水性膠黏劑干式復合過程中產生白點膠斑的原因分析
發布時間：2024-06-14 點擊：69
在干式復合過程中，白點膠斑是常見的質量問題。由于水性膠黏劑與溶劑型膠黏劑在產品性質和使用操作上存在明顯的不同之處，因此其產生白點膠斑的原因與機理也有所不同。關于溶劑型膠黏劑干式復合過程中的白點膠斑問題，已有不少文章曾加以闡述。在此，筆者總結了水性膠黏劑干式復合過程中產生白點膠斑的幾種常見原因，與同行交流。
涂膠量不足或不勻
由于涂膠量不足而產生的白點膠斑在復合下機時就能觀察到。在干式復合工藝中，涂布的膠黏劑必須能填平油墨和薄膜表面的凹凸，才能避免產生明顯的白點膠斑等外觀缺陷。采用水性膠黏劑干式復合生產輕量包裝產品時，水性膠黏劑的經濟涂布量為1.8～2.2g/m2，工作濃度為42%（不同品牌的水性膠黏劑其工作濃度可能會有所差異），一般采用線數為180線/英寸、網穴深度為32μm的涂膠輥進行涂布。由于這種涂膠輥上的網穴開口度較大，如果涂膠輥表面發生磨損，就會對涂膠量產生較為明顯的影響。因此在水性膠黏劑干式復合過程中，操作人員更要經常檢測涂膠輥的實際涂膠量，避免因涂膠輥磨損過度導致涂膠量不足。
另外，水性膠黏劑涂膠量的均勻性也是一個非常關鍵的因素，如果涂布不均勻，必然會存在局部涂膠量過小的情況，從而產生白點膠斑。因此我們要特別注意以下兩個問題：①刮刀的裝配要平直，不能發生扭曲，并應將刮刀角度和壓力調節適當，以保證均一的刮膠效果；②正常生產時，刮刀應保持左右串動，避免涂膠輥在固定位置的磨損。
膠液流平性不良
由于水性膠黏劑不像溶劑型膠黏劑一樣，涂布后可在自身重力及表面張力的作用下實現較好的流平效果，因此涂布水性膠黏劑時，需要使用抹平輥將膠液展平。抹平輥的轉速、壓力、表面清潔度均關系到水性膠黏劑的流平效果，抹平輥的轉動方向應與復合方向相反，否則起不到抹平效果，其轉速應略高于復合速度。
水性膠黏劑的流平效果還受到涂布薄膜表面張力的影響。由于水性膠黏劑的表面張力明顯比溶劑型膠黏劑要高，因此要求涂布薄膜上油墨的表面張力不低于38mn/m，否則水性膠黏劑在涂布后就會自動收縮，不能連續成膜。所以，操作人員應重視涂布薄膜表面張力的檢測。
另外，如果涂布薄膜表面不清潔，粘附了低表面張力的物質等，就會降低膠液的流平性能，也會產生類似于印刷“縮孔”的故障，表現為在復合膜上出現“麻點”。
涂膠輥網穴堵塞
在溶劑型膠黏劑干式復合中，涂膠輥網穴堵塞情況一般有兩種，一是雙組分膠黏劑沉積于涂膠輥網穴的邊角處，無法轉移出來，隨時間推移發生交聯固化而使網穴變淺；二是在高溫環境使用高線數涂膠輥涂布高濃度膠黏劑時，由于乙酸乙酯揮發過快，膠液轉移不良從而堵塞網穴，這有點兒類似于印刷過程中由于有機溶劑揮發太快而產生的“干版”現象。
在使用水性膠黏劑進行干式復合時，為防止涂膠輥網穴堵塞，在停機時要將刮刀松開，并使涂膠輥浸潤在膠黏劑中保持轉動。如果涂膠輥網穴發生堵塞，必須使用丁酮等有機溶劑清洗。
如果涂膠輥的網穴形狀不合適也容易造成網穴堵塞，但這種堵塞是漸進式發生的。水性膠黏劑干式復合使用的涂膠輥的網穴淺，開口大，這樣才能使水性膠黏劑和薄膜基材之間有盡可能大的接觸面積，有利于提高涂布效果和干燥效率。我們一般使用180線/英寸的四角平底型壓紋輥或200線/英寸的四角平底連通型壓紋輥，或是內角較小、通溝較大的電雕輥，不建議使用四角棱錐形的壓紋輥，因為后者的網穴內角較大，對膠液的釋放性差，容易堵塞網穴，表現為剛復合生產時的薄膜的外觀都很好，但生產數千米或近萬米后就會出現白點膠斑，此時檢測就會發現涂膠量已相對不足。
另外，對雙組分水性膠黏劑進行再利用時，要把握其可利用的程度以及舊膠的添加比例，因為這不但會直接影響復合產品的剝離強度，而且還會使水性膠黏劑的轉移性變差，甚至造成涂膠輥網穴堵塞，進而產生白點膠斑。
第二復合基材的表面張力不適當（見下頁）
[next]第二復合基材的表面張力不適當
如果第二復合基材的表面張力不適當，也會產生白點膠斑。由于溶劑型膠黏劑干基（溶劑揮發后）比水性膠黏劑干基的表面張力要低，所以第二復合基材表面張力對溶劑型膠黏劑干式復合的影響并不明顯，而水性膠黏劑干式復合則有所不同。
