Quali sono le differenze nel processo di utilizzo di una plastificatrice senza solventi per laminare materiali diversi?

La tecnologia di laminazione-senza solventi, in quanto tecnologia principale dei moderni imballaggi flessibili, occupa una posizione dominante nella produzione di imballaggi per l'industria alimentare, farmaceutica e chimica quotidiana, con i vantaggi di zero emissioni di solventi, elevata efficienza produttiva ed eccellente qualità di laminazione. Tuttavia, le proprietà fisiche e chimiche dei diversi materiali sono molto diverse, quindi nel processo di laminazione senza solventi è necessario apportare modifiche mirate ad aspetti chiave come i parametri di rivestimento, il controllo della tensione e le condizioni di polimerizzazione. In questo articolo, le differenze tecnologiche delle macchine composite prive di solventi-in diversi materiali vengono discusse sistematicamente da tre aspetti: classificazione delle proprietà dei materiali, ottimizzazione dei parametri di processo e soluzione di problemi tipici.
1.Principi per la classificazione delle caratteristiche dei materiali e adattamento al processo
Esiste un'ampia gamma di materiali adatti ai processi di laminazione senza solventi, tra cui plastica (ad esempio BOPP, PET, NY, PE, CPP), fogli metallici (foglio di alluminio), substrati a base di carta- e materiali di rivestimento (ad esempio VMPET, VMCPP). A seconda delle loro differenze prestazionali, questi materiali possono essere classificati in tre grandi categorie:
Substrati rigidi: inclusi PET, BOPP, NY, VMPET, questi materiali hanno un modulo elevato, un basso allungamento, sensibilità alle fluttuazioni di tensione e devono essere rigorosamente controllati durante il processo di laminazione.
Substrati flessibili: come PE, polipropilene, CPP, ecc., che hanno un elevato allungamento e una bassa energia superficiale e sono soggetti a increspature o tunnel a causa della tensione irregolare.
Substrati speciali: il foglio di alluminio è sottile e fragile e richiede una laminazione a bassa-tensione; il supporto cartaceo è altamente assorbente e necessita del controllo dell'umidità ambientale per evitare cambi di formato.
Il principio fondamentale dell'adattamento del processo è "basato su materiali rigidi, materiali flessibili complementari". Nello specifico, i materiali rigidi vengono spesso utilizzati come substrato di svolgimento primario e la loro tensione è impostata su un livello superiore rispetto a quello dei materiali flessibili per garantire stabilità durante il processo di laminazione. I materiali flessibili, come substrati di svolgimento secondario, richiedono dispositivi di compensazione della tensione per compensare le loro differenze di allungamento. Ad esempio, in una struttura laminata PET/PE, la tensione del PET è solitamente impostata tra 7 e 15 N, mentre la tensione del PE è controllata tra 1,5 e 2,5 N per evitare che lo strato di PE si allunghi eccessivamente e causi l'arricciamento della pellicola laminata.
2. Controllo differenziato dei parametri chiave del processo
2.1 Controllo del peso del rivestimento
Il peso del rivestimento è il parametro principale della laminazione senza solventi, che influenza direttamente la resistenza della laminazione, il costo e la qualità dell'aspetto. Per diverse combinazioni di materiali, i requisiti di peso del rivestimento variano ampiamente:
Strutture di imballaggio leggere (ad es. BOPP/CPP): il peso del rivestimento è compreso tra 1,2 g/m2 e tra 1,2 e 1,8 g/m2 per ridurre i costi di adesione.
Strutture di imballaggio pesanti o per distillazione ad alta temperatura (ad esempio PET/AL/CPP): il peso del rivestimento deve essere aumentato a 2,5-3,5 g/m2 per garantire la resistenza alla pelatura alle alte temperature.
Laminazione di film metallizzato (ad es. VMPET/PE): è necessario utilizzare adesivi speciali e controllare il peso del rivestimento a 1,5-2,2 g/m2 per evitare il trasferimento del metallo.
Il peso del rivestimento viene regolato misurando la distanza tra i rulli e il loro rapporto di velocità. Ad esempio, il peso del rivestimento di 1,5 g / m2 può essere raggiunto regolando la distanza del rullo di misurazione su 80 μm e impostando il rapporto di velocità di rotazione su 1: 1,2. Inoltre, il peso del rivestimento delle pellicole stampate e non stampate deve essere impostato in modo diverso: poiché lo strato di inchiostro sulle pellicole stampate assorbe parte dell'adesivo, il peso del rivestimento deve essere aumentato di 0,3-0,5 g/m2 per compensare le perdite di penetrazione.
