Форум Guowang: причины расслоения ламинированных изделий и способы решения — запись обсуждения в QQ-группе

Планирование: редакционный отдел Packaging Frontier

Исполнение: Шэнь Сяоюнь, Фань Юэчань, Хуан Кайли

Днём 22 июня в двух QQ-группах и трёх WeChat-группах Packaging Frontier одновременно состоялось тематическое онлайн-мероприятие по техническому обмену, посвящённое причинам расслоения ламинированной продукции и способам их устранения. Мероприятие было организовано Информационным комитетом Ассоциации упаковки Гуандуна и Packaging Frontier, а его эксклюзивным спонсором выступил Пекин Хуатэн (Гуандун Гован). В мероприятии онлайн приняли участие более 3 000 участников групп.

Техническое обсуждение провёл г-н Чжэн Фанмин из компании Beijing Huateng (Guangdong Guowang). Г-н Чжэн рассмотрел различные причины расслоения ламината, включая низкую прочность сцепления слоёв, повреждения вследствие проникновения среды, деградацию при хранении и перенос металлизированного слоя, а также предложил соответствующие решения для предотвращения расслоения.

I. Причины расслоения ламинированной продукции и способы их устранения — Докладчик: Чжэн Фанмин

Помимо внешнего вида ламинации и плоскости намотки, основной проблемой, стоящей перед предприятиями по ламинации гибкой упаковки, является расслоение изделий на поздней стадии производства. В отличие от поверхностных белых пятен, пузырей и нарушений плоскости намотки, расслоение ламинированной продукции не всегда можно сразу обнаружить операторами.

Во многих случаях к моменту обнаружения конкретного случая расслоения уже произведено большое количество готовой или полуготовой продукции. Поэтому своевременное выявление и принятие превентивных мер для сокращения масштабов расслоения или его предотвращения имеют первостепенное значение.

(I) Необходимая подготовка для предотвращения расслоения

1. Проанализировать материалы, подлежащие ламинированию

Анализу подлежат полимерные плёнки, металлизированные плёнки или алюминиевая фольга, а также краски и покрытия, нанесённые на поверхность плёнки. В зависимости от характеристик различных материалов, типов и уровня качества красок необходимо установить соответствующие технологические параметры, такие как количество наносимого клея, натяжение при ламинировании, скорость работы машины, а также давление в сушильной камере и давление ламинирующих валов. Условия последующего отверждения также следует соответствующим образом скорректировать.

1. Требования к дальнейшей обработке изделия

Например, вакуумная упаковка, кипячение в воде при 100 °C, ретортная стерилизация при 121 °C, ретортная стерилизация при 135 °C и т. д. В соответствии с требованиями к последующим технологическим операциям выбирайте подходящие печатные краски и определяйте, необходимо ли добавлять отвердитель печатной краски. Также выбирайте подходящие клеевые составы и соответствующие соотношения компонентов и обеспечивайте нанесение достаточного количества клея, чтобы соответствовать требованиям по термостойкости и стойкости к гидролизу.

1. Чётко понимайте, что именно подлежит упаковке

Если в дальнейшем упаковываемый продукт содержит кислые или щелочные среды, растворители с высокой проникающей способностью, такие как спирт, уксусная кислота, метанол, толуол, или эмульгируемые концентраты пестицидов, а также специальные пищевые добавки, например усилитель вкуса этилмальтол, необходимо знать типы и конкретное содержание этих веществ, чтобы определить подходящий клей и установить соответствующие рабочие параметры технологического процесса.

Разные типы веществ оказывают разное воздействие на упаковочные пакеты. Вещества на основе растворителей, как правило, проникают сквозь внутреннюю плёнку и мигрируют по ней. При контакте с высокобарьерными материалами, такими как алюминиевая фольга или металлизированная плёнка, они накапливаются на их поверхности, вызывая набухание другой пластиковой плёнки и клея, и «раздвигают» две плёнки, тем самым приводя к расслоению.

Другой случай заключается в том, что кислотные или щелочные вещества проходят через внутреннюю термозапайную плёнку и вступают в контакт с клеевым слоем, реагируют с ним, вызывая его гидролиз или разрушение. После разрыва цепей клеевой слой утрачивает исходную адгезионную способность, что приводит к расслоению.