最典型的例子就是采用水性膠黏劑干式復合vmcpp薄膜。bb/t0030-2004《包裝用鍍鋁薄膜》要求vmcpp薄膜的表面張力≥36mn/m，一般來說，新購進的vmcpp薄膜的表面張力大多能達到38mn/m，但很多超期儲存的vmcpp薄膜的表面張力已低于36mn/m。如果采用這樣的vmcpp薄膜進行復合，在經過復合輥時，兩層基材之間就會夾帶少量空氣，不能密切貼合，從而形成白點膠斑。
由第二復合基材表面張力不當引起的復合故障也比較好判斷：對剛下機的復合膜進行剝離檢驗，如果撕開時的剝離力很小，而且是從第二復合基材與膠層的界面上破壞的話，那就可以初步判斷是第二復合基材的表面張力偏低。不過需要注意的是，當復合膜經過熟化后，膠層對薄膜基材的潤濕程度會提高，就vmcpp復合膜而言，熟化后其剝離強度與正常情況沒有明顯差別，且白點膠斑現象會隨著熟化過程而逐步減輕，但如果白點膠斑太多，直徑太大，那么完全熟化也無法徹底消除白點膠斑。
干燥不良
干燥不良包括印刷油墨干燥不良和復合膠層干燥不良兩種情況。印刷油墨若干燥不良，殘留溶劑在熟化過程中受熱汽化，也會形成白點膠斑。這類白點膠斑一般較涂膠量不足產生的白點膠斑的直徑大，且分布不均勻，主要集中于多層油墨疊印的部位，通常在熟化數分鐘后變得嚴重。有條件的廠家可以檢測印刷膜的殘留溶劑量來加以鑒別區分。
由于水性膠黏劑中的去離子水較溶劑更難揮發，若不能達到要求的干燥條件，水性膠黏劑更容易出現干燥不良的情況。此時膠層的透明度不佳，呈霧狀，在熟化溫度（55℃）下未完全揮發的水分會發生汽化，夾雜于復合膜層間形成白點膠斑。為解決這一問題，烘箱的排風量應設置到最大，四段溫度可設定為60℃、70℃、80℃、80℃，若是復合耐熱性很好的pet薄膜，四段溫度則可設定為60℃、70℃、80℃、90℃。
供膠系統中泡沫的影響
在水性膠黏劑干式復合過程中，若產生的泡沫通過膠液轉移到薄膜基材上，破裂后就會影響膠膜的均一性，在外觀上表現為白點膠斑。此時可在膠槽中放一根勻墨棒以起到消泡作用，同時可采用循環打膠的方式，使泡沫不累積在膠盤中，還可按廠家推薦的比例添加適量的消泡劑。另外若使用封閉式供膠系統，由于其在膠液攪動時不會有空氣夾雜其中，因此也可有效避免泡沫的產生。
除以上因素外，復合輥和壓膠輥表面的清潔度及平整度、復合壓力、復合角度、薄膜表觀等都會對復合膜的外觀產生不良影響，其形成白點膠斑的原因與溶劑型膠黏劑干式復合相同，在此就不重復闡述。
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涂膠量不足或不勻
由于涂膠量不足而產生的白點膠斑在復合下機時就能觀察到。在干式復合工藝中，涂布的膠黏劑必須能填平油墨和薄膜表面的凹凸，才能避免產生明顯的白點膠斑等外觀缺陷。采用水性膠黏劑干式復合生產輕量包裝產品時，水性膠黏劑的經濟涂布量為1.8～2.2g/m2，工作濃度為42%（不同品牌的水性膠黏劑其工作濃度可能會有所差異），一般采用線數為180線/英寸、網穴深度為32μm的涂膠輥進行涂布。由于這種涂膠輥上的網穴開口度較大，如果涂膠輥表面發生磨損，就會對涂膠量產生較為明顯的影響。因此在水性膠黏劑干式復合過程中，操作人員更要經常檢測涂膠輥的實際涂膠量，避免因涂膠輥磨損過度導致涂膠量不足。
另外，水性膠黏劑涂膠量的均勻性也是一個非常關鍵的因素，如果涂布不均勻，必然會存在局部涂膠量過小的情況，從而產生白點膠斑。因此我們要特別注意以下兩個問題：①刮刀的裝配要平直，不能發生扭曲，并應將刮刀角度和壓力調節適當，以保證均一的刮膠效果；②正常生產時，刮刀應保持左右串動，避免涂膠輥在固定位置的磨損。
膠液流平性不良
由于水性膠黏劑不像溶劑型膠黏劑一樣，涂布后可在自身重力及表面張力的作用下實現較好的流平效果，因此涂布水性膠黏劑時，需要使用抹平輥將膠液展平。抹平輥的轉速、壓力、表面清潔度均關系到水性膠黏劑的流平效果，抹平輥的轉動方向應與復合方向相反，否則起不到抹平效果，其轉速應略高于復合速度。
