تحليل التقشير والتصفيح في أكياس التغليف البلاستيكية المركبة من -الألومنيوم ذات الأربع طبقات أثناء تشغيل آلة الترحيل

مع تطور صناعة التغليف المرنة، زادت متطلبات العملاء بشكل تدريجي من حيث مظهر وأداء أكياس التغليف. لقد انتقلت بعض أكياس التغليف من هيكل ثنائي الطبقات من -PET/CPP (PE) إلى هيكل مكون من أربع طبقات من BOPP/PET/AL/CPP (PE). يجمع هيكل الطبقات -الأربعة بين خصائص الحاجز العالي لرقائق الألومنيوم مع الصلابة والجاذبية الجمالية لـ PET.

تحلل هذه المقالة في المقام الأول أسباب مشكلات التقشير والتصفيح في هياكل -الطبقات الأربعة BOPP/AL/PET/CPP (PE) عندما يستخدم العملاء أجهزة الترحيل، وتقدم الحلول المقابلة.

1.التقشير على ماكينات الترحيل

تعتمد العديد من المنتجات المتطورة- الآن هيكل BOPP/AL/PET/CPP (PE)، مما يعكس الاتجاه نحو زيادة القيمة المضافة تدريجيًا في منتجات التعبئة والتغليف. مع زيادة عدد الطبقات في أكياس التعبئة والتغليف، أصبحت التشوهات في قوة التصفيح بين كل طبقة أثناء العملية المركبة بارزة بشكل متزايد. ويتجلى هذا بشكل خاص في الهياكل غير اللامعة BOPP/AL/PET/CPP، حيث تحدث مشكلات مثل تمزق وتقشير الفيلم غير اللامع نفسه، وضعف القوة بين BOPP غير اللامع وAL، والتصفيح المتكرر.

الشكل 1تمزيق وتقشير الفيلم غير اللامع نفسه

الشكل 2التصفيح بسبب ضعف قوة الترابط بين الطبقة غير اللامعة وطبقة الألومنيوم (AL).

تحليل الواجهة لتسلسلات المواد المختلفة في أربع طبقات من الأفلام المركبةشكل3 بوب/AL/PET/CPP الشكل 4 بوب/PET/AL/CPP

في تحليل الواجهة لبنية المادة الموضحة في الشكل 3، يتكون الفيلم المركب -من أربع طبقات في الواقع من الواجهات التالية:

طبقة BOPP/الحبر غير اللامعة؛

ماتي بوب/طبقة لاصقة 1؛

طبقة الحبر/الطبقة اللاصقة 1؛

طبقة لاصقة 1/طبقة رقائق الألومنيوم؛

طبقة رقائق الألومنيوم/طبقة لاصقة 2؛

طبقة لاصقة 2/طبقة PET؛

طبقة PET/طبقة لاصقة 3؛

طبقة لاصقة 3/طبقة CPP.

في هذا الفيلم المركب، توجد الواجهات الثمانية المذكورة أعلاه بشكل موضوعي. ومع ذلك، فإن ثلاثًا فقط من هذه الواجهات-على وجه التحديد الواجهات 2 و3 و4، ذات صلة بمشكلات التصفيح والتقشير الموضحة في الشكل 1 والشكل 2.

عند فحص قوة التقشير لهذا الكيس المركب المكون من -الطبقات الأربعة، يتم الحصول على قيمة قوة التقشير باستخدام آلة اختبار الشد. ومع ذلك، فمن النادر أن يقوم أي شخص بإجراء مزيد من التحقيق في الواجهة المحددة التي شهدت الانفصال في العينة المركبة المقشرة. بدلاً من ذلك، غالبًا ما يُفترض بشكل شخصي أن قيمة قوة التقشير هذه تمثل قوة الالتصاق لعامل الربط. في المثال أعلاه، ستمثل هذه القيمة قوة اللصق الشاملة والحد الأدنى بين الواجهات الثلاثة: مادة BOPP غير اللامعة/الطبقة اللاصقة 1، وطبقة الحبر/الطبقة اللاصقة 1، والطبقة اللاصقة 1/طبقة رقائق الألومنيوم.

ومن الناحية العملية، قد تحدث ثلاثة سيناريوهات إضافية:

أثناء عملية التقشير، قد يتمزق مادة BOPP غير اللامعة، مما يعني أن الانفصال يحدث داخل الركيزة المطبوعة ذات الطبقات الداخلية.

أثناء عملية التقشير، قد يحدث انفصال داخل طبقة الحبر، إما بين طبقتين حبر مختلفتين أو داخل طبقة الحبر نفسها.

قد يحدث الانفصال داخل الطبقة اللاصقة نفسها.

يعد تحديد الواجهة الدقيقة التي يحدث فيها الانفصال أمرًا بالغ الأهمية لتشخيص وتحليل أسباب قوة التقشير المنخفضة في الأفلام المركبة بدقة ولمنع تكرار المشكلات المماثلة.

الخصائص الفيزيائية للمواد غير اللامعة BOPP وPET وAL وCPP
 

الجدول بالحجم الكامل: الخصائص الفيزيائية للمواد الأربعة

كما هو موضح في الجدول 1، فإن الخواص الفيزيائية لـ BOPP وPET وAL غير اللامعة تجعل قوة الشد والاستطالة عند كسر BOPP وPET غير اللامع متشابهة. عندما يتم عكس ترتيب PET وAL في الهيكل المركب، فإن الخصائص البلاستيكية لـ PET يمكن أن تحمي بشكل فعال OPP غير اللامع من التلف الناتج عن أحزمة آلة الترحيل.

