CN104226572B - 自粘性聚乙烯醇涂料的无底胶涂布方法及实施该方法的涂布系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种自粘性聚乙烯醇涂料的无底胶涂布方法及实施该方法的涂布系统，该涂布方法包括以下工序：放卷工序、等离子处理工序、面涂工序、面涂烘干工序、在线检测工序，收卷工序。该涂布方法提高涂料在薄膜上的附着力，剥离强度高，涂布膜干燥和固化更加彻底，所得涂布膜均匀性非常好,提高了薄膜的质量及稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及一种自粘性聚乙烯醇涂料的无底胶涂布方法及实施该方法的涂布系统。
背景技术
在传统塑料涂布行业，功能涂料与基材的粘结力不够强，需要在涂布功能性涂料前先涂一层底胶。为了进一步降低成本，现市场上出现一种涂布用且具有自粘性的功能性乳液，这不仅不会影响其功能性，满足包装要求，而且由于减少底涂涂布工序，生产过程没用到任何底胶以及底胶所需的溶剂，大大地节省了生产成本，同时彻底地解决了由于溶剂的挥发污染环境和危害操作人员健康的难题，有效地避免了残留溶剂污染被包装的食品、药品和危及消费者身体健康的问题。专利CN102321416 A，涉及一种自粘性丙烯酸乳液及其制造方法，在塑料涂布过程中，可省去底涂，达到包装要求。然而，但这就对自粘性功能性乳液的涂布工艺需要进行很大的调整使得功能涂料与基材的粘结力达到使用要求。
本公司专利CN103008213涉及一种自粘性聚偏二氯乙烯的无底胶涂布方法及实施该方法的涂布系统，其通过对薄膜进行电晕处理后涂布一层自粘性聚偏二氯乙烯乳液，无需预涂底胶。电晕处理是一种电击处理,属于流注放电，其放电处理的形态是丝状放电，对材料表面处理的放电是不均匀的点状放电。这样的无底胶涂布方法，对基材表面张力的要求相对较高，则必须提高单位面积内的电晕处理功率，这就很容易将基材击穿或处理温度过高使基材变皱，影响涂布质量，并且电晕会产生臭氧等对人体有害的气体。
本公司专利CN101817247A涉及一种无底胶涂布薄膜及其制造方法，在无底胶涂布的BOPP基材上直接涂覆自粘性PVDC或AC或PVOH乳液，制得无底胶涂布薄膜。该发明需要预先采用电晕处理制备无底胶涂布BOPP基材薄膜，对于一般的BOPP基材，其附着力达不到性能要求，该电晕处理方法必将会引发上述的问题。
而对于市场上用于塑料涂布的自粘性聚乙烯醇，如专利CN102277049 A，涉及一种自粘性聚乙烯醇涂料及其制造方法，由于其固含很低（5-11%），比起其他自粘性功能性涂料，更容易造成干燥不彻底、发生粘连等一系列问题，从而影响外观及性能，对涂布工艺的要求更加苛刻。
发明内容
为解决上述提出的问题，本发明提供一种自粘性聚乙烯醇(以下简称PVOH)涂料的无底胶涂布方法及实施该方法的涂布系统。该涂布方法提高涂料在薄膜上的附着力，剥离强度高，涂布膜干燥和固化更加彻底，所得涂布膜均匀性非常好,提高了薄膜的质量及稳定性。
本发明提供的涂布方法依次包括以下工序：放卷工序、等离子处理工序、面涂工序、面涂烘干工序、在线检测工序，收卷工序。其具体步骤如下：
1.放卷工序：
在60~70N的恒定放卷张力下，把卷筒形薄膜如BOPP、BOPET、BOPA薄膜平整地展放成连续运行；并采用两个工位互相交替工作的主动放卷轴以及由程序控制的自动拼接机构；以实现生产的连续性，可以实现不停机连续放卷；
2.等离子处理工序：
