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国望论坛·复合产品离层原因及解决方案 QQ群探讨实录
时间:2017-06-23   来源: 包装前沿   阅读:2152次

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策划:《包装前沿》编辑部

执行:沈晓芸 樊月婵 黄开丽

 

622日下午,由广东包协情报委、《包装前沿》主办、北京华腾(广东国望)独家赞助的“复合产品离层原因及解决方案”在线技术交流活动在包装前沿两个QQ群、三个微信群同步举办,约3000余位群友在线参加。

技术交流由北京华腾郑方明(广东国望)先生主讲,郑工从复合强度低、介质穿透破坏、放置衰减、镀铝转移等方面介绍了多种造成复合离层的原因,并给出相应的预防离层的解决方案。

一、复合产品离层原因及解决方案·郑方明主讲

困扰软包装复合厂家的主要问题除了复合外观、收卷平整性外就是产品后期的离层问题。相比表面白点、气泡以及收卷平整性,复合制品的离层情况不容易立即被操作人员发现。

很多时候发现有特定的离层状况时,已经生产出了大量的成品或者半成品了。因此,及时发现以及采取防范措施减少或者避免离层问题的出现尤为关键。

(一)预防离层需要做好的准备

1、分析需要复合的基材

包括塑料薄膜材料、镀铝薄膜或者铝箔,还有油墨以及薄膜表面的涂层。针对不同材料的特性,不同类型以及质量状况的油墨,设定好相应的工艺参数,如上胶量、复合张力、机速以及烘道、复合辊的压力等。后续的熟化条件也要相应的针对性调整。

2、产品后期需要进行的加工处理需求

例如抽真空、100℃水煮、121℃蒸煮、135℃蒸煮等,根据后序工艺需要选择适当的印刷油墨,确定是否需要添加油墨固化剂。并要选用合适的粘合剂和适当的配比,保证足够的上胶量以适应耐温性和耐水解的要求。

3、明确了解包装内容物

如后期需要包装含有酸碱介质或者强渗透溶剂的产品,如酒精、醋酸、甲醇、甲苯或者乳油状的农药,又或者是特殊的食品添加剂如增香剂乙基麦芽酚等,需要了解这些物质的种类及具体的含量,以便确定合适的粘合剂以及设定适合的工艺操作条件。

这些不同种类的物质对包装袋的影响不尽相同,溶剂类物质一般经内层膜渗透迁移,如果遇到铝箔或者镀铝等高阻隔性的材料,就会在其表面富集,对另一塑料薄膜和粘合剂进行溶胀而将两层膜“撑开”,从而造成分层。

还有一种情况是,如酸、碱性的物质透过内层热封膜后与粘合剂接触,与粘合剂反应,水解或者将其降解掉了,断链后的粘合剂就失去了原有的粘接性能而导致分层。

4、关于包装膜、袋的储存期限

除含特殊介质的内容物外,食品包装制品基本可以完全满足食品的储存以及销售周期。但是对于建筑以及装饰装修方面使用到的复合制品,以及长期户外放置的产品就要做好相对应的加速老化测试以确保产品可以适合特定状况下的需求。

要注意环境因素的影响,如高温、超低温或是高湿环境等。长期高温下存放,需要粘合剂有较好的耐温性能和耐热蠕变性能。同样,在超低温情况下粘合剂会变脆,也容易出现离层的情况。高湿度环境下会加速粘合剂的水解,也会导致强度降低甚至离层,特别对于镀铝以及铝箔制品,铝层容易从薄膜、袋子的边缘逐渐被氧化腐蚀。

毕竟高分子材料,包括塑料薄膜、印刷油墨以及粘合剂都会有其老化和性能衰减的过程。包括黄变、脆裂、粉化等,这些都需要我们对产品的应用场合有一定的了解。

5、合理选择油墨

在印刷前就需要确定是需要通用型油墨还是耐温型油墨。

聚氨酯复合里印油墨诞生之初,都是需要配备适量的油墨专用固化剂使用,但是由于油墨厂家基于成本方面的考虑,即使是有蒸煮需求的复合制品,很多都在使用单组份的里印油墨。

这样油墨树脂里面含有大量的活泼氢类物质,对后续的复合所产生的影响就没法预料了。同时,油墨的使用寿命、后期余墨的保存和再利用、防止干版等因素也会影响彩印企业对油墨的选择。

