有机硅模拟涂布 - Wacker Chemie AG


有机硅模拟涂布

要确保压敏胶(PSA)标签能够正常使用,离型涂层、胶粘剂和基材必须完美匹配,而且必须符合工业加工条件。为此,瓦克在其新建的DEHESIVE®涂布中心开展相关测试。

粘贴标签前,需移除模切后残留在标签成品间的边角料,这道工序速度极快。瓦克DEHESIVE® SFX新系列有机硅产品能够在高速剥离的条件下,保持较低离型力,确保标签排废时不被撕断。

世上没有两张完全相同的标签。洗发水的产品信息标签必须一直贴在洗发水瓶子上,但西瓜上的价格标签必须能够轻易撕去。一方面,不同的胶粘剂混合物可使自粘材料适用于特定的应用领域,另一方面,也为涂层材料行业带来了新的挑战——必须持续不断地提供适用于离型纸的新型改性有机硅配方。此外,基材本身及其后续加工对确定离型涂层的成分也非常重要。例如,在全自动标签模切工艺中,各张标签之间的边角料 (即废料) 必须顺利移除,而且不会将标签撕裂或者从基材上撕下,这一点非常重要。

在博格豪森生产基地的瓦克DEHESIVE®涂布中心,工程师们在占地380平方米的涂布车间内,模拟有机硅离型涂层的工业加工条件,以便研究满足各种需求的涂布解决方案。

测试和优化

该中心配备了一台中试涂布机、一个测试实验室以及大量常用的底纸或底膜。“通过这台中试涂布机,我们可以模拟客户的涂布条件,并在所需基材上测试DEHESIVE®离型配方,然后进行优化,”负责为有机硅离型涂层提供技术支持的Hans Lautenschlager博士解释道。Lautenschlager领导的团队目前正在为一家美国合作伙伴提供的7种不同基材测试离型剂配方。在设计涂层配方时,共有30种有机硅聚合物和5种交联剂可供选择。由于各配方的成分不同,它们具有不同的流动特性、离型力和固化速度。

博格豪森生产基地新建DEHESIVE®涂布中心的中试涂布机:瓦克工程师在380平方米的设施内模拟有机硅离型涂层的工业加工条件。

在中试涂布机上,先在基材上涂覆一道1到1.3微米厚的涂层,然后置于气浮式干燥机,在100°C至180°C(取决于材料特性)的温度条件下干燥1.2至18秒钟。在这里,瓦克专家精确模拟客户的工业加工条件。

随后使用的离型纸也非常重要。在工业贴标工序中,一台机器每秒钟能将5张标签贴在洗发水瓶等外包装上。如今,标签生产商必须要在标签纸和离型纸之间的离型力找到一个折中的平衡点,确保标签边角料的移除和标签的粘贴均可顺利完成。

双面胶带是层压标签生产商面临的另一个挑战。离型纸的正反两面必须具有不同的离型力,这样胶带就能先从离型纸的反面剥离,从而使双面胶带在下一道工序中能够轻易剥离。

在DEHESIVE®涂布中心实验室,瓦克工程师使用常规测试方法确定不同涂层的离型力曲线。

使用X射线进行测试

涂层一经涂布,即可在DEHESIVE®涂布中心的实验室工作台上进行色彩测试,以了解涂层覆盖情况。工程师们采用X射线来测量涂覆的有机硅离型层的厚度。离型涂层固化之后,仍然含有反应活性基团,在标签储存期间该基团会与胶粘剂发生反应。正因如此,瓦克工程师们还需要进行长期测试,以确保离型涂层在经过长期储存之后,仍然符合质量要求。要确定固化反应是否完成,须将涂布后的基材放置于可溶解任何未固化有机硅的溶剂中。然后通过分析,测量出未固化有机硅的量。这样,就可以精确计算出所需的铂用量。通过这种方式优化配方,铂的用量可减少三分之一。

“市场上的纸张质量千变万化,而且新的胶粘剂产品也不断带来新的挑战,”

瓦克有机硅业务部门有机硅离型涂层技术支持负责人Lautenschlager博士解释道。

新的挑战

技术服务工程师可借助剥离力测量设备,通过电子手段测量出涂层的离型力。例如,不同的测试可显示涂层在剥离角度为90度或180度时表现出的不同性能,

测试结果以图表形式呈现。DEHESIVE®涂布中心的数据库已经收集了5万份测试结果。但是,如果您因此而认为护理产品和涂料业务团队很快就将完成对所有合适材料的测试,那您就错了。“市场上的纸张质量千变万化,而且新的胶粘剂产品也不断带来新的挑战,”Lautenschlager解释道。他认为,尽管迄今为止得出的测试结果指出了未来的发展方向,但绝非意味着可以一劳永逸。

因此,离型涂层的研究永无止境,只有这样,才能在将来为洗发水和西瓜等物品贴上完美的标签。

用DEHESIVE® SFX系列的多支链星型主剂得到的有机硅离型涂层,其离型力曲线相对平坦。例如,在剥离速度逐渐加大时,基于DEHESIVE® SFX 250生产而成的涂层,离型力上升幅度(黄线)低于DEHESIVE® 924等常规产品(蓝线)。以上两种有机硅的粘度均在200 mPa•s左右,离型力测试也使用了标签业标准方法,即借助Tesa A 7475胶带完成。图中标有慢速剥离(0.3米/分)、机械粘贴标签(10米/分)、标签模切后快速排废(300米/分)等行业常见剥离速度值。