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鍍鋁膜轉移機理及解決方案

鍍鋁膜轉移機理及解決方案

一、對早期有關鍍鋁轉移機理的評價

鍍鋁復合膜的鍍鋁層轉移現象大家討論了好幾年了,對鍍鋁層轉移機理也作了闡述,本文首先歸納一下有關的論點:

1.“分子量小的粘合劑……分子間活動能力強,容易浸蝕鍍鋁層而破壞鋁層?!?/p>

2.“(膠粘劑)涂布量大,完全固化時間就長,粘合分子就有足夠的活動能力,破壞鍍鋁層?!?/p>

3.“在質量較好的鍍鋁膜上均勻分布著250多萬個直徑0.1mm的“針孔”,或者是更多的直徑小于0.1mm的‘針孔’……研發鍍鋁專用膠水的目標是:讓分子量較小、分子量分布較窄的膠水分子在尚未發生交聯的情況下,在一定的溫度和壓力作用下,穿過上述的‘針孔’,與鍍鋁基材直接接觸,經過熟化與鍍鋁基材‘松散地’粘合在一起?!?/p>

4.“不要選用分子量大、分子量分布不均勻且溶劑釋放性差的粘合劑,因為溶劑本身滲透能力強,破壞涂層(指鍍鋁層),還會影響粘接強度。同時,分子量大的粘合劑在生產過程中,其分子量也必然不均勻。(稀釋溶劑純度不高影響鍍鋁層也是同樣道理。)”

姑且不論鍍鋁膜上是否存在“針孔”,前3條論述的共同點是認為膠粘劑的小分子會透過鍍鋁層而到達鍍鋁基材表面。至于結果如何,有的解釋為“與鍍鋁基材‘松散地’粘合在一起”;有的認為“浸蝕”或“破壞”了鍍鋁層??傊?,他們認為膠粘劑小分子的滲透是導致鍍鋁層轉移的因素之一,至于是如何破壞鍍鋁層的語焉不詳。這種理論進一步演變成油墨附著力添加說,概略內容為:在油墨層上涂膠后,膠粘劑滲透至油墨與基材的結合部,加強了油墨對基材的附著力,如果油墨的附著力差說明膠粘劑的質量有問題云云。

大量實驗證明,粘合劑小分子能滲透過鍍鋁層的說法不能成立,所以滲透后的結果是“破壞”了鍍鋁層還是“提高了復合強度”都無從談起。不要說是膠粘劑小分子,即使是醋酸乙酯分子短時間內也不能滲透鍍鋁層。

鍍鋁膜.jpg

有人作過如下實驗:將未復合的VMPET或VMCPP基材放入(50±2)℃的醋酸乙酯中浸泡2小時,然后用壓敏膠帶測試,VMCPP的鍍鋁層發生部分轉移;VMPET要浸泡3.5小時后,鍍鋁層才發生部分轉移。而浸泡液醋酸乙酯改成常溫,同樣的鍍鋁基材要浸泡5小時,VMCPP的鍍鋁層開始發生部分轉移,VMPET的鍍鋁層還未發生轉移。此實驗并不能證明醋酸乙酯是從鍍鋁層侵入,倒很可能是從CPP或PET層滲透,因為醋酸乙酯溫度升高使轉移提前發生的實驗結果,符合塑料薄膜阻隔性規律。到底是鍍鋁層還是塑料薄膜層發生滲透現象目前不必下結論,起碼實驗證明了在短暫的涂膠、干燥過程中,溶劑滲透鍍鋁層的可能微乎其微。而膠粘劑分子遠大于醋酸乙酯,滲透更不可能。

溫度對鍍鋁層轉移的影響也是大家關注的熱點。有的提倡高溫短時間熟化:如“鍍鋁膜的復合產品原則上應提高熟化溫度,采用高溫短時的熟化方式,一般熟化溫度在50℃左右,切勿低溫長時間熟化?!比欢a實踐卻不支持這種觀點,有條件的廠家通行做法是將熟化室分成高溫及低溫室,低溫熟化室就用于鍍鋁復合膜的熟化。溫度到底對鍍鋁膜產生了什么作用?還是舉上述實驗的繼續來分析:

150mm寬的VMCPP在不同溫度及施加1kgf恒定張力的條件下,經受不同時間的拉伸后除去張力,冷卻至室溫后用壓敏膠帶測試的結果。


以同樣的條件拉伸VMPET,結果是鍍鋁層的轉移較輕微。

這個實驗說明VMCPP膜的CPP基材受熱溫度越高,拉伸伸長率越大;拉伸時間越長CPP膜蠕變越大。正因為CPP基材的彈性模量小拉伸變形大,而鍍鋁層又沒有延伸性,造成鍍鋁層的轉移。以同樣條件拉伸VMPET膜,由于PET基材拉伸變形小,鍍鋁層轉移也少。這個實驗結果可以幫助我們優化熟化條件:

