镀铝膜转移机理及解决方案
一、对早期有关镀铝转(zhuǎn)移机理的评价
镀铝复合膜的(de)镀铝层转移现象大家讨论好几年了,对镀铝层转移机理也作了阐述,本文首先归纳一下有(yǒu)关(guān)的论点:
1.分子量小的粘合剂分(fèn)子间(jiān)活动能力强,容易浸蚀镀铝层而破坏铝层。
2.胶(jiāo)粘剂涂布量大,完全固化时间就长,粘合分子就有足够的活动能力,破坏镀铝层(céng)。
3.在质量较好的镀铝膜上均匀分布(bù)着250多万个直径0.1mm的针孔,或者(zhě)是更(gèng)多的直(zhí)径小于0.1mm的针(zhēn)孔。研发镀铝专用胶(jiāo)水的目标是:让分子(zǐ)量较小、分子量分布较窄的胶水分(fèn)子在尚未发生交联的情况下,在一定的的温度和压力作用下,穿(chuān)过上述的针(zhēn)孔,与镀铝基材(cái)直接接触,经过熟化与(yǔ)镀(dù)铝基材松散地粘合在一起。
4.不要选用分子量大、分子量分布不均匀且溶剂释放性差的粘合(hé)剂,因为溶剂本身(shēn)渗透能力强(qiáng),破坏涂层(céng)(指镀铝(lǚ)层(céng)),还(hái)会影响粘接强度。同时,分子量(liàng)大的粘合剂在生产过程中,其分子(zǐ)量也必然不均匀(稀释溶剂纯度不高影响镀铝层也是同(tóng)理(lǐ))。
姑且不论镀铝膜(mó)上是否存在针孔,前3条论述的共同(tóng)点是认为胶粘剂的小分子会透过镀铝(lǚ)层而到达镀铝基材表面。至于结果如何,有的解(jiě)释为与镀铝基材松散地粘合在一起;有的认为浸蚀或破坏了镀铝(lǚ)层。总之,他们认为胶粘剂小分(fèn)子的(de)渗透是导致镀铝层转移的因素之(zhī)一。这种理论进一步演变成油墨附着力添加的说法,即内容为:在油墨层上涂胶后,胶粘剂(jì)渗透至油墨与基材的结合(hé)部,加强了(le)油墨对基(jī)材(cái)的附(fù)着力,如(rú)果油墨的附着力差说明胶粘剂的质量有问题云云。
大量实验证明,粘(zhān)合剂小分子能(néng)渗(shèn)透过镀(dù)铝层的说法不(bú)能成立,所以渗透后的结果是破坏了镀铝层还是提高了复合强(qiáng)度都无从谈起。不要说是胶(jiāo)粘剂小分子,即使是醋酸乙酯分子短时间(jiān)内也不能渗透镀铝层。
有人(rén)做过如下实验:将(jiāng)未复合的VMPET或VMCPP基材放入(50±2)℃的醋酸(suān)乙酯中(zhōng)浸泡2小时,然后用压敏胶带测试,VMCPP的镀铝层发生部分转移;VMPET要浸泡3.5小时后(hòu),镀铝层才发生部分转移。而浸泡液醋酸乙酯改成常温(wēn),同样的镀铝基材要浸泡5小时,VMCPP的镀铝(lǚ)层开始发生部分转移,VMPET的镀铝层还未发生转(zhuǎn)移。此(cǐ)实验并不能证明醋酸乙酯是从(cóng)镀铝层浸入,倒很可能是从CPP或(huò)PET层渗透(tòu),因为醋酸乙酯温度升高使转移提前发生(shēng)的实(shí)验结果,符合塑料薄膜(mó)阻(zǔ)隔性规律。到(dào)底是镀铝层还是塑料薄膜层发生渗透现象(xiàng)目前不必下结论,起(qǐ)码实验证明了在短暂(zàn)的涂胶、干燥过程中,溶剂渗透镀铝层(céng)的可能微乎其微。而胶粘剂分子远大于醋酸乙酯,渗透更不可能(néng)。
