Con lo sviluppo del settore degli imballaggi flessibili, le esigenze dei clienti in termini di aspetto e prestazioni dei sacchetti da imballaggio sono gradualmente aumentate. Alcuni sacchetti per imballaggio sono passati da una struttura a due-strati PET/CPP (PE) a una struttura a quattro-strati BOPP/PET/AL/CPP (PE). La struttura a quattro-strati combina le elevate proprietà barriera del foglio di alluminio con la rigidità e il fascino estetico del PET.
Questo articolo analizza principalmente le cause dei problemi di distacco e delaminazione nelle strutture BOPP/AL/PET/CPP (PE) a quattro-strati quando i clienti utilizzano cercapersone e presenta le soluzioni corrispondenti.
1.Peeling su macchine cercapersone
Molti prodotti-di fascia alta ora adottano la struttura BOPP/AL/PET/CPP (PE), riflettendo la tendenza al graduale aumento del valore aggiunto nei prodotti di imballaggio. Con l’aumento del numero di strati nei sacchetti da imballaggio, le anomalie nella resistenza della laminazione tra ciascuno strato durante il processo composito sono diventate sempre più evidenti. Ciò è particolarmente evidente nelle strutture BOPP/AL/PET/CPP opache, dove spesso si verificano problemi come lo strappo e il distacco del film opaco stesso, la scarsa resistenza tra BOPP opaco e AL e frequenti delaminazioni.
Figura 1Strappo e distacco della pellicola opaca stessa
Figura 2Delaminazione dovuta alla scarsa forza di adesione tra la pellicola opaca e lo strato di alluminio (AL).
Analisi dell'interfaccia di diverse sequenze di materiali in film compositi a quattro-strati
Figura3 BOPP/AL/PET/CPP Figura 4 BOPP/PET/AL/CPP
Nell'analisi dell'interfaccia della struttura del materiale mostrata nella Figura 3, la pellicola composita a quattro-strati è costituita in realtà dalle seguenti interfacce:
Strato di inchiostro/BOPP opaco;
BOPP opaco/strato adesivo 1;
Strato di inchiostro/Strato adesivo 1;
Strato adesivo 1/strato di foglio di alluminio;
Strato di foglio di alluminio/Strato adesivo 2;
Strato adesivo 2/strato PET;
Strato PET/Strato adesivo 3;
Strato adesivo 3/strato CPP.
In questo film composito esistono oggettivamente le otto interfacce sopra menzionate. Tuttavia, solo tre di queste interfacce-nello specifico le interfacce 2, 3 e 4 sono rilevanti per i problemi di delaminazione e distacco illustrati nella Figura 1 e nella Figura 2.
Quando si esamina la forza di pelatura di questo sacchetto composito a quattro-strati, si ottiene un valore di forza di pelatura utilizzando una macchina per prove di trazione. Tuttavia, è raro che qualcuno possa indagare ulteriormente su quale interfaccia specifica si sia verificata la separazione nel campione composito sbucciato. Spesso si presume invece soggettivamente che questo valore di forza di pelatura rappresenti la forza adesiva dell'agente adesivo. Nell'esempio sopra, questo valore rappresenterebbe la forza adesiva completa ma minima tra le tre interfacce: BOPP opaco/strato adesivo 1, strato di inchiostro/strato adesivo 1 e strato adesivo 1/strato di foglio di alluminio.
In pratica si possono verificare tre ulteriori scenari:
Durante il processo di distacco, il BOPP opaco potrebbe strapparsi, il che significa che la separazione avviene all'interno del substrato stampato a strati interni.
Durante il processo di distacco, può verificarsi una separazione all'interno dello strato di inchiostro, tra due diversi strati di inchiostro o all'interno dello stesso strato di inchiostro.
La separazione può avvenire all'interno dello strato adesivo stesso.
Identificare l'esatta interfaccia in cui avviene la separazione è di fondamentale importanza per diagnosticare e analizzare con precisione le cause della bassa forza di pelatura nei film compositi e per prevenire il ripetersi di problemi simili.
Proprietà fisiche dei materiali opachi BOPP, PET, AL e CPP
Tabella 1 Proprietà fisiche dei quattro materiali
Come mostrato nella Tabella 1, le proprietà fisiche di BOPP opaco, PET e AL sono tali che la resistenza alla trazione e l'allungamento a rottura di BOPP opaco e PET sono simili. Quando l'ordine di PET e AL è invertito nella struttura composita, le caratteristiche plastiche del PET possono proteggere efficacemente l'OPP opaco dai danni causati dalle cinghie della macchina cercapersone.
4. Analisi delle cause di distacco sui cercapersone
Per quanto riguarda la delaminazione dovuta alla scarsa forza di adesione tra BOPP opaco e AL nella Figura 1, l'analisi dell'interfaccia ha rivelato che lo strato adesivo si trova sul lato AL. La resistenza composita misurata tra la pellicola opaca e lo strato adesivo è 0,8 N/15 mm, che non soddisfa il requisito dello standard nazionale GB/T 28118 pari o superiore a 2 N/15 mm per la resistenza alla pelatura nelle strutture di fogli di alluminio. La forza adesiva insufficiente è la causa principale della delaminazione di un'ampia-area della pellicola stampata.
