无溶剂复合常见异常工艺现象分析和预防
一、复合膜出现的“点”
无溶剂复合工艺实施中,复合膜出现“点”是比较常见的异常现象。其成因有物理原因和化学原因。
物理原因造成的“点”和化学原因造成的“点”无论从外在表象、形成机理和解决办法都不同。因此,此“点”非彼“点”,应该认真甄别,分别对待,千万不能“一视同仁”。
1、物理原因形成的“点”
(1)外观特点:分布无规则、往往墨层厚薄不同的区域数量有别。
原因分析:涂胶量太小。涂布的胶水不足于填平复合膜中油墨层的空隙和材料表面的凹坑,形成的“点”。实际上是无胶而形成的“空隙”。
解决办法:增加涂胶量。
(2)外观特点:一些“点”周期性地集中重复出现在图案中某个固定区域。
原因分析:因为在转移钢辊、转移胶辊、涂布钢辊、涂布胶辊某个辊上粘有异物,或某个辊上有机械缺损,造成特定区域上胶量转移不良,而形成的“点”。
解决办法:根据周期性重复出现的长度,比对各辊的周长,找出问题所在的辊筒,并清理异物或修补缺损。
2、化学原因形成的“点”
外在特征:分布无规则,但分布面广,“点”的大小不一,尤其在潮湿天气时,进行阻隔性好(如镀铝膜)的材料结构复合时更容易出现。
原因分析:
双组分无溶剂胶中异氰酸酯(-NCO)组分与空气中的水产生衍生反应,生成二氧化碳气体,因这些气体无法从阻隔性较好的复合膜中析出,淤集在复合膜之间形成“点”。
因此,这些点实际上是二氧化碳“气泡”。
3、如何避免复合膜中出现“点”?
(1)通过以下措施避免复合膜出现因胶量不足或涂胶不匀而造成的“点”:
合理设定各种复合结构的涂胶量;
注意保持涂布单元各辊筒的清洁,及时清理附着异物;
经常检查涂布单元各辊筒表面状况,及时更换表面有缺损辊筒;
合理设定储胶槽内胶水液位,经常观察槽内胶水状况,及时处理混合胶淤积、粘稠、结块等异常现象。
(2)通过以下措施避免复合膜出现因空气中的水与胶水反应而造成的“泡”:
控制复合操作、固化环境的湿度,一般相对湿度控制在70%以下;
定期更换混胶机储胶桶的干燥剂,确保储胶桶内空气的干燥;
胶水包装桶(特别是固化剂组分)开启后,如果内有余胶,应及时严密封闭,并尽快将余胶用掉;
营造一个相对封闭的无溶剂复合工艺操作空间,有利于温度、湿度的控制。
二、复合膜剥离力不够
复合膜的剥离力不够,按其现象类别可以分为:成批量全幅面剥离力不够、局部剥离力不够(如局部不固化或固化不良)、转移现象(如油墨转移或镀铝层转移)等。其成因有多方面的,但主要是属于物理原因造成。
如何有效减少复合膜剥离强度不够的现象?
