干式复合膜剥离强度不够的成因及对策

2015-6-23 22:48:10 人评论 次浏览 分类:技术日志

复合软包装由于具备优良的阻隔性、热封性、耐碱耐酸性,所以在包装领域得到广泛的应用,诸如食品包装、医药包装、日化商品包装等。有资料表明,复合软包装近年来一直呈现上升的发展势头。

复合基材不同,用途也不同,包装企业应根据不同的内容物选择相适应的薄膜基材,印刷油墨及胶黏剂等。

干式复合作为复合软包装加工中的一道重要工程,其质量很关键,可以这样说,复合出现问题,不仅影响到下一工序的加工,而且影响到整个产品的质量。可见干式复合工艺不可忽视。

干式复合中可能出现的问题有很多种,诸如:透明度不高、复合成品有微小气泡、复合成品有异味、复合成品黏结力降低、剥离强度不良等。对于复合成品黏结力降低、剥离强度不良问题,我厂技术部和复合工序操作人员经过长期摸索,积累了一些经验,对此已有一套比较完善的解决措施,总结出来,供同行参考。

复合成品出现黏结力降低,剥离强度不良,与多种因素有关,诸如:胶黏剂的影响;复合基材表面张力值不合要求,影响剥离强度;操作工艺不规范;烘干温度、加热钢辊温度不合适;薄膜基材中添加剂的影响等。分别阐述如下。

1.胶黏剂的品种、质量与要复合的基材不相适应

必须根据基材种类和复合膜的最终用途来选用适当的胶黏剂,例如:没有铝箔参与复合时,用通用型胶黏剂即可;若有铝箔参与复合,而且最终用途是包装含有液体的酸辣食品(如榨菜、果汁等食品)时,就要选用抗酸辣物质的铝箔专用胶黏剂。在选择铝箔专用胶黏剂时,还应优先考虑分子量稍大、分子量分布比较均匀、溶剂释放性好、涂布性能佳的黏合剂。分子量小的黏合剂虽然涂布性能较好,但分子活动能力强,会透过极薄的铝层,造成剥离强度下降、黏结力降低。

如果复合袋要经过高温蒸煮杀菌,则应选用耐高温(121℃或135℃)蒸煮型胶黏剂,绝不能用一般的胶黏剂。一般胶黏剂不耐高温,复合薄膜通常不到80℃便会分层,根本达不到包装对剥离强度的要求。

对于15μmPA/70μmLDPE的复合结构,我厂选用黄岩华光树脂有限公司生产的300型PU—1875聚氨酯胶黏剂,效果不错。使用该黏合剂须注意几点:①薄膜电晕处理后表面张力达到3.8×10-2N/m以上,才能得到理想的黏结效果;②稀释溶剂中水分含量不得超过万分之三,醇含量不得超过万分之二;③胶液中切忌混进含有活性氢的溶剂,诸如:水,酒精、胺类;④PU—1875型胶黏剂的配比为主剂:固化剂:醋酸乙酯=1:0.2:1.8(重量比)时性能最佳。

胶黏剂对油墨的渗透不佳,浮在油墨的表面,而油墨与基材之间的附着牢度又不好,也会导致复合薄膜分层,表面在有油墨的地方,特别是多色套印部位,油墨被胶黏剂拉下来,使用高固含量胶黏剂时,将干燥速度放慢一点,让胶黏剂有充分的时间向墨层渗透,到达承印基材表面,以及适当增加上胶量,都有利于提高复合牢度。选用适当的油墨,以及提高承印基材的表面张力,使油墨附着牢度提高,也是解决问题的方法之一。

在复合过程中要求胶黏剂流动性优良、展平性好。如果胶黏剂变质、发白、被乳化,则不能再使用。所以配制胶黏剂时一定要根据使用需要适量配制。

2.上胶量不足,涂布不均

胶黏剂涂布量不足,涂布不均匀也会导致剥离强度不良、黏结力降低,这一点在使用单组分热熔型胶黏剂中最易出现,不可忽视。在使用单组分热熔型胶黏剂时,主胶的浓度高低将直接影响剥离强度。我们注意到,BOPP/OPP、BOPP/VMOPP、BOPP/CPP复合薄膜的剥离强度最容易下降。

若使用单组分胶黏剂,复合过程中应先取一小段复合成品进行剥离试验,同时做好相应的记录。一般情况下,主胶:甲苯或主胶:乙酯的配比为5050,效果都不错。

上胶量的多少是由网纹辊的网穴容积决定的。如果胶黏剂配比浓度高、基材张力值合适,复合膜的剥离强度仍然不理想,则应考虑更换网纹辊,以增大上胶量。

3.稀释剂的纯度不高

稀释剂的纯度不高,含有水、醇等活性物质,会消耗掉一部分固化剂,造成胶黏剂中主剂与固化剂的实际比例失调,黏结力下降。我厂在选用溶剂时,有两点值得同行借鉴:①进货时必须选择正规、质量有保障的生产商;②进货后进行抽检,发现含有水或醇类活性物质,必须禁止使用。只有使用纯度高的溶剂,才能保证复合薄膜具有较强的黏结力。

