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"氣泡"問題與"膠水的流平性"

在複合材料的加工過程中，"白點"、"氣泡"、"透明度差"是常見的產品外觀質量問題。在多數情況下，複合材料的加工者會將上述問題的原因歸結為"膠水的流平性差"！

此"膠水"非彼"膠水"

複合材料的加工者會基於"膠水的流平性差"這一判斷或者將庫中尚未啟封、使用的原桶膠水退回給供應商，或者向供應商提出投訴或索賠。

需要注意的是：被認為存在"膠水流平性差"的膠水是經過客戶調配/稀釋的、粘度為某一特定數值的"膠水工作液"，被退回的是尚未啟封的原桶膠水。這兩種"膠水"是完全不同的概念和東西！

"膠水流平性"的評價指標

評價"膠水的流平性"這一特性的技術指標應是粘度和表面潤濕張力。或者說"膠水的流平性"是"膠水的流動性"和"膠水的潤濕性"的組合。

在常溫條件下，乙酸乙酯的表面潤濕張力約為26mN/m。

在複合材料加工領域所使用的溶劑型聚氨酯粘合劑（俗稱膠水）的原桶濃度（固含量）一般是在50%至80%之間。在實施複合加工前，上述膠水都需要被稀釋到20%到45%左右的"工作濃度"。

市售的膠水如果未經稀釋，都難以用常規的察恩3#杯或塗-4杯測量出以秒為單位的粘度值，而必須用旋轉粘度計去測量以厘泊為單位的粘度值。這兩個粘度單位是不能直接進行換算的。

不管是50%還是80%原桶濃度的粘合劑，只要摻入足夠數量的乙酸乙酯稀釋劑，都可以配成，例如以察恩3#杯進行測量時，粘度為11秒至20秒的"工作液"。

由於在稀釋后的膠水工作液中的主體成份是乙酸乙酯，所以稀釋后的膠水工作液的表面潤濕張力會更接近於乙酸乙酯自身的表面潤濕張力。

因此，只要所使用的複合基材的表面潤濕張力符合複合加工的基本要求，"膠水的潤濕性"都會是比較好的！

"膠水的流動性"的評價指標是粘度，在複合加工領域，所謂的粘度（即工作粘度）是指使用特定型號的粘度杯所測得的以秒為單位的、膠水工作液從粘度杯中流空時所經歷的時間。可以認為，用不同牌號的原桶膠水配得的膠水工作液只要是具有相同的"工作粘度"，其"工作液"就具有相同的"膠水流動性"！

在其他條件不變的情況下，用同一款膠水所配得的"工作液"的"工作粘度"越低，則其"膠水流動性"就越好！

更具體地說，對於幾種不同牌號的粘合劑，如果其稀釋后的工作液的粘度值都是例如15秒（察恩3#杯），那麼，這幾種牌號的膠水所配製成的膠水的工作液就具有相同"膠水流平性"。

"膠水的流平性"是膠水工作液的一種特性

某些醇溶膠在剛開桶的狀態下，其膠體不是粘稠的流體，而是"果凍"狀彈性體，不具有流動性，需要用適量的有機溶劑將其溶解、稀釋成所需濃度和粘度的"膠水"。

顯而易見，"膠水的流平性"是對已配成特定"工作濃度"的"工作液（膠水）"的一種評價，而不是對未經稀釋的原桶膠水的評價。

因此，將"膠水流平性差"這一不良特性歸結為某一個牌號的原桶膠水的共有特性的說法是不正確的！

影響"膠水的流平性"的因素

然而，對於已經經過稀釋的膠水工作液而言，其"膠水流平性"確實存在着差異！

前面已經提到：評價膠水工作液的流平性的指標主要是表面潤濕張力和工作粘度兩項指標。其中的表面潤濕張力的指標在常規的工作濃度範圍內不會有大的變化，因此，所謂"膠水流平性差"的實質是：在應用過程中，膠水的粘度由於某些因素的影響而異常地升高，從而導致其流平性變差了！