温度对镀铝层转移的影响也是大家关注的热(rè)点。有的提倡高温短时(shí)间熟化:如镀铝膜的复(fù)合产品原则上应(yīng)提高熟化温度,采用高温短时的熟化方式,一般熟化温度在50℃左右,切勿低温长(zhǎng)时间熟化。然而生产实(shí)践却不支持这种观(guān)点,有条件的(de)厂家通行做法是,将熟化室分成高(gāo)温及低温室,低温熟化室就用(yòng)于镀铝复合膜的熟化。温度到底对镀铝膜产(chǎn)生了什么作用?还是举上述实验的继续(xù)来分析:
150mm宽的VMCPP在不同温度及施加1kgf恒定张力的(de)条件(jiàn)下,经受不同时间的拉伸后除(chú)去张力,冷(lěng)却至室温后用压敏胶带测试的结果(见下表)。
以同样的条件拉伸VMPET,结果是镀铝层的转移较轻微。
这个实验(yàn)说明(míng)VMCPP膜的CPP基材受热温度越高,拉伸伸长率越(yuè)大;拉伸时间越长(zhǎng)CPP膜蠕变越大。正因(yīn)为CPP基材的弹性模量小拉伸(shēn)变形大,而镀铝层又没(méi)有延伸性,造成镀铝层的转移。以同样条件拉伸VMPET膜,由于PET基材拉伸(shēn)变形小(xiǎo),镀铝层转移也少。这个实验结果可以帮助我们优化熟化条件(jiàn):
a.在不影响下道工序操作的前(qián)提下,降低熟化(huà)温度,减少镀铝复(fù)合膜在熟化室的熟化时间。
b.不同基材的(de)镀铝复合膜,熟化条件可以有所变化。原则(zé)上弹性模量大的复合膜可以延长熟化时间。
二、内应力的作用
我们(men)以PET//VMPET//PE结(jié)构做个小试验,一般(bān)在PET印刷面涂胶与(yǔ)VMPET的镀(dù)铝面复合,然后放进熟化室,熟(shú)化后的镀铝层没有转移迹象。再用上述复合膜涂胶复合PE膜,却发现VMPET的镀铝层转移至印刷面上,这是大多数彩印厂面临的难题。为此彩印厂没有少动脑筋(jīn),有的尝试PET与VMPET复(fù)合后不经(jīng)熟化就复合PE膜(mó),还(hái)是发生镀铝层转移。说是小分子“浸蚀(shí)”或“破坏”又太牵强,因为第一(yī)次PET与VMPET复合(hé)时强度很好(hǎo),镀铝层不(bú)转移,而第二次复(fù)合PE膜后第一次复合的镀铝层才发生转移现象。对这种(zhǒng)镀铝转移现象产生的原因,人(rén)们有种种猜测,如薄膜、胶层的性质,烘道温度、熟化时间、张力控制等条件。
拿一张已(yǐ)经发生镀铝转移的PET//VMPET//PE复合膜裁成条状,我们先把PE膜剥离(lí)掉,然后再(zài)测试镀(dù)铝(lǚ)复(fù)合层的剥离强度,却发现剥离强度能符合要求,镀铝层也不再转移了。那么造成镀铝(lǚ)转移的因素是哪层PE膜吗?再仔细观察复合膜,复(fù)合膜向PE层(céng)卷曲,说明PE膜一侧的拉伸大于另一侧(cè)。我们拿上述已裁成条状的复合膜在镀铝层剥开一(yī)点,结(jié)果镀(dù)铝转移;再(zài)对条状复合膜两端施加张力,然后继续剥(bāo)离镀铝复合层,镀铝却不再转移(yí)了,剥离强度也上升了(le)。这个实验可以说(shuō)明:PE层收缩的内应力(lì)是造成镀铝转移的原因。
