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瑜利包裝:尼龍膜與無溶劑復合工藝

發布時間:2017-07-20

尼龍膜為吸濕性大的薄膜,一旦吸潮,其物性指標發生變化,薄膜變軟起皺,對于高速無溶劑復合來說,是一個很大的考驗。尼龍膜的厚薄均衡性、膜面光潔度,熱收縮率縱、橫向差值,表面潤濕張力、添加劑等因素都會影響無溶劑復合的產品質量。

  在無溶劑生產工藝中,復合設備由混合計量配膠系統、涂布上膠系統、復合冷卻系統、放卷收卷系統等幾個主要部分構成。其中需要控制的參數很多,操作難度大,特別是:張力控制(與復合壓力、轉速比有關)、涂膠量、涂布粘度與溫度(調節上膠輥的溫度來調整膠水的粘度,控制復合溫度、復合壓力調節涂布量)、固化條件(按各種不同膠類型和后工序要求固化時間)這幾項最為重要。

  由于無溶劑復合速度很快,換膠水時需要試用或者需要調整設備或工藝,一般用得好的廠家只使用一種,最多不超過兩種牌號的粘合劑,因此膠水、設備、工藝三者要配合良好,才能生產出合格的產品。

  而尼龍膜為吸濕性大的薄膜,一旦吸潮,其物性指標發生變化,薄膜變軟起皺,對于高速無溶劑復合來說,是一個難解的課題。其次,尼龍膜的厚薄均衡性、膜面光潔度,熱收縮率縱、橫向差值,表面潤濕張力、添加劑等都可能影響無溶劑復合的產品質量。

  一、無溶劑復合原材料選擇

  1、復合基材與尼龍薄膜

  目前,無溶劑復合常用基材主要有BOPP、PET、OPA、VMCPP、VMPET、CPP、PE、鋁箔等。復合時一般將剛性大、涂布性能好的材料(PET、BOPP、OPA、VMPET等)放在主放卷工位;將易拉伸的材料(PE、CPP、VMCPP等)放在副放卷工位。但也可根據實際生產情況靈活選擇,如印刷膜與鍍鋁材料復合時,為了保證復合質量和生產效率,可以把鍍鋁材料放到主放卷工位。無溶劑復合用基材的表面電暈參數很重要,一般為PE、BOPP表面張力應大于38達因、VMCPP應大于42達因、PET應大于45達因、BOPA應大于52達因。

  針對無溶劑復合速度快、初粘性小的特點,尼龍膜的質量如何才能適應無溶劑復合的需求呢?

  尼龍膜雖然是極性材料,在生產過程中雖然經過分子結晶這個過程, 但并非所有聚酰胺中的分子都能結晶, 還有一部分非結晶的酰胺基極性基團, 這些酰胺基可以與水分子配位, 導致尼龍薄膜表面極易吸入極性很強的水分子, 使尼龍膜吸潮變軟,拉伸力減弱,生產時產生張力不穩現象。有時還會在薄膜表面形成一層薄薄的水膜, 阻隔油墨和膠粘劑對薄膜的附著,影響產品質量,如使印品起皺、翹邊、袋口卷曲、套印不準、制袋錯位、復合膜起泡、容易起斑點、晶點和白點。異味增多、膜面粘連、打碼困難等。嚴重時還會引發復合剝離強度下降或產生油墨或膠粘劑轉移、降解而脫層、打碼速度下降或打碼打不上,高溫蒸煮過程中破袋現象增多、復合膜手感發硬、發脆現象增多等。

  這些都是尼龍膜吸潮以后造成的質量故障。

  因此對于尼龍膜的要求是:

  1、BOPA膜均衡性厚薄偏差要求控制在8%以內,由于無溶劑復合速度快,若厚薄均差大會產生復合起皺、氣泡等。

  2、吸濕性應控制在一定范圍內,最好在1.5%~2.5%左右,若超過3%則會引起復合干燥減慢、氣泡產生、堵塞網點,使小網點印刷丟失及使尼龍膜發黃變色。

  3、表面潤濕張力應在52~54達因之間,電暈處理會影響材料的阻隔性,因而對材料進行電暈處理時要合理,不宜過大。

  4、添加劑量應控制在300~400PPM以內,太少影響開口性,太多又破壞復合強度。

  5、膜的光潔度適當高些,一般可控制在Ra0.08~0.12um之間。因無溶劑復合,上膠量少,若膜面過于粗糙,膠液難以填平凹凸不平的網穴,會產生復合強度不好、白點等質量事故。

