押出コーティングラインは、溶融ポリマーと基材間の剥離強度という 1 つの数値によって決まります。押出コーティングの密着力は処理ステーションとニップの間の数秒の時間枠で決まり、下流でいくら調整しても、間違った表面エネルギーでダイに入ったウェブを救うことはできません。このガイドでは、押出コーティング、押出ラミネート、タンデムラインで強力で再現性のある結合を確実に実現するための処理設定、基材の挙動、ライン変数について説明します。
押出コーティングの密着性が表面エネルギー問題となる理由
溶融したポリエチレンは約 300 度でダイから出て、1 ～ 2 秒以内にニップに到達します。そのウィンドウでは、基板を完全に濡らし、界面全体に二次結合を形成する必要があります。濡れは、基板の表面エネルギーが溶融物の表面張力を超えた場合にのみ発生します。LDPE の場合、その表面張力はおよそ 31 ダイン/センチメートルであり、EAA などのコポリマーの場合はそれよりも低い場合があります。
未処理のポリオレフィンフィルムは、ちょうど境界にあたる 29 ～ 31 ダインにあります。これが、未処理の素材では押出コーティングの接着が失敗する理由であり、すべての押出コーティングラインでコロナ処理が標準となっている理由です。処理により表面が 38 ～ 42 ダインまで上昇し、さらに重要なことに、ファンデルワールス接触だけでなく、溶融物と真の化学結合を形成する極性官能基が導入されます。
実際的な意味は、ダインレベルだけでは準備状況を判断できないということです。汚染による粗さのために 40 ダインを読み取る表面は、実際の酸化により 40 ダインを読み取る表面とは異なる挙動を示します。-鮮度は重要です。特に高温多湿の日には、処理とニップの間のギャップが数秒を超えると、処理された表面は老化し、押出コーティングの接着力が著しく低下します。
押出コーティングの密着性のためのコロナパワーの設定
ワット密度は制御変数であり、処理された表面の 1 平方センチメートルあたりのワット数として表されます。フィルムまたはホイル上にポリオレフィンを押出コーティングする場合、6 ～ 12 W/cm2/min の開始帯域でほとんどの生産ラインをカバーします。
直接計算してください。ワット密度は、合計適用電力をウェブ幅とライン速度の積で割ったものに等しくなります。幅 1.6 m のラインを 200 m/min で実行し、20 kW を印加すると、およそ 6.3 W/cm2/min が得られます。一定の幅で速度が 2 倍になると、同じ治療レベルを維持するには 2 倍のパワーが必要になります。
2 つのトラップが繰り返しオペレーターを捕まえます。まず、出力が逓減点を超えて上昇すると、表面が焼けて低分子量の破片が生成され、弱い境界層が残ることで実際に押出コーティングの接着力が弱まります。第 2 に、エネルギーを節約するために出力が少なすぎると、表面はすぐには良好にテストされますが、経年変化後には機能しなくなります。
ダイン数を追うのではなく、剥離強度を測定して調整します。剥離強度がプラトーになるまで 10% ずつパワーを上げ、その後、快適なマージンが得られる最低の設定に戻ります。それが生産設定点です。
基材に合わせた処理
すべての素材の動作は異なり、ある素材では機能する設定が別の素材では機能しません。
LDPE および LLDPE フィルム。古典的なケース。 38 ～ 42 ダインまでの完全な処理が必要です。 25 ミクロン未満のフィルムの裏面処理に注意してください。これにより、巻き戻し時にブロッキングが発生します。
ボップ。結晶化度が高いということは、処理が表面近くに存在し、よりゆっくりと老化することを意味します。通常は 38 ～ 40 ダインのターゲットで十分ですが、押出コーティングの接着は、表面に移動して結合を妨げるスリップ添加剤の影響を受けやすくなります。
ペット。未処理の状態で約 41 ダインから始まり、45 から 48 に達するまでは軽いパスだけで済みます。表面が粉っぽくなる可能性があるため、過剰な処理はここでは大きな危険です。-
アルミホイル。導電性があるため、放電の動作が異なり、ロール カバーはより高い熱負荷に対応する必要があります。フォイル上の酸化物層は極性基と化学的に適合するため、適切に処理すれば、フォイルへの押出コーティングの密着性が優れていることがよくあります。
紙と板。多孔質で湿気に弱い。ギャップ内の水蒸気が放電を抑制するため、40 ～ 44 ダインを目標にし、ワット密度を適度に保ち、湿気を管理します。
