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印刷复合机上薄膜(打皱)所产生的原因及解决措施

发布时间:2024-08-03 09:45:00人气:0

在软包装的复合制造流程中,若薄膜间出现不平整现象,具体表现为一层薄膜与相邻层间形成凸起的褶皱,且这些褶皱内部常呈现中空隧道状,业界通常将此现象简称为“隧道折皱”。隧道折皱的出现,直接指示了薄膜层间粘接不良的问题,是复合工艺失败的一个明显标志。面对此类缺陷产品,企业普遍采取报废措施,因而隧道折皱问题给企业带来的经济损失相当严重

行业内多数观点认为,隧道现象的产生主要源于复合薄膜各层间张力的不匹配。然而,笔者虽认同此观点的相对准确性,但同时也指出其存在一定的局限性和不全面性。

个人观点倾向于认为,隧道现象的出现不仅与张力相关,还涉及各种应力以及薄膜的变形因素。其根本原因在于复合层间力学状态的不平衡,这种不平衡导致了薄膜在层间收缩时出现不一致,进而引发了隧道现象。
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隧道的产生大致分为三种情况:
一是二层薄膜贴合过程中,若薄膜本身存在不平整、未充分舒展的状态,将直接导致复合后薄膜贴合面不平整,进而引发隧道现象。这种情形常见于复合前薄膜已存在死皱或显著不平整的情况,它们在上胶或复合阶段,经压辊处理后更易产生起皱,加剧隧道现象的形成。

二是贴合完成后,薄膜层间所受或产生的力学作用不均衡,导致层间收缩不一致。当这种收缩力超过胶粘剂的粘结强度时,便会产生收缩并进而形成隧道现象。此情况在无溶剂复合的卷外料头部分尤为常见,料头在松卷过程中极易因力学作用不均而引发隧道问题。

三是在薄膜尚未充分粘接(即胶水未完全固化)的阶段,若受到外力作用,且该外力超过当前薄膜间的粘接力,将导致薄膜发生分层变形。此现象常见于复合过程中的收卷过松,或是膜卷下机后未经妥善放置而遭受外力压迫,特别是当这种局部外力超过复合层间的粘结强度时,会破坏原有的粘接效果,进而引发隧道现象的产生。

经上述分析,隧道产生的表象看似直观,实则其背后成因复杂,深涉力学变化的精妙。关键在于薄膜各应力间的平衡状态及与胶黏剂粘结力之间的微妙互动。当应力占据上风,超越粘结力之时,薄膜单层便会出现非均匀收缩,从而诱发隧道现象。
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在实际复合的操作中,避免隧道产生并不是件容易的事情。

首要认知在于,不同薄膜因其材质、厚度及宽幅的差异,展现出各异的弹性模量,进而对张力的耐受能力也各不相同。在张力施加下,薄膜的自然应力回弹现象是普遍存在的。特别是在软包装领域,常用的塑料薄膜普遍拥有较低的弹性模量,也就说塑料薄膜的弹性及拉伸性会比较大。

弹性模量越小,意味着在外力作用下,薄膜变形拉伸越大。复合软包装常用薄膜的弹性模量依次为AL> PAPER > BOPET> BOPP > BOPA> CPP> PE。其中铝箔为金属的特性,其弹性模量特别大(纯铝通常为72000 MPa),在张力拉伸作用下几乎很难变形;纸张的弹性模量也是比较大的,因此其拉伸变形也就相对较小。

作为常见的印刷与涂布基膜的PET、PA、PP,因为受到双向拉伸的作用,导致薄膜的弹性模量变大,行业习惯于称之为刚性材料,在外力作用下相对不容易变形。如BOPP的弹性模量通常在2000MPa左右,CPP的弹性模量通常在1000MPa左右,所以CPP更容易拉伸变形。

CPP与PE薄膜,作为热封材料,均属弹性材料范畴。其中,PE薄膜在外力作用下更易发生拉伸形变,且外力撤除后,会显著地通过应力回弹产生收缩。特别是当薄膜幅宽较窄、厚度较薄时,其对张力的抵抗能力减弱,极易在外力(如张力)影响下发生形变。

