幹式複合膜剝離強度不夠的成因及對策
複(fù)合軟包裝由於具備優良的阻隔性、熱封性、耐堿耐(nài)酸性,所以在包裝領域得(dé)到廣(guǎng)泛的應用,諸如食品(pǐn)包裝、醫藥包裝、日化商品包裝等。有資料(liào)表明(míng),複合軟包裝近年來一直呈現上(shàng)升的發(fā)展(zhǎn)勢頭。
複合基材不同,用途也不同,包裝企業應根據(jù)不同的內容物選擇相適應的薄膜基材,印刷油墨及膠黏劑等。
幹式複合作為複合(hé)軟包裝加工中的一道重要工程,其質量很關鍵,可以(yǐ)這樣說,複合出現問題,不僅影響到下一工序(xù)的加工,而且影響到整個產(chǎn)品的質量。可見幹式複合工藝不可忽(hū)視。
幹 式複合中(zhōng)可能出現的問題有很多種,諸(zhū)如:透明度不高、複合成品有微小氣泡、複合成品有異味、複合成品黏結力降低、剝離強度不(bú)良等。對於複合(hé)成品黏結力降 低、剝離強度不良問題,我廠技術部和複合工序操作(zuò)人員經過長期摸索,積累了一些經(jīng)驗,對此已有(yǒu)一套比較完善的解決(jué)措施(shī),總結出來(lái),供(gòng)同行參考。
複合成品(pǐn)出現黏結力降低,剝離強(qiáng)度不良,與多種因素(sù)有關,諸如:膠黏劑的影響;複合基材表麵張力(lì)值不合要求,影響剝離(lí)強度(dù);操作工藝不規範;烘幹溫度、加熱鋼輥溫(wēn)度不合適;薄膜基材中添(tiān)加劑的影響等。分(fèn)別闡述如下。
1.膠黏劑的品種、質量與要複合的基材不相適應
必 須根據基材種類和複合膜的最終用途來選用適(shì)當的膠黏劑,例如:沒有鋁箔參與複合時,用通用型膠黏劑(jì)即可;若有鋁箔參與複合,而且最(zuì)終用途是包(bāo)裝含(hán)有液體的 酸辣食(shí)品(如榨菜(cài)、果汁等(děng)食品)時,就要選用抗酸(suān)辣物質的鋁箔專用(yòng)膠黏劑。在選擇鋁箔專用膠黏(nián)劑時,還應優先(xiān)考慮(lǜ)分子量稍大、分子量分布比較均勻、溶(róng)劑釋 放性好、塗布(bù)性能佳的黏合劑。分子量小的黏合劑雖然塗布性能較好,但分子活動能力強,會透過極薄的鋁層(céng),造成剝離強度下降、黏結(jié)力降(jiàng)低。
如果複合(hé)袋要經過高溫(wēn)蒸煮殺菌,則應選用耐高溫(121℃或135℃)蒸煮型膠黏(nián)劑,絕不(bú)能(néng)用一般的(de)膠黏(nián)劑。一般膠黏劑不耐高溫,複(fù)合薄膜(mó)通常不到80℃便會分層,根本達不到包裝對剝離強(qiáng)度的要求。
對於15μmPA/70μmLDPE的(de)複合結構,我廠選用黃岩華光樹脂(zhī)有限公司(sī)生產的300型PU—1875聚氨酯膠黏劑,效果不錯。使用該(gāi)黏合劑須注意(yì)幾點(diǎn):①薄膜(mó)電暈處理後表麵張力達到3.8×10-2N/m以上,才能得到(dào)理想的黏結(jié)效果;②稀釋溶劑中水分含量不得超過萬分之三,醇含量不得超過萬分之二;③膠液中切忌混進含有活性氫的溶劑,諸如:水,酒精、胺類;④PU—1875型膠(jiāo)黏劑的配比為主劑:固(gù)化劑:醋酸乙酯=1:0.2:1.8(重量比)時性能最佳(jiā)。
膠 黏劑對(duì)油墨的滲透不佳,浮在油墨的表麵,而油墨與基材之間的附著牢(láo)度又(yòu)不好,也會導致複合薄膜(mó)分層,表(biǎo)麵在有油墨的地方,特別是多色(sè)套印部位(wèi),油墨被膠黏 劑拉下來,使用高固含量膠(jiāo)黏劑時,將幹燥速度放慢一點,讓膠黏劑有充分的時間向墨層滲透,到達承(chéng)印基材表麵,以及適當增加上膠(jiāo)量,都有利於提高(gāo)複合牢度。 選用適當的油墨,以及提高承印(yìn)基材的表麵張力,使油墨附(fù)著牢度提高,也是(shì)解決問(wèn)題的(de)方法之一。
