Материалы с низкой поверхностной энергией: проблемы склеивания и решения для клея этикеток

Этикетка, которая идеально смотрится на стеклянной банке, может за несколько дней поднять полиэтиленовую бутылку на полке того же магазина. Разница редко заключается в количестве клея, а в самой подложке. Полиэтилен, полипропилен, силикон, ПТФЭ и многие порошковые покрытия представляют собой материалы с низкой поверхностной энергией (LSE), обычно определяемые как поверхности ниже примерно 36 дин/см. На этих поверхностях большинство обычных клеев, чувствительных к давлению, не могут должным образом смачиваться, поэтому соединение никогда не достигает полной прочности.

Практический вывод для покупателей и производителей этикеток: проблемы с адгезией на пластике решаются за счет подбора химического состава клея, обработки поверхности и конструкции конструкции в соответствии с энергией подложки, а не за счет нанесения большего количества клея. В разделах ниже объясняется, что означает поверхностная энергия в цифрах, какие материалы находятся в нижнем диапазоне, почему стандартные клеи здесь не работают и как определить конструкции этикеток, которые удерживаются на полиолефиновых бутылках, бочках и корпусах оборудования с покрытием.

Что означает поверхностная энергия в практических цифрах

Поверхностная энергия описывает, насколько сильно поверхность притягивает и распространяет жидкости, находящиеся на ней. Когда поверхностное натяжение жидкости ниже поверхностной энергии подложки, жидкость растекается в тонкую сплошную пленку, которая смачивается. Когда энергия подложки ниже, жидкость образует шарики. Вода на свеженатертой краске является повседневным примером: слой воска снижает поверхностную энергию, поэтому вода образует сферы, а не растекается.

Чувствительные к давлению клеи подчиняются тому же правилу. Клей может приклеиваться только к поверхностям, которые он может смачивать, поэтому соотношение между энергией клея и подложки определяет, схватится ли этикетка или отклеится. Промышленность обычно работает с тремя диапазонами:

• Высокая поверхностная энергия, более 50 дин/см: стекло, керамика, голый металл и большинство бумажных поверхностей. Почти все клеи мгновенно смачивают их.
• Средняя поверхностная энергия, примерно от 36 до 50 дин/см: ПЭТ, полистирол, АБС и нейлон. Акриловые клеи общего назначения здесь обычно надежны.
• Низкая поверхностная энергия, примерно ниже 36 дин/см: ПЭ, ПП, силикон, ПТФЭ, ЭВА и многие порошковые покрытия. Для этого требуются соответствующие клеи или обработка поверхности.

В таблице ниже в соответствии с этой шкалой показаны наиболее часто встречающиеся в преобразователях этикеток носители.

Материалы, которые обычно находятся в диапазоне низких энергий

Материалами, вызывающими большинство проблем с низкоэнергетической маркировкой, являются полиолефины. Бутылки из ПЭВП и ПЭВД, контейнеры для моющих средств, канистры и ящики, а также крышки из ПП, ведра и тонкостенные баки составляют значительную долю потребительской и промышленной упаковки. Их поверхности настолько сильно отталкивают большинство клеев, что конструкция, испытанная на картоне, на них не выйдет из строя.

Помимо полиолефинов, повторяющимися названиями являются покрытия из ПТФЭ и других фторполимеров, используемые для обеспечения химической стойкости и антипригарных свойств; отвержденный силикон, содержащийся в прокладках, трубках и бумаге с покрытием; Пена EVA во вставках и амортизации чехла; машиностроительные детали из ацеталя (ПОМ); а также корпуса приборов и оборудования с порошковым покрытием или обожженной эмалью. Одна ловушка заслуживает внимания: остатки разделителей для плесени и технологические масла могут утянуть даже пластик со средней энергией на территорию с низким энергопотреблением. Подложка, которая должна хорошо сцепляться, может пройти испытания при плотности 30 дин/см, поскольку силиконовый антиадгезив, образовавшийся в процессе формования, все еще остается на поверхности.

