干式复合是采用干式复合设备,用粘合剂将两种或更多种薄膜粘合在一起的工艺。在塑料复合软包装中,干式复合是最常用的生产方法之一,复合质量的好坏是影响产品质量的关键因素,所以,在生产工艺中一定要认真做好生产工艺中的每个细节,避免出现复合故障,下面是笔者根据生产经验,将工艺中常见的复合问题与业内人士共同探讨。
1.剥离强度差
剥离强度差,是指固化不完全,或者涂胶量太少,虽已完成固化,但两层膜之间由于上胶量小或者表面张力不匹配而导致剥离力降低,或者所用油墨与粘合剂不匹配等情况造成剥离强度差。
1)固化不完全。固化完全是指羟基100%固化,然而,在实际生产中由于乙酯中的杂质消耗了部分NCO基,导致主剂和固化剂配比失衡,或者固化剂少加,或所加固化剂与油墨中的羟基发生反应,导致固化剂不足,造成固化不完全,例如,PET(涤纶)BOPA (尼龙)膜印刷,一般采用单组分PET油墨,这种油墨的连接料是聚氨酪树脂,含有羟基,有的厂使用双组分的蒸煮型PET油墨也不加固化剂,导致复合产品透明部分剥离强度高,而印有油墨的部分强度低。一般处理方法是在聚氨酯胶中适当增加固化剂的量,但有的厂担心因此而使复合袋变硬,所以也可以在双组分的油墨中添加固化剂。
2)基材电晕面处理不够,使粘合剂不能充分润湿被涂布表面,从而造成剥离强度差。
3)复合热辊温度不够。热辊的作用是让干燥但尚未固化的胶熔化、流动,去润湿第二放卷的基材,如果温度不够则剥离强度就会下降,还常伴随出现气泡、白点现象,第二放卷基材有预热辊的一定要使用。
4)包装内容物的侵蚀。农药类是侵蚀性最强的内容物,化妆品、食品,尤其是腌制品中的有机酸会与铝箔袋中的铝层反应,引起剥离强度下降,甚至脱层,笔者建议遇到此类包装时,内层要用含有茂金属的聚乙烯,或使用未拉伸的聚丙烯薄膜CPP。
5)胶与油墨相容性不好。比如用于表面印刷的聚酰胺类油墨作复合用时要慎重,虽然从整体上看,聚氨酯胶与此类油墨的相容性是好的,但由于各厂油墨的配方有差异,各色油墨的连接料配比也有变化,所以要认真考察此类油墨是否与胶有相容性。
6)涂布量不够,不但会产生气泡,也能使剥离强度下降,但若涂布量太大,会使油墨从印刷基材上脱落。
7)镀铝膜转移造成剥离强度降低。镀铝膜镀的铝面是否金属化是复合质量的决定因素,所选用的粘合剂与镀铝面润湿性好不好是复合质量的关键因素,总之,采用镀铝膜专用粘合剂是较好的选择。
8)水煮或蒸煮后剥离强度低,尤其在BOPA/CPP,BOPA/AL结构中,由于BOPA易吸潮,经水煮或蒸煮后有时强度会下降,所以除了选用合适的蒸煮胶外,还要考虑尼龙的干燥状态,实际使用条件,要充分估计尼龙吸潮会导致剥离强度的下降。
2.产生气泡
在工艺中经常出现各类小气泡,其实气泡只是个笼统的概念,它不一定是鼓起的,只要两层膜之间未完全贴合,透明度就有差异,也就是我们常说的气泡。
1)上胶量不足产生的气泡。上胶量不够是个相对的概念,不印刷的复合膜,上胶量在1.8~2.2g/m2就够了,印刷复合膜最好是2.8 g/m2以上。决定上胶量的因素除了剥离强度外,涂布的流平性是重要的因素,而涂布的流平性除了上胶量对它有影响外,是否采用匀胶辊,基材、胶的表面张力,胶的粘度都有会对它产生影响,综合条件好的,上胶量可适当降低。
2)干燥不良产生的气泡。透明的复合膜上表现为“雾蒙蒙”的,透明度差。调节干燥能力首先取决于设备的干燥系统,其次考虑上胶量,上胶量越大对干燥能力要求就越高。
在实际生产中,有时干燥很充分,上胶量也不少,而刚下机的复合膜还是有气泡,其实刚复合好的产品没有一点气泡是不太可能的,小的气泡经过熟化能消除,因为不含溶剂但没有充分固化的聚氨酯胶有一定的流动性,温度越高流动性越大,分子量越大流动性越小,固化的实质就是分子量不断增大的过程,熟化室中的复合膜,粘合剂在温度的作用下缓慢流平,大气泡缩小,小气泡消失,直至粘合剂的分子量增大到胶不能流动为止,有经验的操作工能看得出多大的白点能消失,如没有把握,可先把样品放进80℃烘箱中30min检查气泡是否去除,同样大小的气泡,低粘度的胶能消除,而高粘度胶可能不行,这是因为50%高粘度胶分子量大,流平性差。
