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影响复合膜复合强度诸因素

2021-07-29 来源:河北工程机械网

影响复合膜复合强度诸因素

最近几年,复合软包装行业发展迅猛,复合软包装材料的结构朝多样化、实用化、减量化和环保化方向发展,复合软包装材料的应用范围不断拓展,除传统的医药、食品领域外,还大量应用於农药、电子、兵器、日用化妆品等其它工业领域,而且原、辅料如各种薄膜、镀铝膜、金属箔制品、胶粘剂、溶剂、助剂等相关行业也同时得到迅猛发展,产品技术含量不断提高。

由于复合软包装的领域很宽泛,本文主要讨论以塑料材料类为主体,采用干法复合工艺生产的软包装材料,基本的产品结构有: 真空(充气)包装系列,包括:PET/AL/PE、BOPP/VMPET/PE、BOPP/PE、BOPP/AL/PE等,防潮包装系列,有:BOPP/PE、PA/PE、BOPP/VMCPP、BOPP/PP、PET/CPP、BOPP/AL/PE等(VM-代表镀铝膜产品),蒸煮包装系列,包括:PET/AL/CPP、PET/CPP、PA/CPP等。另外还有PET/AL/PE等。

在软包装复合材料的实际生产加工中,笔者注意到,有些问题会经常出现,如软包装复合材料会出现复合强度偏低。从相关的理论基础、实际的生产环境以及操作工艺流程等角度分析,这个问题的出现与多种因素有关,以下笔者按问题产生的原因分点论述:

胶粘剂种类的影响

软包装复合材料加工中所使用胶粘剂的品种、质量与要复合的薄膜或金属箔基材不相适应将影响符合材料复合强度。这种影响是具有决定性作用的,因而不同用途的复合膜必须选择相适应的基材和对应胶粘剂,常见的情况如下:

在有铝箔参与复合时,就要选用铝箔专用胶粘剂,有时这种专用胶粘剂中还能细分出很多品种,如抗油脂物质类专用胶粘剂、抗酸辣物质类专用胶粘剂等,主要视产品用途来定。在选择铝箔专胶粘剂时,还应优先考虑主剂(若双组份胶粘剂,还要考虑固化剂)分子量稍大、分子量分布比较均匀,溶剂释放性好,涂布性能佳的产品。分子量小的胶粘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,造成复合强度下降,粘接力降低。

如果复合袋要经过高温蒸煮杀菌,则应选用耐高温蒸煮型胶粘剂(有具体所耐温度的指标),而绝不能使用一般的胶粘剂,一般的胶粘剂不耐温、复合薄膜通常不到80℃便会分层,根本达不到包装对复合强度的要求。

无特殊要求且没有铝箔参与复合时,用通用型胶粘剂即可。

如何选用哪个品牌的产品,一般的原则是复合强度够用就行,还有环保要求要达标。国家和行业的标准都有关于软包装复合材料复合强度的要求,但企业应根据客户的实际要求出发。大部分情况下,客户是说不出具体量化值的,只能描述这些材料的用途和它们的使用环境。这就需要企业的生产技术人员将客户的要求进行量化并标准化,并依据该要求选择经济实用的胶粘剂。

印刷油墨的影响

有时胶粘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,表现在有油墨的地方,特别是多色套印部位,油墨很容易被胶粘剂拉下来。对于此类问题,解决方法如下:

使用高固含量胶粘剂,或将干燥速度放慢一点,或者两种方法一起使用,让胶粘剂有充分的时间向墨层渗透,到达承印基材表面;

适当增加上胶量;

选用适当的油墨,并同时提高承印基材的表面张力,使油墨附着牢度提高。

在复合过程中,要求胶粘剂流动性优良,展平性良好,如胶粘剂变质、浊白,被乳化则不能再使用,所以配制胶粘剂时一定要根据需要适量配制,以免用不完造成浪费。

上胶量及表面涂布的影响

上胶量不足,涂布不均将直接影响薄膜层压表面的粘接力,进而影响复合强度,这一点在使用单组份热熔型胶粘剂中最易出现,不可忽视。

上胶量的多少与如下几个因素有关:

网纹辊的网穴容积,这个因素是决定性的。如果网纹辊不堵塞,胶粘剂配比浓度高,基材张力值合适,上胶量也适中,复合膜的复合强度仍然不理想,则应考虑更换网纹辊,以增大上胶量,纹辊一般规格有80μm、100μm、120μm、140μm等,可根据实际复合物调整或选择;

溶剂配比浓度。可增大主剂配比浓度以提高上胶量;

网纹辊是否堵塞。若堵塞,可清洗或更换涂胶网纹辊。

涂布不均则可能由基膜表观质量不好、刮刀存在缺口以及网纹辊部分区域堵塞等诸多因素造成。

稀释剂纯度的影响

稀释剂纯度不够,将影响复合复合强度,这一点在小企业往往被忽视,究其原因,是溶剂纯度的检测设备——气相色谱仪比较昂贵,一些企业不愿投资。稀释剂的作用是增加胶粘剂的流动度,提高铺展性,更好地涂布均匀,使其胶液更好地与基材发生浸润,如果稀释剂的纯度不高,含有水、醇等活性物质,会消耗掉一部分固化剂,造成胶粘剂中主剂与固化剂实际比例失调,粘结力下降。因而在选用溶剂时,要注意以下三点:

