Determinando la presencia y causa de una delaminacion

En el articulo del blog publicado el 09 de febrero 2012 titulado "Estamos viendo las diferencias en las pruebas de cinta y comportamiento de adhesión de laminación" V.Rajendra Prasd comentó : He recibido 30 rollos de laminación (PET+PE), pero estoy observando una delaminación en un rollo y tengo que comprobar los rollos restantes. ¿Cómo puedo chequear para determinar si la delaminación esta allí (o) no. Por favor, informar que análisis químicos y físicos puedo hacer para chequear la delaminación.

Respuesta: En una situación como esta no se puede seleccionar algunos de los 30 rollos sino revisar cada uno de ellos por delaminación. Esto puede hacerse con una cinta de ensayo de pelado o mediante la medición de la resistencia al pelado de la laminación y comparándolo con la especificación de laminación. No es divertido. Se toman muestras de cada rollo y se prueban en el laboratorio utilizando métodos de prueba establecidos. Uno de estos métodos es el ASTM F2226, " Practica estándar para determinar la adhesión de impresiones y películas laminadas."

Sin embargo, si se desea determinar la causa de la delaminación entonces usted tendrá que hacer pruebas químicas superficiales más extensas. Hago esto una buena cantidad de veces para varios clientes que están experimentando una falla de delaminación y necesitan determinar cómo solucionar el problema o a quien cobrar por el material fallado.

Yo uso dos pruebas principales para ayudar a determinar el mecanismo de falla. En primer lugar las muestras tienen que ser preparadas y enviadas al laboratorio, donde serán probadas. Se debe tener cuidado para evitar la contaminación de la superficie de la delaminación . Para asegurar esto, iniciaré la delaminación o tomare una sección delaminada y la enviare al laboratorio como salga. Luego les pediré que despeguen una sección nueva para las pruebas y probaremos las dos superficies de la muestra delaminada .

Las dos pruebas que empezare son XPS [Espectroscopía de fotones de rayos X] tanto con una exploración de alta y baja resolución y un FTIR [espectroscopia infrarroja transformada de Fourier]. La XPS da una concentración atómica de los elementos en cada superficie y la exploración de alta resolución puede dar alguna indicación de la funcionalidad química de los elementos en la superficie . El FTIR da los grupos funcionales químicos y en muchos casos puede identificar los compuestos químicos para los archivos IR de compuestos químicos.

Estas pruebas se pueden utilizar para identificar en qué punto fallo la laminación, determinar si el adhesivo fallo adhesivamente [sólo en una superficie] o cohesivamente [adhesivo en ambas superficies] o si la falla ocurrió en una capa de recubrimiento o con en una de las películas que se adhieren juntas. Si hay moléculas más pequeñas que causan una capa de unión débil yo podría hacer una prueba SIMS [Espectrometría de masas de ion secundario] que se realiza para identificar la contaminación de la superficie. Aun cuando el FTIR puede identificar estas moléculas, esta no siempre es definitiva.

Ayuda en la evaluación de la delaminación si tu eres un químico o recuerdas tu química orgánica. Al principio de mi carrera, antes de que fuera un ingeniero químico y un procesador de polímeros, yo era un químico orgánico sintético y tenia que identificar los compuestos que hacia por lo que este tipo de análisis es sencillo para mí. Si tu no eres un químico, tendrás que tener acceso a un buen químico que entienda tu aplicación y los materiales de los componentes y te puede dar buenas ideas sobre el modo de fallo que la prueba está destacando.

Eldridge Mount - Converting Quarterly
05 Agosto 2013

Porque el comportamiento de rizado de un laminado cambia a diferentes temperaturas ambientales?

Dhananjay Nachare pregunta: ¿Por qué el comportamiento de rizado del laminado de PET/PE cambia  con los cambios en la temperatura ambiental ?
En atmósferas calientes (30 ºC) el laminado es plano o se ondula hacia el lado del PET y en una temperatura fría (20 °C) se ondula hacia el PE. ¿Cuáles son las causas y como se puede controlar este fenómeno?

Respuesta: A partir de la descripción anterior suena como si los cambios en el rizado son reversibles con el cambio de temperaturas. Asumiendo que esto es cierto , entonces lo que estás observando es un cambio en las dos diferentes dimensiones físicas de las capas con un cambio en la temperatura. Al igual que las piezas metálicas, los polímeros tienen un coeficiente térmico de expansión , de modo que conforme cambia la temperatura, las dimensiones del polímero cambian. Para la capa de PET también habrá un coeficiente de expansión higroscópico, por lo que si la humedad relativa cambia, el PET va a ganar o perder humedad y cambiara las dimensiones, conforme absorbe o pierde agua . El cambio en las dimensiones físicas origina una fuerza desequilibrada y esto hace que la laminación se ondule. Siempre se ondula hacia la película de dimensión más corta.