  由于無溶劑復合工藝的特殊性,造成其對原材料性能有著很強的依賴性,許多能適合干式復合工藝的原材料無法適用于無溶劑復合,所有的新材料必須進行試驗才能大規模使用。油墨、薄膜的種類、添加劑的含量、表面狀況、黏合劑都會對最終的產品質量產生重要影響。所以在進行大規模生產前,必須對原(輔)材料、生產工藝進行試驗性評估以減小風險。

  2、膠黏劑的選擇

  無溶劑膠黏劑主要有單組分潮氣固化型膠黏劑、雙組分冷涂無溶劑型膠黏劑、雙組分反向熱涂型膠黏劑、UV固化型膠黏劑等幾種。選擇膠黏劑時需要考慮的因素也很多,首先是包裝內容物的種類及所用薄膜材料的種類;其次,如果印刷油墨與膠黏劑接觸,還要考慮兩者的相容性;再次,剝離強度要求以及熱封條件等對膠黏劑的選擇也有很大影響。

  另外,還需要注意兩個問題:一是MDI類型的異氰酸化合物會透過內層薄膜逐漸向內層表面遷移,并與水汽發生反應形成聚脲抗熱封層,影響包裝袋的熱封質量。當聚乙烯薄膜質量較差或膠黏劑選擇不當時容易發生此類問題,尤其是使用雙組分膠黏劑時更要注意。二是使用復合爽滑劑含量較高的薄膜時,由于爽滑劑遷移進膠黏劑層,可能會出現剝離強度差、熱封不良、摩擦系數增大等問題,影響其在包裝生產線上的操作性。因此,在復合此類薄膜時一定要注意選擇合適的膠黏劑。

  二、無溶劑復合工藝

  1、張力控制

  在無溶劑復合工藝中,張力控制極為重要,必須非常精確。張力控制包括主放卷張力、涂膠后薄膜張力、副放卷張力、收卷張力、收卷錐度幾個方面。無溶劑復合黏合劑初粘力為零,必須嚴格控制好張力的匹配。無溶劑復合的這個特點對于設備提出了很高的要求,穩定的張力控制系統是無溶劑設備的心臟。而張力工藝參數的設定對于軟包裝生產商則是經驗的積累,不同的設備有一定差異,而不同薄膜復合更是相差巨大,只有反復試驗才能選擇出好的張力參數,尼龍膜吸濕后材料變軟發皺,復合時張力可適當大些。

  2、上膠量

  上膠量是影響產品質量的關鍵因素,要控制好上膠量,首先要調節兩個盛膠輥之間的距離,注意左右兩邊的距離一定要保持一致,這樣才能確保復合膜從左到右上膠量均勻。同時保持涂膠輥良好的光潔度,不能有異物存在。調整盛膠輥兩端的間隙時要等鋼輥完全預熱以后再進行。盛膠輥之間的粘合劑液面應盡量保持低一點,以隨時向輥中加入新鮮的膠液。由于無溶劑復合產品下機時仍處于初粘力為零的狀態,無論外觀或復合強度都無法預測,也不能借鑒干式復合那樣對快速固化的小樣進行檢驗,通常只有在復合產品固化24h后才能對最終性能進行評估。因此,由于上膠量少并初粘性低,如果是采用無溶劑復合,則必須對尼龍膜的表面光潔度有更高要求,在購貨時就要說明,對供應商提出要求。

  3、油墨和殘留溶劑

  無溶劑復合無法降低由于印刷造成的殘留溶劑,因此對印刷殘留溶劑的控制提出了更高的要求。無溶劑不含有機溶劑,不會增加殘留溶劑,但同時也不會降低由于印刷而帶來的溶劑殘留。只有將印刷殘留溶劑控制在3mg/m2以下,才能真正杜絕最終成品的異味。