6、粘合剂的选择

在整个复合生产过程中,粘合剂所占的成本比例应该是最轻的。但是其所承担的角色却尤为重要。

针对特定的性能要求,需要选择相应能满足需求的粘合剂。

(二)常见离层类型及解决方法

1、下机即发现离层,又或者是强度低、没有初粘

例如无溶剂复合,或者个别的分子量较大的铝箔专用型粘合剂复合,溶剂烘干后其表面状态即表现为较“干”的状态,如果跟较厚的第二复合基材,如RCPP复合则可能会出现没有初粘的“离层”状态,这种情况在冬天温度低的情况下比较常见。

这种情况可以取样在50℃左右熟化烘烤,一般强度在十几分钟后即有明显地提高,否则就要排查粘合剂质量状况或者薄膜的表面处理是否正常。

2、熟化后出现离层

这里包括熟化后剥离强度极低的情形。首先要确定粘合剂在哪一层薄膜上,如果遇到肉眼较难判断的情况,可以通过红外光谱仪定性分析。

确定好分层的薄膜后,可根据该薄膜的特性分析,是表面处理状况问题,还是粘合剂的粘接强度不足,又或者是薄膜(如PE)里爽滑剂之类的助剂析出导致的。

3、复合膜、袋常温放置后出现离层

一般复合制品从复合后开始计算,7天后粘合剂会被认为已经接近100%固化,剥离强度趋向稳定。

但是复合膜材、油墨以及粘合剂在不同的温湿度以及光照条件下,会存在不同程度的老化衰减,长时间放置会存在剥离强度的衰减甚至分层的情况出现。

对于一般的包装内容物而言,短时间放置如果出现离层的情况,在排除内容物不含特殊渗透介质的情况下,就需要确定其所存放的环境是否有影响,粘合剂的耐老化稳定性是否满足要求。

4、制袋过程中出现的分层状态,也就是常说的热封离层

这种情况多见于粘合剂本来就没有固化完全的情况。热封时高温使粘合剂软化,受力错位即容易出现脱层的情况。

遇到这种情况需要考虑粘合剂的配比是否合适,印刷油墨质量是否可靠,溶剂纯度是否合格,印刷以及复合的溶剂残留量是否达标等几个方面。

5、水煮、蒸煮后出现离层

这里也分两种情况:普通内容物的水煮、蒸煮包装和含特殊介质内容物的水煮、蒸煮包装。

首先需要确定粘合剂的选择是否适当,是否按照粘合剂供应厂家的建议使用。对于耐温要求的产品,特别是含铝箔的制品,其生产工艺的要求也相对普通制品更加严格,如控制好印刷以及复合的溶剂残留量、保证足够的上胶量、设定好合适的固化条件包括熟化温度和足够的固化时间。

对于包装内容物中含有特殊添加剂或者渗透性溶剂的产品,还要做好前期的测试工作,这些介质种类繁多而且影响的程度也不尽相同,需要多做测试方可大量生产。

6、含特殊介质的内容物储存后出现分层

在包装好特定内容物后,或者是做好相应的水煮、蒸煮消毒杀菌操作后,放置一段时间后才出现的分层情况。对于这样的情况必须要进行老化储存测试以确保包装袋能耐受内容物的长期渗透影响。

7、镀铝复合膜的离层现象及解决办法

镀铝复合膜离层,也常被叫作镀铝脱落、镀铝转移,该问题一直以来困扰着软包装企业。其直接的表现就是刚复合好的产品初粘强度较好,但经熟化后剥离强度下降明显,剥开时发现镀铝层全部或者大部分转移到另一基材上。

该现象大多出现在以PE膜为热封底材的PET印刷膜复合VMPET上,PET印刷膜、OPP印刷膜复合VMCPP也有较高的出现几率。

导致镀铝复合膜分层与镀铝膜本身的质量关系很大,镀铝膜质量差很容易出现该类质量问题。另外也有一种说法认为,粘合剂的反应内应力和结晶性大的话也容易致使镀铝膜的破坏而出现离层状况。

在处理镀铝转移的问题时,普遍的做法是提高胶膜的柔韧性,使镀铝界面上形成的对镀膜有破坏作用的应力吸收并释放掉从而减缓镀铝脱落。最常见的做法是减少固化剂的用量,使胶层的结晶性降低而变得相对柔软。但是建议在使用该做法的时候一定要做好测试,保证后期的剥离强度,避免出现因为粘合剂不干而造成的皱折、隧道的情况出现。

另外,缩短熟化时间也有利于粘合剂反应内应力的缓慢释放。但是为了保证良好的固化效果,建议在适当提高固化温度的情况下缩短熟化时间。

8、复合膜出现热封离层

就是制袋时候的分层现象。一般有如下原因:

①粘合剂的耐热性不良。

②粘合剂的配比失调。这里包括几种情况:首先固化剂是否已经变质,造成一定程度上的失效;生产操作上是否存在调配失误;溶剂的纯度、醇含量、水分含量是否超标;印刷的溶剂残留、印刷油墨的质量、残留的活泼氢物质是否超标;还有环境的因素,湿度是否太大等。

③固化状态不良。要考虑是否在合适的温度下有充足的时间固化?