1. Срок хранения упаковочных плёнок и пакетов

За исключением случаев, когда упаковываемое содержимое имеет специальный состав, изделия пищевой упаковки в целом в полной мере отвечают срокам хранения и реализации пищевой продукции. Однако для ламинированных изделий, применяемых в строительстве и отделке, а также изделий, длительно размещаемых на открытом воздухе, необходимо проводить соответствующие ускоренные испытания на старение, чтобы обеспечить соответствие изделий требованиям при определённых условиях.

Следует учитывать влияние факторов окружающей среды, таких как высокая температура, сверхнизкая температура или высокая влажность. При длительном хранении при высокой температуре клей должен обладать хорошей термостойкостью и устойчивостью к ползучести под действием тепла. Аналогично, при сверхнизких температурах клей становится хрупким и также склонен к расслоению. В условиях высокой влажности ускоряется гидролиз клея, что также приводит к снижению прочности или даже к расслоению.

Особенно для металлизированных изделий и изделий из алюминиевой фольги алюминиевый слой легко окисляется, а коррозия постепенно распространяется с краёв плёнки или пакета.

В конечном счёте все полимерные материалы, включая пластиковые плёнки, печатные краски и клеевые составы, подвержены старению и снижению эксплуатационных характеристик, включая пожелтение, охрупчивание и меление. Всё это требует от нас определённого понимания условий применения продукции.

1. Обоснованный выбор краски

Перед печатью необходимо определить, нужна ли универсальная краска или термостойкая краска.

Когда появились полиуретановые краски для реверсной печати и ламинации, все они требовали применения соответствующего количества отвердителя, подобранного к конкретной краске. Однако из-за соображений стоимости многие производители красок используют однокомпонентные краски для реверсной печати даже при производстве ламинированных изделий, требующих ретортирования.

Таким образом, смола краски содержит большое количество соединений с активным водородом, и влияние этого на последующее ламинирование невозможно прогнозировать. Одновременно на выбор краски типографиями, выполняющими цветную печать, также влияют такие факторы, как срок службы краски, хранение и повторное использование остатков краски на последующем этапе, а также предотвращение высыхания краски на печатной форме.

1. Выбор клеевого состава

В процессе всего ламинирования доля затрат на клеевой состав должна быть минимальной. Однако роль, которую он играет, особенно важна.

Для конкретных требований к эксплуатационным характеристикам необходимо подобрать клей, способный им соответствовать.

(II) Распространённые виды расслоения и решения

1. Расслоение обнаруживается непосредственно после выхода из машины, либо отмечаются низкая прочность и отсутствие начальной адгезии.

Например, при ламинировании без растворителя или ламинировании с использованием некоторых клеевых составов, предназначенных специально для алюминиевой фольги и обладающих сравнительно большой молекулярной массой, после высыхания растворителя состояние поверхности выглядит относительно сухим. При ламинировании с более толстым вторым субстратом, например RCPP, может возникнуть состояние расслоения без начальной адгезии. Такая ситуация относительно распространена зимой при низкой температуре.

В этом случае образцы можно взять и подвергнуть отверждению/запеканию при температуре около 50 ℃. Как правило, прочность значительно возрастает примерно через десять минут. В противном случае проверьте, нормально ли качество клея или нормально ли проведена обработка поверхности плёнки.

1. Расслоение после отверждения

К этой проблеме относятся случаи, когда прочность на отрыв после отверждения крайне низкая. Сначала определите, на какой плёнке находится клей. Если оценить это невооружённым глазом затруднительно, качественный анализ можно провести с помощью инфракрасного спектрометра.

Определив плёнку с расслоением, проанализируйте по её характеристикам, является ли это проблемой обработки поверхности, недостаточной прочностью клеевого соединения или вызвано выделением в плёнке (например, из ПЭ) добавок, таких как скользящие агенты.

1. Расслоение ламинированной плёнки или пакетов после хранения при комнатной температуре

Как правило, для ламинированной продукции клей через 7 дней после завершения ламинирования считается отверждённым почти на 100%, а прочность отслаивания обычно стабилизируется.

Однако ламинированные плёнки, краски и клеевые материалы в различной степени подвержены старению и разрушению при разных условиях температуры, влажности и освещённости. Длительное хранение может привести к снижению прочности сцепления слоёв или даже к расслоению.

