在干式复合产品中,常会出现气泡,不仅影响了产品的美观,而且还影响到复合膜的阻氧性、透气性和剥离强度。导致气泡产生的原因有许多,气泡的反映形式也多种多样,一般有:
一、胶黏剂的影响
1.胶黏剂的种类
干式复合用的胶黏剂分单组分热熔型胶黏剂和双组分二液反应型胶黏剂。
单组分热熔型胶黏剂产生气泡的几率比双组分二液反应型胶黏剂高得多,而且由其导致的成品中的气泡是不会消除的。这是由于单组分热熔型胶黏剂经上胶辊涂布后到达烘干通道进行烘干,成品收卷后不再进行熟化,胶黏剂中分子扩散相对减弱造成的。当然,双组分二液反应型胶黏剂如果选择不当,也会导致气泡的产生。在选择双组分二液反应型胶黏剂时应该选择正规厂家生产的分子量稍大、分子量分布均匀、溶剂释放性能优良、流平性较好的胶黏剂,以有效降低气泡产生的几率。
一般来讲,通用型胶黏剂的流平性要优于蒸煮型胶黏剂,但对于有蒸煮要求的复合产品,则必须选用专用的耐蒸煮胶黏剂。
2.胶黏剂的调配与使用
在正式复合前,应严格按照使用说明书配制胶黏剂。正确的操作方法是:先加主剂,再将醋酸乙酯加入并搅拌均匀,然后加入固化剂,并边搅拌边加入。配制后的胶黏剂应该是清澈透明的。实际生产时,胶黏剂的固含量应与涂布网纹辊相适应。
对胶黏剂的管理非常严格,先用真空泵抽气,再将其倒入胶盘进行涂布。在将胶黏剂倒入胶盘时,动作要柔和,以防止冲击力过大,将空气混入胶黏剂中而导致气泡产生。为此,我公司自行研制了一种上胶装置,具体做法为:将一铁桶进行加工后(盛装胶黏剂),接上一塑料流液管,并在流液管上设一开关,用于控制胶黏剂的流量。通过该装置添加胶黏剂时,减少了冲击力,使空气无法进入胶液中,从而降低了气泡产生的几率。

3.稀释剂的使用
采用双组分二液反应型胶黏剂时,为保证涂布均匀并有利于浸润,需要在胶黏剂中加入稀释剂对其进行稀释。稀释剂有甲苯、醋酸乙酯、甲乙酮等。甲苯由于不利于环保,而且容易导致气泡的产生,正逐步被淘汰。甲乙酮由于价格偏高,且与胶黏剂的亲和性也不是很好,因此使用也较少。目前使用较多的稀释剂是醋酸乙酯。
稀释剂中不能含有水、醇、胺等。如果含水量超过0.2%,由于水的挥发速度远低于醋酸乙酯的挥发速度,则会大大降低溶剂的挥发速度,使胶黏剂的铺展和硬化受到影响。在对BOPP薄膜和CPP薄膜进行复合后,复合产品会产生较大的气泡,并不规则向外扩散,而熟化后,大气泡处的剥离强度极差,像没有上胶一样。因此稀释剂的纯度应该在98%以上。
二、残留溶剂的影响
复合膜基材经上胶涂布后进入烘道烘干,要求溶剂挥发越干净越好。否则残留的溶剂不仅会使产品产生异味,而且会在冷却后的复合膜上形成细小的气泡。
干式复合机烘道分为3个区域,即:蒸发区、硬化区、排除异味区。在实际生产中,对于这3段区域的温度,应根据实际复合基材做相应的调整。一般来讲,3段的温度分别控制为50~60℃,70~80℃,80~100℃,温度呈梯度增长。严禁进烘道口时的初温高,而出排除异味区的温度低,这是因为过高的初烘温度不利于溶剂由内向外挥发,无法完全彻底烘干,而在基材表面形成"环状物",导致气泡的产生。
三、熟化时间的影响
复合后的产品如果熟化不够完全,同样容易产生微小的气泡。随着熟化时间的延长,产品中的气泡逐渐减少。
四、网纹辊的影响