在複合過程中要求膠黏(nián)劑流動性優良、展平性好(hǎo)。如果膠黏劑變質(zhì)、發白、被乳化,則(zé)不能再使用。所以配(pèi)製膠黏劑時一定要根據使用需要適量(liàng)配(pèi)製。
2.上膠量不足,塗(tú)布不均
膠 黏劑塗布量不足,塗布不(bú)均勻也會導致剝離強度不良、黏結力降低,這一點(diǎn)在使用單組分熱熔型膠黏(nián)劑中最易出現,不(bú)可忽視。在使用單組分熱熔型膠黏劑(jì)時,主膠 的濃度高低將直接影響剝離強度。我們注意到,BOPP/OPP、BOPP/VMOPP、BOPP/CPP複合薄膜的剝離強度最容易下降。
若使用單組分膠黏(nián)劑,複合過程中應先取一小段複合成品進行(háng)剝離試驗,同時(shí)做(zuò)好相應的記錄。一般情況下,主膠:甲苯或主膠:乙酯的配比為50︰50,效果都不錯(cuò)。
上膠量的多少是由網紋輥的網穴容積決定的。如果(guǒ)膠黏劑配比濃度高、基材張(zhāng)力值合適,複(fù)合膜的剝離(lí)強度(dù)仍然不理想,則應考慮更(gèng)換網紋(wén)輥(gǔn),以(yǐ)增大(dà)上膠量。
3.稀釋劑的純度(dù)不高(gāo)
稀 釋(shì)劑的(de)純度不高(gāo),含有水、醇等活性(xìng)物質,會消耗掉一部(bù)分固化劑,造成膠黏劑中主劑與(yǔ)固(gù)化劑的實際比例失調,黏結力下降。我廠在選用溶劑時,有兩(liǎng)點值得同(tóng)行 借鑒:①進貨(huò)時必(bì)須選擇正規、質量有(yǒu)保障的生產商;②進貨後進行抽(chōu)檢,發現含有水或醇類活(huó)性物質(zhì),必須禁止使用。隻(zhī)有使用純度(dù)高的溶劑(jì),才能保證複合薄膜 具有(yǒu)較強的黏結力。
4.烘幹溫度不合適
複合過程中,烘幹道(dào)的熱壓輥溫度要根據實際情況調(diào)節。通常熱壓輥溫度宜控製在(zài)50~70℃,烘幹道溫度一般控製(zhì)在60~75℃。
5.塑料薄膜表麵的電暈處理效果不(bú)好
塑料薄膜表麵電暈處理不好,表麵張(zhāng)力低,就(jiù)會導致墨層附著牢度低、複合膜黏結強(qiáng)度低。在薄膜投入使用前應(yīng)認真檢測其表麵張力值,務必提(tí)高到3.8×10-2N/m以上(shàng),最好能達到(4.0~4.2)×10-2N/m,因為3.8×10-2N/m隻是最低要求,表麵張力值低於3.8×10-2N/m的薄(báo)膜根本就不能使油墨和膠黏劑完全鋪展,複合後(hòu)的成(chéng)品當然達不到剝離強度要(yào)求。
檢測薄膜表麵張力的方法通(tōng)常有兩種:①達因筆測(cè)試。達因筆的筆液通常呈紅色,規格有3.8×10-2N/m、4.0×10-2N/m、4.2×10-2N/m、4.4×10-2N/m以及4.8×10-2N/m這5種。如果用達因筆在薄膜上的筆液不收縮、均勻、無斷層,則說明薄膜的表麵張力已經達(dá)到使用要(yào)求;相反,筆液收縮、消失、不均勻、不連續,則說明處理還不夠。②用(yòng)BOPP單麵膠布測試。將BOPP單(dān)麵膠布貼在待測薄膜表麵,再撕開,電暈處理好的通常(cháng)剝離聲音小,粘(zhān)貼牢固(gù),相反則粘貼不牢,容易剝離。這種測試(shì)方法(fǎ)要依靠經驗,不(bú)適合測試PET、PA薄膜。
電暈(yūn)處(chù)理不符合要(yào)求的基材決不能進行(háng)複合,因為複合後肯定達不到包裝產品對剝離強度的要(yào)求,常用基(jī)材的表麵張力值(zhí)為(wéi):BOPP 3.8×10-2N/m,PET 5.0×10-2N/m,PA 5.2×10-2N/m。
6.溶劑殘留量太高
殘 留(liú)溶劑(jì)太多(duō),複(fù)合後會形成許多微小氣泡,使相鄰的複合基材脫離、分層、氣泡越(yuè)多,剝離強度(dù)越低。要提高剝(bāo)離強度,就必須減少氣泡的產生。氣泡的產生與許多 因素有關,諸如上膠(jiāo)不均、烘幹道溫度偏低(dī)、熱壓輥溫度偏低及室內溫濕度不合適等。通常室內溫度宜控製在23~25℃,相對濕度應控製在50%~60%。另 外,避免使(shǐ)用高沸點溶劑,也可減少氣泡的產生。