4. تحليل أسباب التقشير على ماكينات الترحيل
فيما يتعلق بالتصفيح بسبب ضعف قوة الترابط بين مادة BOPP غير اللامعة وAL في الشكل 1، كشف تحليل الواجهة أن الطبقة اللاصقة موجودة على جانب AL. تبلغ القوة المركبة المُقاسة بين الفيلم غير اللامع والطبقة اللاصقة 0.8N/15 مم، وهو ما يفشل في تلبية متطلبات المعيار الوطني GB/T 28118 التي تزيد عن أو تساوي 2N/15 مم لقوة التقشير في هياكل رقائق الألومنيوم. تعد قوة اللصق غير الكافية هي السبب الرئيسي في انفصال مساحة كبيرة من الفيلم المطبوع-.

الشكل 5 كيس التغليف يمر عبر آلة الترحيل

الشكل 6 منطقة التقشير مكبرة 50 مرة

يوضح الشكل 6 الانفصال داخل الركيزة غير اللامعة لفيلم BOPP: "تمزق الطبقة البينية أو تقسيم الركيزة". يشير هذا إلى الظاهرة التي تخضع فيها الركيزة نفسها لفصل الطبقات البينية أثناء اختبار قوة التقشير بعد المعالجة المركبة للأغشية الأساسية المبثوقة المشتركة -.

من خلال تكبير الكيس الموضح في الشكل 2 بمقدار 50 مرة للحصول على الشكل 6، يمكن ملاحظة أن التقشير يحدث بسبب الانفصال داخل ركيزة فيلم BOPP غير اللامع عندما تتفاعل أحزمة آلة الترحيل احتكاكًا مع -المقطع العرضي للكيس- الذي يصنع شفرة القطع. تشير هذه الظاهرة إلى أن قوة التماسك لفيلم OPP أقل من قوة التصاق طبقة الحبر أو قوة الترابط بين الطبقة اللاصقة وفيلم OPP.

أجرينا التجارب المقارنة التالية:

باستخدام المادة اللاصقة وفقًا للنسبة التقليدية، يتم معالجة الطبقة اللاصقة بالكامل بعد مرور الوقت. أثناء اختبار قوة التقشير، أظهر فيلم OPP تمزقًا كما هو موضح في الشكل 7، حيث تتراوح قيم قوة التقشير المقاسة بين 0.5-0.7 نيوتن/15 مم.

الشكل 7: فصل الطبقة البينية لفيلم OPP

② أدى التخفيض المتعمد لجرعة مكون عامل المعالجة NCO إلى احتفاظ الطبقة اللاصقة بدرجة معينة من اللزوجة حتى بعد عملية التعتيق. أثناء اختبار قوة التقشير، يمكن تقشير طبقة OPP تمامًا، مع قيم قوة التقشير المقاسة لا تقل عن 1.5 نيوتن/15 مم.

تشير النتائج التجريبية المذكورة أعلاه إلى أن فيلم OPP عبارة عن ركيزة عرضة لفصل الطبقة البينية الداخلية أو تمزقها. في ظل الظروف التي تكون فيها الطبقة اللاصقة معالجة بالكامل، فإن قيمة قوة التقشير المقاسة لا تمثل قوة الترابط عند السطح البيني بين الطبقة اللاصقة وفيلم OPP بل تمثل القوة المطلوبة لتمزيق أو فصل الركيزة نفسها. من خلال تقليل محتوى NCO في المادة اللاصقة أو تقليل كمية الطلاء، فإن قوة اللصق بين الطبقة اللاصقة وفيلم OPP تكون أقل عمدًا من القوة الأولية المطلوبة لتمزيق ركيزة فيلم OPP.

5.تحليل المقطع العرضي-للأكياس بعد عكس ترتيب PET وAL

باستخدام عدسة مكبرة محمولة لتصوير وتحليل -المقطع العرضي للحقيبة-التي تصنع شفرة القطع، لوحظ أنه بعد عكس ترتيب المواد، أدت قوة الترابط المحسنة بين الطبقات إلى مقطع عرضي سلس ومرتب-دون أي تجعيد خارجي. هذا يمنع بشكل فعال مشاكل التقشير عند المرور عبر آلة الترحيل.

الشكل 8 قسم متقاطع-من كيس التغليف

الشكل 9 منظر مكبر لقسم-حقيبة التغليف

مقارنة بيانات القوة بعد عكس ترتيب المواد

الجدول 7 بيانات القوة بعد عكس ترتيب المواد

وفقا لبيانات القوة المقارنة بعد عكس ترتيب المواد، يمكن تحسين قوة التقشير بين كل طبقة. عندما يتم الضغط على الكيس-شفرة القطع لأسفل، لا يظهر المقطع العرضي- أي تجعيد ملحوظ للخارج، مما يساعد على منع التقشير أثناء التشغيل على آلة الترحيل.

7. خاتمة
نظرًا لأن عدد طبقات المواد في أكياس التغليف المركبة أصبح معقدًا بشكل متزايد، فمن الضروري مراعاة خصائص استخدام العميل خلال العملية بأكملها-بدءًا من التصميم واختيار المواد الخام والتخطيط الهيكلي وحتى الإنتاج والاختبار-لتحسين أداء أكياس التغليف من جانب العميل. لمعالجة مشكلة التقشير والتصفيح في أكياس التغليف البلاستيكية المركبة من -طبقة الألومنيوم- الأربعة أثناء تشغيل آلة الترحيل، فإن ضبط تسلسل المواد المركبة وتحسين تركيبة عامل معالجة الطبقة السطحية يمكن أن يفي بشكل فعال بمتطلبات منع التقشير والتصفيح على آلات الترحيل.