网纹辊的作用是将胶黏剂均匀地涂布于复合基材表面,涂布量的多少由网纹辊的网穴深度及胶黏剂的作业浓度共同决定。通常情况下,网纹辊在胶辊压力作用下只能将1/6~1/4的胶黏剂涂布于基材上,所以要求网纹辊必须保持干净,无堵塞,否则将发生胶黏剂转移不良,涂布不匀,最终使复合材料产生气泡。最好对网纹辊定期进行清洗,而且要用专用的洗膜剂。当机器不工作时,也应把网纹辊清洗干净,并使胶辊与网纹辊分离。

五、环境的影响
环境的温、湿度对复合产品的质量也有很大影响。
当环境温度过高时,双组分胶黏剂易浊白,涂布性能变差,导致气泡产生。因此胶黏剂应随用随配,且用多少配多少。如果环境温度过低,胶黏剂的流平性变差,也将产生气泡。特别是在冬季,常常发现胶黏剂变浓,流平性变差的现象。我公司针对此现象,先将主剂熟化1~2小时,再进行调配,其流平性就好得多,只是要有专人看守。环境温度一般控制在23~25℃为宜。
环境湿度太高(超过70%),在网纹辊与胶辊处会发生凝水现象,水分与固化剂发生反应会产生二氧化碳,最终导致气泡产生。相对湿度控制在50%~60%较好。
六、机械因素的影响
复合膜产生的气泡有时是非常有规律的,例如在同一位置重复出现气泡。有规律的气泡往往是由机械原因造成的,例如胶辊或热压辊表面凹凸不平,或热压辊温度偏低、压力不够,或复合膜夹角太大等。其中,热压辊温度过低不利于胶黏剂进一步活化而导致气泡的产生。热压辊的温度应根据实际情况在60~80℃范围内进行调整。压力一般在0.15~0.4MPa范围内进行调整。复合膜夹角太大,容易将空气带入膜层之间而产生气泡。夹角一般以35℃为宜。
干式复合时,复合膜容易出现白点和气泡,业界对白点和气泡的区别没有一个统一的说法,一般讲直径较小且分布较多的叫做白点,而将直径较大(通常大于1mm)且分布数量较少的叫做气泡。对白点、气泡的特征及出现规律可将其分为以下几种。

现象一:下机时出现全面白点
1、上胶量不足
任何看起来很光滑的表面,用放大镜观察都是凹凸不平的。胶黏剂把表面抹平需要一定厚度,也就是上胶量。为了保证油墨部分有足够的胶黏剂厚度,上胶量需2.5~3.0g/㎡,少于这个标准也是上胶量不足。在上胶不均匀的情况下,会发生局部上胶量不足的问题。
2、胶液的流平性差
有时可以发现虽然上胶量不少,但复合下机后仍有大量的密集的白点,固化后还是有少量白点不能熟化掉。在胶液流平性差的情况下,从微观上讲,必定是有的地方胶层厚,同时有的地方胶层薄。在胶层薄的地方即不能将两层间的凹隙填平,就会产生白点。
3、版辊有堵塞
在高温季节,溶剂蒸发速率很快,若醋酸乙酯25℃时相对蒸发速率是6,则35℃时相对蒸发速率上升至9,挥发速度加快1.5倍。线数高的细网纹辊夏季容易发生堵版,因为线数高的涂布辊网孔相对要浅一点,为了保持涂布量还要提高工作浓度,缺胶引起的气泡将很难熟化掉。
4、复合辊的压力不足、复合热辊温度不够也会产生气泡
热辊加热目的是使干固的胶黏剂熔化、流动,消除小孔洞、小缝隙,在压力下排出空气,使二层膜紧密熨合。一般的复合设备涂胶基材紧贴热辊,热量从胶层传递至CPP或PE。这类设备在第二放卷基材导辊之间设有预热辊,但大多数客户都不使用(即气温较低)、PE或CPP较厚时,虽然复合热辊温度不低,但较厚的PE或CPP热容量大,热辊压合过程短暂的时间不能使基材温度迅速上升。两层膜一边热一边冷,中间的胶黏剂流动性大打折扣,产生气泡的可能性增加。
5、复合辊与膜之间的角度不适宜
包角过大,特别是对刚性较大的材料,易引起褶皱甚至气泡。另外,高速转动的薄膜带有大量的静电,附着着很厚的空气层,该空气层在进入复合辊之前被挤压出去的很少,容易穿过压合点进入复合膜,在复合膜中形成小气泡。应仔细调整角度,改变包角,尽量按切线方向进入复合辊。另外,切忌对着复合压合点处吹风,这样将有大量的空气被夹带入复合膜中。