进货时必须选择正规、质量有保障的生产商;

进货后进行每桶抽检,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粘接力;

使用前要对目测溶剂,要求必须清澈、干净,若有污脏等问题出现,最好过滤或另行处理。

烘干温度的影响

复合过程中,烘干通道的热压辊温度应根据实际情况做调节,但应控制在60℃—80 ℃为宜。一般来说,溶剂在烘干装置中挥发越完全,其复合强度也会相应越高。一般进烘口温度在60℃为宜,二区、三区的温度则相应提高到70℃和80℃,这样烘干通道内温度呈阶梯式上升,能保证溶剂的充分挥发。如果进烘口温度过高,只烘干胶膜表层,内层无法烘干,不仅影响复合强度,而且将产生另一个软包装材料中经常碰到的问题-由于油墨或胶粘剂中的溶剂没有完全挥发,导致材料有异味。

塑料薄膜基材表面张力的影响

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,复合膜粘结强度低,因此在实际生产中要注意:在薄膜投入前应认真检测其表面张力值,达到指定要求的材料才能投入生产。各中薄膜适于生产加工的表面张力值要求并不相同,常用基材的表面张力值为:PE 38达因、CPP 38达因、BOPP 38达因、PET 50达因、PA 52达因。 表面张力值低于指定要求的薄膜无法使油墨和胶粘剂完全铺展,因而复合后成品的复合强度当然也达不到指定的要求。

检测薄膜表面张力的方法通常有三种:

达因笔测试:达因笔的笔液通常呈红色,规格有许多种,可根据需要购买。如果用达因笔画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,则说明处理不够。

用自配的表面张力测试液测试:该测试液配方为公开配方,在各种资料文献上很容易找到。只要照其所给的配方配制,即可用于测试薄膜表面张力,判断方法与达因笔测试一样。

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,电晕处理好的通常复合声音小,粘贴牢固,相反则粘贴不牢,容易复合,这种测试方法要依靠经验,不适合测试PET、PA等薄膜。

层压薄膜中气泡的影响

气泡的存在减少了层压薄膜间的接触面积,从而使相邻的复合基材脱离、分层,因此气泡越多,复合强度越低。要提高复合强度,就必须减少气泡的产生。气泡的产生与许多因素有关,诸如:

残留溶剂过多:可通过采用提高烘干通道温度、避免使用高沸点溶剂、调整室内温湿度等措施改进。通常,室内温度宜控制在23—25℃,相对湿度应控制在50%—60%为宜;

胶粘剂涂布不均匀,前面已有论述;

压辊层压时薄膜之间漏进了空气:可提高压辊温度增加压辊压力、提高压辊表面的橡胶硬度 以及调整薄膜进入压辊的角度来改正。

胶粘剂熟化程度的影响

若使用双组份反应型胶粘剂,复合后还需要固化(又称熟化),以达到复合强度的要求。如果熟化不完全复合强度同样会降低,熟化不完全有两层意思:熟化温度偏低,或者熟化时间不够。一般来说,复合成品应放在50℃—60℃的环境中熟化48小时左右,有的甚至需要更长的时间才能达到满意的效果。熟化过程中,熟化温度是个很重要的因素,必须要在要求的温度范围内进行熟化才可以取得满意的效果。三层结构的复合材料,需要分开进行两次复合的,要注意熟化顺序的选择,有些材料在第一次复合后熟化,熟化后进行第二次复合,再熟化;有些则第一次复合后不熟化,紧接着进行第二次复合,然后熟化。

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粘接牢度,而且这种影响要在一定时期后才表现出来,一般是在7天以后,而且有下降的趋势。聚乙烯,聚丙烯等薄膜在造粒或制膜时,多数情况下要加入一些助剂,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或石蜡物质。实验证明,刚复合好的薄膜短时间内迁移出来的添加剂量并不多,还不至于引起粘结牢度下降,但时间长了,基膜内部迁移出的添加剂就把胶粘剂熟化后形成的膜与该基膜隔离开来,从而破坏了原有的粘结状态,使复合强度降低。解决这个问题的方法只能是选择不用添加剂或少用添加剂的原料。

加工设备的影响

勿庸置疑,加工设备的影响是至关重要的,好的设备选用优良的材料制成,控制系统先进,机身整体平衡度、稳定性和精确度高,各部件结实耐用,且操作简单便捷,因而只要对工人进行完整、系统的生产工艺和操作流程培训,选择恰当的材料,就能获得满意的产品。当然不得不承认,这个硬件设备是靠大规模投资才能拥有的,因而不是每个企业都有必要进行这种投资来获取高质量的产品,还要综合企业自身的市场定位以及客户对产品的质量要求来衡量这种投资的价值。如

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