4.烘干温度不合适

复合过程中,烘干道的热压辊温度要根据实际情况调节。通常热压辊温度宜控制在50~70℃,烘干道温度一般控制在60~75℃。

5.塑料薄膜表面的电晕处理效果不好

塑料薄膜表面电晕处理不好,表面张力低,就会导致墨层附着牢度低、复合膜黏结强度低。在薄膜投入使用前应认真检测其表面张力值,务必提高到3.8×10-2N/m以上,最好能达到(4.0~4.2)×10-2N/m,因为3.8×10-2N/m只是最低要求,表面张力值低于3.8×10-2N/m的薄膜根本就不能使油墨和胶黏剂完全铺展,复合后的成品当然达不到剥离强度要求。

检测薄膜表面张力的方法通常有两种:①达因笔测试。达因笔的笔液通常呈红色,规格有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这5种。如果用达因笔在薄膜上的笔液不收缩、均匀、无断层,则说明薄膜的表面张力已经达到使用要求;相反,笔液收缩、消失、不均匀、不连续,则说明处理还不够。②用BOPP单面胶布测试。将BOPP单面胶布贴在待测薄膜表面,再撕开,电晕处理好的通常剥离声音小,粘贴牢固,相反则粘贴不牢,容易剥离。这种测试方法要依靠经验,不适合测试PET、PA薄膜。

电晕处理不符合要求的基材决不能进行复合,因为复合后肯定达不到包装产品对剥离强度的要求,常用基材的表面张力值为:BOPP 3.8×10-2N/m,PET 5.0×10-2N/m,PA 5.2×10-2N/m。

6.溶剂残留量太高

残留溶剂太多,复合后会形成许多微小气泡,使相邻的复合基材脱离、分层、气泡越多,剥离强度越低。要提高剥离强度,就必须减少气泡的产生。气泡的产生与许多因素有关,诸如上胶不均、烘干道温度偏低、热压辊温度偏低及室内温湿度不合适等。通常室内温度宜控制在23~25℃,相对湿度应控制在50%~60%。另外,避免使用高沸点溶剂,也可减少气泡的产生。

7.熟化不完全

若使用双组分反应型胶黏剂,复合后还需要固化(又称熟化),以达到剥离强度要求。如果熟化不完全,剥离强度同样会降低。熟化不完全有两层意思:①熟化温度偏低。②熟化时间不够。一般来说,复合成品应放在50~60℃的环境中熟化48小时以上,有的甚至需要更长的时间才能达到满意效果。我们注意到,低温存放时间再长,复合薄膜的最终剥离强度也没有在加温状态下熟化的高。如:铝箔/聚乙烯复合薄膜在35℃环境中存放4天后,剥离强度只有2.8N/15mm,若放在45℃环境中存放4天,则可达3.5N/15mm,若环境温度提高到55℃,同样存放4天,剥离强度可高达6N/15mm。

8.塑料薄膜中添加剂的影响

塑料薄膜中的添加剂也会影响到黏结牢度,而且这种影响要一定时期后才表现出来,一般是7天以后,而且有逐步下降的趋势。

聚乙烯、聚丙烯等薄膜在造粒或制膜时,多半要加入一些辅助剂,诸如:抗氧剂、稳定剂、防粘剂、开口剂等,这些添加剂都是低分子物质,随着时间的推移,会从薄膜的内部逐渐向表面渗透,仔细观察时可发现一层很薄的粉末状或石蜡状物质,用手触摸会粘在手上,滑滑的、白白的,如果用布块浸醋酸乙酯擦拭,便会抹掉。

我们通过观察发现,刚复合好的薄膜短时间内迁移出来的添加剂量并不多,还不至于引起黏结牢度下降,但时间长了,迁移出的添加剂就把胶膜与该基膜隔离开来,破坏了原有的黏结状态,使复合牢度降低。解决这种故障应把好进料关,选择不用添加剂或少用添加剂的原料。在加工制膜时,更不应人为地加入开口剂。

我厂曾经出现过这样一种故障,加工出的洗衣粉包装袋当时并没出现黏结牢度不良问题,然而成品袋经装入洗衣粉后,存放一段时间就出现了印刷基材和复合基材分层的现象,甚至热封处还出现破裂,造成洗衣粉外泄。所包装的洗衣粉主要成分为阴离子表面活性剂、衣物荧光剂、非离子表面活性剂、碱性缓冲剂、水软化剂及高效污渍悬浮剂等。

我厂技术部在分析故障原因时认为,PET(12μm)/LDPE(8012μm)复合结构是符合要求的。针对洗衣粉的成分,决定首先从油墨入手,改选浙江黄岩华光树脂生产的300型PU—1875主胶。再次复合、固化后,进行剥离强度测试,再装入该种洗衣粉进行存放、挤压测试,结果故障消除,包装袋不再分层,而且剥离强度高,符合要求。可见,根据不同的内容物选择复合基材、油墨、溶剂及胶黏剂等都是至关重要的。

导致复合薄膜黏结力下降、剥离强度不良的因素很多,胶黏剂配比失调、上胶量不足、涂布不均以及热压辊温度偏低等都有可能造成复合薄膜剥离强度降低。要使复合成品具备较大的黏结力和优良的剥离强度,必须把好每一关,不仅要从选材、油墨、稀释剂、胶黏剂等方面做到质量过硬,还要在操作时有认真、负责的态度。

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