④溶剂残留的影响。印刷工序也好,复合工序也好,如果残留的溶剂量过大,在膜层间,一方面对粘合剂和薄膜都有溶胀作用,另一方面受热时候体积膨胀也会一定程度上引起分层。

9、油墨脱落(转移),印刷膜离层

印刷膜一般选用BOPPPET或者尼龙薄膜。

对于BOPP薄膜的油墨转移情况,一般是由于PP材料极性相对较低,印刷油墨在其表面的粘附力不足,被粘合剂粘接转移到里层膜上了。

对于使用BOPP作为印刷膜的复合制品,一般该层剥离强度要求并不太高,而且BOPP薄膜也容易拉断。

但是对于PET印刷膜,该薄膜有较强的极性,即使不经过处理,表面张力也有42dyn以上,基本上对于大部分的里印油墨都能够有较好的附着力。

可是在涂覆上双组分聚氨酯粘合剂后,与别的薄膜复合后,特别是与柔韧的里层薄膜,例如PE薄膜复合后,当做剥离测试时,有时候也会发现印刷油墨层转移到里层薄膜上去的情况,里层薄膜越厚这种情况越明显。

这时候出现这样的情况又是为什么呢?这其实跟PET薄膜的特性相关性也很大,该薄膜的阻隔性好,抗渗透性强,同样对于印刷溶剂的透过性也就很差了,当印刷过程中的溶剂残留量过高时,复合过程中的溶剂会更容易渗透进油墨层里面,溶剂就更加难以挥发干净了。

积累在印刷膜层间的多种溶剂在膜层间游离、渗透以及溶胀,就导致了后期印刷膜层剥离强度差,甚至有离层的情况出现。

要避免这种情况的油墨转移问题,印刷过程以及复合时要注意:

1)印刷溶剂残留要控制好,油墨层要彻底烘干,防止出现油墨层的假干现象。如果受限于印刷机工况,烘干效果较差,可将印刷膜在复合机上倒一次卷,经复合机的烘道进行烘干,保证印刷膜能将溶剂释放干净。

2)同样的复合工序也一样,粘合剂的溶剂在经过烘道时要尽量挥发干净,保证复合机烘道的加热、排风系统都处于良好的工况。

复合离层问题,毕竟其形式多样,而且各彩印企业的处理方式也不尽相同,企业应该根据自己的实际生产状况,进行排查,并不断总结经验,肯定可以很好地解决复合离层问题。

二、自由交流阶段

1、溶剂残留量

中拓小杨:一般溶剂残留量达到多少容易出问题?

广东国望郑方明:

这个没有一个很确定的数字。不同的材质、不同的油墨厚度结果都会不一样。一般还是以打样复合的要求作为基准。

建议将良好的印刷样品作为标样,检测过后以那个数值为标准。按照我们多年来帮助彩印厂检测溶剂残留的汇总,一般印刷溶剂残留可以控制到2mg/ 以下。这个是一下机立即取样分析的,当然很多时候都可以做得更低。

中拓小杨:

是的,这就需要一个长期的数据采集。目前很多企业的油墨,特别是旧油墨比较多,同时存储的方式存在一些漏洞,导致油墨的老化,从而使其印刷、复合后经常出现强度低。PET/VMPET/PECPP的时候,对于热封材料这方面,有没有哪些需要关注或者是控制?从而缓解其镀铝转移效果。

广东国望郑方明:

这个主要是看镀铝膜的质量。而且一般厚的底膜,出现镀铝转移的现象会比较多。

李功亮:

尽量减少印刷膜复合的上胶量,减少底膜的拉伸变形。

广东国望郑方明:

粘合剂配比的调整也比较常用。

李功亮:

希望大家把提高涂布状态重视起来。

中拓小杨:

关于镀铝转移这个所涉及的面确实是比较广的,从油墨到溶剂残留、上胶量、配胶方式、烘道温度以及收卷张力、熟化条件等,和镀铝强度也密不可分。

 

2、明友包装 小张:我们的新订单MOPP19//(VMPET-PET)12//PET12//CPP65,其中MOPP19//(VMPET-PET)12准备用水胶,(VMPET-PET)12//PET12准备用溶剂胶,PET12//CPP65是用无溶剂复合。这个单还没生产,这个结构第一次做,而且是阴阳袋。MOPP/(VMPET-PET)层,用水胶做会不会剥离不好? 无溶剂的剥离会不会比水胶好一点?