2.2 Sistema di controllo della tensione
Il controllo della tensione è un problema difficile nella laminazione senza solventi e la sua precisione influenza direttamente la planarità e la resistenza alla pelatura del film composito. le strategie di controllo della tensione per diverse combinazioni di materiali sono le seguenti:
Laminazione da plastica-a-plastica (ad es. BOPP/PE): viene utilizzato il controllo della tensione segmentata, la tensione di svolgimento primaria è leggermente superiore alla tensione di rilascio post-del rivestimento e la tensione della bobina è una diminuzione rastremata (cono inferiore o uguale al 20%) per prevenire l'increspatura del nucleo.
Membrane composite in carta-plastica: le membrane composite in carta-plastica sono sensibili all'umidità e richiedono la produzione con un'umidità ambientale inferiore o uguale al 60%. bassa-tensione della carta laminante (tensione inferiore o uguale a 3 N/m) evitare cambiamenti di dimensioni e bolle dovute all'assorbimento di umidità.
Laminazione del foglio di alluminio: il foglio di alluminio è molto sottile (solitamente 7-9 μm) e richiede uno svolgimento a bassa tensione (tensione inferiore o uguale a 1,5 N/m) e un rullo guida ad alta precisione (errore di parallelismo inferiore o uguale a 0,05 mm) per evitare rotture o grinze.
Il monitoraggio-in tempo reale e la regolazione del controllo della tensione sono essenziali. Un'azienda ha installato sensori di tensione nella sezione laminare e li ha combinati con un sistema di controllo a circuito chiuso- per limitare le fluttuazioni di tensione a ± 0,5 N, aumentando significativamente la planarità del film laminare.
2.3 Ottimizzazione del processo di polimerizzazione
L'indurimento degli adesivi senza solventi-esenti da solventi è un processo di reticolazione-chimica e il controllo della temperatura e del tempo deve essere regolato in base alle proprietà del materiale:
Per imballaggi generali (ad esempio BOPP/CPP): temperatura di polimerizzazione 35-40 gradi per 24 ore, soddisfacendo i normali requisiti di resistenza alla pelatura.
Contenitori per distillazione ad alta-temperatura (ad es. PET/AL/CPP): è necessario utilizzare adesivi a indurimento rapido, con temperature di indurimento aumentate a 45-50 gradi e tempo ridotto a 12 ore, per evitare che lo strato adesivo si ammorbidisca alle alte temperature.
Laminazione della pellicola metallizzata: durante la fase di polimerizzazione iniziale sono necessarie basse temperature (inferiori o uguali a 30 gradi) per evitare che lo strato metallico cada a causa dell'espansione termica; le temperature aumentano gradualmente fino a 40 gradi durante la fase intermedia per facilitare le reazioni di reticolazione.
Anche il controllo dell’umidità in un ambiente di conservazione è essenziale. Gli adesivi mono-componenti si basano sull'umidità dell'aria per solidificarsi. Se l'umidità ambientale è inferiore al 40% è necessario utilizzare un dispositivo spray per reidratare; gli adesivi bi-componenti richiedono un rigoroso controllo del controllo dell'umidità (40-60%) per evitare che lo strato adesivo diventi fragile a causa dell'assorbimento di umidità.
3. Casi di studio di processi di combinazioni tipiche di materiali
3.1 Struttura di imballaggio della storta PET/AL/CPP
La struttura deve essere in grado di resistere alle alte-temperature di 121 gradi per 30 minuti, il che impone requisiti elevati in termini di resistenza al calore e peso del rivestimento dell'adesivo. I punti salienti dell'ottimizzazione del processo includono:
Selezione dell'adesivo: gli adesivi poliuretanici bi-componenti presentano i vantaggi di un'elevata densità di reticolazione e di un'eccellente resistenza al calore.
Controllo del peso del rivestimento: 2,8 g/m2 per lo strato PET/AL e 3,0 g/m2 per lo strato AL/CPP, garantendo l'adesione dell'interstrato ad alte temperature.
