文: 袁胜远
本文已刊于《包装前沿》2020年1月号,第一期
在软包装复合工序中,最常见的一种不良现象就是——皱料。这基本是本行业的一个通病,毕竟软包装的材料是软的,会存在皱的风险。皱料也是本行业变数比较大的一种异常现象,涉及到人的操作、物料本身性能、设备的工艺设定等。
一、复合皱的分类
复合皱按表观现象分,一般分为两大类,一类叫做死皱(部分现象称之为隧道皱),一类叫做活皱(又称软皱)。GB/T21302中,称之为“折皱”。按层次分,可分为面皱和底皱。起皱基本是不可避免的一类现象,只能说,多与少的问题。在复合多层材质且含有纯铝结构时,特别容易出现此类问题。根据不同的材质组合也会出现不同的皱料现象。
所谓“死皱”,就是基层材料、面料或底料其中一层或以上材料皱褶在复合料上,基本没有办法通过外力将复合膜抚平整,换个说法叫皱死。
所谓“活皱(软皱)”即是多层材料叠合在一起时,顺着同一个方向皱褶,通过外力能够抚平整的一种现象。
从程度来说,“死皱”是一种致命缺陷,而“活皱(软皱)”是一种表观轻微不良。
在GB/T10004-2008以及GB/T 21302-2007的5.1 外观质量要求里,均表述为“折皱,允许有轻微的间断折皱,但不得多于产品表面积的5%。”这里边的“折皱”为活皱(软皱)。
虽然国标允许有5%的折皱,但如化妆品包装、高端食品包装等,都不会接受外包装有皱,因此,企业生产时要用高于国标的标准来控制好产品的质量。
二、不同材料结构起皱的原因及控制要点
根据材料结构,我们将常见的软包装复合结构分为几大类,如:
第一类材质:OPP/CPP、 BOPP/VMCPP、BOPP/PE、MOT-OPP/VMPET/PE;
第二类材质:PET/VMPET/PE(CPP)、PET/PE(CPP) PET/NY/PE(CPP);
第三类材质:NY/PE(CPP) ;
第四类中间层为AL材质:PET/AL/PE(CPP)、BOPP/AL/PE、MOT-OPP/AL/PE(CPP)、PET/AL/NY/PE(RCPP)、NY/AL/PE(CPP)。
这几类材质在平常的生产中,会遇到不一样的皱料现象。
1、第一类材质结构
一般OPP/CPP此类材质容易出现隧道皱现象,这个材质结构主要是由于复合收卷张力控制不良所导致的。而BOPP/PE、BOPP/VMCPP、MOT-OPP/VMPET/PE此三个材质一般容易起活皱(软皱),主要是其材质结构相对柔性都会配合得比较好,所以一般产生“隧道皱”的现象比较少,而“死皱”现象一般除了原料本身有皱料或者机台过料不顺时,容易产生“死皱”,一般情况下是不会产生“死皱”的现象。因此,对于第一类材质结构,主要是关注原料是否存在皱料现象,其他的主要是收卷方面特别注意的事项。
2、第二类材质结构
除了PET/VMPET/PE(CPP)此结构容易产生隧道皱外,其他结构PET/PE(CPP)、PET/NY/PE(CPP)这几个材质结构,一般容易产生“活皱(软皱)”现象。
大家可能会有一个疑问,为什么PET/VMPET/PE(CPP)这个结构容易起“隧道皱”呢?看看这个材质结构,第一层是PET,第二层是VMPET材质,此两层结合的均为PET基材,而PET是偏硬的,也就是我们通常所说的“刚性”材料,而“刚性”材料在收卷弯曲时,存在一定的弹性力,因此在收卷张力或者收卷锥度递度不合理时,非常容易在胶水初始粘力较低时,形成“隧道”形状,我们常常定义为“隧道皱”,特别是初粘力比较低的胶水,更加容易出现这类现象。所以用无溶剂复合这种结构的时候,风险会非常大。一般操作人员也不敢轻易用无溶剂复合PET/VMPET。当然现在通过胶水生产商、设备生产厂家的努力,有很多厂家已经可以做好这种结构。但是经验教训告诉我们,对于这类材质结构,无论是干复还是无溶剂复合,都要非常小心,方为上策。
3、第三类材质
NY/PE(CPP)这类材质结构,一般基本不会存在“折皱”现象。原因很简单,NY和PE或CPP材质都是柔性材质,不容易产生“折皱”现象。当然这个也不是绝对的,偶尔也会出现“活皱(软皱)”,这类结构出现“活皱(软皱)”问题时,主要是跟底层材料——PE料有关。