Почему стандартные клеи не справляются с этими поверхностями

Когда клей не может смочить поверхность, он контактирует только с микроскопическими выступами этой поверхности, а не стекает во впадины. Область контакта разрушается, а вместе с ней увеличивается прочность на отслаивание и устойчивость к сдвигу. Видимые симптомы предсказуемы: низкая начальная липкость этикетировочной головки, отсутствие образования клея в течение следующих часов, а также этикетки, которые аккуратно отслаиваются без переноса клея, как если бы клей вообще не прикреплялся к подложке.

Два отягчающих фактора усложняют подачу заявок на LSE, чем предполагают исходные цифры. Во-первых, полиолефиновые контейнеры сгибаются и охлаждаются после наполнения, а слабосклеенная пленочная этикетка концентрирует напряжение на своих краях, вызывая подъем кромок. Во-вторых, многие продукты LSE проходят через охлажденную или влажную среду, а конденсат на холодной бутылке действует как антиадгезив по отношению к клею, который уже с трудом смачивается. Более плотное клеевое покрытие не решает ни одной проблемы; это повышает стоимость и приводит к образованию слизи, в то время как физика смачивания остается неизменной.

Как добиться надежной адгезии к материалам LSE

Надежная адгезия материалов с низкой поверхностной энергией достигается за счет трех решений, принятых вместе: клей, поверхность и условия нанесения.

Выберите клей, разработанный для подложки.

Специально для этой группы основ производители клеев разработали акриловые составы с более низким поверхностным натяжением и более высоким сродством к полиолефинам. Другим распространенным ответом являются клеи-расплавы на основе каучука и смолы: их прочное начальное схватывание подходит для высокоскоростных линий и многих пластиковых поверхностей, хотя они имеют другие температурные ограничения и поведение при старении, чем акрил. Попросите у поставщика список проверенных основ клея, его минимальную температуру нанесения и ожидаемые значения отслаивания вашего конкретного пластика, а затем сравните кандидатов по этим цифрам.

Для высокоскоростной маркировки пластиковой тары подойдет такая конструкция, как наша. клей-расплав, глянцевый белый материал для этикеток из полипропилена сочетает в себе яркую лицевую поверхность БОПП с клеем, выбранным для прочного первоначального сцепления с пленкообразными поверхностями.

Глянцевый клей-расплав белого цвета, полипропиленовый материал для этикеток Сочетает в себе яркую лицевую поверхность БОПП и термоплавкий клей, выбранный для обеспечения прочного первоначального сцепления с поверхностями пластиковой пленки. Практичный вариант для высокоскоростной маркировки контейнеров, где важна быстрая адгезия до того, как обработанные поверхности потеряют энергию. Посмотреть продукт →

Обработайте или загрунтуйте поверхность, если это позволяет процесс.

Обработка коронным разрядом, пламенем и плазмой может повысить плотность поверхности полиолефина примерно с 30 до более 40 дин/см, переместив ее в диапазон, в котором работают стандартные клеи. Выгода носит временный характер, поскольку обработанные поверхности теряют энергию в течение дней и недель, поэтому обработка работает лучше всего, когда маркировка выполняется быстро, как при поточном преобразовании. Ручки Dyne обеспечивают быструю проверку до и после лечения. Там, где обработка невозможна, например, на заводе по розливу, наклеивающем этикетки на поступающие бутылки, клей должен выдерживать нагрузку сам, а грунтовки или связующие слои становятся запасным вариантом на экстремальных основаниях.

Соответствуйте среде применения

Для большинства стандартных клеев минимальная температура нанесения составляет около 10 °C; под ним клей застывает и не может смачивать даже дружественную поверхность. Поэтому для холодильной цепи, молочных продуктов и морозильников необходимы клеи с низкими температурами, наносимые на сухие контейнеры без конденсата. Дайте каждой конструкции 24 часа выдержки, прежде чем оценивать эффективность отслаивания, и проверяйте ее на реальных контейнерах, а не на стеклянных пластинах, поскольку этикетка, которая проходит на плоской лабораторной пластине, все равно может не сработать на изогнутой бутылке из полиэтилена высокой плотности.