其次,不同薄膜的耐热性能各异,导致在不同温度下展现出的热收缩率也不统一。薄膜的热收缩与张力作用下的收缩机制相似,均源于应力的影响,促使薄膜发生回弹收缩。复合薄膜因所受应力回缩程度不同,产生的回弹力度也就各异,这为隧道效应的产生创造了条件。

再者,胶水对薄膜的粘接牢固度(胶水的粘结强度或粘接力)对隧道的产生也会有所影响,粘接力足够强的时候将薄膜互相贴牢在一起。以胶水粘贴在一起的复合薄膜,一旦产生不同的层间应力回弹,造成薄膜收缩后,如果收缩力大于粘接力,则会产生层间的回缩不一致,形成隧道。倘若回缩的应力小于薄膜间的粘结力时,则会产生一个整体的卷曲,也就是拉着另一半往回缩,直至力学平衡。

总而言之,隧道的形成源于薄膜内部受力不均与应力回弹收缩的共同作用。隧道现象的出现遵循一定规律,据其显现时间可划分为三类:即生产下线时即现隧道、下线(或熟化后)出现隧道、以及复合膜包装后产生隧道。针对这三个不同时间段,我们可深入分析隧道的成因,并据此探讨相应的解决方案。
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一、下机时就有隧道:复合下机过程中,常可见到横向、纵向及斜向三种形态的隧道。其中,横向隧道尤为普遍,特别是在无溶剂复合的膜卷卷面上,横向隧道的出现频率极高。

1、横向隧道的形成,往往与复合过程中各层基材间的张力控制不当及材料的应力收缩有关。当内外层基材的张力差异显著,或某层基材在烘箱中受热不均,导致局部收缩,一旦胶水的粘结力低于材料的收缩应力,就可能出现横向隧道。

下机时最容易出现的是横向隧道,特别是无溶剂的复合,因胶的初粘力不足,复合薄膜出现层间的收缩力较大时,薄膜的层间应力,得不到力学的平衡抵消,产生了层间收缩,形成隧道,这也是无溶剂复合时,经常卷外起隧道(折皱)的主要原因。

横向隧道的解决方案,需要熟悉材料的特性后,依据不同的材料应力性能和对张力的耐抗度,有针对性地去调整,解决起来并不困难:

设定合适的张力:对不同材料的组合,依据其材料特性(弹性模量)、张力耐抗度(厚度、幅宽),设定合适的张力,确保复合后的张力组合同步,不产生薄膜层间的应力不一致,产生层间收缩造成隧道。

②对于刚性材料的张力设置较大,柔性材料的张力在保持涂布复合时舒展姿态下,尽可能的降低张力,以减少复合后的回弹应力,确保薄膜不产生收缩。

③需精细调整各层基材的张力,确保它们之间保持力学的平衡。这对于不同的薄膜组合时,所施加的张力需要考虑到不同薄膜对力的耐受度,如在铝箔复合时,尽量增加铝箔的放卷张力,减少塑料薄膜的张力,使得双方达到力学的平衡,这样就不会因为应力回弹产生隧道。

④优化烘箱温度设置,避免局部过热导致基材收缩。在干复时烘道温度过高,薄膜在张力左右下再产生收缩,极易产生应力和热收缩的双重力学作用,冷却下来后极易产生隧道。

⑤选用平整度良好的薄膜,避免软边材料的复合;对于展卷后二端不平整的薄膜,在一定范围情况下,不得使用。以避免单边薄膜的松紧度不一致,产生单边的应力回弹形成隧道。

⑥加强设备维护和操作培训,减少因设备或人为因素导致的张力波动,影响薄膜的走料张力,造成薄膜应力不一致。

⑦提高胶水的初粘力与粘接强度,使得胶水的粘结力大于薄膜回弹的应力,确保薄膜不会因应力产生回缩。

⑧在无溶剂复合下机时,尽快将卷外薄膜以胶带粘牢,或用缠绕膜在卷外缠紧几圈,以通过外力来平衡薄膜的层间应力回弹。

注意收卷的张力,不能过于松弛,避免产生层间的内部压力不平衡,产生隧道。

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