干式复合涂胶过程中,上胶量控制工序直接影响着复合膜成品的质量,特别是复合膜的剥离强度及其它一些特性要求。因此在干式复合当中,涂胶工序是一道特殊的工序。
一、涂胶系统介绍
目前的干式复合机复合上胶系统有二种不同的上胶方法:
第一种上胶方法为反转辊上胶,详见图1,此种上胶方式由上胶张力控制系统、上胶网纹辊、胶盘、转移辊、压力控制辊、胶液循环系统等组成,通过上胶装置,将胶水均匀、连续地转移到涂胶基膜上。此法一般应用于国产小型低中速干式复合机上,上胶量控制依靠压力控制辊的压力控制及胶液溶度的调节来完成。当开机速度较快时,容易产生摔胶、流胶现象,涂胶不均。
另一种上胶方法为网纹辊上胶,详见图2,此种上胶方式由上胶张力控制系统、上胶网纹辊、刮刀、胶盘、压力控制辊、均胶辊、胶液循环系统等组成,通过上胶装置,将胶水均匀、连续地转移到涂胶基膜上。目前的中高速干式复合机中绝大部分都用网纹辊涂布,上胶量控制依靠胶液溶度调节和网辊的选择,控制辊的压力调节,刮刀角度的调整。该法生产效率高,涂布均匀,复合产品质量较好。
反转辊上胶的原理是根据网辊带胶,然后将网点里的胶液先转移到转移辊上,然后通过转移辊转移到薄膜,通过压力控制辊来控制压力辊与转移辊、转移辊和网纹辊之间的压力,通过压力调整来控制上胶量大小。
网纹辊上胶的原理与凹版印刷基本相同,当网纹辊浸在胶盘中,胶液注满网纹辊的网孔;当网纹辊转动时,沾有胶液的网孔离开胶液面后,由平滑的刮刀将多网孔表面多余的胶液刮去;再经压力条件下与复合膜接触,网点中的胶液就会有部份胶液从网点中转移到复合膜上,再通过均胶辊使胶液由不连续的网纹状变成连续的均匀涂胶层。转移出去胶液的网纹辊重新浸入胶盘带胶,这样形成连续的上胶。
二、网纹辊的种类及各项参数
网纹辊的网穴一般有三种形式,即锥型、棱台型和斜线型。锥形转移量较少,棱台型转移量大,斜线型较少见,一般用于高精度的转移性差的粘合剂涂布。干式复合中,常用的是锥形与棱台型网纹辊。各种网纹辊参数见表1,网辊一般使用到300~500万米后,网纹辊表面镀铬层磨损,网点变浅,上胶量减少,需重新进行处理加工。
表1 各种网纹辊参数表
锥
型 线数inch 75 90 100 110 120 130 140 150 165
深度u 100 95 90 85 75 65 55 50 40
容积cm3/m2 32.4 29.9 25.3 24.2 23.4 19.4 16.3 14.9 11.7
棱
台
型 线数inch 75 85 95 110 120 130 140 150 165
深度u 135 120 100 95 85 75 70 65 55
容积cm3/m2 64.6 58.1 49.8 45.3 41.1 34.1 31.6 26.7 23.5
三、网纹辊的保养与清洁
网纹辊在较长时间停机时,均应用乙酸乙酯清洗干净,以防止胶液凝结堵塞网点。影响上胶均匀度。网纹辊长时间工作后,虽然用乙酸乙酯清洗,但不能彻底清除网点里交联的胶粘剂,日积月累,网点内凝胶越积越多,网穴体积越来越小,涂胶量也越来越小,引起外观不良,剥离强度差等质量问题。因此在使用一段时间后,就须对网辊进行一次清洗(用洗版液清洗)。因此定期清洗是非常必要的,一般夏天一到二个月清洗一次,冬天二到三个月清洗一次。
网纹辊的清洗,一般采用网辊清洗液对网纹辊,清洗液最好选择作用温和的对网辊腐蚀少的产品,清洗的具体步骤及方法如下:
1、首先用乙酸乙酯将胶盘、网纹辊等清洗干净。
2、胶盘内垫放一张塑料薄膜,开动设备,使网纹辊低速转动,然后用毛刷沾取小许洗版液均匀涂布于辊体上,然后置放10~20min,此时,硬化的胶水会发涨脱离网穴,然后用柔软的铜丝刷轻刷网辊。
3、然后再用乙酸乙酯清洗干净。
4、如网辊还有少许地方没洗干净,可重复1、2、3步骤。
5、最后用较多量的乙酸乙酯清洗网辊。然后用干布擦干网辊即可。
6、取出粘合剂盘内的废乙酸乙酯及薄膜。
整个清洗过程约30min。
在清洗过程中应注意洗版液一般为强腐蚀性液体,操作时应戴好橡胶手套、防护镜及口罩等防护用品。由于洗版液对金属有腐蚀性,如将涂有洗版液的网纹辊放置2h以上,可能导致网纹辊铬层剥离,因此,清洗须在一小时内完成。
四、网纹辊的选择和刮刀、橡皮辊的要求