6、较厚的薄膜从复合热辊出带进空气,产生气泡
加厚的薄膜挺度大,如果压辊和热辊之间的压强不够,容易带进空气,最简单的解决方法是增加涂布量。复合较厚的薄膜导致的气泡也归因于上胶量不足。其实膜的厚度与它的挺度相关,膜的挺度与它的弹性模量、宽度及厚度的三次方成正比。挺度大的膜贴合时不易压平,增加上胶量可消除气泡。
现象二:复合后在放置中产生白点、气泡
1、残留溶剂多且该溶剂的透过性差,溶剂汽化形成气泡,夹在两层薄膜之间。有时刚下机时没有较明显的白点,但经熟化一段时间后,胶层中的溶剂开始逸出至膜的表面,这样小气泡没有消失反而变得更明显,情况严重时彻底固化后呈现出大量密集的小白点或较大的气泡,相对而言气泡容易出现在油墨叠印率高的部分,非图文部分很少出现气泡。
2、胶黏剂中混入有微量水分,胶黏剂中的-NCO与水反应生成CO2气体,产生气泡。1mol水与1mol二异氰酸酯反应可生成1mol的二氧化碳。由此可见少量的水可消耗大量的二异氰酸酯并产生大量的气体。此现象同残留溶剂过多一样是刚下机时不会发现,但是在彻底固化后会呈现出大量密集的小白点或较大的气泡,有时剥开复合膜时胶层尚有发黏的迹象。
3、工作环境中湿度太大,空气中水分附着在塑料表面,尤其是吸湿性大的塑料薄膜,如尼龙、玻璃纸。胶水中混有水分,在烘道50~70℃温度下没有被烘干掉,与固化剂反应产生二氧化碳气体及交联后产生白色斑点。

现象三:周期性的气泡
1、网纹辊堵塞,局部缺胶;上胶压辊上有缺陷或粘有异物,造成固定局部缺隙;复合辊或复合压辊有缺陷,局部压不平实,形成有规律的气泡。对于该类气泡,从气泡规律周期的长度与各辊的关系,可以快速分析出问题的原因所在。
2、压辊的两端轴承部分磨损或有微小间隙,造成与热辊之间的不平行,也会产生气泡。
现象四:中心有杂质,并以此为核心的白点
1、有灰尘粘接在膜的表面,该尘粒将两层膜顶起,周围形成一圈空档,空环粗看是一点一点气泡,仔细看中间有一点颗粒。
此时,胶液最好用180目的金属网过滤,去除灰尘及胶液中的晶粒,否则夹在两层膜间会产生白点、气泡;由于复合基材大都带有静电,容易吸附灰尘,特别是薄膜工序间流转或包装破损时更容易吸附灰尘,在复合时附在薄膜当中;干燥烘道的进风口必须装有过滤网,防止灰尘进入,另外,对过滤网要定期清洗,并注意环境清洁。
2、膜面存在颗粒、静电现象时,复合后将会产生白点(透明处的胶斑现象多数是由此原因产生的)。此种现象极易发生在PE乳白膜上,通常解决这一问题方法有:提高胶黏剂的涂布量,或重新印刷一层白墨。
无溶剂复合同干式复合相比的最大特点是初粘力低,涂布量小,出现的各种质量问题大多也与这两个因素相关。当然,其它很多因素也会影响到产品的质量,也是无溶剂复合时常碰到的问题。现加以总结,和行业的各位同仁们一起分析探讨,希望对使用无溶剂复合工艺的生产企业带来一些帮助。
一、气泡
气泡出现的问题比较复杂,涉及的因素也比较多。
1、上胶量不足引起的气泡
上胶量是个相对的概念,不同的基材上胶量通常不一样。总体每平方米控制在1~2g。透明材料通常1~1.4g,镀铝在1 .5~1.8g,具体的用量需要现场试验而定,如胶量太大不但收卷收不齐,还会造成油墨从印刷基材剥离转移,如果上胶量太小,不但造成剥离强度下降,还会由于上胶量和油墨浸润不充分留有气泡。这在镀铝和白色印刷膜复合上显得更为明显。