李功亮:

水胶一般不会离层。再有里面的PET要用双电晕的。防止镀铝转移的话,如果用溶剂粘合剂,第1是要少上胶,第2是尽量低温熟化,第3是减少膜的拉伸变形。

明友包装 小张:

不同颜色的油墨,剥离强度也不同,但是我们公司对剥离强度的标准只是定一个数值,没区分各个颜色的剥离数值,经常都要走评审流程。像BOPA15/PE52结构(果冻条、冷冻产品),一般剥离标准是多少?

李功亮:

不同颜色油墨剥离强度不同是正常现象,只是差异大小的问题。

广东国望郑方明:

NY复合PE一般强度都可以做得比较高,你是更加关心它的耐冷藏效果吗?

明友包装 小张:

我们做BOPA/PE果冻条产品,不同批次的剥离时好时坏,不稳定。前期有投诉过果冻条破包,所以比较关心剥离问题。

 

3、如果用水性油墨印刷,然后再与一些高阻隔性膜材无溶剂复合,需要注意哪些问题?

广东国望郑方明:

水性油墨印刷最担心的是溶剂(水)的烘干效果。水与酯类、醇类相比,会更加难挥发。     无溶剂粘合剂含大量的NCO基团,会与水分子反应,产生CO2气体。

李功亮:

做复合不一定对各个厂家的粘合剂都了解,但对市场上常见的粘合剂类型,性能分类最好比较清楚。这样对不同的复合产品选择适合的粘合剂会有帮助!

广东国望郑方明:

是的,这样才能从应用性能以及成本上综合筛选出适当的粘合剂。

 

4、三鼎包装:胶水配溶剂后变白是怎么回事?

托展:

胶水变白可能是酯溶胶里面错误加入了醇类溶剂,导致树脂与溶剂不相容变白。

广东国望郑方明:

这种情况确实有,严重的甚至会结团。一般来说,在刚开胶时候,粘合剂处于高粘的状态,乙酯粘度低,分子量相比较也很低,这段时间内会有相分离的情况出现,呈现出来的状态就是发白 。即使是没有加入固化剂,这种状态也会有出现,对于铝箔胶或者高温蒸煮胶更加明显。

但是如果搅拌均匀后还是发白的话,就要考虑别的因素了。

托展:

应该是稀释后还是白的。

广东国望郑方明:

那就要考虑溶剂不纯、用错溶剂还是粘合剂质量的问题,一一排查。

 

5、方大包装张:我们用溶剂型胶水,三层复合拉链点烫处出现脱出是什么原因?结构是PA//VMPET//PE

QQ截图20170623150949.jpg

广东国望郑方明:

如果中间层是镀铝的话,相对比较麻烦一点。烫接的位置受热的温度高,而且拉伸程度较大。

方大包装张:

现在就是会出现衰减,脱层了。

重庆聚特吕铭华:

脱层应该是NY/MPET层吧?如果是外层,要确认是油墨转移还是镀铝转移。

广东国望郑方明:

先观测离层的状态。如果只出现在拉链的位置,很多时候是因为固化状态不好。我看这个袋子印刷了满版的油墨,还要注意油墨层的固化效果。注意外层是否有发粘。

如果可以的话,有托底层的油墨,就在那一个墨上加油墨专用固化剂。当然粘合剂多加固化剂也可以缓解。

方大包装:

我外层是干复机复合,内层是无溶剂复合。外层发粘了。

重庆聚特吕铭华:

一般NY做外层,复合镀铝结构的稳定性比较差,镀铝转移现象也比较严重。一方面是因为NY的极性比较强,另一方面NY作为表层吸潮后收缩性比较大,容易造成镀铝转移或强度衰减。此类结构建议用加强型镀铝。

方大包装:

好的,谢谢。

李功亮:

水性聚氨酯粘合剂粘合剂可以有效地解决镀铝转移问题,且可以热封制袋烫拉链。

嘉合万盛艾尔文:

用铝塑复合胶也可以。


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