7.熟化不完全
若 使用雙組分反應型膠黏劑,複合(hé)後(hòu)還需要固化(又稱熟化),以達到剝離強度要求。如果熟化不完全(quán),剝離強度同樣會降低。熟化不完全有兩(liǎng)層意思:①熟化溫度偏 低。②熟化時間不夠。一般來說,複合成品應放在50~60℃的環境中熟化48小(xiǎo)時以上,有的甚至需要更長的(de)時間才能達到滿意效果。我們注意到,低溫存放時 間再長,複合薄膜的最終剝離強度也沒有在加溫狀(zhuàng)態下熟(shú)化的高。如:鋁箔/聚乙烯(xī)複合薄膜(mó)在35℃環境中存放4天後,剝離強度隻有2.8N/15mm,若放 在45℃環(huán)境中存放4天,則可(kě)達3.5N/15mm,若環境溫度提高到55℃,同樣存放4天,剝離強(qiáng)度可高達6N/15mm。
8.塑料薄膜中添加劑的影響
塑料薄(báo)膜中的添(tiān)加劑也會影響到黏結(jié)牢度(dù),而且(qiě)這種影響要一定時期後才表現出來,一般是7天以後,而且(qiě)有逐步下降的趨(qū)勢。
聚 乙烯、聚(jù)丙烯等薄膜在造粒或製膜時,多半要加入一些輔助劑,諸如:抗氧劑、穩定劑、防粘劑、開口劑等,這些添加劑(jì)都是低分子物質,隨著時間的推移,會從薄 膜的內部逐漸向表麵(miàn)滲透,仔細觀察(chá)時可發現一層很薄的粉末狀或石(shí)蠟(là)狀物質,用手觸摸會粘在手上,滑滑的、白白的,如果用布塊浸醋酸(suān)乙酯擦拭,便(biàn)會抹掉。
我 們通過觀察發現,剛複合好的薄膜短時(shí)間內遷移出來的添(tiān)加劑量並不多,還不至於引起黏結牢度下降,但時間長了,遷(qiān)移出的添加劑就把膠膜與該基膜隔離開來,破 壞了原有的黏結狀態,使複合(hé)牢度降低。解決這種故(gù)障應把(bǎ)好進料關,選擇不用添加劑或少用添(tiān)加劑的原料(liào)。在加工製膜時,更不應人為地加入開口劑。
我 廠曾經出現過(guò)這樣一種故障,加工出的洗(xǐ)衣粉包裝袋當時並沒出現(xiàn)黏結牢度不良問題(tí),然而成品袋經裝入洗衣粉後,存放一段時間就出現了印刷(shuā)基材和複合基材分層 的現象,甚至熱封處(chù)還出現(xiàn)破(pò)裂,造成洗衣粉外泄(xiè)。所包裝的(de)洗衣粉主要成分為陰離子表麵(miàn)活性劑、衣物熒光(guāng)劑、非離子表麵活性劑、堿性緩衝劑、水軟(ruǎn)化劑及高效 汙漬懸浮劑等。
我 廠技術部在分(fèn)析故(gù)障原因時認為,PET(12μm)/LDPE(8012μm)複合結構是符合要(yào)求的。針對洗衣粉的成分,決定首(shǒu)先從油墨入手(shǒu),改選(xuǎn)浙江黃 岩(yán)華光樹脂生產的300型PU—1875主膠。再(zài)次複(fù)合、固化(huà)後,進行剝離強(qiáng)度測試,再裝入該種洗衣粉進行存放、擠(jǐ)壓測試,結果故障消除,包裝袋不再分 層,而且剝離強度高,符合要求(qiú)。可見,根據不同的內容物(wù)選擇複合基材(cái)、油墨、溶(róng)劑及膠黏劑等都是至關(guān)重要的。
導 致複合薄膜黏結力下降、剝(bāo)離強(qiáng)度不良的因素很多,膠黏劑配比失調、上膠量不足、塗布不均以(yǐ)及熱(rè)壓輥溫度偏低等都有可能造成複合薄膜剝離強度降低。要使複合 成品具備較大的黏結力和優良的剝(bāo)離強(qiáng)度,必須(xū)把好每一關,不僅要從選材、油墨、稀釋劑、膠黏劑等(děng)方麵做到質(zhì)量過硬(yìng),還要在(zài)操作時有認真、負責的態度。
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