Разделительные вкладыши обеспечивают эффективность низкой поверхностной энергии

Та же самая физика, которая вызывает отказы, намеренно заложена в каждую чувствительную к давлению конструкцию. Защитные вкладыши имеют силиконовое покрытие с поверхностной энергией около 20 дин/см, что ниже, чем у самого клея, поэтому слой, который прочно удерживает полипропиленовую бутылку, все равно будет четко отделяться от вкладыша на этикетировочной головке. Характеристики отделения регулируются за счет веса и отверждения силиконового покрытия, а носитель подложки, будь то пергамин, крафт-пленка с полиэтиленовым покрытием или ПЭТ-пленка, влияет на качество высечки, скорость подачи и удаление отходов.

Для конвертеров, сочетающих легкость освобождения и стабильность размеров во время высечки, наша Ассортимент силиконовой бумаги включает в себя пергамин, крафт-бумагу с полиэтиленовым покрытием и специальные лайнеры для различных лицевых материалов и клеевых систем. Для более подробного изучения механизма контролируемого высвобождения см. наше объяснение как силиконовая бумага предотвращает прилипание материалов .

Бумага-подкладка с силиконовым покрытием Доступен в пергамине, крафт-пленке с полиэтиленовым покрытием, ПЭТ-пленке и других вкладышах различных размеров и цветов. Помогает переработчикам добиться контролируемого высвобождения, сохраняя при этом стабильность размеров во время высечки конструкций самоклеящихся этикеток. Посмотреть продукт →

Контрольный список выбора для покупателей этикеток

Короткая, последовательная последовательность действий предотвращает большинство сюрпризов LSE еще до того, как они достигнут линии маркировки:

1. Определите точный субстрат. «Пластик» не является спецификацией; ПЭ, ПП и порошковые покрытия ведут себя по-разному, а смола для контейнеров часто отличается от того, что предполагает бренд.
2. Проверьте состояние поверхности. Найдите антиадгезивы, покрытия и масла и подтвердите поверхностную энергию с помощью дин-ручек или данных поставщика на репрезентативных образцах продукции.
3. Трафаретные клеи для измеренного энергетического диапазона и всего температурного диапазона, от условий наполнения до хранения и конечного использования.
4. Примите решение о постоянстве заранее. Возвратное стекло, рекламные наклейки и ценники требуют съемных систем, а не максимальной адгезии.
5. Испытание в условиях, приближенных к производственным: реальные контейнеры, реальная скорость и температура линии, а также испытания на отслаивание после 24-часовой выдержки.
6. Повторное тестирование после старения. Влажность, охлаждение и солнечный свет могут разрушить конструкции, которые с первого дня выглядели одинаково.

Там, где чистое удаление является приоритетом, такая конструкция, как наша съемная акриловая прозрачная пленка ПВХ предназначен для снятия со стекла и гладкого пластика, не оставляя следов, сохраняя первичную упаковку неповрежденной для повторного использования или смены маркировки.

Съемная акриловая прозрачная пленка ПВХ Акриловая клейкая конструкция из прозрачного ПВХ, предназначенная для аккуратного снятия со стекла и гладкого пластика без остатков. Подходит для применений, в которых первичная упаковка должна оставаться неповрежденной для повторного использования или смены маркировки. Посмотреть продукт →

Материалы с низкой поверхностной энергией теперь являются стандартной упаковкой, а не частным случаем, поэтому адгезию необходимо проектировать, а не предполагать. Покупатели, которые избегают сбоев на месте, рассматривают каждую конструкцию как трехслойное решение, подбирающее лицевую поверхность, клей и разделительную пленку в соответствии с измеренной энергией подложки. Сотрудничество с производителем, который производит все три слоя самостоятельно, как это делает компания PUODEHUA во всех своих отраслях. самоклеящиеся этикеточные материалы В портфолио линий бумажных, пленочных, специальных и силиконовых антиадгезионных прокладок каждый слой соответствует одной и той же цели склеивания, начиная с первого образца и заканчивая объемной поставкой.