在干式复合当中,网纹辊上胶一般需配置三套网纹辊,70线~80线用于生产高上胶量的蒸煮包装产品;100线~120线用于水煮等耐介质产品的包装;140~160用于生产上胶量较少的轻质包装产品。
在网纹辊上胶系统当中,刮刀要经常检查,保持刀刃平直,检查刀架与网纹辊的角度。刮刀压力一般3~5kg(根据实际情况上下调节)左右,刮刀与涂布辊切线是60°左右,安装时刀片露出刀口压板5mm,刀口方向朝上。网辊保持清洁无堵塞,另外,上胶橡胶压辊两边的压力要均匀,橡胶辊表面是否有损伤、有缺陷,软硬是否均一都要常检查。均胶辊一定要光滑平整,不要沾留脏物,这关系到复合膜平整度和上胶的均匀度。
五、胶液的配制
在二种不同的涂胶系统中,胶液的浓度对上胶量的控制有着很重要的作用。一般复合机的工作浓度在25%~35%之间,如果浓度过高,粘合剂粘度升高,不利于涂胶,胶液的粘度控制相当重要,正常生产时,最好1h测一次粘度,发现粘度变化,及时补充新配胶或加入乙酸乙酯调节。配胶过程应该按正确的配制顺序:首先称取规定量的聚氨酯主剂,然后加入一定量(稀释剂用量的一半)稀释剂,搅拌均匀,再加入规定量的固化剂搅拌均匀,再加入剩余的稀释剂量,搅拌均匀,静置待用;或者直接称取规定量的聚氨酯主剂,然后加入规定量的稀释剂,搅拌均匀,再加入规定量的固化剂搅拌均匀,静置待用。对粘合剂的配置桶、循环桶、胶盘等最好用透明材料盖住,防止乙酸乙酯的挥发。
胶粘剂稀释计算公式:
主剂量×主剂固含量(%)+ 固化剂量×固化剂含量(%)
稀释剂量= -(主剂量+固化剂量)
使用时胶粘剂固体含量(%)
六、上胶量的确定
产品上胶量一般都有一个合适范围值,上胶量太多,浪费资源,增加成本,上胶量太少,将影响复合膜的剥离强度。根据经验,干式复合上胶量可参考表2及表3。
表2 按用途分类的上胶量要求
分类 薄膜特性与用途 干基涂布(g/m2)
一般用途 透明薄膜 1.5~2.5
煮沸杀菌 印刷膜、镀铝膜、涂布膜的轻包装含水包装 2.5~3.5
含化学介质内容物 3.5~4.0
100煮沸 3.0~3.5
蒸煮杀菌 透明 3.5~4.0
含铝箔层 4.0~5.0
表3 按结构与材料分类的上胶量要求
复合材料 干基上胶g/m2
塑/塑 空白 1.5~2.5
塑/镀铝 2.8~3.5
塑/塑 墨少 2.5~3.0
塑/塑 墨多 3.0~3.5
塑/铝 墨少 3.0~3.5
塑/铝 墨多 3.5~4.0
塑/铝 抗介质 3.5~4.0
塑/铝 蒸煮 4.0~5.0
七、上胶量的测算
干式复合过程中,上胶量的控制是相当重要的工序,这是保证产品质量的重要环节。上胶量的测定目前主要有以下三种方法:
1、 实测法
事前先称取一定量的胶粘剂和一定量的溶剂混合后,配制成一定浓度的胶液,通过复合一定数量膜,然后称量复合后剩余胶液的量,然后再从计米器上取得复合长度,测出薄膜的宽度,即可计算出上胶量。
此种方法简便易算,可适用于反转辊上胶及网纹辊上胶的测算,只需要一台计重称,计米器(一般复合机上都有配置)和直尺就可以测量计算,但存在明显的缺点:a、 此法对生产过程的上胶量进行控制和监测,是一种事后计算法;
b、 胶粘剂在涂布过程中,如操作时间过长,超过2~3h后,前半段复合膜与后半段复合膜上胶量会有少许差别。
此法常与经验公式换算法同时使用,是确定胶粘剂转移率的方法
2、经验公式法
M干胶上胶量(g/m2 )=K×u×C×d
K ——转移系数一般在1/4—1/6之间
μ——凹版上胶辊的网点深度
c——胶液浓度
d——胶液密度
转移率与胶粘剂类别、胶粘剂的浓度、上胶辊的网点形状、使用情况、压辊的压力及弹性相关。
转移率K可以通过实测法得出的干胶上胶量来反算得知:
K=M/ucd
确定了该网辊在使用该种胶粘剂时的转移率K。就可以通过计算确定该种胶粘剂在不同浓度下用对应的上胶量(同种胶粘剂在不同浓度下转移率会有所不同,但是影响相对较小,故可忽略。)。该种方法仅适用于网纹辊上胶的测算。
3、裁取法
在已复合好的膜上裁取左、中、右三块不同位置长方形复合膜,然后再取二种未复合的薄膜,要求在相同位置裁取相同形状面积。然后用分析天平(万分一天平)称取重量。
通过计算可以得出:
干胶上胶量M(g/m2 )=(G(复合膜)-G(空白膜))/S(面积)
这种方法操作简单,同时适用于反转辊上胶及网纹辊上胶的计算,但由于受薄膜基材的厚度均匀性、油墨量不均匀等问题影响,误差相对较大,宜多次取样测其平均值,准确度才会有所提高。