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楼主-发帖时间:2024/6/10 8:57:41软包装生产胶水配比设定的原理及实例分析
软包装杂工
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软包装生产过程中,尤其是季节更替时,经常出现胶水不干导致热封漏铝、热封翘边等问题,通常我们通过调整熟化条件以及胶水配比来解决。

调整熟化条件及胶水配比的本质,是让胶水交联反应更完全,提高胶体耐热性、耐候性,从而提升包装性能与品质。熟化条件的设定,行业内相关资料较多,在此不做赘述。本文从原理、气候环境、材质结构、加工方式、工艺稳定性、胶水特性等方面,来讲解如何进行调整胶水设定。

一、原理

A、B胶中羟基—OH和异氰酸基—NCO进行交联反应,生成稳定的高分子聚合物。同时,空气中的水分、油墨及副反应中的胺类物质、部分薄膜添加剂也会与异氰酸基发生反应,从而消耗胶水中的异氰酸基。

通常胶水供应商推荐的胶水配比,会在实验室测试完全反应的前提下,适当地提高—NCO的比例,使之在正常的车间环境下,处于相对平衡的状态。

实际生产中,需要判定环境及辅料对—NCO的消耗是否在正常范围内,低于或超出正常消耗,都需要对胶水配比进行调整,而后加工对剥离强度、耐热性的要求,决定了调整的幅度。

二、气候环境

中国幅员辽阔,整体而言,大陆性季风气候显著,雨热同期。夏季高温潮湿,冬季相对寒冷干燥。

恒温恒湿车间,是解决气候环境对工艺影响最有效的方法。但绝大部分无法满足恒温恒湿车间的软包企业,还需要针对气候变化,调整胶水配比。

高温高湿天气,印刷油墨吸湿,溶剂残留值增加,空气中水分也大量增加,这些都会大量消耗胶水中的—NCO含量。除了印刷满版油墨中添加少量的固化剂以外,胶水调配时也需要提高—NCO的比例。以湖南为例,35℃65%湿度环境下,将干复或无溶剂中—NCO含量增加10%,如果是铝箔结构一层且与满版油墨接触,再增加10%,通常可以解决大部分问题。当然这只是粗犷地调整,还需要根据空调降温与干燥效果、镀铝层转移、是否抽真空等情况进行微调。

低温低湿天气,干复通常使用胶水供应商提供的标准配比即可,只需要注意出现镀铝转移时,稍微降低—NCO的量。无溶剂则与干复相反,低湿环境出现胶水批量不干的情况非常常见。我们需要使用加湿器让车间湿度保持在一个稳定的区间(推荐50%~60%),再根据成品检测数据,适当地降低—NCO比例。

三、材质结构

不同材料的耐温性、阻隔性、吸水性差异较大,在胶水配比调整时也略有差异。

PA膜极易吸水,不论是作为印刷膜,还是中间层,如果胶水固化不完全,不仅是耐热性、剥离强度达不到要求,还可能影响水煮、蒸煮效果,保质期也会大大缩短。建议低湿天气按常规配比生产,高湿天气除做好防潮以外,—NCO的量需在普通塑塑结构的基础上,再加5%~10%。

镀铝膜或其它涂层薄膜在生产过程中,一方面要防止涂层转移,另一方面又要保证剥离强度与耐热性。随着涂层薄膜附着力的提升与镀铝专用胶性能的突破,以前镀铝膜剥离“黏黏”的状态已经不是必须,或者说非常轻微的“黏黏”状态,就能既保证涂层不会大面积转移,又能满足制袋或后加工需要。

以镀铝PET为例,可以参考如下方式,来调整胶水配比。

 

制袋或卷膜成型热封温度通常在220℃以内,此温度压力下,铝箔几乎无明显变形,因此铝箔结构热封后,因材料间形变差异较大,如果固化不完全,剥离强度偏低,容易出现翘边、漏铝现象。胶水供应商在确认配比时,也会按—NCO轻微过量进行推荐。普通三边封产品,直接按供应商推荐配比即可,高温高湿天气按前文方法添加—NCO量。

四、加工方式

本文将不同的制袋形状、卷膜成型、水煮蒸煮、消毒方式等统称为加工。

 

不同的加工方式,对耐热性、剥离强度要求不同,胶水配比设定也有一定的差异。

五、工艺稳定性与品质检测相关

工艺调整的目的,是性能的稳定与提升。胶水配比设定,要想做到工艺稳定性,有以下三点需要重点关注:

1、新胶水测试是工艺设定的重中之重

通常新胶水引入分准备期、小试、中试、大试。

准备期需要供应商提供该胶水近期生产的同类型产品,检测剥离、表观、热剥离力等相关数据,高温蒸煮袋需要在客户要求的基础上,加3~5℃,延长10min进行蒸煮测试。检测数据达标进行小试。

小试重点关注油墨胶水匹配、溶剂残留、胶水外观、不同熟化时间的剥离状态,确认胶水反应速率等。条件允许的情况下,做多个油墨和胶水配比,确认制袋或卷膜成型效果。

中试在小试的基础上,更加关注胶水在复合过程中的表现。如不同机速下表观变化、胶水粘度变化速率、是否有其它复合异常等。

大试前做好相关工艺参数,与机长做好沟通,让机台正常生产,为批量生产做准备。

另外在测试阶段,与常规工艺相比,应适当增加生产机速,小幅降低上胶量,以保证批量生产的安全性。

2、季节更替的胶水配比调整,对工艺的稳定性极为重要

调整可分两阶段。查阅往年调整记录,在正式调整前20天左右,先针对经常出现异常的产品,如幅宽较大、高温蒸煮、卷膜等先做小幅度调整,再根据15天天气预报,决定批量调整的具体时间。

干复和无溶剂调整的时间也略有不同。高温高湿天气,干复更易出现异常,前期可只调整干复工艺;低温低湿天气,无溶剂胶水不干现象明显增多,应优先考虑加湿,将湿度控制在可控范围。需要注意的是,冬季不能只依靠胶水配比调整而不加湿处理,因为雨雪天气可能出现短时间的湿度增大,如果配比处于相对极限的状态,突然的湿度增大会出现—OH过量的情况,造成批量报废。

3、检测数据的突然变化,需要重点关注

胶水配比设定,应每天定时关注成品检测数据,与检验员保持良好的信息沟通。包括剥离、高温蒸煮、抽真空后放置的状态等,都需要重点关注。检测数据的异常,是工艺不稳定的表现,应及时与生产、品质相关人员做好沟通,从人机料法环查找原因,做好调整。

工艺设定还需关注检验员的检测方法是否存在差异。只有在检测方法一致前提下,数据分析与对比才有意义,建议亲自动手检测一部分数据与检验员对比,做到心中有数。

六、胶水特性

前文提到的胶水配比设定只适用于干复双组份溶剂胶和无溶剂双组份胶。水胶、单组分胶等因原材料成分或工作原理不同,在工艺设定上差异很大。

一些双组份溶剂胶因原材料差异,在性能上与其它胶水也有较大差异。例如三井PP-9690V/I-5000,在完全固化后,仍然有较强的回粘性,但剥离强度、耐热性、抗衰减性能并不受影响。类似的产品在胶水配比设定与调整时须单独确认比例。

七、结语

综上所述,胶水配比的设定与气候环境、材质结构、加工方式、胶水特性息息相关,企业应与品质数据、客户反馈产生联动效应,才能确保产品品质与性能稳定。 

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