  4、熟化

  固化是無溶劑復合生產工藝中十分關鍵的一個工序,是關系到印復質量好壞的關健,熟化目的是讓膠粘劑進一步交聯,若完全交聯,分子排列整齊就可以提高復合牢度。另一方面可以將半成品復合膜中的殘留溶劑排出以減少殘留溶劑量,從而減少剝離強度不良,開口性差、有異味等問題。使用高阻隔性材料,如PET、BOPA等材料要將殘留溶劑在熟化過程中排出就較因難,一定要在印刷和復合烘干中盡量排除,以減少溶劑殘留產生的不良后果。

  三、常見問題分析

  無溶劑復合同干式復合相比的最大特點是初粘力低,涂布量小,出現的各種質量問題大多也與這兩個因素相關。當然,其它很多因素也會影響到產品的質量,如無溶劑膠耐熱性比較敏感,一股烘干溫度在90℃以下,超過90℃會產生汽化。并且無溶劑膠最怕酸性物質,因此應考慮內容物的含酸性,最好大批量生產前能做含3%~5%酸性的測試,可行后再擴大生產。

  1、氣泡

  1) 上膠量不足,引起的氣泡

  上膠量是個相對的概念,不同的基材上膠量通常不一樣。具體的用量需要現場試驗而定,如果上膠量太小,不但造成剝離強度下降,還會由于上膠量和油墨浸潤不充分留有氣泡。這在鍍鋁和白色印刷膜復合上顯得更為明顯。

  2)濕度太大,引起的氣泡

  無溶劑復合所用的膠粘劑是聚氨酯型,少量的水即會消耗膠粘劑里大量的異氰酸酯,并產生大量的氣體。產生的氣體如來不及排出,在熟化期間會將復合的兩層基材脹起,在膠黏劑固化后留下氣泡。在夏季多雨季節,空氣濕度大,高于70 % 時,氣泡產生的幾率會明顯增多。因此,生產過程中給無溶劑提供一個溫度、濕度比較穩定的生產環境是非常必要的。

  3)復合工藝

  主要是指控制設備的一些工藝參數,主要包括復合壓力、收卷張力、涂布溫度、復合溫度、車速太快而涂布效果不佳等。因為無溶劑復合剛下機時沒有初粘力的,如果不能控制好相應的參數,就會引起氣泡的產生。

  4)油墨干燥不良,導致的氣泡

  油墨干燥不良也會在復合時產生氣泡,這個原因常常被人們忽略。油墨殘留高產生的氣泡很有特點:氣泡往往出現在油墨疊印率高的部分,疊印率低的地方氣泡很少。

  5)熟化溫度控制不合適,未能消除的氣泡

  復合膜一下機就沒有氣泡較為少見,但一般情況下熟化后能消除小氣泡。因為無溶劑膠粘劑復合后還具有一定的流動性,我們稱為“二次流平”。

  2、白斑

  所謂白斑,是指復合后有油墨的地方出現不同于其他部分的白色小點。

  1)油墨與膠水不相容

  特別是滿版油墨印刷更容易產生。這是由于油墨與粘合劑相容性不好,匹配不良造成的。比較輕微的是復合后一部分粘合劑滲透到油墨中,使油墨看上去有些發灰,而沒有粘合劑滲透的油墨處則發白出現白斑、缺色,復合真空鍍鋁膜時透鋁。嚴重時可出現印刷油墨大面積暈染。

  2)涂膠輥、復合輥的表面光潔度太差或粘有異物

  此時表現為局部間斷重復出現斑點。可以通過測量重復出現的兩斑點的間距來判斷是哪根輥上有異物,清理干凈即可。

  3)油墨遮蓋率差產生白點

  此時表現為白色和淺色油墨出現白點,而深色部分外觀良好。解決辦法是提高白墨的遮蓋力,如檢查白墨的細度,研磨細度好的油墨,提高遮蓋力,最簡單的方法是重印一次白墨。也可在購買油墨時進行細度及遮蓋力檢驗,合格后再使用。

