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复合时铝箔纵向裂纹的成因及消除措施

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近来,在复合好的料中时常发现铝箔有纵向裂纹出现。
通过对有此现象产品的仔细观察后发现以下几点:1.裂纹只在铝箔上形成,都为纵向,长度较长;2.都出现在离卷芯一米至十几米处,重约1kg左右的料之间,但卷芯至一米左右处无此现象;3.只在料的边上形成,且南、北方向不固定。

关于复合工艺中的“隧道”现象

根据上述现象,可以得到一个结论:只有针对铝箔施以一个横向的拉力,并促使其产生局部横向位移,才能在铝箔上形成纵向裂纹。
那么,是否在复合前铝箔应有裂纹呢?或者,在头道复合时,人为造成铝箔纵向裂纹呢?但是,由于每次问题都有规律地出在卷芯即每卷开头处,这样就可以否定这些设想,进一步推断问题是在二道复合开始时产生的。
但机器和人为赋予的力只能形成纵向的拉力,无法造成铝箔的纵向裂纹。
横向拉力从何而来?

通常所说的“隧道”现象,一般是指复合好的产品出现横向条纹,尤其是在材料的两端为多。
这种皱纹,以一种复合基材平整,另一种凸起,形成了“隧道”。
在皱纹的凸起部分,复合层分离,没有粘牢。
这种现象,在两层复合中就有不少,来信所说的BOPP/AL/PE三层复合,又多了一次复合过程,出现的机会又会多一些。
造成这种现象的原因,一般有以下几种:

由于二道复合是由三层料进行复合,在料与热鼓接触时,料的温度升高,离开热鼓后温度下降。
根据物质热胀冷缩的特性,三层材料开始收缩,因为各自的收缩系数不同,从而产生三者之间的相对位移。
由于铝箔与聚乙烯刚刚复合,胶水尚未固化,二者之间复合不牢固,铝箔与聚乙烯可以进行自由位移。
而头道复合好的聚酯与铝箔在经过一段时间的自然固化后,再与聚乙烯复合。
如果聚酯与铝箔这时已经完全复合牢固,铝箔也无法产生位移;如果二者之间尚未复牢,则铝箔可进行自由位移;只有在二者复合的牢度不均匀的情况下,一部分铝箔的位移受阻,即收缩受阻,形成横向的拉力。
当拉力大于铝箔的抗拉强度时,铝箔开裂。

干式复合工艺是将两卷不同基材之一涂上胶粘剂后,通过加热辊筒压合,从而复合在一起,因此,这两种不同基材的张力对复合后的成品的张力关系是至关重要的。
一般来说,两种基材在复合时的张力不适应,其中一种太大,另一种太小,复合时由于各膜卷是绷紧的,似乎看不出什么,复合后,原来张力太大的基材必然要收缩,而且,它的收缩量明显地比原来张力小的基材的收缩量要大,这样就造成相对位移,产生皱纹。
以BOPP与铝箔复合为例,BOPP涂胶后,在烘道内加热,若放卷张力较大,拉得较紧,再受热,势必拉长变形。
但铝箔的张力不可能像BOPP那样大,且延伸率小。
因此,复合后一旦冷却,BOPP收缩,产生皱纹,铝箔凸起,横向出现一条条“隧道”。
当然这个举例是用了较极端的例子。
其实,复合的另一基材,如真空镀铝膜,或者是PE与CPP膜,只要两种基材的放卷张力没有配合好,均会有这种情况。
解决的办法不外有二,一是调整好两种基材的放卷张力,使它们互相适应。
干式复合机上往往装有用磁粉制动器构成的放卷张力调节装置,是专为派这种用处的。
二是适当降低烘道温度,由于变形大的基材是经过了烘道干燥的,温度越高,膜的延伸率增大,变形越大,冷却后收缩也越厉害。
当然,此法须考虑到溶剂残留量问题,温度不是越低越好。

一、为何总是在离卷芯一米后至十几米处出现,而卷芯没有?

2.胶粘剂的黏合力问题

换料时必须停机,造成热鼓停转,后面又没有冷的料来及时平衡热鼓温度,热鼓的温度升高,开机后,此段料的温差最大,收缩产生位移量也最大。
同时,开机后,卷芯处收卷张力又最大,造成铝箔相对位移受阻的趋势最大,导致铝箔纵裂。
十几米后,由于后面的冷料不断跟进,平衡了热鼓温度,温差逐步减少,故无裂纹出现出现。

这个问题有几方面。
①选择适用的胶粘剂,常用的聚氨酯胶粘剂主剂的固体含量是35%或50%,固化剂的固含量是75%。
为了适应高速干式复合工艺,现在大都采用高含固量、低黏度的做法。
但低黏度的胶粘剂往往分子量较小,内聚力不大,一定要等它固化交联生成大分子结构时才能达到理想的黏合力。
而刚复合时的初黏力很小,黏力不足,因此,当一种基材收缩时,上下两种不同基材间就会产生相对位移,即出现皱纹,出现“隧道”。
因此,选择高含固量、低黏度、但初黏力又大的胶粘剂,是解决这一问题的首选办法。
②合适的涂布量。
影响涂布量的因素一是上胶用的网纹辊,网纹辊线数的粗细、网孔的深浅都直接影响其所能携带的胶粘剂量。
二是胶液的配制,胶液浓度的控制。
各胶液供应商均应有详细的配制比例及办法介绍。
三是要注意橡胶辊的软硬、压力、刮刀的角度及压力。
一般而言,塑/塑复合、塑/铝复合,不论复合物是以大面积印刷为主,还是以不印刷的空白为主,2.0~5.0/㎡的上胶量是必须的,上胶量不能太低。
太低了,看似节约了成本,实际复合不牢,反而前功尽弃。
当然,上胶量太高也没必要。
在一定范围内,牢度与上胶量成正比,但到了一定程度后就不成比例了。

卷芯至一米左右处的料实际是前一卷的尾部,收卷张力较小,温差最小,带料过来后重新起卷的,这段料实际处于自由收缩状态,所以在没有铝箔纵裂现象。

3.复合后的收卷张力问题

二、为什么裂纹只出现在料的边上,并且方向不固定?

收卷张力过小,卷得不紧,复合有松弛现象,给要收缩的基材提供了收缩的可能。
这种现象在复合产品的两端最明显,往往中间部分是牢的,但两端暴露在外的部位由于收缩不均匀而起皱。
解决的办法很简单,尽可能收卷收得紧些,收卷张力要大,卷紧压实,不出现松驰现象。
即使里面有些张力不匀,初粘力不足,但压得紧的膜卷,收缩的可能性就职小一些,等到熟化时胶粘剂交联固化后,初黏力大大提高,复合基材间的相对位移也就失去了生存条件,这样,皱纹也不会出现。

从上面分析的结果可以看到,聚酯与铝箔复合的牢度不均匀是造成铝箔纵向裂纹的主要因素。
而造成复合牢度不均匀的主要原因是因为压胶不平衡,聚酯上的胶南、北两边厚薄不均匀,在经过一段时间的自然固化后,胶厚的一边没能及时固化,致使铝箔在热胀冷缩过程中产生位移,形成裂纹。

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