将放卷出来的膜通过等离子处理装置，由于等离子体的温度特性及高分子的键能与等离子体中电子、离子、光子的能量相接近，因此，很容易加速材料表面活化，采用等离子体来处理BOPET、BOPP、BOPA基材薄膜，使薄膜的表面张力达到60~70达因。
3.面涂工序：
经过等离子处理的薄膜进入面涂工序，采用逆向凹版涂布，通过涂布辊与刮刀的配合，使面涂料自粘性聚乙烯醇涂料从料槽中通过涂布辊转移到薄膜表面，其中涂布辊用的是50-70线/cm的六边棱台形陶瓷网纹辊，刮刀采用高耐腐蚀性，宽度10mm的不锈钢刮刀；涂布过程通过涂布辊转移到薄膜表面涂料控制在0.5-1.0g/m2，涂层厚度1μm之内，涂布薄膜张力控制在60~80N；其中，在面涂料自粘性聚乙烯醇涂料中加入蜡乳液、二氧化硅抗粘剂；其中自粘性聚乙烯醇涂料与蜡乳液、二氧化硅抗粘剂的干重比为：100：1：0.2。
4.面涂烘干工序：
面涂烘干分为两部分即远红外干燥和烘箱热空气干燥，薄膜进入烘箱后先进行红外烘干，再热空气烘干，红外加热的光波波长为1～3μm，温度为80-110℃，薄膜在红外烘干部分的烘干时间为0.8-1.2秒，烘箱热空气干燥再把自粘性聚乙烯醇涂层里的水分烘干，烘干时间为5-10秒，温度为90~110℃，在烘干过程中，薄膜必须有一定的张力控制，张力大小原则是：满足薄膜拉直拉平的前提下尽可能小，张力控制范围：80N~100N之间；
5.在线检测工序：
采用相机在线图像扫描的工作原理，在生产线高速生产时，采用光源照射产片表面，同时通过相机实时扫描并采集光源照射处的产品图像。将采集的图像进行软件算法处理与分割，由于瑕疵的成像图片与正常产品存在灰阶差异，从而使系统发现瑕疵缺陷，从而记录标记。其中，所述相机为CCD工业相机，所述光源为高亮LED线性聚光光源。
6.收卷工序：
收卷必须将材料收卷成理想的卷筒，卷筒的不圆度会明显影响产品的外观；为防止涂布膜在固化过程中收缩而使卷筒变紧引起材料产生不规则的近似圆柱体的多折边柱体，收卷时的张力、收卷压辊的压力都一定要仔细地控制，张力、压力由大变小的过程有一最佳衰减率，工艺过程一定要根据基膜类别、涂布量大小、薄膜宽度、厚度作精细的设定；收卷张力为80N~100N。
其中，面涂采用吻式涂布。
本发明的另一个目的是提供一种自粘性聚乙烯醇涂料的涂布系统，包括：放卷装置、等离子处理装置、面涂装置、面涂烘干装置、在线检测装置、收卷装置，其中面涂装置采用吻式涂布装置。
本发明的有益效果：由于采用了等离子处理，提高涂料在薄膜上的附着力，本发明制得的涂布膜具有比电晕处理更好的效果；由于在面涂烘干过程中采用红外烘干，红外线干燥可在最短的时间内提高整个涂层温度，避免涂料在进入烘箱时出现结皮现象，热空气干燥使得涂布膜干燥和固化更彻底；涂布方式由于采用吻式涂布，所得涂布膜均匀性非常好；最后采用了在线检测系统，能够自动检测出涂布过程中薄膜产生的缺陷，可以方便快捷的观察薄膜的表面瑕疵，有效的减少了材料的浪费，增加了产能，节约了人工成本、提高了产品的质量。面涂工序中涂布量为0.5-1.0g/m2时，氧气透过率可达到小于 1 cc/m2/24h。通过本发明的涂布方法及实施系统制得的自粘性聚乙烯醇乳液涂布薄膜性能优良，剥离强度更高（见表1），涂层均匀平整，产品质量高，成本低廉。
表1 本发明生产的PVOH涂布膜与其他PVOH涂布膜的剥离强度性能对比
| 本发明涂布系统的无底胶自粘性PVOH涂布膜 | 采用电晕处理的无底胶自粘性PVOH涂布膜 | 采用电晕处理的有底胶常规PVOH涂布膜 | |
| 剥离强度（N/15mm） | 1.7-1.9 | 1.4-1.6 | 1.2-1.5 |