PE料导致活皱的主要原因有两大点:第一点,是PE料的厚薄问题导致的(即行业中常称的“原料荷叶边”),而第二点是PE料的热收缩率或者说是PE料的弹性模量出现了问题。在原料状态时,基本看不出有什么变化,但是当复合后,通过胶水交联固化以及在收卷张力的状态下,出现了收缩张力变化(这个变化主要是下机后,在静态中,PE的弹性张力以及在胶水的作用下),复合料下卷后,慢慢发生的张力变化。表观现象是:在复合膜的端面,会存在不规则的“弯曲”线条,也即是我们常说的“蚯蚓线”,此位置会出现不同程度的“活皱”,而这类“活皱(软皱)”,一般毫无规律可寻,有的出现在卷中间,有的出现在卷表面一小部分,有的在卷底一部分,有的占了膜宽的一半面积(也就是膜横向位置的一半有,另一半没有,这种现象是最突出的一个特征点)。因此当这类问题出现时,需要在PE生产源头解决。虽然这类问题不多见,但是一旦出现,很多企业不清楚问题产生的原因。
4、第四类材质结构
此类结构中间层为AL材质:PET/AL/PE(CPP)、BOPP/AL/PE、MOT-OPP/AL/PE(CPP)、PET/AL/NY/PE(RCPP)、NY/AL/PE(CPP),将此类材质分为一类,主要是以铝箔为中心,做出的一个分类。
此类产品结构,一般容易产生“死皱”现象的主要是PET/AL这种结构类别的产品。PET作为“刚性”材质,而AL也是相对“刚性”的材料,因此也非常容易出现“死皱”现象,原因同上面第二类材质结构是类似的。
除此之外,非常容易出现活皱(软皱)现象的原因主要有两方面:第一,机台张力系统不平衡造成的居多,特别是对于收卷张力系统的控制非常关键。第二,由于复合膜由不同材质组合而成,各个材质的收缩率以及收缩张力不同,这也是复合易皱的因素之一。
图1 活皱
此类结构用于面膜化妆品类产品居多,在食品方面应用较少(可能是因为成本的问题),而面膜包装对于外观要求是非常高的,客户不接受有活皱(软皱)的包装袋,哪怕是只有一点点轻微皱,客户都不会接受。所以在生产过程要特别加以控制。
另外一种现象就是“隧道皱”,这类结构出现“隧道”皱主要有两种原因:一种是胶水初粘力不大,加上机台张力稍微控制不良,就会容易出现“隧道皱”现象(如图2),另外由于薄膜电晕处理不好;油墨同胶水的相容性不好;薄膜纵向或横向收缩而引起脱胶造成复合不均匀而形成隧道。根据不同原因,有的放矢地调整好工艺,就可杜绝此类现象出现。
在这四类材料结构中,活皱(软皱)或“死皱”问题有时根源就在于原料皱(如图3)。当原料存在活皱时,有时可以通过机台的张力以及压力将材料拉平。一般情况下,原材料厚度在80μm以上的,会比较容易拉平。如果薄膜比较薄,会有皱痕出现。比如OPP/CPP(VMCPP)、NY/PE(CPP)等材质,总厚度在60μ以下时,原料皱痕在机台上难于抚平,这种原材料“死皱”现象,几乎就是一种死刑状态,没有办法在后端处理,机台人员要特别注意这类原料皱问题,必须提前做好材料检验,以免在生产过程中造成无谓的损失。
我们在第三类材质结构中分析的底层基材热收缩率的问题,在生产过程中很容易被忽略。他们往往会在机台机械性能、人员操作方面去查找原因,但是偏偏忽略了原料收缩率的问题。我们要注意的是,机台收卷时,不要收得太紧,熟化之后,再来检查其松紧度。一般状态下,松紧度是不会变化的,但是如果收缩率比较大,静态卷张力(下机后膜的卷内应张力,会明显变大,也就是会比下机时的松紧度更加紧,用手按压膜卷时,明显会比刚下机时硬很多)偏紧偏大。
而在此四类材料结构中,涉及到辅料方面的因素导致的皱折问题,一般会有如下状态:当固化剂被消耗过多时,容易出现图4的现象:图4是典型的NY/PE,固化剂被消耗过多或固化剂配比不够时,容易造成印刷位置出现离层皱,透明位置是合格的。
另一在制袋中比较容易出现的问题就是封边皱。特别是做拉链袋时,我们常常会遇到离层皱,这类现象主要原因是熟化时间不够,也可能是由固化剂不够引起,同时胶水本身不耐温也会导致起皱。
图4 离层皱
三、结语
起皱是由多个因素造成的,在复合软包装袋膜生产过程中,我们需要全方面、多角度去分析问题产生的根源,并从原料、设备、人员操作、工艺设计等几方面去一一排查,多数问题都能通过这些分析查到根本原因,从而解决问题。
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