壓敏膠標簽質(zhì)量改善的研究

(上海理工大學 上海 200093)

車身貼，也被常稱為“自粘貼”的復合材料，它通常由離型紙(塑料)通過涂布機器涂布水型(或溶劑型)丙烯酸酯壓敏膠，經(jīng)過烘干后，貼合塑料基材而形成的產(chǎn)品，是一種新型的、廣泛使用的數(shù)碼噴繪材料。由于使用的介質(zhì)都是玻璃、鋼板、油漆面等極性表面物質(zhì)，因此會產(chǎn)生壓敏膠殘留在被貼物上的情況，因此針對制程中的4M1E，運用田口方法中的實驗設計進行研究，找到最優(yōu)化的制程條件。

一、壓敏膠殘膠原理及影響因素

根據(jù)楊玉昆 和 呂鳳亭主編的《壓敏膠制品技術手冊》上描述，壓敏膠張貼在被貼物上有三項粘結力值，即與基材的投錨力T，壓敏膠層的內(nèi)聚力C和壓敏膠與被貼物之間的粘接力F，如果T

(一)膠粘劑的性能，其物理性能決定了膠水的各項物理粘性值；

(二)膠水在涂布到基材上的膠水均勻度，根據(jù)剪切力的公式：

(1-1)

跟涂布機的線速度和壓敏膠的粘度有關聯(lián)，膠水的涂布越均勻，其連續(xù)性粘結力就越平穩(wěn)，殘留風險就會小很多。

(三)烘箱溫度，因為膠水中存在大量的有機溶劑，因此在涂布在基材上之后，需要經(jīng)過熱風烘箱把膠水中的有機溶劑揮發(fā)出去，形成一層致密、干燥的膠膜，通過干燥率公式：

(1-2)

主要影響因素是烘箱設置的溫度，不同溫度的到不同的干燥效率，干燥效率不一致會導致粘接力的不同，影響膠水殘留的風險。

(四)在烘干膠水之后，離型紙載著膠水會經(jīng)過一組表面拋光的冷缸與硬度為60邵氏A的硅膠輥組成的貼合單元，在這里與面材進行貼合，膠水轉移到面材上形成最終的成品，通過貼合壓力公式

(1-3)

決定膠水層轉移到面材上的好壞，這樣會影響到基材投錨力T值的大小，也決定了膠水殘留的可能性。

二、正交實驗

(一)通過頭腦風暴法匯集信息后，通過單因素方差分析排出干擾因素，確定可控主要因子水平和噪聲因子水平，見表1和表2

表1可控因子一覽表

表2 噪聲因子一覽表

(二)制定正交表，見表3

表3內(nèi)外正交偏差平方和分析表

利用minitab軟件創(chuàng)建正交表，然后取3*3水平27次實驗中的9次記錄，記錄下在這些水平因素下所得到的數(shù)據(jù)，然后使用minitab軟件中-DOE-田口-分析田口設計模型，

(三)信噪比分析

在分析田口模型中選擇望小值，得到標準差、信噪比和均值和信噪比及均值的響應表，見表4和表5

表4分析田口模型中標準差、信噪比和均值

表5 信噪比和均值的響應表

從表中可以得到各因素的排軼：壓敏膠粘度>烘箱溫度>貼合壓力，通過信噪比均值圖表6：

表6信噪比主效應圖

得到壓敏膠粘度在3000cps，烘箱溫度在96℃和貼合壓力在2.5kg時，最佳的工藝參數(shù)。

三、試驗結果在minitab中的預測

在Minitab里選擇統(tǒng)計-DOE-田口-預測田口結果，在預測對話框中選定均值(M)、信噪比(N)、標準差(D)及標準差的Ln(A)選項，然后再水平對話框中，在指定新因子水平方法中(M)選定從列表中選定水平，選定因子壓敏膠粘度、烘箱溫度和貼合張力的水平為3000cps、96℃和2.5kg的水平，見表7：

表7田口設計預測圖

得到預測數(shù)據(jù)為信噪比：-17.1200，均值為6.94444

(一)結論

通過本次試驗得出以下結論：

1.A(壓敏膠的粘度)對S/N的影響最大；

2.對S/N影響最大的各因素組水平是第4組數(shù)據(jù)，即：壓敏膠粘度3000cps、烘箱溫度96℃和貼合壓力2.5kg；

3.用對S/N影響最大的這組因素水平得到的預測值為：

信噪比：-17.1200

預測均值：6.94444

輸出標準差：1.99140

四、總結

本文以P可移除壓敏膠車貼為研究對象，針對其在被貼物上有殘膠的現(xiàn)象，研究其殘膠機理及在制程中5M1E影響的因素。結合頭腦風暴的討論法，使用石川圖收集和分析，找到影響殘膠性能的的環(huán)節(jié)和參數(shù)，使用田口設計理念，找出輸出Y與影響過程因素的因子X之間的函數(shù)關系式：Y=F(X)，運用實驗設計及信噪比手法，在Minitab軟件幫助下，找到影響信噪比最大因素的水平，找到最佳的設計方案。合格率相比改善前93.2%提升至97.5%，很好的完成了既定目標。