コーティングおよび金属化された基板。これらは機能層が薄いため、より優しく、適切に管理された治療が必要です。{0}多くの場合、デューティ サイクルを減らすか、雰囲気を制御したプラズマ処理機を使用するほうが、強力なコロナ パスよりも優れた解決策となります。-
押出コーティングの密着性を変えるライン変数
治療は入力の 1 つだけです。いくつかの行変数は結果をシフトするため、一緒に管理する必要があります。
治療とニップの間の時間。これは最も過小評価されている変数です。パスは機械的に可能な限り短くしてください。露出が 1 秒増えるごとに、極性グループは方向を変えてバルクに戻るため、コストがかかります。
ウェブの温度。ウェブが温かいと処理効率が向上し、ニップの基材が熱くなることで接着力が向上します。逆に、過度の予熱は、新しく作成されたグループを追い出します。
オゾンと抽出。オゾンは処理剤の副産物であり、処理剤そのものではありませんが、腐食性もあります。-適切な抽出により機器が保護され、ギャップの雰囲気が一定に保たれるため、押出コーティングの接着力が毎回安定します。
圧力をかけて滞留させます。圧力を高くすると、溶融物が表面の微細孔に入り込み、メカニカル キーイングが向上します。{0}これは、治療による化学結合を置き換えるのではなく、補完します。
ダイとエアギャップ。エアギャップ内の溶融物の酸化により、ポリマー側に極性基が生成されます。エアギャップが長くなると、溶融酸化が増加し、弱い基板処理を部分的に補うことができます-が、エッジが不安定になりネックインする危険もあります。-。
チルロール仕上げ。マットチルロールはコーティング表面に粗さを移し、接着強度には影響しませんが、下流の印刷とラミネートのパフォーマンスに影響を与えます。
| 基板 | ダインターゲット | ワット密度 (W/cm2/分) | 主なリスク |
|---|---|---|---|
| LDPEフィルム | 38–42 | 6–10 | 裏面処理 |
| LLDPEフィルム | 38–42 | 8–12 | ニップ前のエージング |
| ボップ | 38–40 | 5–8 | スリップ添加剤の移行 |
| ペット | 45–48 | 3–6 | 過剰な治療、粉吹き |
| アルミホイル | 42–46 | 6–12 | ロール熱負荷 |
| 紙・板紙 | 40–44 | 4–8 | 隙間の湿気 |
| メタライズドフィルム | 44–50 | 3–5 | 金属層の損傷 |
押出コーティングの密着性の測定と検証
2 つの測定システムが必要です。1 つは表面用、もう 1 つは結合用です。
表面の場合は、ダイン ペンまたはテスト インクを使用すると、読み取りの可否が迅速にわかります。{0}}中央と両端、処理直後に使用し、パスが長い場合はニップの直前に再度使用します。値を記録します。傾向が変動している場合は、電極または誘電体に注意が必要であることがわかります。
接着については、硬化したサンプルに対して T 剥離テストを使用します。{0}押出コーティング直後は接着力がまだ進行中であるため、そのままのテストではポリマーに応じて最終値が過大または過小評価されます。標準的な方法では、テスト前にサンプルを 24 時間調整します。
簡単なログで治療設定値に対する剥離強度を追跡します。押出コーティングの付着力が変動すると、処理、基材のロット、またはライン速度が変化したかどうかがログに表示されるため、診断時間が大幅に短縮されます。
押出コーティングの密着性を損なうよくある間違い
- 上流での処理が多すぎる。処理装置とダイの間の長い経路により、表面がリラックスします。ステーションを近づけたり、ワット密度を上げたりして補いますが、単純に損失を受け入れないでください。
- 過剰治療。-「安全に」というクランキング力により、酸化した破片の弱い境界層が形成され、押出コーティングの付着力が低下します。多ければ多いほど良いというわけではありません。
- ウェブの中心部でのみテストします。最初にエッジの接着が失敗し、電極または誘電体の磨耗が明らかになります。
- 湿気無視。周囲湿度が高いと放電が抑制され、隙間に水が入り込みます。季節の設定値の調整は、熱帯植物では通常のことです。-
- 間違ったロールカバーを使用している。高ワット密度で稼働するシリコンで覆われたロールは、導電性トラックを生成し、不均一な処理を行うため、押出コーティングの接着力は幅全体で異なります。
- 未処理の参照をチェックしていません。処理装置が実際に作業を行っていることを確認するために、処理を行わない同じ基材の対照サンプルを常に保管してください。
よくある質問
Q1: 押出コーティングの密着性を高めるにはどのくらいのダイン レベルが必要ですか?
