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无溶剂复合气泡产生的原因分析

发布时间:2021年08月18日    点击:[0]人次

无溶剂复合气泡产生的原因分析

摘要:本文介绍了在无溶剂复合生产过程中气泡产生的原因、原理及分析。

关键词:气泡、无溶剂、复合

前言

无溶剂复合因其具备设备投资成本低、生产成本低,能高速生产及环保无噪音、其优良的无溶剂残留、无污染等特点,和不需电加热鼓风、废气排风装置,可节省大量能源,而得到广大用户及生产厂家所喜爱,其发展也日益壮大。但生产过程中由于粘合剂的选择,工艺控制及相关清洁措施等控制不当时,容易在复膜、养生、熟化或热封后产生气泡或隧道型串气现象。

近几年来无溶剂复合气泡的产生而使许多厂家未能批量规模的生产,也影响了无溶剂设备生产及引进的步伐,本文从气泡产生的原因分析入手,从粘合剂、生产工艺、设备等方面探讨产生的隐患,并提出相应的处理措施建议,希望能对于同行及专业人士研究或控制气泡产生有一定的参考作用。

1无溶剂复合的基本过程

无溶剂复合由于其适合于中低档软塑复合设计,其本身也有一定特点和缺陷,a.初粘力较低,一般为0.1~0.3N/15mm,b.上胶量一般为0.8~1.4g/m2因使用是无溶剂胶,经涂布后胶层厚度仅为1~2μm左右,所以容易产生一定的缺陷。

A粘合剂选择方面

目前用于无溶剂复合的粘合剂主要有单组份及双组份型,对于双组份的固化机理如下图所示:

mOCN—R—NCO+nHO—R—OH—→HO—R—

(异氰酸酯)(羟基化合物)

主剂   固化剂

[O-CONH—RNH—CO—O—R]-XOH

(聚氨酯)

对于单组份粘合剂的固化剂由空气中H2O分子的—OH基团替代羟基化合物,这要求生产过程中要保证环境湿度,固化后有CO 2小分子产生,因此也能满足固化效果,其反应过程如下:

R-NCO+H 2O→R-NH-CO 2→-HR-NH-H+CO 2↑

对于纸塑复合或纸铝复合,因纸张纤维性孔状结构较多,容易产生粘合剂渗透,对于双组份粘合剂,因渗透不均匀易产生两组配比不准确,而产生不能固化,脱层甚至隧道等现象。而单组份胶则不存在类似问题,因此笔者建议选择单组份胶较好。

对于塑塑复合或铝塑复合,选择双组份胶较单组份胶则较胜一筹,在市场使用中也占有很大一份额,具体原因在C、生产工艺控制中将作进一步分析。

由于无溶剂粘合剂的主剂和固化剂在室温下的粘合度较高,其分子量较溶剂型粘合剂低,但选择使用时,需选择初粘力较高,且在其固化反应中,不产生小分子物质等,此类较能满足使用要求。

B材料结构的组合

据报道,目前大部分中低档的大宗复合包装材料都可以用无溶剂胶粘剂进行生产,甚至耐121℃高温蒸煮的高档复合包装材料也有可能用此法制造。随着国人对环保意识的加强,经过不断发展的无溶剂复合工艺在今后将逐步代替干法复合,其材料结构也可根据用户的需求而不断组合。

C生产工艺控制

通常生产过程中,会有不可预测的气泡产生,复合膜脱层,内层热封不牢,表观性能不好等,这其中有多方面的原因,但此类产品极易产生复合气泡现象,如生产中发现周期性气泡,可马上停机检查,可能为压辊或胶辊未清洗干清,重新清洗可排除故障。如不是此类情况,则可具体分析原因再制订相应的对策。