注：剥离强度的复合结构为PVOH涂布膜//复合胶//CPP30，上胶量为2g/m2，检测方法按照GBT10004-2008标准。
附图说明
图1为本发明无底胶涂布系统生产的涂布膜结构示意图
图中：1为薄膜基材、2为自粘性聚乙烯醇涂层。
具体实施方式
实施例1：
1.放卷工序：在60N的恒定放卷张力下，把厚度为19μm的BOPP卷筒形薄膜平整地展放成连续、而又能稳定地运行；
2.等离子处理工序：处理后的基膜的表面张力达到60dyn/cm；
3.面涂工序：经过等离子处理的薄膜进入面涂工序，采用逆向凹版涂布，通过涂布辊与刮刀的配合，使面涂料自粘性PVOH乳液从料槽中通过涂布辊转移到薄膜表面，其中涂布过程通过涂布辊转移到薄膜表面涂料控制在0.5g/m2，涂层厚度0.5μm，涂布薄膜张力控制在60N；其中在面涂料自粘性PVOH乳液中加入蜡乳液、二氧化硅抗粘剂；其中自粘性PVOH乳液与蜡乳液、二氧化硅抗粘剂的干重比为：100：1：0.2。；
4.面涂烘干工序：薄膜进入烘箱后先进行红外烘干，再热空气烘干，红外烘干的光波波长为1μm，红外功率为72kW，温度80℃，薄膜在红外烘干部分的烘干时间为1.2秒，热空气烘干时间为10秒，温度90℃，张力控制为80N；
5.在线检测工序：相机为CCD工业相机，光源为高亮LED线性聚光光源
6.收卷工序：收卷张力80N。
经检测，本发明涂布系统制得的自粘性PVOH涂布膜经复合后剥离强度为1.7N/15mm（剥离强度的复合结构为自粘性PVOH涂布膜//复合胶//CPP30，上胶量为2g/m2，检测方法按照GBT10004-2008标准）
实施例2：
1.放卷工序：在65N的恒定放卷张力下，把厚度为12μm的BOPET卷筒形薄膜平整地展放成连续、而又能稳定地运行；
2.等离子处理工序：处理后的基膜的表面张力达到65dyn/cm；
3.面涂工序：经过等离子处理的薄膜进入面涂工序，采用逆向凹版涂布，通过涂布辊与刮刀的配合，使面涂料自粘性PVOH乳液从料槽中通过涂布辊转移到薄膜表面，其中涂布过程通过涂布辊转移到薄膜表面涂料控制在1.0g/m2，涂层厚度1μm，涂布薄膜张力控制在70N；其中在面涂料自粘性PVOH乳液中加入蜡乳液、二氧化硅抗粘剂；其中自粘性PVOH乳液与蜡乳液、二氧化硅抗粘剂的干重比为：100：1：0.2。；
4.面涂烘干工序薄膜进入烘箱后先进行红外烘干，再热空气烘干，红外烘干的光波波长为2μm，红外功率为75kW，温度90℃，薄膜在红外烘干部分的烘干时间为1秒，热空气烘干时间为8秒，温度100℃，张力控制为90N；
5.在线检测工序：相机为CCD工业相机，光源为高亮LED线性聚光光源
6.收卷工序：收卷张力90N。
经检测，本发明涂布系统制得的自粘性PVOH涂布膜经复合后剥离强度为1.8N/15mm（剥离强度的复合结构为自粘性PVOH涂布膜//复合胶//CPP30，上胶量为2g/m2，检测方法按照GBT10004-2008标准）
实施例3：
1.放卷工序：在70N的恒定放卷张力下，把厚度为28μm的BOPA卷筒形薄膜平整地展放成连续、而又能稳定地运行；
2.等离子处理工序：处理后的基膜的表面张力达到70dyn/cm；
3.面涂工序：经过等离子处理的薄膜进入面涂工序，采用逆向凹版涂布，通过涂布辊与刮刀的配合，使面涂料自粘性PVOH乳液从料槽中通过涂布辊转移到薄膜表面，其中涂布过程通过涂布辊转移到薄膜表面涂料控制在0.7/m2，涂层厚度0.7μm，涂布薄膜张力控制在80N；其中在面涂料自粘性PVOH乳液中加入蜡乳液、二氧化硅抗粘剂；其中自粘性PVOH乳液与蜡乳液、二氧化硅抗粘剂的干重比为：100：1：0.2。；
