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薄膜复合工艺九大问题解疑 |
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作者：江门巿国望精细化学品有限公司技术部 |
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塑料薄膜复合过程中常常会产生多种问题。粘合剂常常被认为是造成粘接问题的原因。事实上，造成薄膜复合缺陷的原因可能是环境、基材、油墨、工艺条件等多种因素。
广东江门巿国望精细化学品有限公司主要产品包括UK-2851，UF-9050，UF-9075系列胶粘剂，醇溶型聚氨酯胶粘剂，KF系列双组份纸/塑复合用胶粘剂以及各种塑料助剂产品，包括农膜流滴剂、消雾剂、光稳定剂、抗静电剂、润滑剂和分散剂等十几个系列，广泛应用于各种薄膜复合行业。本文是国望公司技术部结合二十余年聚氨酯胶粘剂生产、研究、用户服务经验积累的结晶。原载《中国塑料橡胶》
国望公司举办技术研讨会帮助用户分析薄膜复合过程常见问题
斑点问题
斑点问题是复合膜中经常出现的问题，斑点一般以出现在白油墨面上为主。有时彩墨背后托白墨时也会隐约出现斑点，其实也是出现在白墨上透过彩墨反映出来。此时版面上有空白部位时无任何缺点。斑点的出现也有两种现象：一是复合下机时无斑，熟化后斑点出现；二是下复合机后即有斑点（以上两种现象均指不规则出现。如有规律有规则地出现要考虑薄膜平整状态、机械平行状态、热压辊是否有污染、是否有伤痕、上胶辊系统是否有缺陷）。
现象1：下机后无斑点，熟化后出斑。
产生原因：
1. 白油墨太粗糙，油墨中的钛白粉颗粒度大。
2. 油墨中粘接料比例小，在油墨层中造成有细孔现象。
3. 粘合剂涂布量偏小。
在熟化过程中由于分子间的吸引力，毛细现象等原因粘合剂爬进了油墨的微孔中，造成界面上粘合剂的流失而形成空洞，由表面看就是白斑。
解决办法：
1. 更换油墨；
2. 加大粘合剂涂布量。
现象2：下机后即有斑点。
产生原因：
1. 粘合剂内聚力大，流动性较差，造成流平性不好，部分界面上没有胶粘剂，没有粘接。涂布量过小，达不到流动时所需的必备条件。
解决办法：更换胶粘剂或改变涂布的工作液浓度；加大涂布量。
2. 油墨界面粗糙，粘合剂流动阻力加大，造成部分界面没有粘合剂没有粘接。
解决办法：加大涂布量，适当加高使用浓度或更换油墨。
3. 第一段烘干效果过高，粘合剂中的溶剂挥发过快，粘合剂层的表面张力提高过快而造成流平性差，使得部分界面没有粘合剂粘接。
解决办法：调整复合工艺，降低第一段风量温度。
4. 粘合剂对乙酯的束缚力低，在第一段烘道中干燥快，使得粘合剂层的表面张力升高过快，流平性降低，造成部分界面没有粘合剂，没有粘接。
解决办法：调整复合工艺，降低第一段风量温度。
5. 网线辊堵塞造成粘合剂涂布量减少，降低了流平的必须量，使得部分界面没有胶粘剂没有粘接。
解决办法：使用洗版液清洗网线辊。
6. 网线辊与使用浓度不相匹配，网墙过宽，造成涂布量不足或粘合剂涂布后需流动的距离过大而无法满足流平的要求，造成界面局部没有胶粘剂没有粘接。
解决办法：更换网辊，使其与粘合剂工作液浓度配套或调整工作液的浓度。