Для обычного содержимого упаковки, если после краткосрочного хранения возникает расслоение, при условии исключения возможности наличия в содержимом специальных проникающих веществ необходимо установить, влияют ли условия хранения на этот процесс и соответствует ли стабильность клея при старении требованиям.

1. Расслоение при изготовлении пакета, также известное как расслоение в зоне термозапайки

Такая ситуация чаще всего возникает, когда клей не полностью отверждён. При термозапайке высокая температура размягчает клей, а его смещение под нагрузкой легко приводит к расслоению.

В этом случае необходимо учитывать несколько аспектов: подходит ли соотношение компонентов клея, надёжно ли качество печатной краски, соответствует ли чистота растворителя установленным требованиям и соответствуют ли остатки растворителя после печати и ламинации стандарту.

1. Расслоение после кипячения в воде или стерилизации в автоклаве

Здесь также рассматриваются два случая: упаковка обычного содержимого, подвергнутая кипячению в воде и стерилизации в автоклаве, а также упаковка содержимого со специальными средами, подвергнутая кипячению в воде и стерилизации в автоклаве.

Прежде всего необходимо определить, подходит ли выбор клея и используется ли он в соответствии с рекомендациями поставщика клея. Для продукции с требованиями к термостойкости, особенно содержащей алюминиевую фольгу, требования к производственному процессу также строже, чем для обычной продукции, например контроль остатков растворителя после печати и ламинирования, обеспечение достаточного количества нанесённого клея и установление подходящих условий отверждения, включая температуру отверждения и достаточное время отверждения.

Для продуктов, содержимое которых содержит специальные добавки или проникающие растворители, также необходимо провести предварительные испытания. Таких веществ много, и степень их воздействия различается, поэтому перед массовым производством необходимо провести дополнительные испытания.

1. Расслоение после хранения содержимого, содержащего специальные вещества

После упаковки конкретного содержимого или после соответствующих операций кипячения в воде либо стерилизации в реторте расслоение возникает только после выдержки в течение некоторого времени. В таких случаях необходимо проводить испытания на старение при хранении, чтобы упаковочный пакет мог выдержать длительное воздействие проникновения содержимого.

1. Расслоение металлизированной ламинированной плёнки и методы его устранения

Расслоение металлизированной ламинированной плёнки, также часто называемое отслоением металлизации или переносом металлизации, всегда создавало проблемы для компаний, производящих гибкую упаковку. Оно проявляется непосредственно в том, что свежеламинированное изделие имеет хорошую начальную прочность сцепления, однако после отверждения прочность на отслаивание значительно снижается, а при разъединении слоёв обнаруживается, что металлизированный слой полностью или в основном переносится на другой субстрат.

Это явление в основном возникает при использовании плёнки PET с печатью, ламинированной с VMPET, с плёнкой PE в качестве подложки для термозапайки; относительно высокая вероятность его возникновения также наблюдается при ламинировании плёнки PET с печатью или плёнки OPP с печатью с VMCPP.

Расслаивание металлизированного ламината тесно связано с качеством самой металлизированной плёнки. Низкокачественная металлизированная плёнка с большой вероятностью может вызвать такую проблему с качеством. Кроме того, существует мнение, что если для клея характерны высокие внутренние напряжения, обусловленные реакцией, и высокая степень кристалличности, он также может легко повредить металлизированную плёнку и привести к расслаиванию.

При решении проблемы переноса металлизированного слоя обычно повышают эластичность клеевой плёнки, чтобы напряжение, возникающее на границе с металлизированным слоем и повреждающее покрытие, поглощалось и снималось, тем самым замедляя отслаивание металлизированного слоя. Наиболее распространённый способ заключается в уменьшении количества отвердителя, что позволяет снизить степень кристалличности клеевого слоя и сделать его более мягким.

Однако при использовании данной практики рекомендуется провести достаточные испытания, чтобы впоследствии обеспечить прочность на отрыв и избежать образования складок и туннелей вследствие неполного высыхания клея.

Кроме того, сокращение времени отверждения также способствует постепенному высвобождению внутренних напряжений, возникающих в клее в ходе реакции. Однако для обеспечения надлежащего результата отверждения рекомендуется сократить время отверждения, одновременно надлежащим образом повысив температуру отверждения.