在膠水的應用過程中，哪些因素會導致膠水（工作液）的粘度發生變化呢？

可導致膠水粘度發生變化的有兩大因素，一是膠水的溫度，二是膠水的濃度。

在常規情況下，流體的粘度隨溫度的上升而降低。

在不同粘合劑企業所提供的使用說明書上，通常會標示出在20℃或25℃的液溫（即膠水溶液本身的溫度）下，用旋轉粘度計或粘度杯測得的膠水溶液（稀釋前及稀釋后）的粘度值（厘泊和秒）。

在客戶端，如果原桶膠水及稀釋劑（乙酸乙酯）的存儲溫度高於或低於20℃或25℃，那麼配出來的膠水（工作液）的溫度也就會高於或低於20℃或25℃，自然地，配好的膠水（工作液）的實測粘度值（以秒為單位）也就會低於或高於說明書上所標示的粘度值。在冬季，配好的膠水的溫度可能會低於5℃；在夏季，配好的膠水的溫度可能會高於30℃！

需要注意的是：乙酸乙酯是一種極易揮發的有機溶劑，在乙酯乙酯的揮發過程中，乙酸乙酯會從膠水溶液中以及周圍鄰近的空氣中吸收大量的熱量。根據《蘭氏化學手冊》的相關數據，每一個摩爾（88克）的乙酸乙酯揮發到空氣中的過程中，要從周圍的膠水溶液和空氣中吸收8.63千卡的熱量。所吸收的這個熱量，可使1千克的水降低8.63℃，或者使8.63千克的水降低1℃！

目前，大多數的複合機的塗膠單元都是開放式的，而且，還會配有局部排風裝置，因此會有大量的溶劑從膠盤和膠桶中揮發掉。據觀察，經過一段運行時間后，膠盤中的膠水工作液的溫度有時會比周圍的環境溫度低10℃以上！

隨着膠水溫度的逐漸降低，膠水的粘度就會逐漸上升！

同時，伴隨着溶劑的不斷揮發，膠水的濃度也在不斷地上升！隨着工作液濃度的不斷上升，膠水的粘度也會逐漸地上升！

所以，溶劑型膠水（工作液）的流平性實際上是隨着設備運行時間的延長（溶劑揮發量的增長）而逐漸變差的！

換句話說，如果想保持溶劑型膠水（工作液）的流平性的穩定，就應藉助粘度控制器或其他類似的手段使膠水（工作液）在應用過程中始終保持粘度（及溫度）的穩定！

"膠水的流平結果"的評價指標

"膠水的流平結果"的評價指標應是複合製品的透明度！而不是是否存在"白點"、"氣泡"現象！

"膠水的流平性"與"膠水的流平結果"是兩回事！不應混為一談！

"膠水的流平性"是指膠水製品在特定的階段（配製成一定濃度的工作液后）所具有的一種特性，而"膠水的流平結果"是指膠水（工作液）被應用后所得到的一種結果。就好比汽車的"設計最高時速"是產品的一種特性，而在特定條件下的道路上車輛的實際行駛速度則是一種結果。

良好的"膠水流平性"（即較低的粘度）是獲得良好的"膠水流平結果"的基礎條件。但是"膠水的流平性好"並不意味着一定能夠獲得良好的"膠水流平結果"；同時，即使"膠水的流平性"較差（即粘度較高），在特定的情況下也能獲得良好的"膠水流平結果"。

"膠水流平結果"與"白點"、"氣泡"現象的關聯性

"白點"、"氣泡"、"透明度差"是複合製品上的幾種人們所不願看到的結果，造成上述問題的原因有很多種，"膠水流平的結果不良"只是其中的原因之一，但導致"膠水流平的結果不良"這一結果的原因不單單是"膠水的流平性差"！