ポリオレフィン基材の場合、処理装置の出口ではなく、ニップの点で 1 センチメートルあたり 38 ～ 42 ダインを目指してください。 PET とフォイルの場合、45 ダインが快適な目標です。ダインレベルは目標ではなく代理であるため、必ず剥離テストで確認してください。
Q2: コロナ処理をしなくても、強力な押出コーティングの密着性を得ることができますか?
一部のコート紙や下塗り済みフィルムなど、すでに極性化学物質を含む基材を使用する場合のみ。{0}}下塗りされていないポリオレフィンでは、未処理の表面を溶融物で確実に濡らすことができず、機械的または熱的ストレスがかかると接着が失敗します。
Q3: 押出コーティングの前に処理はどれくらいの速さで減衰しますか?
減衰は温度、湿度、基質によって異なります。涼しく乾燥した条件では、処理されたウェブはダインレベルのほとんどを数日間保持できます。高温多湿の押出コーティングラインでは、数秒間の移動で数ダインの損失が発生する可能性があるため、処理経路は短くしてください。
Q4: ライン速度が高くなると、押出コーティングの密着性が損なわれますか?
ワット密度が一定に保たれる場合はそうではありません。速度が上がると放電の滞留時間が短縮されるため、それに比例して出力を増加する必要があります。治療装置の出力が上限に達している場合、速度が拘束力となるため、速度を落とすか、より低い治療を受け入れる必要があります。
Q5: 押出コーティングの密着力がロールごとに異なるのはなぜですか?
一般的な原因は、基板ロットの変動、ブロック防止またはスリップ防止添加剤の添加量の変化、電極ギャップのドリフト、誘電体の磨耗、周囲湿度です。{0}}原因を特定するために、基材のロット番号に対して剥離結果を記録します。
Q6: オゾンは押出コーティングの接着に有害ですか?
オゾン自体は結合に有害ではありませんが、オゾンが制御されていない場合は抽出が一貫していないことを示し、ギャップの雰囲気が変化し、したがって放電が変化します。また、高オゾンは近くの金属部品を腐食させ、ゴムロールのカバーを劣化させます。
Q7: 基材の両面を処理した方がよいですか?
コーティングを受ける側を処理します。カールを制御したり、後続のプロセスに備えて裏面を準備したりするために両面の処理が使用されることがありますが、熱負荷が 2 倍になり、巻き戻し時にブロッキングが発生するリスクが増加します。
結論
押出コーティングの密着性は材料特性ではなくプロセスの結果であり、処理設定は制御できる最大の手段となります。基板からのワット密度とライン速度を設定し、調整されたサンプルの剥離テストで検証し、処理されたパスを短く保ち、ドリフトが早期に見えるように結果を記録します。
Shenzhen Hefeng Jiada Technology は、押出コーティングおよびラミネート ライン用に設計されたコロナ処理装置、プラズマ処理装置、コンタクト ウェブ洗浄装置を供給しています。基板、線幅、速度、目標剥離強度を共有していただくと、当社のエンジニアが処理ステーションのサイズを決定し、何度でも押出コーティングの接着力を維持できる設定を推奨します。