1. Расслоение ламинированной плёнки при термосварке

Данное явление представляет собой расслоение, возникающее при изготовлении пакета. Основные причины следующие:

① Недостаточная термостойкость клея.

② Нарушение соотношения компонентов при смешивании клея. Возможны следующие ситуации: во-первых, испорчен ли отвердитель и утратил ли он до определённой степени свою эффективность; допущена ли ошибка смешивания в производственном процессе; превышают ли установленные нормы показатели чистоты, содержания спирта и влаги в растворителе; превышают ли допустимые нормы остаточное содержание растворителя в печати, показатели качества печатной краски и содержание остаточных веществ с активным водородом; а также имеют ли место факторы окружающей среды, например, слишком высокая влажность.

③ Недостаточное отверждение. Следует учитывать, есть ли достаточно времени для отверждения при подходящей температуре.

④ Влияние остатков растворителя. Как в процессе печати, так и в процессе ламинирования, если количество остаточного растворителя между слоями плёнки слишком велико, то, с одной стороны, он вызывает набухание клея и плёнки, а с другой стороны, объёмное расширение при нагреве также в определённой степени приводит к расслоению.

1. Отслоение краски (перенос) и расслоение печатной плёнки

Для печатных плёнок обычно используют BOPP, PET или нейлоновую плёнку.

Что касается переноса краски на плёнке BOPP, это обычно обусловлено relatively низкой полярностью материала PP, недостаточной адгезией печатной краски к его поверхности и переносом краски на внутреннюю плёнку клеевым слоем.

Для ламинированных изделий, в которых BOPP используется в качестве плёнки с печатью, требования к прочности сцепления данного слоя обычно не слишком высоки, кроме того, плёнка BOPP также легко рвётся при растяжении.

Однако плёнка PET с печатью обладает высокой полярностью. Даже без обработки её поверхностное натяжение превышает 42 дин/см, и в целом она имеет хорошую адгезию к большинству красок для обратной печати.

Но после нанесения двухкомпонентного полиуретанового клея и ламинирования с другими плёнками, особенно с гибкими внутренними плёнками, например плёнкой PE, при испытании на отслаивание иногда обнаруживается перенос слоя печатной краски на внутреннюю плёнку. Чем толще внутренняя плёнка, тем заметнее это явление.

Почему это происходит? На самом деле это тесно связано с характеристиками PET-плёнки. Эта плёнка обладает хорошими барьерными свойствами и высокой стойкостью к проницанию, а её проницаемость для растворителей, используемых при печати, также низкая. Когда остаточное содержание растворителя в процессе печати слишком высокое, растворитель в процессе ламинирования легче проникает в слой краски, и растворителю тем сложнее полностью испариться.

Различные растворители, накопившиеся между слоями печатной плёнки, перемещаются, проникают и вызывают набухание между слоями плёнки, что на поздней стадии приводит к низкой прочности сцепления печатного слоя и даже к расслаиванию.

Чтобы избежать этой проблемы с переносом краски, при печати и ламинировании обратите внимание:

Хорошо контролируйте остатки растворителя после печати и тщательно высушивайте слой краски, чтобы избежать его преждевременного высыхания. Если возможности печатной машины ограничены и эффект сушки неудовлетворителен, напечатанную плёнку можно один раз перемотать через ламинатор и просушить в сушильном туннеле ламинатора, чтобы обеспечить полное удаление растворителя из напечатанной плёнки.

(2) То же относится и к процессу ламинации. Растворитель в клеевом слое должен как можно полнее испаряться при прохождении через сушильный тоннель, а системы отопления и вытяжной вентиляции сушильного тоннеля ламинатора должны находиться в исправном рабочем состоянии.

В конечном счёте, формы расслаивания ламината различны, и подходы к решению этой проблемы у разных компаний, занимающихся цветной печатью, неодинаковы. Компаниям следует проводить анализ с учётом фактических условий собственного производства и постоянно обобщать опыт, и тогда они смогут качественно решить проблему расслаивания ламината.

II. Бесплатная сессия обмена опытом

1. Остаточное содержание растворителя

Сяоянь из Чжунтуо: В целом, при каком уровне остаточного содержания растворителя проблема легко возникает?