Processo di polimerizzazione: la polimerizzazione avviene in più fasi: 4 ore a 35 gradi per 4 polimerizzazione, 8 ore a 45 gradi per 8 polimerizzazione e 12 ore a 50 gradi per 12 polimerizzazione per evitare fragilità dello strato adesivo.
Controllo della tensione: 12 N per PET, 12 N per lamina e 2,0 N per CPP per evitare la rottura della lamina o lo stiramento del CPP.
3.2 Struttura di laminazione metallica VMPET/PE
La laminazione di pellicole metallizzate è soggetta a problemi come il trasferimento dello strato di metallo e macchie bianche, che richiedono aggiustamenti mirati del processo:
Selezione dell'adesivo: le pellicole metallizzate utilizzano un adesivo speciale, la distribuzione del peso molecolare è stretta e l'adesione con lo strato metallico è forte.
Controllo del peso del rivestimento: il peso del rivestimento è controllato a 1,8-2,2 g/m2 per evitare la perdita di distacco dello strato metallico a causa di un'adesione inadeguata.
Laminazione: la pressione del rullo di laminato viene aumentata a 0,4 MPa per facilitare la penetrazione dell'adesivo nella porosità dello strato metallico.
2. Controllo ambientale: l'umidità dell'ambiente di produzione viene mantenuta al 50% per prevenire l'ossidazione dello strato metallico.
3.3 Substrato a base di carta-e struttura di laminazione con film plastico
La laminazione plastica-della carta deve risolvere i problemi di deformazione dovuta all'assorbimento dell'umidità della carta e alla penetrazione dell'adesivo:
Pre-trattamento: la carta deve essere trattata corona (tensione superficiale maggiore o uguale a 38 mN/m) con un contenuto di umidità inferiore o uguale all'8%.
Selezione dell'adesivo: utilizzando un adesivo idratante monocomponente, la sua velocità di polimerizzazione può essere abbinata al tasso di assorbimento dell'umidità della carta.
Controllo del peso del rivestimento: Il peso del rivestimento è compreso tra 2,0 e 2.5 2.0-2.5 g/m2 per compensare l'assorbimento dell'adesivo da parte dei pori della carta.
Controllo della tensione: tensione della carta Inferiore o uguale a 3 Inferiore o uguale a 3 N/m, laminazione a bassa-tensione, produzione lenta (velocità della linea Inferiore o uguale a 150 m/min) per evitare la rottura della carta.
4. Tendenze di ottimizzazione dei processi e prospettive future
Con i progressi nella scienza dei materiali e nella tecnologia delle apparecchiature, i processi di laminazione senza solventi si stanno spostando verso processi più efficienti, intelligenti e funzionali:
Laminazione a velocità ultra-elevata-: la velocità della linea del dispositivo è aumentata da 400 m/min a 800 m/min, richiedendo un controllo della tensione ad alta precisione e un adesivo a polimerizzazione rapida.
Controllo intelligente: un sistema di rilevamento online basato sulla visione artificiale può monitorare il peso, la tensione e la qualità del laminato dei rivestimenti in tempo reale utilizzando algoritmi di intelligenza artificiale e regolare automaticamente i parametri di processo.
Laminazione funzionalizzata: sviluppare adesivi specializzati e processi di laminazione integrati per materiali degradabili come il PLA, incorporando caratteristiche di barriera elevata, antibatteriche ed etichettatura intelligente.
Sfida di elaborazione: per soddisfare i requisiti di laminazione di film ultrasottili con spessore inferiore a 8 micron, la precisione dell'unità di rivestimento e dei sistemi di controllo della tensione deve essere ottimizzata per prevenire la rottura della pellicola.
V. Conclusione:
Le macchine plastificatrici senza solventi richiedono di ottimizzare il peso del rivestimento, il controllo della tensione e il processo di polimerizzazione in base alle proprietà dei diversi materiali. Attraverso un controllo accurato dei parametri di processo e la verifica pratica di casi tipici, la stabilità della qualità e l'efficienza produttiva dei laminati possono essere notevolmente migliorate. In futuro, con l’integrazione di tecnologia intelligente e materiali funzionali, i processi di laminazione senza solventi svolgeranno un ruolo maggiore nel campo degli imballaggi ecologici.