a.在不影響下道工序操作的前提下,降低熟化溫度,減少鍍鋁復合膜在熟化室的熟化時間。

b.不同基材的鍍鋁復合膜,熟化條件可以有所變化。原則上彈性模量大的復合膜可以延長熟化時間。


二、內應力的作用

我們以PET∥VMPET∥PE結構作個小試驗,一般在PET印刷面涂膠與VMPET的鍍鋁面復合,然后放進熟化室,熟化后的鍍鋁層沒有轉移跡象。再用上述復合膜涂膠復合PE膜,卻發現VMPET的鍍鋁層轉移至印刷面上,這是大多數彩印廠面臨的難題。為此彩印廠沒有少動腦筋,有的嘗試PET與VMPET復合后不經熟化就復合PE膜,還是發生鍍鋁層轉移。說是小分子“浸蝕”或“破壞”又太牽強,因為第一次PET與VMPET復合時強度很好,鍍鋁層不轉移,而第二次復合PE膜后第一次復合的鍍鋁層才發生轉移現象。對這種鍍鋁轉移現象產生的原因,人們作了種種猜測,如薄膜、膠層的性質,烘道溫度、熟化時間、張力控制等條件。

拿一張已經發生鍍鋁轉移的PET∥VMPET∥PE復合膜裁成條狀,我們先把PE膜剝離掉,然后再測試鍍鋁復合層的剝離強度,卻發現剝離強度能符合要求,鍍鋁層也不再轉移了。那么造成鍍鋁轉移的因素是那層PE膜嗎?再仔細觀察復合膜,復合膜向PE層卷曲,說明PE膜一側的拉伸大于另一側。我們拿上述已裁成條狀的復合膜在鍍鋁層剝開一點,結果鍍鋁轉移;再對條狀復合膜兩端施加張力,然后繼續剝離鍍鋁復合層,鍍鋁卻不再轉移了,剝離強度也上升了。這個實驗可以說明:PE層收縮的內應力是造成鍍鋁轉移的原因。

理論上說只要PE膜的拉伸率與另一側的PET一致,就可以避免鍍鋁轉移,然而這點卻是無法做到的。PE膜的厚度越薄彈性模量越小,張力相同時拉伸率越大;PE膜橫向厚薄不均,復合時必須加大張力,否則PE膜放卷時一邊下垂,復合膜該半邊會起皺;復合機放卷部的導輥太多,走膜路程過長等等,這些因素都會導致PE膜過度拉伸而產生內應力,所以PET∥VMPET∥PE復合膜的鍍鋁轉移問題幾乎難以解決。

鍍鋁膜廠家.png

三、柔軟性——內應力的釋放

不僅是復合膜各層間拉伸不一致產生內應力,聚氨酯膠粘劑固化后也會產生內應力。雙組分聚氨酯膠粘劑經過交聯固化后變成熱固性塑料,它的體積會收縮從而產生內應力。目前市面上有一種鍍鋁專用膠,它的設計原理就是讓膠固化后柔軟而具有彈性,彈性體可以吸收內應力,從而緩解鍍鋁層的轉移。同樣性能的聚氨酯膠粘劑,涂膠厚度小的固化后體積收縮量也少,因此我們在避免產生白點氣泡的前提,盡量減少膠粘劑的涂布量,也可以有效地減輕鍍鋁層轉移現象。

熟化溫度越高,聚氨酯膠粘劑固化速度越快,這個現象大家非常熟悉。復合基材經過復合操作時的加溫、拉伸,收卷后需要一定的時間來平衡內應力,此時,復合膜層與層之間有微小的位移。低溫熟化延長了膠粘劑固化時間,使鍍鋁復合膜的層間滑動成為可能,從而釋放了內應力,這是我們提倡低溫熟化的理由之一?;谕瑯拥睦碛?,鍍鋁膜用于三層復合時最好第一次復合后不進熟化室,可以連續復合第二次后再熟化。


四、鍍鋁膜本身的質量

國內的鍍鋁復合膜轉移現象比較多,與鍍鋁基材的質量和處理手段有很大的關系。例如用于鍍鋁的CPP基材,選做電暈層的樹脂能否使電暈效果持久?現在除了電暈處理外還有離子沖擊的方法來增加CPP膜的表面張力,不同的處理工藝使鍍鋁層在是否容易被轉移的性能方面有很大的區別。使用廠家對鍍鋁膜的內在性能處于信息不對稱的地位,分析問題時缺乏根據,很多質量問題懸而未決。這里介紹一些較易鑒別的方法:

首先要注意鍍鋁膜的生產日期,VMCPP一般來說只有3個月的儲存期,超過期限的膜鍍鋁層很容易轉移。這里說的是從生產日期開始計算的儲存期,它在生產商及分銷商的倉庫里存放的日期也要計算在內。氣候也是我們考慮的因素,冬季儲存期可略長而高濕的夏季卻要適當縮短。

用達因水測量鍍鋁面的表面張力。鍍鋁面與鋁箔面的表面張力不是一回事,鍍鋁面的表面張力可以反映基材的表面張力衰減的程度,從而與鍍鋁層的轉移現象相關。一般VMCPP的鍍鋁面要求達到38達因,等于或低于36達因的就不能使用了,除非你的客戶能容許。


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