Figura 5 Sacchetto di imballaggio che passa attraverso l'impaginatore
Figura 6 Area di peeling ingrandita 50 volte
La Figura 6 illustra la separazione all'interno del substrato di pellicola BOPP opaca: "strappo o spaccatura dell'interstrato del substrato". Si riferisce al fenomeno in cui il substrato stesso subisce la separazione degli interstrati durante i test di resistenza alla pelatura dopo la lavorazione composita delle pellicole di base co-estruse.
Ingrandendo la busta mostrata nella Figura 2 di 50 volte per ottenere la Figura 6, si può osservare che il distacco avviene a causa della separazione all'interno del substrato di pellicola BOPP opaca quando le cinghie della macchina impaginatrice interagiscono per attrito con la sezione trasversale della busta-costruendo la lama di taglio. Questo fenomeno indica che la forza coesiva della pellicola OPP è inferiore alla forza di adesione dello strato di inchiostro o alla forza di legame tra lo strato adesivo e la pellicola OPP.
Abbiamo condotto i seguenti esperimenti comparativi:
Utilizzando l'adesivo secondo il rapporto convenzionale, lo strato adesivo si indurisce completamente dopo l'invecchiamento. Durante il test di resistenza alla pelatura, la pellicola OPP ha mostrato strappi come mostrato nella Figura 7, con valori di resistenza alla pelatura misurati compresi tra 0,5 e 0,7 N/15 mm.
Figura 7 Separazione degli strati intermedi della pellicola OPP
② Riducendo intenzionalmente il dosaggio del componente NCO dell'agente indurente, lo strato adesivo ha mantenuto un certo grado di appiccicosità anche dopo il processo di invecchiamento. Durante il test di resistenza alla pelatura, la pellicola OPP potrebbe essere completamente staccata, con valori di resistenza alla pelatura misurati non inferiori a 1,5 N/15 mm.
I risultati sperimentali di cui sopra indicano che la pellicola OPP è un substrato soggetto a separazione o lacerazione interna degli strati. In condizioni in cui lo strato adesivo è completamente indurito, il valore misurato della resistenza alla pelatura non rappresenta la forza di adesione all'interfaccia tra lo strato adesivo e la pellicola di OPP ma piuttosto la forza richiesta per strappare o separare il substrato stesso. Riducendo il contenuto di NCO nell'adesivo o diminuendo la quantità di rivestimento, la forza adesiva tra lo strato adesivo e la pellicola di OPP viene intenzionalmente resa inferiore alla forza iniziale richiesta per strappare il substrato della pellicola di OPP.
5.Analisi della-sezione trasversale dei sacchetti dopo aver invertito l'ordine di PET e AL
Utilizzando una lente d'ingrandimento portatile per fotografare e analizzare la-sezione trasversale della lama da taglio-per la produzione di sacchetti, è stato osservato che, dopo aver invertito l'ordine dei materiali, la migliore forza di adesione tra gli strati ha prodotto una sezione trasversale-liscia e ordinata, senza alcuna arricciatura verso l'esterno. Ciò ha efficacemente impedito problemi di distacco durante il passaggio attraverso il cercapersone.
Figura 8 Sezione trasversale-della borsa da imballaggio
Figura 9 Vista ingrandita della sezione trasversale- del sacchetto da imballaggio
Confronto dei dati di resistenza dopo aver invertito l'ordine dei materiali
Tabella 7 Dati sulla resistenza dopo aver invertito l'ordine dei materiali
Secondo i dati comparativi sulla resistenza, dopo aver invertito l'ordine dei materiali, la resistenza alla pelatura tra ogni strato può essere migliorata. Quando la lama di taglio-che produce il sacchetto preme verso il basso, la sezione trasversale-non mostra un'arricciatura significativa verso l'esterno, il che aiuta a prevenire il distacco durante il funzionamento sulla macchina cercapersone.
7. Conclusione
Poiché il numero di strati di materiale nelle borse da imballaggio in composito diventa sempre più complesso, è essenziale considerare le caratteristiche di utilizzo del cliente durante l'intero processo-dalla progettazione, selezione delle materie prime e pianificazione strutturale fino alla produzione e ai test-per migliorare le prestazioni delle borse da imballaggio presso il cliente. Per affrontare il problema del distacco e della delaminazione nei sacchetti di imballaggio compositi in plastica a quattro strati-di alluminio-durante il funzionamento della macchina cercapersone, la regolazione della sequenza del materiale composito e l'ottimizzazione della formulazione dell'agente indurente dello strato superficiale possono soddisfare efficacemente i requisiti per prevenire la pelatura e la delaminazione sulle macchine cercapersone.