"膠水的流平結果"不好並不一定會導致"白點"或"氣泡"問題，但會影響複合膜的"透明度"。

如果複合基材的微觀平整度不良，即使"膠水的流平結果"很好，也仍然有可能出現"白點"、"氣泡"問題！

導致"膠水流平結果"不好的其他因素

除了溫度與粘度的變化會影響膠水（工作液）的流動性、進而影響膠水（工作液）的流平結果之外，影響膠水（工作液）流平結果的還有其他一些因素。

塗膠輥上網穴的加工狀態和堵塞狀態、平滑輥的應用狀態、烘乾箱的正負壓狀態、複合機的運行速度、複合膜的收卷狀態和"基材的微觀表面平整度"是影響"膠水流平結果"的其他一些因素。

1、網穴加工狀態對"膠水流平結果"的影響

在上面的三張圖片中，左圖是壓花法加工的塗膠輥，右面兩張圖片是電雕法加工的塗膠輥，其中，中間的一支輥已發生嚴重的磨損，右面的輥是一支新加工的。藉助圖片中的刻度可以得知：左圖的壓花輥的網牆寬度為120微米，中圖的電雕輥的網牆寬度約為50微米，右圖的電雕輥的網牆寬度約為15微米。

正常情況下，塗膠單元的刮刀會將塗膠輥上的網牆以上部分的膠水刮除掉，僅讓網穴中的膠水部分地轉移到載膠膜上。因此，在載膠膜上，與塗膠輥的網牆相對應的部分在初始階段是沒有膠水的！該部分需要靠膠水自身的流平性或"外力"（例如平滑輥）以使膠水"覆蓋"之。

如果網牆較窄（如上面的右圖），則膠水相對容易流動並覆蓋與網牆相對應的載膠膜；如果網牆較寬（如上面的左圖與中圖），靠膠水自身的流平性就難以全面地覆蓋與網牆相對應的載膠膜。

採用降低刮刀壓力以使網牆上保留部分膠水的方式，可以部分地改善膠水的流平結果，但會對上膠量的穩定性造成不良影響。

2、網穴堵塞狀態對"膠水流平結果"的影響

下圖是一組已發生嚴重堵塞狀況的網穴。

網穴發生堵塞之後，從網穴轉移到載膠膜上的與網穴形狀相對應的"膠點"的大小及其高度就會發生相應的變化！從宏觀角度講，相當於網牆變寬了，即增加了膠水"自動地"流動並覆蓋載膠膜整體的難度！

在這種情況下，要想獲得良好的複合製品的外觀，就必須使用平滑輥，強制地使膠水"移動"並覆蓋載膠膜的整個面積。

3、平滑輥的應用與"膠水流平結果"

正確的平滑輥應用方法是：

⑴平滑輥與載膠膜之間保持一個較大的"包角"；

⑵使平滑輥相對於載膠膜的運行方向呈"逆向旋轉"的狀態；

⑶調整平滑輥的轉速以使載膠膜呈現較好的透明度。

由於每一台複合機的設計參數不同，因此無法對上述的"包角"與轉速給出具體的參數，這些都需要由操作工自己進行摸索。

某些客戶反映：使用平滑輥後會造成印刷品的"划傷"。這與平滑輥的設計及使用條件有關。通常條件下，是平滑輥的轉速不足所導致的！

下面的三張圖片中的左圖是載膠膜通過了塗膠輥、尚未通過平滑輥時的塗膠狀態或"膠水的流平結果"；

中圖是已通過了平滑輥、但平滑輥是"正向旋轉"的"膠水流平結果"；

右圖是已通過了平滑輥、但平滑輥是"逆向旋轉"的"膠水流平結果"。

從上述照片來看，在改善"膠水的流平結果"方面，平滑輥具有非常顯著的作用！

4、複合機的運行速度對"膠水流平結果"的影響

從複合機的塗膠單元的"壓印點"到烘乾箱的入口處會有一段距離，對於不同廠家所設計、製造的複合機而言，這段距離是不一樣的。其總長度大約在2到3米之間。

對於塗在載膠膜上的膠水而言，這段距離可以稱之為"膠水的自主流平段"。

在該"自主流平段"，已經塗在載膠膜上的膠水會依靠自身的流動性和重力向下流動，盡可能多地覆蓋未塗上膠水的載膠膜，並使膠水層達到最大可能的厚度均勻性。

上述的流平結果與複合機的運行速度有着密切的關係。

因為"自主流平段"的長度是相對固定的（對於每一台具體的設備而言），所以，在不使用平滑輥的條件下，複合機的運行速度越慢，則塗在載膠膜某一點上的膠水在"自主流平段"停留的時間就會越長，膠水的流平結果就會越好。反之，複合機的運行速度越快，則塗在載膠膜某一點上的膠水在"自主流平段"停留的時間就會越短，膠水的流平結果就會越差！