理论上说只要(yào)PE膜的拉伸率(lǜ)与另一侧的PET一致,就可以避免镀铝转移,然而这点却是无法做到的。PE膜的厚度越薄弹性模量越小,张力相同时拉伸率(lǜ)越大;PE膜横向厚薄不均,复合时(shí)必须加大张力,否则PE膜放卷时一(yī)边下垂,复合膜该半边会起皱;复合机放卷部的导辊太多,走膜路程过(guò)长等等,这些(xiē)因素都会导致PE膜过度拉伸而产生内应力,所以PET//VMPET//PE复合膜的镀铝转移问(wèn)题几乎难以解决。
三(sān)、柔软性——内(nèi)应力的释(shì)放
不仅是复合(hé)膜各层间拉伸不一致产生内(nèi)应力,聚(jù)氨酯(zhǐ)胶(jiāo)粘剂固化后也会产生内应力。双组分聚氨酯胶粘剂经过交联固化后变成热固性(xìng)塑料,它的体(tǐ)积会收缩(suō)从而(ér)产生内(nèi)应力。目前市面上有一种镀铝专用胶,它的设计原理(lǐ)就是让胶固化后柔软而具有弹性,弹性体可以吸收内(nèi)应力,从而缓解(jiě)镀铝层(céng)的(de)转移。同样性能(néng)的聚氨酯胶粘剂,涂胶厚(hòu)度(dù)小的固化后体积收缩(suō)量也少,因此我们在避免产生白点(diǎn)气泡的前提,尽量减少胶粘剂的涂布量,也可以有效地减轻镀铝层转移现象。
熟化温(wēn)度越高,聚氨酯胶粘剂固(gù)化速度越快,这个(gè)现象大家非常熟悉(xī)。复合(hé)基材经过复合操作时(shí)的加温、拉伸,收卷后需要一定的时间来平衡内应力,此时(shí),复合膜层与层之间有微小的位(wèi)移。低温(wēn)熟化(huà)延长了胶粘剂固化时间,使镀铝复合(hé)膜的层间滑动成为可能,从而释放了内应力,这是(shì)我(wǒ)们提倡温(wēn)熟化的理由之一。基于同样的(de)理由,镀铝膜用于(yú)三层复合时最好第(dì)一次复(fù)合后不进熟化(huà)室,可以连(lián)续复合第二次后再熟化。
四、镀铝膜本身的质量
国内的镀铝复合膜转移现象比较多,与镀铝基材(cái)的质(zhì)量和处理手段有很大的关系(xì)。例如用于镀铝的CPP基材,选做电晕层的树脂能否使电晕效(xiào)果持久?现在除了电晕处理(lǐ)外还有离(lí)子冲击的方法来增(zēng)加CPP膜的表面张力,不同的处(chù)理工(gōng)艺使镀(dù)铝层在是否容易被转移的性(xìng)能方(fāng)面有很大(dà)的区别。使(shǐ)用厂家对镀铝(lǚ)膜(mó)的内在性(xìng)能处于信息不对称的地位,分析问题时缺乏根据(jù),很多质量问题悬而未决。这里介绍一些较易鉴别(bié)的方法:
首先要注意镀铝膜的生产日期,VMCPP一般来说只有3个月的储存期,超过(guò)期限的膜镀(dù)铝层(céng)很容易转移。这里说的是从生产日期开始计算的储(chǔ)存期,它在生产商及分销商的(de)仓库里存放的日期也要计(jì)算在内。气候也是我们考虑的因素,冬季储存期可略长,而高(gāo)湿的夏季要适当缩短。
用达因水测量镀铝面的表面张(zhāng)力。镀铝面与铝箔面的表面张力不是一回事,镀(dù)铝面的表面张力可以反(fǎn)映基材的表面张力衰减的程(chéng)度,从而与镀铝层的转移(yí)现象相关。一般VMCPP的(de)镀铝面要求达(dá)到38达因,等于或低于(yú)36达因的就(jiù)不能使用了,除非你的客(kè)户能容许。
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