7. 天气湿度过大，在工作中由于乙酯的挥发带走热量，水冷凝到胶液中，或涂布面上，或溶剂水分过大，使工作液中水分较大。以上两种原因造成胶液体系的改变。
解决办法：梅雨季节加热粘合剂。胶槽外加夹套，夹套内通热水（室温以上３~５℃）
8. 薄膜表面张力小，造成粘合剂自身表面张力与薄膜张力不匹配，粘合剂不易展平。
解决办法：对基材进行处理。
以上所介绍的斑点形成原因基本上是互动的，单独判断绝对原因是不科学的。同种工艺更换粘合剂品种（不同厂家）可能解决问题。而同一种粘合剂改变使用工艺条件，问题也可能解决。所以在白斑问题上不宜仓促下结论。
粘接强度不良
当把复合好的片材进行剥离强度试验时应注意剥离时的状态。当两种基材剥开时，观察分离部位：
现象1：剥开后粘合剂只在一侧膜上，另一侧无粘合剂痕迹。
产生原因可能是：
A、膜的表面张力不够，电晕面用反。
B、油墨是表印油墨（透明部位强度好，油墨部位强度差）或粘合剂与油墨相溶性差。
C、使用的薄膜不是粘合剂所适应的薄膜。
解决办法：更换薄膜或粘合剂；更换油墨。
现象2：剥开后油墨脱落。
产生原因：可能是油墨质量差，粘合剂反应内应力将油墨与膜的粘接力破坏掉（但主要原因还是印刷选择油墨不对，这主要出现在PET印刷上，PET专用油墨是双组份聚氨酯型，成本较高，现油墨厂出产一种单组份非聚氨酯类PET墨，不能满足内聚力较大的粘合剂品种。）
解决办法：更换油墨。
现象3：剥开后粘合剂在第一基材上，第二基材热封膜上没有粘合剂，并有一层白色霜状物。
产生原因：爽滑剂在热膜中含量较大，或粘合剂对爽滑剂的抽提现象较严重。当热封膜厚度大于70m时，虽然薄膜中爽滑剂含量不高，在300PPM以下，但单位面积上的爽滑剂析出量加大，也会造成弱界面，而使剥离强度下降，爽滑剂析出是与粘合剂极性大及内聚力大有一定关系的。
解决办法：更换膜或采用多层共挤膜，挤出膜的热封层选用滑剂少的粒料；更换对滑剂抽提力小的粘合剂。
现象4：剥离时剥离强度波动较大。
又分以下几种：
A、透明部分低、油墨部分高。
原因：a. 印刷膜电晕处理不佳，表面张力较小。b. 爽滑剂量较大。
因为油墨对爽滑剂有一定的吸收作用，当滑剂析出后部分滑剂被油墨层吸收，而使弱界面现象减少，从而使局部粘接力有所升高，但如果热封层滑剂量过大，就不会有这种缓和作用了。
B、透明部分高油墨部位低（油墨未脱落）。
原因：a. 所使用的油墨中含有酰氨类或偶氮类染料，它们会从油墨层中析出到油墨界面上而破坏粘接面（如黄墨、绿墨等）。
b. 油墨使用的干燥油过多造成a中的现象。
c. 使用了聚氨酯油墨。此现象又分为c1. 未加油墨固化剂；c2. 油墨中活泼H+的比例波动。
解决办法：更换膜；更换油墨；更换粘合剂。
现象5： 剥离时粘合剂层有胶膜拉伸现象，固化效果差。
a、配比是否准确，固化剂偏少，溶剂中水分高，复合时空气湿度高，造成固化剂减少。
b、熟化时间、温度是否合适。
c、粘合剂本身设计问题，硬段太少，交联度低。
解决办法：严格操作控制；更换粘合剂。
现象6：剥开后，粘合剂在两个被复合膜界面均匀分布或在单一界面重新合并，用手压紧后再次剥离时有轻微粘接力，或有声响出现（吧吧的声响）。原因是粘合剂固化效果差，因为溶剂中水分高破坏了固化剂；天气潮湿水凝到胶中破坏了固化剂；配比不准确；熟化时间温度不合适；粘合剂本身有问题固化失效。
解决办法：严格操作、严格控制原料；更换粘合剂。
现象7：剥开时，真空镀铝脱落。