Чжэн Фанмин из компании «Гуандун Гуован»:

Однозначного числового значения нет. Разные материалы и разная толщина слоя краски дают разные результаты. Как правило, требования к отбору образцов для ламинации по-прежнему используются как ориентир.

Рекомендуется использовать качественный печатный образец в качестве эталонного, а после испытаний принимать полученное значение за стандарт. Согласно нашим многолетним обобщениям результатов испытаний на остаточное содержание растворителей на предприятиях цветной печати, этот показатель, как правило, можно контролировать на уровне ниже 2 мг/м². Отбор проб и анализ проводятся сразу после печати; разумеется, во многих случаях этот показатель может быть ещё ниже.

Сяоян из «Чжунто»:

Да, для этого необходимо собирать данные в течение длительного времени. В настоящее время у многих компаний имеется большое количество чернил, особенно старых, а в способах хранения есть определённые недоработки, которые приводят к старению чернил и зачастую к низкой прочности после печати и ламинирования. Что касается PET/VMPET/PE и CPP, при выборе материалов для термозапайки на что следует обратить внимание или какие меры контроля следует принять, чтобы уменьшить эффект переноса металлизированного покрытия?

Чжэн Фанмин из компании Guangdong Guowang:

Это в основном зависит от качества металлизированной плёнки. Кроме того, при использовании обычно более толстых подложечных плёнок явление переноса металлизации возникает чаще.

Минимизируйте норму нанесения клея при ламинировании печатной плёнки и снижайте деформацию подложечной плёнки при растяжении.

Чжэн Фанмин из компании Гуандун Гоуван:

Также относительно часто корректируют соотношение компонентов при смешивании клея.

Надеюсь, все обратите внимание на повышение качества нанесения покрытия.

Сяоян из компании Чжунтуо:

Аспекты, связанные с переносом металлизации, действительно весьма многообразны: от краски и остатков растворителя до массы наносимого клея, способа смешивания клея, температуры сушильного туннеля, натяжения при намотке и условий отверждения и т. д. Кроме того, все эти факторы неотделимы от прочности металлизации.

1. Сяо Чжан из Mingyou Packaging: Наш новый заказ — MOPP19//(VMPET-PET)12//PET12//CPP65. Из них для MOPP19//(VMPET-PET)12 планируется использовать клей на водной основе, для (VMPET-PET)12//PET12 — клей на основе растворителя, а PET12//CPP65 будет ламинирован с использованием клея без растворителя. Этот заказ пока не произведён. Такая структура изготавливается впервые, причём это пакет с разным дизайном лицевой и оборотной сторон. Будет ли прочность отслаивания слоя MOPP/(VMPET-PET) низкой при использовании клея на водной основе?

Даст ли ламинация без растворителя немного более высокую прочность на отслаивание, чем клей на водной основе?

Клей на водной основе, как правило, не вызывает расслоения. Кроме того, внутренний слой ПЭТ следует подвергать двойной обработке коронным разрядом. Чтобы предотвратить перенос металлизации, если используется клей на основе растворителя: во-первых, наносите меньше клея; во-вторых, отверждайте его при максимально низкой температуре; в-третьих, уменьшите растягивающую деформацию плёнки.

Сяо Чжан из компании Mingyou Packaging:

Разные цвета краски также имеют разную прочность отрыва, однако стандарт нашей компании по прочности отрыва установлен на основе единственного показателя без разграничения значений для каждого цвета, поэтому нам часто приходится проходить процедуру согласования. Для структур типа BOPA15/PE52 (жевательные палочки, замороженные продукты) каков общий стандарт прочности отрыва?

Для разных цветов краски характерна разная прочность отрыва; всё зависит лишь от величины этого различия.

Чжэнь Фанмин из Гуандун Гуован:

Нейлон NY, ламинированный с PE, обычно позволяет достигать относительно высокой прочности. Вас больше беспокоит его стойкость при хранении в холоде?

Сяо Чжан из Mingyou Packaging:

Мы производим продукцию в виде желейных палочек из BOPA/PE, и прочность на расслаивание у разных партий иногда хорошая, иногда плохая — нестабильная. Ранее мы получали жалобы на разрыв пакетов для желейных палочек, поэтому нас больше беспокоит проблема расслаивания.

