Wraz z rozwojem branży opakowań elastycznych wymagania klientów dotyczące wyglądu i parametrów toreb opakowaniowych stopniowo rosną. W niektórych torebkach opakowaniowych zrezygnowano z dwu-warstwowej struktury PET/CPP (PE) na czterowarstwową-strukturę BOPP/PET/AL/CPP (PE). Czterowarstwowa struktura łączy w sobie wysokie właściwości barierowe folii aluminiowej ze sztywnością i estetyką PET.
W tym artykule analizowano przede wszystkim przyczyny problemów z łuszczeniem się i rozwarstwianiem w czterowarstwowych strukturach BOPP/AL/PET/CPP (PE), gdy klienci korzystają z maszyn przywoławczych, oraz przedstawiono odpowiednie rozwiązania.
1.Peeling na maszynach przywoławczych
Wiele-produktów z najwyższej półki przyjmuje obecnie strukturę BOPP/AL/PET/CPP (PE), co odzwierciedla trend stopniowego zwiększania wartości dodanej produktów opakowaniowych. W miarę wzrostu liczby warstw w workach opakowaniowych coraz bardziej widoczne stają się nieprawidłowości w wytrzymałości laminowania pomiędzy każdą warstwą podczas procesu kompozytowego. Jest to szczególnie widoczne w matowych strukturach BOPP/AL/PET/CPP, gdzie często występują problemy takie jak rozrywanie i łuszczenie się samej matowej folii, słaba wytrzymałość pomiędzy matowym BOPP i AL oraz częste rozwarstwianie.
Rysunek 1Rozdarcie i łuszczenie się samej matowej folii
Rysunek 2Rozwarstwienie spowodowane słabą siłą wiązania pomiędzy matową folią a warstwą aluminium (AL).
Analiza interfejsu różnych sekwencji materiałów w czterowarstwowych foliach kompozytowych
Postać3 BOPP/AL/PET/CPP Rysunek 4 BOPP/PET/AL/CPP
Z analizy interfejsu struktury materiału pokazanej na rysunku 3 wynika, że czterowarstwowa folia kompozytowa w rzeczywistości składa się z następujących interfejsów:
Matowa BOPP/warstwa tuszu;
Matowa BOPP/warstwa kleju 1;
Warstwa atramentu/warstwa kleju 1;
Warstwa kleju 1/warstwa folii aluminiowej;
Warstwa folii aluminiowej/warstwa kleju 2;
Warstwa kleju 2/warstwa PET;
Warstwa PET/warstwa kleju 3;
Warstwa kleju 3/warstwa CPP.
W tym złożonym filmie obiektywnie istnieje osiem wspomnianych interfejsów. Jednak tylko trzy z tych interfejsów-a konkretnie interfejsy 2, 3 i 4 są istotne w przypadku problemów związanych z rozwarstwianiem i łuszczeniem przedstawionych na rysunkach 1 i 2.
Podczas badania siły odrywania tego czterowarstwowego worka kompozytowego- wartość siły odrywania uzyskuje się za pomocą maszyny do badania rozciągania. Jednak rzadko zdarza się, aby ktokolwiek dokładniej badał, która konkretna powierzchnia styku uległa rozdzieleniu w obranej próbce kompozytu. Zamiast tego często subiektywnie zakłada się, że ta wartość siły odrywania reprezentuje siłę adhezji środka wiążącego. W powyższym przykładzie wartość ta reprezentowałaby całkowitą, ale minimalną siłę przyczepności pomiędzy trzema interfejsami: matowy BOPP/warstwa kleju 1, warstwa atramentu/warstwa kleju 1 i warstwa kleju 1/warstwa folii aluminiowej.
W praktyce mogą wystąpić trzy dodatkowe scenariusze:
Podczas procesu odrywania matowy BOPP może się rozerwać, co oznacza, że następuje rozdzielenie wewnątrz warstwowego podłoża zadrukowanego.
Podczas procesu odrywania może nastąpić rozdzielenie w warstwie atramentu, pomiędzy dwiema różnymi warstwami atramentu lub w obrębie tej samej warstwy atramentu.
Rozwarstwienie może nastąpić w samej warstwie kleju.
Identyfikacja dokładnego miejsca styku, w którym następuje separacja, ma kluczowe znaczenie dla dokładnego diagnozowania i analizowania przyczyn małej siły odrywania w foliach kompozytowych oraz zapobiegania powtarzaniu się podobnych problemów.
Właściwości fizyczne matowych materiałów BOPP, PET, AL i CPP
Tabela 1 Właściwości fizyczne czterech materiałów
Jak pokazano w tabeli 1, właściwości fizyczne matowego BOPP, PET i AL są takie, że wytrzymałość na rozciąganie i wydłużenie przy zerwaniu matowego BOPP i PET są podobne. Kiedy kolejność PET i AL w strukturze kompozytowej zostanie odwrócona, właściwości plastyczne PET mogą skutecznie chronić matowy OPP przed uszkodzeniami powodowanymi przez pasy maszyny przywoławczej.