2气泡产生原因分析及处理对策

经过一定时间的分析,我们发现有多方面的影响因素,可导致无溶剂复合产生气泡问题。

A印刷膜本身的溶剂残留量过大;因复合膜初粘力一般较低,经达预热并复合的复合膜会因溶剂挥发而产生气泡,一般厂家都有此方面的检测,由经验得出印刷溶剂残留量控制在3mg/m2以内可减少此方面的影响;

B对于使用单组份粘合剂,需要控制好环保湿度,如湿度较小,则可能产生固化不完全,而在收卷中,产生“隧道”现象,根据经验,一般控制在60~80%较为合适,如果环境湿度过大或者局部湿度控制不均匀会使复合初期反应过快,而产生大量的CO 2,而一般的薄膜对CO 2的阻隔性较好,而致使CO 2残留在复合膜中,经聚集而产生气泡。

C薄膜的表面张力不够

粘合剂涂布后,浸润性较差,上胶不均匀,无胶的地方则产生空档、气泡,对聚烯烃来说,表面张力提高到48m/Nm以前,粘接牢度与表面张力的高低基本成正比,但超过了48m/Nm以后,粘接牢度反而下降,从实际经验来看,表面张力一般维持在38~42m/Nm就可满足要求,不同表面张力与初粘力对比曲线如下图:

D、上胶量不足

上胶量不足,而使复合膜涂胶不均匀,易产生大块面的气泡,此类情况适当增加上胶量即可控制,对于熟练工人,可在复合下机时,对样膜进行手工剥离,用手感觉两面均有粘合剂即可。

E对于周期性气泡

可检查胶辊或压辊有否损伤,或未擦洗干净。对此类问题,只要用卷尺测量,重复出现气泡的长度,再检测对应的胶辊或导辊便可找到问题所在,及时修理或清洗便可解决问题。

F有灰尘粘附在膜的表面,该尘粒将二层膜顶起,周围形成一圈空档,空的一环粗看是一点点气泡,仔细看中间有一黑点,若有这种现象,请注意环境清洁,保持空气清新。

G复合辊的压力不足,检查气路,调整气压则可。

H有些产品经复合及熟化后,热封时不产生问题,但热封后却有串气、逐道现象产生,则 应考虑粘剂的配比,固化情况等。

如果以上影响因素,经处理措施后均不能明显见效,则要考虑更换粘合剂试机。这除了前面提到的几点外,两种组份的准确配比成了关键的一步,生产厂家要考虑好控制配比的方法,另外由于印刷膜都是有周期性的印刷图案,无溶剂复合由于其本身上胶量少,均匀上胶后,胶层的厚度仅为1~2μm,而印刷过程中有些版面墨层厚度达3μm,在复合下机后各部均良好,但经8~10小时熟化后,就会出现气泡现象。其原因主要是由于无溶剂复合用粘合剂本身是低分子量物质,粘度较低,在涂胶复合后, 分子在复合膜内由于分子运动还会重新分布,如分子本身极性较小,则不易与薄膜浸润而容易收缩,经收缩的粘合剂在有少量气泡的情况下, 气体则会在空档中聚集, 而成形气泡,由于印刷薄膜本身具有周期图案,如图1。

经复合收卷后,在a、b两处呈较紧状态,而a、b的边位c、d部位则形成了如图2(截面图)所示的空档,此地方最容易有气泡聚集,由此产生的气泡,会形成类似周期性气泡,给人造成设备未清洁而引起的假象。

对于这类产品可适当提高上胶量,以迷弥补空档处无胶的缺陷,这种方法有时能适当解决,但对于印刷墨层达3μm的叠色版则无剂于事。因为无溶剂上胶量过大,会出现桔子皮状而影响复合膜的透明性和外观性能,同时由于无溶剂粘剂本身价格较高而达不到较经济的生产成本,对此建议采用产生气体尽可能少的粘合剂可大大避免气泡的产生。

以上分析仅代表本人的粗浅见解,不足之处请专家们多提出宝贵意见。

来源: (江苏申龙高科股份有限公司) 作者: 谭文群

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