S razvojem industrije fleksibilne ambalaže, zahtjevi kupaca za izgledom i učinkom vrećica za pakiranje postupno su se povećavali. Neke vrećice za pakiranje prešle su s dvo-slojne PET/CPP (PE) strukture na četvero-slojnu BOPP/PET/AL/CPP (PE) strukturu. Četvero-slojna struktura kombinira svojstva visoke barijere aluminijske folije s krutošću i estetskom privlačnošću PET-a.
Ovaj članak prvenstveno analizira uzroke problema s ljuštenjem i delaminacijom u četveroslojnim-slojnim BOPP/AL/PET/CPP (PE) strukturama kada korisnici koriste strojeve za stranice i predstavlja odgovarajuća rješenja.
1.Guljenje na strojevima za stranice
Mnogi vrhunski-proizvodi sada usvajaju strukturu BOPP/AL/PET/CPP (PE), odražavajući trend postupnog povećanja dodane vrijednosti u proizvodima za pakiranje. Kako se broj slojeva u vrećicama za pakiranje povećava, abnormalnosti u čvrstoći laminiranja između svakog sloja tijekom kompozitnog procesa postaju sve istaknutije. Ovo je posebno vidljivo u mat BOPP/AL/PET/CPP strukturama, gdje se često javljaju problemi kao što je kidanje i ljuštenje samog mat filma, slaba čvrstoća između mat BOPP i AL i često odstranjivanje.
Slika 1Trganje i ljuštenje samog mat filma
Slika 2Delaminacija zbog slabe čvrstoće lijepljenja između mat filma i sloja aluminija (AL)
Analiza sučelja različitih sekvenci materijala u četvero-slojnim kompozitnim filmovima
Lik3 BOPP/AL/PET/CPP Slika 4 BOPP/PET/AL/CPP
U analizi sučelja strukture materijala prikazanoj na slici 3, četvero-slojni kompozitni film zapravo se sastoji od sljedećih sučelja:
Mat BOPP/sloj tinte;
Mat BOPP/ljepljivi sloj 1;
Sloj tinte/ljepljivi sloj 1;
Ljepljivi sloj 1/sloj aluminijske folije;
Sloj aluminijske folije/ljepljivi sloj 2;
Ljepljivi sloj 2/PET sloj;
PET sloj/ljepljivi sloj 3;
Ljepljivi sloj 3/CPP sloj.
U ovom kompozitnom filmu objektivno postoji spomenutih osam sučelja. Međutim, samo su tri od ovih sučelja-konkretno sučelja 2, 3 i 4 relevantna za probleme odvajanja i ljuštenja ilustrirane na slici 1 i slici 2.
Prilikom ispitivanja sile ljuštenja ove četvero-slojne kompozitne vrećice, vrijednost sile ljuštenja dobiva se pomoću stroja za ispitivanje zateznosti. Međutim, rijetko je da itko dalje istražuje koje je specifično sučelje doživjelo odvajanje u oguljenom kompozitnom uzorku. Umjesto toga, često se subjektivno pretpostavlja da ova vrijednost sile ljuštenja predstavlja adhezivnu snagu vezivnog sredstva. U gornjem primjeru, ova bi vrijednost predstavljala sveobuhvatnu, ali minimalnu snagu lijepljenja između tri sučelja: mat BOPP/ljepljivi sloj 1, sloj tinte/ljepljivi sloj 1 i ljepljivi sloj 1/sloj aluminijske folije.
U praksi se mogu pojaviti tri dodatna scenarija:
Tijekom procesa ljuštenja, mat BOPP se može pocijepati, što znači da do odvajanja dolazi unutar unutarnje slojevitog tiskanog supstrata.
Tijekom procesa ljuštenja može doći do razdvajanja unutar sloja tinte, bilo između dva različita sloja tinte ili unutar istog sloja tinte.
Može doći do odvajanja unutar samog sloja ljepila.
Identificiranje točnog sučelja na kojem dolazi do odvajanja kritično je važno za točno dijagnosticiranje i analizu uzroka niske sile ljuštenja u kompozitnim filmovima i za sprječavanje ponavljanja sličnih problema.
Fizička svojstva mat BOPP, PET, AL i CPP materijala
Tablica 1. Fizička svojstva četiri materijala
Kao što je prikazano u tablici 1, fizikalna svojstva mat BOPP-a, PET-a i AL-a takva su da su vlačna čvrstoća i istezanje pri prekidu mat-BOPP-a i PET-a slični. Kada je redoslijed PET-a i AL-a obrnut u kompozitnoj strukturi, plastične karakteristike PET-a mogu učinkovito zaštititi mat OPP od oštećenja uzrokovanih remenima stroja za stranice.