1. Если для печати используются краски на водной основе, а затем проводится бессольвентное ламинирование с некоторыми высокобарьерными плёнками, на какие вопросы нужно обратить внимание?

Чжэн Фанмин из Guangdong Guowang:

Главная проблема печати водными красками заключается в высыхании растворителя (воды). По сравнению с эфирами и спиртами вода труднее испаряется. Безрастворительный клей содержит большое количество групп NCO, которые реагируют с молекулами воды с образованием газа CO₂.

При выполнении ламинации необязательно разбираться в клеевых составах каждого производителя, однако желательно в целом знать распространённые типы клеёв и классификацию их эксплуатационных свойств, представленную на рынке. Это поможет выбрать подходящие клеи для различных ламинированных изделий.

Чжэн Фанмин из Гуандун Гуован:

Да, таким образом можно комплексно подобрать подходящий клей с учётом эксплуатационных характеристик и стоимости.

1. Упаковка шлифовальной бумаги: Почему клей после смешивания с растворителем становится белым?

Побеление клея может быть вызвано тем, что в эфирорастворимый клей по ошибке добавили спиртовой растворитель, из-за чего смола и растворитель стали несовместимыми и клей побелел.

Чжэн Фанмин из Гуандун Гуован:

Такая ситуация действительно может возникать, а в тяжёлых случаях клей может даже комковаться. Как правило, при первом вскрытии/смешивании клей находится в высоковязком состоянии; этилацетат имеет низкую вязкость и относительно низкую молекулярную массу. В этот период может произойти разделение фаз, что проявляется в виде побеления. Такое состояние может возникать даже без добавления отвердителя, причём оно более заметно для клея для алюминиевой фольги или клея для ретортной стерилизации при высоких температурах.

Но если после равномерного перемешивания клей всё ещё остаётся белым, необходимо учитывать другие факторы.

После разбавления он должен оставаться белым.

Чжэн Фанмин из компании Гуандун Гуован:

Тогда последовательно проверьте, не загрязнён ли растворитель, не использован ли неподходящий растворитель и не является ли причиной качество клея.

1. Чжан из компании Фангда Упаковка: Мы используем клей на основе растворителя. Почему на трёхслойном ламинате происходит расслоение в месте, где точечной термозапайкой закреплена зип-застёжка? Структура: PA//VMPET//PE.

Чжэн Фанмин из компании Гуандун Гуован:

Если средний слой металлизирован, то в этом случае возникает относительно больше сложностей. Место термозапайки подвергается воздействию высокой температуры и довольно значительного растяжения.

Чжан из компании Fangda Упаковка:

Сейчас на нём видны разрушение и расслоение.

Лю Минхуа из Chongqing Jute:

Расслоение должно быть на слое NY/MPET, верно? Если это наружный слой, уточните, идёт ли речь о переносе краски или о переносе металлизации.

Чжэн Фанмин из Guangdong Guowang:

Сначала оцените состояние расслоения. Если расслоение появляется только в зоне зип-застёжки, это часто связано с недостаточной степенью отверждения. Я вижу, что этот пакет напечатан сплошным слоем краски, поэтому также обратите внимание на качество отверждения слоя краски. Проверьте, не является ли наружный слой липким.

По возможности для краски с подложкой добавьте в эту краску специальный отвердитель для краски. Разумеется

Лю Минхуа из Chongqing Jute:

В целом, когда в качестве наружного слоя используется нейлон, стабильность металлизированного ламината относительно невысока, и явление переноса металлизации также довольно выражено. С одной стороны, это связано с высокой полярностью нейлона; с другой стороны, нейлон в качестве поверхностного слоя после впитывания влаги даёт относительно большую усадку, что легко приводит к переносу металлизации или снижению прочности. Для структур такого типа рекомендуется использовать усиленную металлизированную плёнку.

Fangda Packaging:

Хорошо, спасибо.

Полиуретановый клей на водной основе позволяет эффективно решить проблему переноса металлизированного слоя и может использоваться для изготовления пакетов методом термозапайки и запайки зип-застёжкой.

Алвин из Jiahe Wansheng:

Клей для алюминиево-пластиковой ламинации также может использоваться.