3)堵版产生的气泡。涂布辊长时间未用洗版液清洗,而造成堵版。堵版分两种:一种是突发性的,因涂料复溶性差和操作中转移率不断下降造成。这类堵版如未能找出原因及时排除,仅靠停车擦版只能维持一时,马上又故态复萌。另一种堵版是渐变型的,严格地说不能算故障,因为每次复合后不可能把网纹辊中的残胶完全清洗干净,残胶日复一日地在网孔底沉积并固化,上胶量慢慢变小,小气泡也渐渐产生,由少变多,由小变大,终因某一天做产品要求特别高或复合较厚的膜,小气泡变得不可容忍,这时要用专门的洗版液清洗网纹辊,问题是解决了,却不是一种好的生产习惯,因为之前已有大量介于合格与不合格之间的产品被生产出来,我们提倡定期测量上胶量,当上胶量递减至预定值时就清洗版辊。
4)较厚的薄膜从复合热辊处带进空气,产生气泡,较厚的薄膜挺度大,如果压辊和热辊之间的压强不够,容易带进空气,最简单的解决方法是是增加涂布量。
5)复合热辊和压辊不平整产生气泡,不平整的地方带进空气,产生气泡,这类气泡周期性地出现。另一类重要却容易被忽视的原因是压辊的两端轴承部分磨损或有微小气泡,造成与热辊之间不平行,也会产生气泡。
6)因熟化温度不够,未能消除气泡。复合膜一下机就没有气泡较为少见,而熟化能消除小气泡,因为刚脱溶剂尚未固化的双组分聚氨酯胶,温度越高流动性越大,我们称为“二次流平”。同样的温度,分子量大的胶流动性差,应当适当提高温度。熟化室温度不够消除不了气泡,复合热辊温度不够也会产生气泡,加热的目的是使干固的胶粘剂熔化,流动,消除小孔洞,小缝隙,在压力下排出空气,使二层膜紧密熨合。一般复合设备涂胶基材紧贴热辊,热量从胶层传递至CPP或PE,这类设备在第二放卷基材导辊之间设有预热辊,但大多数客户都不使用,即不加热。当气温低,PE或CPP较厚时,虽然复合热辊温度不低,但较厚的PE或CPP热量大,热辊压合过程短暂的时间不能使基材温度迅速上升,两层膜一边热一边冷,中间的胶粘剂流动性大打折扣,产生气泡也就不奇怪了。
7)设备工艺原因。镀铝膜复合印刷基材,如产生气泡,在印刷膜浅色部分看起来是白点。气泡部分两层基材未密切贴合,不一定是圆鼓鼓的凸起状,但严重的干燥不良形成的气泡倒是鼓起的,大的像芝麻粒。产生这类气泡的原因有的是胶粘剂未干透,有的是油墨溶剂干燥不充分造成,经常出现在大面积叠印的部分。某些小印刷机还在使用红外线干燥箱,大面积叠印时残留溶剂量高达100mg。轻微干燥不良虽没有鼓起的大气泡,只形成细微的小气泡,却影响膜的透明性,当气泡足够小时,能透过某些薄膜释放溶剂。如同样的工艺条件,PET复合铝箔时有气泡,而BOPP复合铝箔熟化后气泡会消失。
3.产生白点
1)由于油墨遮盖率差产生的白点。对于复合白油墨,当油墨吸收乙酯而挥发不尽造成白点,可用提高干燥能力的方法,若还有白点,一般的解决方法是提高白墨的遮盖力,如检查白墨的细度,因为研磨细度好的油墨遮盖率就强。
2)胶粘剂涂布不均产生的白点,在油墨层上涂胶,由于底层油墨会吸收溶剂,表面张力又比基材小,流平性必然不如光膜上涂胶,胶凹陷处与镀铝面或铝箔不密切贴合,反射光线通过气泡时遇到断面,会折射或漫反射,形成白点。解决方法可用匀胶辊抹平涂层,或增加涂布量。
4.隧道现象
隧道现象是指复合的两层膜由于张力控制不当,其中一层拱起形成隧道样的细微通道。
1)两层膜张力控制不当产生产隧道现象。基材张力控制很重要,若张力过大,薄膜会起皱,甚至会被拉长或拉断,薄膜复合后容易产生隧道现象;若张力过小,薄膜松弛,复合后会出现隧道现象,所以两种基材张力要相适应,但有时实际情况却不那么理想,例如高压聚乙烯的弹性模量特别小,最小的张力也会使它拉伸率超过其它基材,铝箔拉伸后回弹率很小,可看作没有收缩率的材料。因此应尽量增加聚乙烯的厚度,复合铝箔时要用初粘力高的粘合剂,收卷紧而致密,勿使复合材料收缩。
2)收卷张力不当造成的隧道现象。收卷张力不当是指收卷太松或外紧内松,产生膜收缩,层间滑动,形成隧道。
3)复膜上有皱折产生隧道,应选用无皱折的复膜。
4)烘道的温度过高产生的隧道现象。若烘道温度过高,薄膜会被拉长,产生皱折,复合后会出现隧道现象。烘道温度设置应由低到高,在薄膜刚进入烘道时,粘合剂中的溶剂挥发容易,温度应低一点,使其慢慢挥发,随着粘合剂粘度的升高,溶剂挥发困难,应提高温度,使残余的溶剂完全挥发掉而成为有一定粘性的膜层。烘道的第1、2、3段温度一般为50~60℃、60~70℃、70~80℃。
总之,在干式复合工艺中,只要我们在实践中认真总结经验,刻苦钻研,并结合原辅材料的性质及现场设备情况,就能生产出高品质的复合材料。