2、湿度太大引起的气泡
无溶剂复合所用的胶粘剂是聚氨酯型,其主剂为异氰酸酯类,异氰酸酯的异氰酸根是一个非常活泼的基团,容易与空气中的水汽发生反应。理论上, 1mol水(18g)与1mol的二异氰酸酯(MDI 250g)反应可生成1mol二氧化碳,由此可见,少量的水即可消耗大量的异氰酸酯,并产生大量的气体。产生的气体如来不及排出,在熟化期间会将复合的两层基材胀起,在胶黏剂固化后留下气泡。
在夏季多雨季节,空气湿度大,高于85%时,气泡产生的几率会明显增多,因此在生产过程中给无溶剂提供一个洁净的生产环境是非常必要的。
3、复合工艺
主要是指控制设备的一些工艺参数,主要包括复合压力、收卷张力、涂布温度和复合温度等。因为无溶剂复合刚下机时没有初粘力,如果不能合适地控制好相应的参数,就会引起气泡的产生。
4、油墨干燥不良导致的气泡
油墨干燥不良也会在复合时产生气泡,这个原因常常被人们忽略。油墨残留高产生的气泡很有特点:气泡往往出现在油墨叠印率高的部分,叠印率低的地方气泡很少。
要消除此类气泡只能处理印刷膜,比如将印刷膜用印刷机或复合机重新干燥一遍再复合,一般能消除气泡。再不行就只能降低复合速度了。上面描述过的干燥不良的复合制品,溶剂残留一定超标,有的达到100mg,对新版GB/T-1004-2008来说,肯定是不合格产品。
5、熟化温度控制不合适,未能消除的气泡
复合膜一下机就没有气泡较为少见,但一般情况下熟化后能消除小气泡。因为无溶剂胶粘剂复合后还具有一定的流动性,我们称为"二次流平"。
同样的温度,分子量大的胶流动性差。温度越高,胶的流动性越好,同时胶的反应速度也越快,胶的粘度增加也越快,能够流动的时间也越短。所以应该控制好熟化室的温度,一般不高于50℃,不低于35℃(可以根据实际情况调整)。有的熟化室用红外线灯管加热,熟化室内空气循环量小,造成空间各处温度不一致,实际温度未全部达到温度计指示的刻度,这样就很容易受热不均匀,出现质量问题。
二、白斑
1、涂胶辊、复合辊的表面光洁度太差或粘有异物。
此时表现为局部间断重复出现斑点。可以通过测量重复出现的两斑点的间距来判断是哪根辊上有异物,清理干净即可。
2、油墨遮盖率差产生白点
此时表现为白色和浅色油墨出现白点,而深色部分外观良好。解决办法是提高白墨的遮盖力,如检查白墨的细度,研磨细度好的油墨遮盖力强,最简单的方法是重印一次白墨。
3、胶粘剂涂布不均产生的白点
复合镀铝膜或铝箔更容易出现白点,镀铝和铝箔面反射的光线通过气泡时遇到断面,会产生折射或漫反射,形成白点。
解决方法:可适当增加涂布量,控制好复合张力,使涂布均匀。
三、发粘
1、胶水混胶比例不对
配有打胶机的客户特别注意:应经常、及时对打胶机进行保养和清理,特别是打胶机的密封性要好,否则异氰酸酯组份容易与水汽反应而变质。如果打胶机打出的两组份比例错误,就会引起胶水不会固化和发粘现象。
打胶机的核心是打胶泵,不管是柱塞泵还是齿轮泵,一般都会有胶液比例失调的自动报警系统。一般来说新胶泵在初期使用时都不会有问题,但随着年限的延长,若是相关维护、保养措施跟不上。打胶泵一旦出现问题,粘合剂配比失衡而不报警,就会出现批量的质量事故。一般来说只要比例确定,一定温度下刚混合后的胶液折射率是一定的,虽然实际操作中,因为温度、测试时间的影响,折射率会有一些变化,但都是有规律可循的。折射率的检测可以随时进行,且不影响在线生产,操作十分方便。