主要原因是：a、镀铝膜质量差。b、粘合剂反应内力大。
解决办法：更换镀铝膜；更换粘合剂。
现象8： 剥开时没有特别的现象。一般是涂布量小所致，如果涂布量小而再有各种影响必然剥离力小。
现象9：复合时是否厂家选用特殊的膜，聚氨酯系列本身即不好粘接，如EVA膜。
1. 聚氨酯油墨的使用问题
在复合过程中因为聚氨酯墨造成的事故层出不穷，原因是：
A、单组份聚氨酯复合用油墨的提法。
这种提法是不科学的，或者说是根本没有单组份聚氨酯复合用油墨（用在其它用途上除外）。
聚氨酯油墨的粘接料是聚氨酯类物质，粘接料的分子量可以很大，但太大后必然带来印刷过程中的转移、展平等到一系列问题，所以粘接料的分子量是有一定限制的。因此聚氨酯复合油墨必然是双组份的，加入固化剂后粘接料形成一个网状大分子团，使油墨层强度达到要求水平。
B、在使用双组份油墨时由于操作的失误，不严格按照配比程序操作，或印刷稀释剂中含有水分使油墨固化剂不足或被破坏，造成油墨粘接料的-NH2不能被固化剂完全反应，残留在油墨中，同样导致粘合剂的固化效果不理想。
因此，在使用聚酯油墨时要十分注意上述问题。
固化不好
粘接强度问题中已涉及了固化不好的各种因素。聚氨酯粘合剂交联反应有一个临界温度，一般介绍是18-19℃。当提高温度时反应速度可以加快。理论上讲每升高10℃反应速度升高一倍，所以很多粘合剂厂家要求熟化温度在45℃左右。固化不好的原因可能是：熟化时间温度不合适，溶剂中的水破坏固化剂，天气潮湿，水冷凝到胶液中，配比不准确。还有一个现象需要注意：复合后很好，熟化状态表现也很好，剥离力也还可以，但制袋时发现热封处于起皱状态或者放一段时间后制品起皱。其原因也是固化状态不好，粘合剂没有完全反应成大网状分子，只是部分固化。这时从剥离力上看，强度还好，但粘合剂层本身分子量及状态是处于热熔胶状态及可蠕变状态。随着外界环境的变化失去对上下两层膜的束缚力或长时间的两层膜间不同的收缩应力作用下发生蠕动现象，造成起皱现象。固化不完全基本是由以上几种原因所造成的。
另外，尼龙膜的复合，因为聚酰胺类（尼龙）化合物本身有很强的吸水性形成氢键，只要有水分侵入，水就不可能再挥发了，这样会严重影响固化效果。所以，在尼龙膜的包装、储存、印刷、使用及复合过程中，都要注意保存、包装及溶剂的水分、天气湿度等因素。
异味问题
原来对复合袋的残留溶剂一般要求总量是10mg/m2。但10mg/m2全是芳香族化合物苯类就会产生明显的异味，如果有部分乙酯4-6mg/m2残留，不会造成十分明显的副作用，当然残留溶剂量越低异味越小。现在一般要求残留溶剂在3mg/m2以下。经验来讲，异味一般多发生于印刷问题，主要原因是印刷时干燥效果差，残留苯类化合物过多，出现异味，同时如果印刷干燥效果差时油墨层的硬度及耐溶剂浸蚀性就差，当粘合剂乙酯溶液涂布在油墨界面上时，乙酯较容易浸入油墨层而造成乙酯不易逃逸出来而造成残留量加大。印刷行业的共识是：印刷油墨中的溶剂残留量每增加1份，复合后乙酯残留量会增加7~10份。
另外一个产生会产生异味的途径是溶剂的包装桶。我们经常发现装过甲苯的包装桶灌入乙酯而造成产品出现异味（因为甲苯桶中可能残留甲苯）。杂质溶剂在粘合剂层中极难逃逸。
另外，质量不好的薄膜的降解也会出现特殊的气味（例如石蜡味、焦糊味）。
气泡现象（不是斑点气泡）
气泡产生在熟化以后的现象较多，下机时制品平整，熟化后出现。主要原因是：