上圖是從某複合機的複合單元處拍攝到的，該圖显示了已通過烘乾箱的載膠膜上膠水的流平結果（該複合機未使用平滑輥）。

5、烘乾箱的正負壓狀態對"膠水流平結果"的影響

在"膠水的自主流平段"的路徑上，也就是塗膠輥到烘乾箱的入口間通常會有一個如下圖所示的箱體，箱體的上方會配有一個排風管道。在某些複合機上，該箱體與烘乾箱是連為一體的，在某些複合機上，該箱體與烘乾箱是相互分離的。

該箱體的作用是減少可散發到車間環境中的有機溶劑的數量。通過該箱體的空氣的流量或流速會受到其頂部排風管道上的閥門的開啟度和烘乾箱負壓狀態的雙重影響。在常規狀態下，該箱體應呈現負壓狀態，即環境中的溫度較低的空氣通過該箱體從排風管道或烘乾箱被排出室外。在特殊情況下，該箱體會呈現正壓狀態，即烘乾箱中的熱空氣通過該箱體從上向下吹出。

無論該箱體是呈現正壓還是負壓狀態，都會加速塗在載膠膜上的膠水中的溶劑的揮發，使膠水的流平性變差！尤其是在呈現為正壓狀態時，從烘箱中流出的80℃以上的熱空氣會顯著加速載膠膜上的膠水中的溶劑的揮發速度，使膠水的流平性迅速下降，同時還會將從載膠膜上揮發出來的溶劑吹送到生產車間的環境中，並加速膠盤中膠水的溶劑揮發速度，使膠盤中的膠水溶液的濃度及粘度上升，流平性變差。

因此，在不使用平滑輥的條件下，為了維護膠水在"自主流平段"的流平性，應務必使該箱體呈現負壓狀態，並且使通過該箱體的風速維持在0.1~0.2米/秒的範圍內。在使用了平滑輥的條件下，對該箱體中的風速則沒有限制，而較大的風速有利於降低溶劑殘留量！

6、複合單元的加工條件對"膠水流平結果"的影響

在不使用平滑輥的條件下，無論膠水的流平性有多好（即粘度很低）也難以達到正確地使用了平滑輥后的膠水流平結果。即已經被除去了溶劑的膠層在微觀上仍會呈現某種"凹凸不平"的狀態。

設置複合單元的主要目的是排除可能存在於兩層基材間的空氣，使膠層與基材"親密無間"，其次是部分地改善膠水的"二次流平結果"。在這一過程中，合適的複合鋼輥的溫度與複合輥間的壓力發揮着重要的作用。

7、複合膜的收卷狀態對"膠水流平結果"的影響

由於剛塗在載膠膜上的、已經過乾燥的膠水層中的主劑和固化劑之間尚未完成其交聯固化反應，故膠層仍保持着某種程度的"蠕動性"，在合適的複合膜收卷壓力的作用下，"凸起"部分的膠層會被"壓扁"，而"凹陷"部位的膠層會被"填平"（二次流平），從而使經過充分熟化的複合膜呈現較好的外觀和透明度。

如果基材本身的厚薄偏差較大，或者印刷圖案的設計使墨層分佈不夠均衡（例如半幅印刷基材上有墨層分佈，而另外半幅印刷基材上沒有墨層分佈，則收卷后，有墨層分佈的半幅複合膜卷的層間壓力就會比較大，二次流平的結果就會比較好，而另外半幅沒有墨層分佈的複合膜卷的層間壓力就比較小，二次流平的結果就會比較差，甚至會出現比剛下機時外觀狀態更差（更多更大的白點、氣泡）的結果。