4. Analiza uzroka ljuštenja na straničnim strojevima
Što se tiče delaminacije zbog slabe čvrstoće lijepljenja između mat BOPP-a i AL-a na slici 1, analiza sučelja otkrila je da je sloj ljepila na strani AL-a. Izmjerena čvrstoća kompozita između mat filma i ljepljivog sloja je 0,8 N/15 mm, što ne ispunjava zahtjeve nacionalnog standarda GB/T 28118 od veće ili jednako 2 N/15 mm za čvrstoću na ljuštenje u strukturama od aluminijske folije. Nedovoljna snaga lijepljenja primarni je uzrok raslojavanja velike-površine tiskanog filma.
Slika 5 Vreća za pakiranje prolazi kroz stroj za ostranjivanje
Slika 6 Područje ljuštenja uvećano 50 puta
Slika 6 ilustrira odvajanje unutar mat BOPP filmske podloge: "kidanje međusloja ili cijepanje podloge." Ovo se odnosi na fenomen u kojem se sam supstrat podvrgava odvajanju međusloja tijekom ispitivanja čvrstoće na ljuštenje nakon kompozitne obrade ko-ekstrudiranih osnovnih filmova.
Povećanjem vrećice prikazane na slici 2 za 50 puta da se dobije slika 6, može se primijetiti da do ljuštenja dolazi zbog odvajanja unutar mat BOPP filmske podloge kada remenje stroja za stranice trenjem djeluje s poprečnim-presjekom oštrice za rezanje-vreće. Ova pojava ukazuje na to da je kohezijska čvrstoća OPP filma niža od adhezijske čvrstoće sloja tinte ili snage lijepljenja između ljepljivog sloja i OPP filma.
Proveli smo sljedeće usporedne eksperimente:
Korištenjem ljepila u skladu s konvencionalnim omjerom, sloj ljepila se potpuno očvrsnuo nakon starenja. Tijekom ispitivanja čvrstoće na ljuštenje, OPP film je pokazao kidanje kao što je prikazano na slici 7, s izmjerenim vrijednostima čvrstoće na ljuštenje u rasponu između 0,5–0,7 N/15 mm.
Slika 7 Odvajanje međusloja OPP filma
② Namjerno smanjenje doze NCO komponente sredstva za stvrdnjavanje rezultiralo je zadržavanjem određenog stupnja ljepljivosti sloja ljepila čak i nakon procesa starenja. Tijekom testiranja čvrstoće na ljuštenje, OPP film se mogao potpuno odlijepiti, s izmjerenim vrijednostima čvrstoće na ljuštenje ne manjim od 1,5 N/15 mm.
Gore navedeni eksperimentalni rezultati pokazuju da je OPP film supstrat sklon unutarnjem odvajanju međusloja ili kidanju. Pod uvjetima u kojima je sloj ljepila potpuno očvrsnuo, izmjerena vrijednost čvrstoće na ljuštenje ne predstavlja čvrstoću lijepljenja na granici između sloja ljepila i OPP filma, već silu potrebnu za trganje ili odvajanje same podloge. Smanjenjem sadržaja NCO u ljepilu ili smanjenjem količine premaza, čvrstoća ljepila između ljepljivog sloja i OPP filma namjerno je niža od početne čvrstoće potrebne za kidanje supstrata OPP filma.
5.Analiza poprečnog-presjeka vrećica nakon obrnutog redoslijeda PET i AL
Korištenjem ručnog povećala za fotografiranje i analizu poprečnog-presjeka-oštrice za rezanje vrećice, primijećeno je da je nakon obrnutog redoslijeda materijala poboljšana čvrstoća vezivanja između slojeva rezultirala glatkim i urednim poprečnim-presjekom bez ikakvog uvijanja prema van. Ovo je učinkovito spriječilo probleme s ljuštenjem prilikom prolaska kroz stroj za stranice.
Slika 8 Poprečni-presjek vrećice za pakiranje
Slika 9 Uvećani prikaz poprečnog-presjeka vrećice za pakiranje
Usporedba podataka o čvrstoći nakon promjene redoslijeda materijala
Tablica 7 Podaci o čvrstoći nakon promjene redoslijeda materijala
Prema usporednim podacima o čvrstoći nakon obrnutog redoslijeda materijala, čvrstoća ljuštenja između svakog sloja može se poboljšati. Kada se rezna-oštrica za izradu vrećica pritisne prema dolje, poprečni-presjek ne pokazuje značajnije uvijanje prema van, što pomaže u sprječavanju ljuštenja tijekom rada na stroju za stranice.
7. Zaključak
Kako broj slojeva materijala u kompozitnim vrećicama za pakiranje postaje sve složeniji, bitno je uzeti u obzir karakteristike upotrebe klijenta tijekom cijelog procesa-od dizajna, odabira sirovina i strukturnog planiranja do proizvodnje i testiranja-kako bi se poboljšala izvedba vrećica za pakiranje na kraju klijenta. Kako bi se riješio problem ljuštenja i delaminacije u četvero-slojnim aluminijskim-kompozitnim vrećicama za pakiranje tijekom rada stroja za stranice, prilagodba slijeda kompozitnog materijala i optimizacija formulacije sredstva za očvršćavanje površinskog sloja može učinkovito ispuniti zahtjeve za sprječavanje ljuštenja i delaminacije na strojevima za stranice.