  4)膠粘劑涂布不均,上膠量低

  沒有足夠的粘合劑可滲透到全部油墨中而產生的白點,或膠粘劑與油墨的相容性太差。 復合鍍鋁膜或鋁箔更容易出現白點,鍍鋁和鋁箔面反射的光線通過氣泡時遇到斷面,會產生折射或漫反射,形成白點。解決方法:可適當增加涂布量,控制好復合張力,使涂布均勻。

  5)基材膜張力不均

  基膜張力不均,進入復合輥之前打折,造成局部復合效果差,出現氣泡,宏觀表現為白斑。

  6)復合和涂膠壓力

  復合部位或涂膠部位壓力設置不當,呈大小頭。壓力不均使得膠液中的空氣不能在復合過程被排出。另外,復合時第二基材與復合壓輥的夾角不能太大,否則容易夾雜空氣形成氣泡。

  7)兩基材膜面粗糙度太大;添加劑上浮

  以往基材膜面粗糙度一般在0.08~0.16um(用無溶劑膠膜表面粗糙度應更低些)。若高于這個粗糙度,那么膜表面凹凸嚴重,高低不平,油墨及膠粘劑很難將凹凸穴填平,從而造成復合氣泡(宏觀為白斑或斑點)或復合不牢現象。若基膜添加劑質量偏劣或受熱上浮,也會產生白斑。

  3、發粘

  1)膠水混膠比例不對

  配有打膠機的客戶特別注意:應經常、及時對打膠機進行保養和清理,特別是打膠機的密封性要好,否則異氰酸酯組分容易與水汽反應而變質。如果打膠機打出的兩組分比例錯誤,就會引起膠水不固化和發粘現象。

  2)膠水攪拌不均勻

  膠水攪拌要充分,攪拌至膠液澄清就表明已經均勻,特別是人工攪拌感覺更明顯。

  3)膠水中異氰酸酯組分變質

  膠水中異氰酸酯組分很容易與空氣中的水分反應而使膠水失效,所以這需要我們在儲存和使用過程中特別注意。

  4、褶皺

  1)復合工藝

  兩基材張力不匹配,收卷張力不合適。只要調整好設備的工藝參數即可。若基材本身存在厚薄不均現象,經展平輥調節無效則應調換基材。

  2)固化不完全

  有的復合膜在室溫下剝一剝好像不粘了,但制袋后熱封邊蜷曲,產生細小皺紋,這是較輕的“固化不完全”。要保證熟化時間充分。

  3)吸濕

  由于吸濕,膜發生形變。保證購回來的膜盡快能用完,不用的膜應該存放在干燥的地方。特別注意在高溫高濕天氣中,使用易吸潮的尼龍膜材料,應在使用時才打開包裝膜,以免受潮變形。

  4)設備原因

  A:輥面不清潔。

  一般導輥表面應該潔凈,無任何雜物粘附于上面,導輥表面應是達到鏡面度。若有雜物附著,可能產生張力不穩而導致材料運行偏離產生褶皺。

  B:輥水平不夠。

  同樣導輥水平不夠也可產生材料行走張力不穩而產生褶皺。

  5)縱向死折

  出現這種情況的主要原因是基材本身張力不均(平整度差),而無溶劑復合對基材平整度要求相當嚴格,可以從以下幾方面調節:

  A:加大放卷及收卷張力,兩者相互配合,以防收縮。

  B:打開主放卷薄膜預熱系統,使膜變得柔軟,減少復合后薄膜的應力;

  C:提高車速,在無溶劑各個導輥中都有導向槽,并且相鄰兩輥的導向槽正好相反,就是為了高速復合時更好起到展平的作用。

  5、剝離強度低

  1)膠粘劑的選擇

  PET或NY印刷膜,經常發生透明部分剝離度低,而油墨部分較差甚至起皺的現象。

  2)膠粘劑涂布及上膠量

  這種問題只要能使上膠量充足,剝離力就立即能上來。另一方面,應根據實際用途選擇相應的膠水。并保證涂膠均勻及足夠的上膠量。

  3)復合基材的表面張力(電暈值)

  薄膜電暈處理不好,基材表面張力低,膠粘劑不能充分潤濕基材表面。

  4)基材中的添加劑影響

  基材中的添加劑太多,遇熱上浮,能使膠粘劑層產生降解而失去粘合力。


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