水性膠黏劑的流平效果還受到涂布薄膜表面張力的影響。由于水性膠黏劑的表面張力明顯比溶劑型膠黏劑要高，因此要求涂布薄膜上油墨的表面張力不低于38mn/m，否則水性膠黏劑在涂布后就會自動收縮，不能連續成膜。所以，操作人員應重視涂布薄膜表面張力的檢測。
另外，如果涂布薄膜表面不清潔，粘附了低表面張力的物質等，就會降低膠液的流平性能，也會產生類似于印刷“縮孔”的故障，表現為在復合膜上出現“麻點”。
涂膠輥網穴堵塞
在溶劑型膠黏劑干式復合中，涂膠輥網穴堵塞情況一般有兩種，一是雙組分膠黏劑沉積于涂膠輥網穴的邊角處，無法轉移出來，隨時間推移發生交聯固化而使網穴變淺；二是在高溫環境使用高線數涂膠輥涂布高濃度膠黏劑時，由于乙酸乙酯揮發過快，膠液轉移不良從而堵塞網穴，這有點兒類似于印刷過程中由于有機溶劑揮發太快而產生的“干版”現象。
在使用水性膠黏劑進行干式復合時，為防止涂膠輥網穴堵塞，在停機時要將刮刀松開，并使涂膠輥浸潤在膠黏劑中保持轉動。如果涂膠輥網穴發生堵塞，必須使用丁酮等有機溶劑清洗。
如果涂膠輥的網穴形狀不合適也容易造成網穴堵塞，但這種堵塞是漸進式發生的。水性膠黏劑干式復合使用的涂膠輥的網穴淺，開口大，這樣才能使水性膠黏劑和薄膜基材之間有盡可能大的接觸面積，有利于提高涂布效果和干燥效率。我們一般使用180線/英寸的四角平底型壓紋輥或200線/英寸的四角平底連通型壓紋輥，或是內角較小、通溝較大的電雕輥，不建議使用四角棱錐形的壓紋輥，因為后者的網穴內角較大，對膠液的釋放性差，容易堵塞網穴，表現為剛復合生產時的薄膜的外觀都很好，但生產數千米或近萬米后就會出現白點膠斑，此時檢測就會發現涂膠量已相對不足。
另外，對雙組分水性膠黏劑進行再利用時，要把握其可利用的程度以及舊膠的添加比例，因為這不但會直接影響復合產品的剝離強度，而且還會使水性膠黏劑的轉移性變差，甚至造成涂膠輥網穴堵塞，進而產生白點膠斑。
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由第二復合基材表面張力不當引起的復合故障也比較好判斷：對剛下機的復合膜進行剝離檢驗，如果撕開時的剝離力很小，而且是從第二復合基材與膠層的界面上破壞的話，那就可以初步判斷是第二復合基材的表面張力偏低。不過需要注意的是，當復合膜經過熟化后，膠層對薄膜基材的潤濕程度會提高，就vmcpp復合膜而言，熟化后其剝離強度與正常情況沒有明顯差別，且白點膠斑現象會隨著熟化過程而逐步減輕，但如果白點膠斑太多，直徑太大，那么完全熟化也無法徹底消除白點膠斑。
干燥不良
干燥不良包括印刷油墨干燥不良和復合膠層干燥不良兩種情況。印刷油墨若干燥不良，殘留溶劑在熟化過程中受熱汽化，也會形成白點膠斑。這類白點膠斑一般較涂膠量不足產生的白點膠斑的直徑大，且分布不均勻，主要集中于多層油墨疊印的部位，通常在熟化數分鐘后變得嚴重。有條件的廠家可以檢測印刷膜的殘留溶劑量來加以鑒別區分。
由于水性膠黏劑中的去離子水較溶劑更難揮發，若不能達到要求的干燥條件，水性膠黏劑更容易出現干燥不良的情況。此時膠層的透明度不佳，呈霧狀，在熟化溫度（55℃）下未完全揮發的水分會發生汽化，夾雜于復合膜層間形成白點膠斑。為解決這一問題，烘箱的排風量應設置到最大，四段溫度可設定為60℃、70℃、80℃、80℃，若是復合耐熱性很好的pet薄膜，四段溫度則可設定為60℃、70℃、80℃、90℃。
供膠系統中泡沫的影響
在水性膠黏劑干式復合過程中，若產生的泡沫通過膠液轉移到薄膜基材上，破裂后就會影響膠膜的均一性，在外觀上表現為白點膠斑。此時可在膠槽中放一根勻墨棒以起到消泡作用，同時可采用循環打膠的方式，使泡沫不累積在膠盤中，還可按廠家推薦的比例添加適量的消泡劑。另外若使用封閉式供膠系統，由于其在膠液攪動時不會有空氣夾雜其中，因此也可有效避免泡沫的產生。
除以上因素外，復合輥和壓膠輥表面的清潔度及平整度、復合壓力、復合角度、薄膜表觀等都會對復合膜的外觀產生不良影響，其形成白點膠斑的原因與溶劑型膠黏劑干式復合相同，在此就不重復闡述。
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