4. Analiza przyczyn złuszczania się maszyn przywoławczych
Jeśli chodzi o rozwarstwienie spowodowane słabą siłą wiązania pomiędzy matowym BOPP i AL na rysunku 1, analiza powierzchni styku wykazała, że warstwa kleju znajduje się po stronie AL. Zmierzona wytrzymałość kompozytu pomiędzy matową folią a warstwą kleju wynosi 0,8 N/15 mm, co nie spełnia wymagań normy krajowej GB/T 28118 dotyczącej wytrzymałości na odrywanie większej lub równej 2 N/15 mm w konstrukcjach z folii aluminiowej. Niewystarczająca siła klejenia jest główną przyczyną-rozwarstwiania zadrukowanej folii na dużym obszarze.
Rysunek 5 Torba do pakowania przechodząca przez maszynę przywoławczą
Rysunek 6 Obszar peelingu powiększony 50 razy
Rysunek 6 ilustruje separację w obrębie matowego podłoża z folii BOPP: „rozdarcie lub rozszczepienie międzywarstwowego podłoża”. Odnosi się to do zjawiska, w którym samo podłoże ulega separacji międzywarstwowej podczas badania wytrzymałości na odrywanie po obróbce kompozytowej współ-wytłaczanych folii bazowych.
Powiększając torbę pokazaną na rysunku 2 50 razy, aby uzyskać rysunek 6, można zaobserwować, że złuszczanie następuje w wyniku oddzielenia się w matowym podłożu z folii BOPP, gdy paski maszyny przywoławczej oddziałują tarciowo z-przekrojem poprzecznym ostrza tnącego-tworzącego torbę. Zjawisko to wskazuje, że siła kohezji folii OPP jest mniejsza niż siła przyczepności warstwy farby lub siła wiązania warstwy kleju z folią OPP.
Przeprowadziliśmy następujące eksperymenty porównawcze:
Stosując klej w konwencjonalnych proporcjach, warstwa kleju po starzeniu całkowicie się utwardzi. Podczas badania wytrzymałości na odrywanie folia OPP wykazywała rozdarcie, jak pokazano na rysunku 7, przy zmierzonych wartościach wytrzymałości na odrywanie w zakresie 0,5–0,7 N/15 mm.
Rysunek 7. Separacja międzywarstwowa folii OPP
② Celowe zmniejszenie dawki utwardzacza, składnika NCO, spowodowało, że warstwa kleju zachowała pewien stopień kleistości nawet po procesie starzenia. Podczas badania wytrzymałości na odrywanie folię OPP można było całkowicie oderwać, a zmierzona wartość wytrzymałości na odrywanie nie była mniejsza niż 1,5 N/15 mm.
Powyższe wyniki eksperymentów wskazują, że folia OPP jest podłożem podatnym na wewnętrzne oddzielanie się lub rozdzieranie międzywarstw. W warunkach, w których warstwa kleju jest całkowicie utwardzona, zmierzona wartość wytrzymałości na odrywanie nie reprezentuje siły wiązania na styku warstwy kleju z folią OPP, ale raczej siłę wymaganą do rozdarcia lub oddzielenia samego podłoża. Zmniejszając zawartość NCO w kleju lub zmniejszając ilość powłoki, siła przyczepności pomiędzy warstwą kleju a folią OPP jest celowo niższa niż początkowa wytrzymałość wymagana do rozdarcia podłoża folii OPP.
5.Analiza-przekroju poprzecznego toreb po odwróceniu kolejności PET i AL
Używając ręcznej lupy do fotografowania i analizowania-przekroju poprzecznego ostrza-torby, zaobserwowano, że po odwróceniu kolejności materiałów poprawiona siła wiązania między warstwami dała gładki i schludny-przekrój poprzeczny bez żadnego zawijania się na zewnątrz. To skutecznie zapobiegło problemom z odklejaniem się podczas przechodzenia przez maszynę przywoławczą.
Rysunek 8 Przekrój poprzeczny-torby do pakowania
Rysunek 9 Powiększony widok przekroju-torby do pakowania
Porównanie danych wytrzymałościowych po odwróceniu kolejności materiałów
Tabela 7 Dane wytrzymałościowe po odwróceniu kolejności materiałów
Według danych porównawczych dotyczących wytrzymałości, po odwróceniu kolejności materiałów, można poprawić wytrzymałość na odrywanie pomiędzy każdą warstwą. Kiedy worek-tworzy ostrze tnące dociska się do dołu,-przekrój poprzeczny nie wykazuje znaczącego zawijania się na zewnątrz, co pomaga zapobiegać odrywaniu się podczas pracy na maszynie przywoławczej.
7. Wniosek
Ponieważ liczba warstw materiału w kompozytowych torebkach opakowaniowych staje się coraz bardziej złożona, istotne jest uwzględnienie charakterystyki użytkowania klienta w całym procesie-od projektowania, wyboru surowców i planowania konstrukcyjnego po produkcję i testowanie-w celu zwiększenia wydajności torebek opakowaniowych po stronie klienta. Aby rozwiązać problem łuszczenia się i rozwarstwiania czterowarstwowych worków opakowaniowych z-aluminium-plastiku kompozytowego podczas pracy maszyny przywoławczej, dostosowanie sekwencji materiałów kompozytowych i optymalizacja składu utwardzacza warstwy wierzchniej może skutecznie spełnić wymagania w zakresie zapobiegania złuszczaniu i rozwarstwianiu w maszynach przywoławczych.