尽量选用合格(表面张力合格、附着层附着力强) 的材料,如果需要或可能的话,可安装在线电晕设备;
选择最合适自己企业产品特性的胶黏剂品牌;
严格按照胶黏剂的使用说明和要求,做好胶黏剂仓储,并按相关规章和要求正确使用胶黏剂;
尽量使用自动混胶机混胶,严格按规程正确使用混胶机,并确保混胶机处于正常状态。
表一 复合膜剥离力不够的原因及解决方法
关于复合膜“转移”现象,有“油墨转移”和“镀铝转移”两种,有时是单一现象产生,有时是同时产生。但表现出来的往往是其中一种,因为当其中一种现象(强度最弱)出现了,另一种往往就被掩盖和忽略了。
1、产生转移的原因
任何物体形态的变化,都会产生应力。无溶剂胶黏剂的固化过程,其实也是胶黏剂从液态变化成固态,这个过程产生了“形变应力”。复合膜产生“油墨转移”或“镀铝转移”的直接原因,就是胶黏剂固化过程中的“形变应力”造成的:当油墨或镀铝层与塑料薄膜间的附着力远小于胶黏剂固化时产生的形变应力时,就容易产生转移。
2、预防及改善方法
可以通过多方面举措预防、改善或解决转移现象。
一是使用表面电晕更好的基材进行印刷,以确保印刷油墨附着力更高;复合镀铝膜时选用附着力更高的镀铝膜。
二是通过诸如微调A/B胶的配比、调整三层复合顺序、适当降低固化温度(延长固化时间以缓解“形变应力”的强度)等一系列工艺调整措施,可预防、改善或解决油墨转移/镀铝转移的现象。
三、复合膜摩擦系数增加
复合膜摩擦系数增加,常发生在以PE、CPP膜作为热封层的复合结构中,特别是热封层较薄时更容易出现,也因此造成固化后复合膜爽滑性不好的结果或影响制袋后的开口性。
1、产生原因
热封膜材料本身爽滑剂添加不够,薄膜本身的爽滑性不好;
无溶剂胶黏剂中含有一种作为预聚物的“聚醚”成分,它与薄膜接触后,在一定的条件下会与薄膜中的爽滑剂反应(反应的剧烈程度与温度有较大关系),过多地消耗薄膜中的爽滑剂,导致复合膜摩擦系数增加,爽滑性不好。
爽滑剂中主要成分——胺与无溶剂胶黏剂中的NCO组分(A胶)反应(形成脲,进而形成多脲),薄膜中的爽滑剂被过多消耗,导致复合膜摩擦系数增加。
2、预防或改善复合膜摩擦系数增加的措施
按从易到难的顺序,可采用多种举措解决或改善:
在满足剥离强度以及保证不出点的前提下,适当减少涂胶量(靠近临界);
适当降低操作温度和控制固化温度(如普通复合33~38℃),夏天时可考虑常温固化;
采购爽滑性更好的薄膜(或吹膜时适当增加爽滑剂添加量);
选用更合适的胶黏剂品牌或型号;
适当减小复合膜收卷张力。
四、印刷油墨被“晕染”
在无溶剂复合工艺实施中,该现象并不是一个常见的异常现象(但一旦遇到,后果可能非常严重),似乎也没有一个固定或规范的术语,有人形象地称为“油墨胶水混溶”,也有人称之为“油墨被晕染”。
1、问题案例(图示):
(1)问题样品1:复合后红色墨边缘产生晕染现象,更换了红色墨后,现象消失。
(2)问题样品2中:绿色墨与胶黏剂“混溶”,更换绿色墨后,现象消失。
原因分析:
这是一个物理现象。无溶剂粘合剂的配方设计中,会含有一些渗透性较强的组分,当它与油墨接触时,如果油墨中也含有易溶解于该组分的成分,就会造成油墨的二次溶解,从而形成“晕染”(或“混溶”现象)。
解决办法:
出现这种印刷油墨被“混溶”现象,一般通过调整油墨来解决。
四、结论
通过对以上工艺异常现象的分析,给我们一个重要启示。即在无溶剂复合工艺实施中,对“新的复合结构”的工艺试验,是必不可少的重要环节。
1、什么叫“新的复合结构”?
所谓“新的复合结构”,是指本企业产品中首次采用无溶剂复合工艺的产品结构,包括基材、油墨、胶水、设施等要素,只要有一个要素变化,都成为“新结构”。
2、工艺试验的内容
对拟采用无溶剂复合工艺的产品进行小量的工艺试验,调整、确认工艺体系中各要素的相容性、匹配性,并确认操作过程中最合适的张力、压力、上胶量等相关参数,确认后续加工的合适性。
3、工艺试验的意义
发现潜在问题,提早调整解决,避免无谓损失;
为后续生产提供相关依据,确保批量生产的顺利和高效。
关键词: