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    技術應用

    壓敏膠廣告貼的模切工藝探索
    來源:科健儀器 時間:2017-07-22
    廣告貼產品在壓敏膠市場中占有較大的比例,且份額仍在不斷擴大。同時,顧客對產品的質量和加工方便性不斷提出要求,模切作為后道加工的一個環節,直接影響到產品的排廢,可導致產品表面污染和其他質量問題。改善膠的模切性能,是壓敏膠研發的一個重要課題,這依賴于對最終產品性能的深入理解和相關技術的改進。本文對廣告貼產品后道加工中的這一重要過程— — 模切進行了探索,以期找到壓敏膠廣告貼材料順利排廢的方法。
    問題描述
     
    研究表明,成功的模切和排廢取決于各種要素的平衡,即廣告貼的所有組成都要起到一定作用。
    廣告貼由3層組成:薄膜面材,通常是聚氯乙烯膜;壓敏膠,通常是丙烯酸酯類膠;底材,通常是帶有一定離型劑的硅涂層。
    1)面材
     
    盡管使用的面材有多種,但聚氯乙烯膜是常用的材料。聚氯乙烯膜具有較高的光澤度、較好的色彩穩定性、抗老化性和抗收縮性等。為達到這些效果,聚氯乙烯膜的制造商開發了各種不同配方。對于廣告貼的模切,薄膜硬度是一個重要參數,硬度高的薄膜需要更多能量去改變形狀和切割,在同樣的模切參數下,不可避免地會導致不同薄膜的不同模切效果。聚氯乙烯膜同其他聚合材料一樣,會因為模切時受擠壓而變得更硬。變硬的速率取決于聚氯乙烯膜的質量、類型,以及該材料的組成。
    2)壓敏膠
     
    丙烯酸酯類壓敏膠最重要的特性是剝離強度、初粘性、內聚力高,抗老化性、抗收縮性、對面材的錨固力和著色性好。壓敏膠的黏彈性必須適合相關應用,比如,膠粘劑不應在模切過程出現冷流,又必須足夠堅硬,能承受模切;壓敏膠不應在刀具上積聚;面材/膠必須在模切時保持固定;壓敏膠對底紙也要有足夠的離型力。
    對模切性影響最大的是壓敏膠的硬度或內聚力,這些取決于其黏彈性,而該性質又是由分子質量、分子質量分布、內部鏈互動和交叉耦合的密度決定的。外部因素,如涂布量、殘留或后加入的低分子質量成分也極大地影響著內聚力。通常聚氯乙烯面材中含有一些可遷移組分,這些組分遷移到壓敏膠中的速度和數量取決于聚氯乙烯膜的類型和質量,必須經常檢測廣告貼產品質量以確定其影響程度。
    3)底紙
     
    最重要的底紙性能為:硅涂層固化程度、尺寸穩定性、平整性、平衡而穩定的離型力、良好的抗老化性能、適當的含水量等。此中尤為重要的是基本恒定的離型力,使用離型力改性劑可對其進行調節。
    模切和排廢
     
    最終目的是順利排廢,而圖像仍保留在底紙上。當廣告貼被模切機模切時,切刀會被拉過廣告貼,刀能自由旋轉,刀從左至右在薄膜上移動,廣告貼在砧板上來回移動,模切就完成了。這樣,就能生成一個真實的二維圖像,進而完成復雜的數字和字母切割。
     
    需要生成尖銳邊緣時,就需要輕微的過度模切。刀具的壓力可在0~400 g之間變化,但對于聚氯乙烯膜廣告貼,壓力一般為60 g(新刀刃)到120 g(較老的/鈍刃)。正確的刀刃壓力調節由預模切過程確定。該模切深度必須在底紙中可見切痕,但不應完全切透或造成過多損失。
     
    如果膜的抗切開力(力1)太大,相應的垂直力(力3)就會增加,從而導致刀刃向上移動。這會使廣告貼模切不完全。所
    以,如有新產品,刀刃壓力每次都必須依照模切速度調節。
     
    矢量1代表模切薄片的水平力;矢量2代表刀的總受力;矢量3代表模切力的垂直阻力(向上)
    另一個導致廣告貼不能完全模切的原因是聚氯乙烯膜/壓敏膠膜的向上拱起,使刀只模切到部分圖像。這種情況下,柔軟的聚氯乙烯膜會變形,或在底紙上滑行。出錯的一個重要原因是使用鈍刀刃時沒有適當調節其刀刃壓力或使用了磨損砧板。
     
    模切進行越快,模切的故障就會越多,排廢也會更加困難。而排廢的速度,當受控于模切精確度。
     
    對于完美模切來說,面材和壓敏膠必須能夠經受模切,而又不會割破紙張,不移動模切的邊緣,面材或壓敏膠不會在模切中“流動”。在未膜切完全區域,不良排廢現象的根本原因,在于模切后跨過模切縫隙的壓敏膠搭的“橋”。從橋的凹陷形狀來看,不是壓敏膠流入縫隙造成的,而是由不完全模切造成的。因此,這類搭橋的數量和面積必須減少到不至于阻礙排廢。
     
    保障排廢順利的“斷橋”力取決于4個要素:1)“橋”的數量和面積—— 模切質量;2)底紙和壓敏膠之間的粘合力——離型力;3)壓敏膠層的內聚力;4)薄膜的剛度——受老化的影響。
    應該調節模切和排廢速度,以適應模切的復雜性,并調節刀刃壓力,以適應待模切的材料。
     
    壓敏膠與底紙間的離型力是斷開“橋”的反作用力,但它們也會在模切和排廢過程中使聚氯乙烯膜變形,甚至出現無法提起的情況。
    要獲得徹底的剝離,當前的“橋”必須被斷開,以保證切開部件能停留在底紙上,并不會使面材變形。
    這意味著:將壓敏膠從底紙上清除的力必須大于斷開“橋”的力。
    通過對3種不同內聚力壓敏膠的排廢情況的研究,可得到作用于“橋”的力和離型力之間的關系。
    我們用塑度和動態剪切應力來表征內聚力。同時,通過涂在標準PVC膜上,接觸不同底紙,測定了指定膠的離型力
    注:離型力的測試標準為FINAT FrM3(全球膠粘劑協會)標準。
     
    由表1可見,壓敏膠的內聚力越高,排廢時出錯 的風險就越高(更高的內聚力帶來更強的“橋”)。
    同樣,離型力越低,出錯的風險也越高。有如下2種情況。
    1)底紙的離型力小于壓敏膠的內聚力。排廢過程中,圖像和廢邊一起脫離。
    2)底紙的離型力大于壓敏膠的內聚力。“橋”會斷裂,排廢成功,圖像仍留在底紙上。
    表1說明壓敏膠內聚力越高,“橋”就越堅固,因此,最小離型力必須更高。不過,既然不能發生任何變形,離型力就不應超過某個值,以便保證整個廣告貼的順利排廢。離型力過小會導致模切面移動,增加模切故障,還會因減小了對抗排廢的作用力而導致斷不開搭橋;離型力過高會導致模切不能移動,迫使排廢時發生膜變形,從而進一步帶來排廢故障,如模切邊緣再次接觸或丟失廢邊使模切無效。
    當然,離型力不應在一段時間內變化過多,否則它會超出使用范圍。同樣,廣告貼的硬度也不應變化頻繁,壓敏膠的內聚力也不宜變化過大。由于老化會產生低分子質量的遷移等現象,所以這些參數都會受到影響。
    4 結論
     
    1)不良排廢的根本原因在于模切后模切縫隙之間的壓敏膠“橋”。斷開搭橋的力量基于4個因素:“橋”的數量和尺寸,面材的硬度,膠粘劑的內聚力和離型力。
    2)離型力要足夠高,能夠讓“橋”在剝離時斷開,但又必須位于特定的限度內,以保證整個廣告貼的成功排廢。
    3)廣告貼性質不可避免地隨時間變化,在保質期內,要保證各力間的平衡不被打破,否則模切和排廢過程會出問題。
    4)對于每個特定的廣告貼,根據薄膜硬度、壓敏膠的內聚力和離型力隨時間變化情況,制定出操作工藝。

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