2、胶水搅拌不均匀
胶水搅拌要充分,搅拌至胶液澄清就表明已经均匀,特别是人工搅拌感觉更明显。
3、胶水中异氰酸酯组份变质
胶水中异氰酸酯组份很容易与空气中的水分反应而使胶水失效,所以这需要我们在储存和使用过程中特别注意。
有时镀铝材料复合有发粘现象,而透明材料复合就没有类似问题。这主要是由于镀铝材料比透明材料有更好的亲水性,镀铝薄膜上的水分与胶水发生反应所引起。可以通过增加异氰酸酯组份用量来解决,或在镀铝材料涂胶也会得到一定程度的改善,同时要特别注意镀铝材料的存储与保护,复合前杜绝打开包装。

四、褶皱
1、复合工艺
两基材张力不匹配,收卷张力不合适。只要调整好设备的工艺参数即可。
2、固化不完全
有的复合膜在室温下剥一剥好像不粘了,但制袋后热封边蜷曲,产生细小皱纹,这是较轻的"固化不完全"。要保证熟化时间充分。
3、由于吸湿,膜发生形变
保证购回来的膜尽快能用完,不用的膜应该存放在干燥的地方
4、设备原因:
A:辊面不清洁。
B:辊水平不够。
五、剥离强度低
1、胶粘剂的选择
PET或NY印刷膜,经常发生透明部分剥离度可以接受,而油墨部分较差甚至起皱。
这类薄膜常用聚氨酯油墨印刷,一般聚氨酯连接料都含羟基等活性基团,当胶粘剂中的固化剂被其他因素消耗至临界状态时,再增加油墨中活性基团的消耗,造成胶粘剂固化不完全。最好的解决方法是托底白墨中加专用的油墨固化剂,不然只能增加胶粘剂中固化剂的量。胶厂提供的主剂和固化剂配比是示意性的,不作技术保证,正确配比要我们根据实际情况做调整。"固化不完全"程度有区别,现象也不一样,有的发粘,有的感觉不出来,但共同的现象是剥离强度不高。
2、胶粘剂上胶量
这种问题只要能使上胶量充足,剥离力就立即能上来。
3、复合基材的表面张力(电晕值)
薄膜电晕处理不好,基材表面张力低,胶粘剂不能充分润湿基材表面。
基材表面张力值不够等原因大家已很熟悉了,在这里要提醒大家的是极性基材的表面张力,即PET和PA膜。这类基材本身表面张力就很高,似乎不处理或处理差一点关系不是很大。尤其是VMPET,国内常用单面处理PET去镀铝,未处理面用于和热封基材复合,有时会造成剥离强度差。
六、防止镀铝转移
内应力是造成镀铝转移的原因。
双组份聚氨酯胶粘剂经过交联固化后变成热固性塑料,它的体积会收缩从而产生内应力。同样性能的聚氨酯胶粘剂,涂胶厚度小的固化后体积收缩量也小,因此我们在避免产生白点气泡的前提,尽量减少胶粘剂的涂布量,可以有效地减轻镀铝层转移现象。
经过复合操作时的加温、拉伸、收卷后,复合基材需要一定的时间来平衡内应力,此时,复合膜层与层之间有微小的位移。低温熟化延长了胶粘剂固化时间,使镀铝复合膜的层间滑动成为可能,从而释放了内应力,这是我们提倡低温熟化的理由之一。基于同样的理由,镀铝膜用于三层复合时最好第一次复合后不进熟化室,第二次复合进行后再熟化。

七、端面不齐
1、上胶量过大
调整好上胶量即可。
2、涂胶量相差太大
薄膜左右两边的涂胶量相差太大,最好将差值控制在0.2g以内。调整好设备的工艺参数,可以解决此问题。
3、膜层之间静电作用
可以在设备上悬挂一金属丝解决此类问题。
4、收卷张力和锥度不合适。膜层与膜层之间摩擦力不够。
八、开口性不好
1、内膜的开口性不好。
2、上胶量过高。
3、熟化温度太高。
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