(xiàn)為白斑。
6)復(fù)合和涂膠壓力
復(fù)合部位或涂膠部位壓力設(shè)置不當(dāng),呈大小頭。壓力不均使得膠液中的空氣不能在復(fù)合過程被排出。另外,復(fù)合時(shí)第二基材與復(fù)合壓輥的夾角不能太大,否則容易夾雜空氣形成氣泡。
7)兩基材膜面粗糙度太大;添加劑上浮
以往基材膜面粗糙度一般在0.08~0.16um(用無溶劑膠膜表面粗糙度應(yīng)更低些)。若高于這個(gè)粗糙度,那么膜表面凹凸嚴(yán)重,高低不平,油墨及膠粘劑很難將凹凸穴填平,從而造成復(fù)合氣泡(宏觀為白斑或斑點(diǎn))或復(fù)合不牢現(xiàn)象。若基膜添加劑質(zhì)量偏劣或受熱上浮,也會產(chǎn)生白斑。
3、發(fā)粘
1)膠水混膠比例不對
配有打膠機(jī)的客戶特別注意:應(yīng)經(jīng)常、及時(shí)對打膠機(jī)進(jìn)行保養(yǎng)和清理,特別是打膠機(jī)的密封性要好,否則異氰酸酯組分容易與水汽反應(yīng)而變質(zhì)。如果打膠機(jī)打出的兩組分比例錯誤,就會引起膠水不固化和發(fā)粘現(xiàn)象。
2)膠水?dāng)嚢璨痪鶆?/p>
膠水?dāng)嚢枰浞?,攪拌至膠液澄清就表明已經(jīng)均勻,特別是人工攪拌感覺更明顯。
3)膠水中異氰酸酯組分變質(zhì)
膠水中異氰酸酯組分很容易與空氣中的水分反應(yīng)而使膠水失效,所以這需要我們在儲存和使用過程中特別注意。
4、褶皺
1)復(fù)合工藝
兩基材張力不匹配,收卷張力不合適。只要調(diào)整好設(shè)備的工藝參數(shù)即可。若基材本身存在厚薄不均現(xiàn)象,經(jīng)展平輥調(diào)節(jié)無效則應(yīng)調(diào)換基材。
2)固化不完全
有的復(fù)合膜在室溫下剝一剝好像不粘了,但制袋后熱封邊蜷曲,產(chǎn)生細(xì)小皺紋,這是較輕的“固化不完全”。要保證熟化時(shí)間充分。
3)吸濕
由于吸濕,膜發(fā)生形變。保證購回來的膜盡快能用完,不用的膜應(yīng)該存放在干燥的地方。特別注意在高溫高濕天氣中,使用易吸潮的尼龍膜材料,應(yīng)在使用時(shí)才打開包裝膜,以免受潮變形。
4)設(shè)備原因
A:輥面不清潔。
一般導(dǎo)輥表面應(yīng)該潔凈,無任何雜物粘附于上面,導(dǎo)輥表面應(yīng)是達(dá)到鏡面度。若有雜物附著,可能產(chǎn)生張力不穩(wěn)而導(dǎo)致材料運(yùn)行偏離產(chǎn)生褶皺。
B:輥水平不夠。
同樣導(dǎo)輥水平不夠也可產(chǎn)生材料行走張力不穩(wěn)而產(chǎn)生褶皺。
5)縱向死折
出現(xiàn)這種情況的主要原因是基材本身張力不均(平整度差),而無溶劑復(fù)合對基材平整度要求相當(dāng)嚴(yán)格,可以從以下幾方面調(diào)節(jié):
A:加大放卷及收卷張力,兩者相互配合,以防收縮。
B:打開主放卷薄膜預(yù)熱系統(tǒng),使膜變得柔軟,減少復(fù)合后薄膜的應(yīng)力;
C:提高車速,在無溶劑各個(gè)導(dǎo)輥中都有導(dǎo)向槽,并且相鄰兩輥的導(dǎo)向槽正好相反,就是為了高速復(fù)合時(shí)更好起到展平的作用。
5、剝離強(qiáng)度低
1)膠粘劑的選擇
PET或NY印刷膜,經(jīng)常發(fā)生透明部分剝離度低,而油墨部分較差甚至起皺的現(xiàn)象。
2)膠粘劑涂布及上膠量
這種問題只要能使上膠量充足,剝離力就立即能上來。另一方面,應(yīng)根據(jù)實(shí)際用途選擇相應(yīng)的膠水。并保證涂膠均勻及足夠的上膠量。
3)復(fù)合基材的表面張力(電暈值)
薄膜電暈處理不好,基材表面張力低,膠粘劑不能充分潤濕基材表面。
4)基材中的添加劑影響
基材中的添加劑太多,遇熱上浮,能使膠粘劑層產(chǎn)生降解而失去粘合力。
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