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镀铝膜转移机理及解决方案

镀铝膜转移机理及解决方案

一、对早期有关镀铝转移机理的评价

镀铝复合膜的镀铝层转移现象大家讨论了好几年了,对镀铝层转移机理也作了阐述,本文首先归纳一下有关的论点:

1.“分子量小的粘合剂……分子间活动能力强,容易浸蚀镀铝层而破坏铝层。”

2.“(胶粘剂)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。”

3.“在质量较好的镀铝膜上均匀分布着250多万个直径0.1mm的“针孔”,或者是更多的直径小于0.1mm的‘针孔’……研发镀铝专用胶水的目标是:让分子量较小、分子量分布较窄的胶水分子在尚未发生交联的情况下,在一定的温度和压力作用下,穿过上述的‘针孔’,与镀铝基材直接接触,经过熟化与镀铝基材‘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剂,因为溶剂本身渗透能力强,破坏涂层(指镀铝层),还会影响粘接强度。同时,分子量大的粘合剂在生产过程中,其分子量也必然不均匀。(稀释溶剂纯度不高影响镀铝层也是同样道理。)”

姑且不论镀铝膜上是否存在“针孔”,前3条论述的共同点是认为胶粘剂的小分子会透过镀铝层而到达镀铝基材表面。至于结果如何,有的解释为“与镀铝基材‘松散地’粘合在一起”;有的认为“浸蚀”或“破坏”了镀铝层。总之,他们认为胶粘剂小分子的渗透是导致镀铝层转移的因素之一,至于是如何破坏镀铝层的语焉不详。这种理论进一步演变成油墨附着力添加说,概略内容为:在油墨层上涂胶后,胶粘剂渗透至油墨与基材的结合部,加强了油墨对基材的附着力,如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,粘合剂小分子能渗透过镀铝层的说法不能成立,所以渗透后的结果是“破坏”了镀铝层还是“提高了复合强度”都无从谈起。不要说是胶粘剂小分子,即使是醋酸乙酯分子短时间内也不能渗透镀铝层。

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有人作过如下实验:将未复合的VMPET或VMCPP基材放入(50±2)℃的醋酸乙酯中浸泡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,镀铝层才发生部分转移。而浸泡液醋酸乙酯改成常温,同样的镀铝基材要浸泡5小时,VMCPP的镀铝层开始发生部分转移,VMPET的镀铝层还未发生转移。此实验并不能证明醋酸乙酯是从镀铝层侵入,倒很可能是从CPP或PET层渗透,因为醋酸乙酯温度升高使转移提前发生的实验结果,符合塑料薄膜阻隔性规律。到底是镀铝层还是塑料薄膜层发生渗透现象目前不必下结论,起码实验证明了在短暂的涂胶、干燥过程中,溶剂渗透镀铝层的可能微乎其微。而胶粘剂分子远大于醋酸乙酯,渗透更不可能。

温度对镀铝层转移的影响也是大家关注的热点。有的提倡高温短时间熟化:如“镀铝膜的复合产品原则上应提高熟化温度,采用高温短时的熟化方式,一般熟化温度在50℃左右,切勿低温长时间熟化。”然而生产实践却不支持这种观点,有条件的厂家通行做法是将熟化室分成高温及低温室,低温熟化室就用于镀铝复合膜的熟化。温度到底对镀铝膜产生了什么作用?还是举上述实验的继续来分析:

150mm宽的VMCPP在不同温度及施加1kgf恒定张力的条件下,经受不同时间的拉伸后除去张力,冷却至室温后用压敏胶带测试的结果。


以同样的条件拉伸VMPET,结果是镀铝层的转移较轻微。

这个实验说明VMCPP膜的CPP基材受热温度越高,拉伸伸长率越大;拉伸时间越长CPP膜蠕变越大。正因为CPP基材的弹性模量小拉伸变形大,而镀铝层又没有延伸性,造成镀铝层的转移。以同样条件拉伸VMPET膜,由于PET基材拉伸变形小,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:

a.在不影响下道工序操作的前提下,降低熟化温度,减少镀铝复合膜在熟化室的熟化时间。

b.不同基材的镀铝复合膜,熟化条件可以有所变化。原则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

我们以PET∥VMPET∥PE结构作个小试验,一般在PET印刷面涂胶与VMPET的镀铝面复合,然后放进熟化室,熟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,有的尝试PET与VMPET复合后不经熟化就复合PE膜,还是发生镀铝层转移。说是小分子“浸蚀”或“破坏”又太牵强,因为第一次PET与VMPET复合时强度很好,镀铝层不转移,而第二次复合PE膜后第一次复合的镀铝层才发生转移现象。对这种镀铝转移现象产生的原因,人们作了种种猜测,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膜剥离掉,然后再测试镀铝复合层的剥离强度,却发现剥离强度能符合要求,镀铝层也不再转移了。那么造成镀铝转移的因素是那层PE膜吗?再仔细观察复合膜,复合膜向PE层卷曲,说明PE膜一侧的拉伸大于另一侧。我们拿上述已裁成条状的复合膜在镀铝层剥开一点,结果镀铝转移;再对条状复合膜两端施加张力,然后继续剥离镀铝复合层,镀铝却不再转移了,剥离强度也上升了。这个实验可以说明:PE层收缩的内应力是造成镀铝转移的原因。

理论上说只要PE膜的拉伸率与另一侧的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,张力相同时拉伸率越大;PE膜横向厚薄不均,复合时必须加大张力,否则PE膜放卷时一边下垂,复合膜该半边会起皱;复合机放卷部的导辊太多,走膜路程过长等等,这些因素都会导致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题几乎难以解决。

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三、柔软性——内应力的释放

不仅是复合膜各层间拉伸不一致产生内应力,聚氨酯胶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塑料,它的体积会收缩从而产生内应力。目前市面上有一种镀铝专用胶,它的设计原理就是让胶固化后柔软而具有弹性,弹性体可以吸收内应力,从而缓解镀铝层的转移。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少,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,也可以有效地减轻镀铝层转移现象。

熟化温度越高,聚氨酯胶粘剂固化速度越快,这个现象大家非常熟悉。复合基材经过复合操作时的加温、拉伸,收卷后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,可以连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,与镀铝基材的质量和处理手段有很大的关系。例如用于镀铝的CPP基材,选做电晕层的树脂能否使电晕效果持久?现在除了电晕处理外还有离子冲击的方法来增加CPP膜的表面张力,不同的处理工艺使镀铝层在是否容易被转移的性能方面有很大的区别。使用厂家对镀铝膜的内在性能处于信息不对称的地位,分析问题时缺乏根据,很多质量问题悬而未决。这里介绍一些较易鉴别的方法:

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,超过期限的膜镀铝层很容易转移。这里说的是从生产日期开始计算的储存期,它在生产商及分销商的仓库里存放的日期也要计算在内。气候也是我们考虑的因素,冬季储存期可略长而高湿的夏季却要适当缩短。

用达因水测量镀铝面的表面张力。镀铝面与铝箔面的表面张力不是一回事,镀铝面的表面张力可以反映基材的表面张力衰减的程度,从而与镀铝层的转移现象相关。一般VMCPP的镀铝面要求达到38达因,等于或低于36达因的就不能使用了,除非你的客户能容许。


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