4.面涂烘干工序：薄膜进入烘箱后先进行红外烘干，再热空气烘干，红外烘干的光波波长为3μm，红外功率为70kW，温度110℃，薄膜在红外烘干部分的烘干时间为0.8秒，热空气烘干时间为5秒，温度110℃，张力控制为100N；
5.在线检测工序：相机为CCD工业相机，光源为高亮LED线性聚光光源
6.收卷工序：收卷张力100N。
经检测，本发明涂布系统制得的自粘性PVOH涂布膜经复合后剥离强度为1.9N/15mm（剥离强度的复合结构为自粘性PVOH涂布膜//复合胶//CPP30，上胶量为2g/m2，检测方法按照GBT10004-2008标准）。
Claims (3)
1.一种自粘性聚乙烯醇涂料的无底胶涂布方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
(1)放卷工序：
在60-70N的恒定放卷张力下，把卷筒形薄膜平整地展放成连续运行，并采用两个工位互相交替工作的主动放卷轴以及由程序控制的自动拼接机构，以实现生产的连续性，可以实现不停机连续放卷；
(2)等离子处理工序：
将放卷出来的薄膜通过等离子处理装置，采用等离子体来处理基材薄膜，使薄膜的表面张力达到60-70达因；
(3)面涂工序：
经过等离子处理的薄膜进入面涂工序，采用逆向凹版涂布，通过涂布辊与刮刀的配合，使面涂料自粘性聚乙烯醇涂料从料槽中通过涂布辊转移到薄膜表面，涂布过程通过涂布辊转移到薄膜表面涂料控制在0.5-1.0g/m2，涂层厚度1μm之内，涂布薄膜张力控制在60-80N，所述的涂布辊是50-70线/cm的六边棱台形陶瓷网纹辊；刮刀是高耐腐蚀性，宽度10mm的不锈钢刮刀；
(4)面涂烘干工序：
面涂烘干分为两部分即远红外干燥和烘箱热空气干燥，薄膜进入烘箱后先进行红外烘干，再热空气烘干，在烘干过程中，薄膜必须有一定的张力控制，张力大小原则是：满足薄膜拉直拉平的前提下尽可能小，张力控制范围：80N-100N之间，所述的红外烘干用光波波长为1-3μm，温度为80-110℃，烘干时间为0.8-1.2秒；烘箱热空气烘干时间为5-10秒，温度为90-110℃；
(5)在线检测工序：
采用相机在线图像扫描的工作原理，在生产线高速生产时，采用光源照射产品表面，同时通过相机实时扫描并采集光源照射处的产品图像，将采集的图像进行软件算法处理与分割，并记录标记，所述的相机为CCD工业相机，所述光源为高亮LED线性聚光光源；
(6)收卷工序：
收卷必须将材料收卷成理想的卷筒，卷筒的不圆度会明显影响产品的外观，收卷时的张力、收卷压辊的压力都一定要仔细地控制，张力、压力由大变小的过程有一最佳衰减率，工艺过程一定要根据基膜类别、涂布量大小、薄膜宽度、厚度作精细的设定，收卷张力为80N-100N；
所述面涂工序的面涂料自粘性聚乙烯醇涂料中加入了蜡乳液、二氧化硅抗粘剂，其中自粘性聚乙烯醇涂料与蜡乳液、二氧化硅抗粘剂的干重比为：100：1：0.2。
2.如权利要求1所述的自粘性聚乙烯醇涂料的无底胶涂布方法，其特征在于，所述步骤(1)中的卷筒形薄膜为BOPP薄膜、BOPET薄膜、或BOPA薄膜中的任意一种。
3.实施权利要求1所述的自粘性聚乙烯醇涂料的无底胶涂布方法的涂布系统，其特征在于，包括：放卷装置、等离子处理装置、面涂装置、面涂烘干装置、在线检测装置、收卷装置，其中面涂装置采用吻式涂布装置。
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