（1） 复合过程中干燥效果不好， 残留溶剂大，熟化加热时溶剂气化产生气泡，一般复合基材透气性差的品种易出现，透气性好的基材气泡发生几率小一些。
（2） 溶剂中水分过高，当涂布后烘干时水分未能挥发掉，熟化时水与固化剂反应生成CO2气泡。
解决办法：调整干燥系统、工艺、改善烘干效果；更换溶剂。
若复合下机后即有气泡，主要应是机械问题，复合辊或胶辊有伤痕或附着杂质，造成压力不实或复合膜脱离压辊时产生局部剥离现象。粘合剂涂层中有机械杂质，造成支顶作用产生气泡，部分原因也是粘合剂初粘力差。
解决办法：清理机械；更换高初粘力的粘合剂；清理鼓风系统。
水波纹现象
(1)粘合剂涂布量大，而粘合剂本身内聚力也大，这样造成粘合剂本身的应力集中收缩造成粘合剂分布不均。
解决办法：减少上胶量。
(2)烘道第一段干燥太快，粘合剂流动性差，也会造成粘合剂涂布不均匀导致出现水波纹。
解决办法：调整烘干系统工艺。
(3)粘合剂性质不同，使用浓度太低，粘合剂工作液的粘度值低，涂布后粘合剂液体在膜表面出现倒流，而使粘合剂分布不均出现水波纹。
解决办法：更换粘合剂；改变涂布的胶液浓度（同时要更换相适应的网辊）。
隧道现象
在复合工艺中涂粘合剂膜要加热烘干，膜运动要有一个牵引力，这样会产生变形。同样第二基材也因受到牵引力导致变形，两个膜的变形率不同就存在了隧道产生的主要因素。当粘合剂的初粘接强度低于膜变形回弹应力时变形膜回缩，变形率大的膜回缩量大，隧道就产生了。
产生原因：
(1)烘道温度与车速不匹配。
(2)第一基材与第二基材牵引力不匹配。
(3)热压辊温度过高，造成热压辊部位塑料拉伸变形加大（应力集中点）。
(4)烘干效果差，残留溶剂量大，造成初粘力下降，并产生薄膜溶涨现象。
解决办法：
(1)调整牵引张力，使两种膜变形量相等。
(2)降低温道温度或提高车速。
(3)降低热压辊温度。
(4)改善烘干效果。
尼龙复合袋蒸煮破袋
在配比准确的情况下，蒸煮工艺是否合理与符合常规的规范，还要考虑尼龙膜是否吸水及溶剂中水分，天气潮湿的水分问题，同时考虑CPP的滑剂是否超标的问题。固化剂一般配比加大一点以补充水对固化剂破坏量。一般5:1时调到5:1.1~5:1.15、7:1时高调到7:1.15~7:1.2可以缓解。但最终要解决乙酯中水分问题及潮湿天气不能做尼龙袋的问题，可以在胶盘上加夹套，夹套中通热水。
真空铝脱落
(1)基材是否合格（包括电晕、滑剂是否是镀铝专用材质）。
(2)一般国外镀铝前均用底涂剂加大铝对基材的附着力改善性能，而国内没有此道工序。
(3)聚氨酯粘合剂的反应内应力大于铝分子对膜的吸附力而破坏掉此吸附力。
(4)粘合剂涂布量过大造成内应力迭加量大，出现问题。
(5)主要原因是镀铝基材的不合格。
解决办法：更换镀铝；更换粘合剂。
由于塑膜复合过程出现的各种问题受具体的生产条件与气候环境等多种因素影响，对不同地区或加工过程可能不尽适用，以上内容仅供薄膜复合技术人员与生产厂家参考。如有不当之处敬请联系国望公司李家臻86-750-6395508、13702236540(end)
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(3/7/2006) |
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