Así que a 30 ºC la longitud de las capas de PET y PE parecen estar equilibradas y la laminación permanece plana. Sin embargo, si la capa de PET luego pierde agua a la temperatura del aire de 30 ºC conforme la humedad relativa cambie, esta se encogerá y eso puede hacer que se ondule hacia la superficie del PET.

Cuando el aire se enfría a 20 ºC la capa de PE está aparentemente encogiéndose más con la temperatura que la capa de PET haciendo que la laminación se ondule hacia el lado del PE. Conforme la temperatura del aire baja, la humedad relativa puede aumentar y la capa de PET puede absorber la humedad del aire y luego hacerse más larga llevando la ondulación hacia el lado del PE.

Para solucionar el problema tenemos que separar el impacto de la humedad sobre el PET , ya que esto puede ser suficiente para causar el rizado por sí mismo. Es posible que la humedad relativa deba ser controlado para eliminar el rizado. Si la humedad es un efecto secundario , entonces tenemos que tratar de cambiar las diferencias de expansión térmica entre las capas de PET y PE. Debido a que la película de PET es probablemente comprada y por ser biorientada se tendrá poco control sobre ella . Sin embargo , si tu estás haciendo la película o haciendo un recubrimiento por extrusión o laminación , donde puedes trabajar entonces es sobre la densidad de la capa de PE lo que afectará las propiedades de expansión térmica de la capa de PE. Esto se puede hacer utilizando condiciones de enfriamiento brusco al hacer la película o recubrimiento por extrusión de la capa de PE o mezclando varias resinas de PE para controlar la densidad final de la capa de PE. Esto puede ser difícil, pero me parecería lo mas prometedor para curar el rizado .

Otro factor que debe considerarse es el rizado debido a las tensiones desequilibradas en las capas por un mal control de tensión durante la laminación . Sin embargo, yo pienso que esto le daría un rizado que seria estable y no influenciado por las temperaturas arriba citadas.

Eldridge Mount - Converting Quarterly
12 Agosto 2013

Delaminacion de tinta en laminación por adhesivo de PET/PE

Comentario: Hemos tenido el problema con una laminación de PET  impreso en reversa y a continuación laminada con una película de polietileno con adhesivo sin solvente.

Estamos viendo delaminación y transferencia  de las tintas completamente sobre el polietileno. Sistema de tinta al solvente a base de nitrocelulosa /poliuretano  impresa en flexografía. La tinta parece unirse mejor al adhesivo y no al PET impreso. La ruptura parece ser exagerada cuando el empaque está sellado (poli a poli) Tienes alguna idea sobre el balance de resina de las tintas o es el PET un sustrato difícil para lograr buena adhesión a la tinta? Cualquier idea sera muy bien recibida.

Respuesta: Creo que ustedes han entendido el impacto fundamental de la adhesión diferencial entre la superficie del PET y el adhesivo. Las tintas se adhieren mejor al adhesivo que a la superficie de la película de PET. Como tu mencionas esto es probablemente debido a la elección de tinta, pero la química de la superficie del PET no puede ser ignorada. Se debe establecer una adhesión interfacial mejorada de la tinta al PET.

Lo primero que hay que determinar es cual es el polímero base de la tinta y, a continuación, tratar de minimizar la diferencia en la compatibilidad química entre el PET y la tinta. Una medida básica de la compatibilidad de los dos polímeros (base de tinta y PET en este caso) está ver los parámetros de solubilidad del PET y el polímero base de la tinta . Para optimizar la adhesión deberías elegir una tinta con un parámetro de solubilidad similar al del PET. Esto ayuda a asegurar la humectación y una adicional atracción química o adhesión interfacial. Lo ideal sería que la diferencia entre la tinta y el adhesivo pudiera aumentarse para hacer que la tinta quede con el PET.

Pero esto es una especie de un enfoque artificial, ya que no se menciona la fuerza total del enlace. Lo ideal sería que el parámetro de solubilidad de la tinta fuera igual que el del adhesivo y el PET para mejorar la adhesión entre la película y el adhesivo. Cual es el modo de fallo es, en cierto grado, una cuestión de gusto. ¿Es importante para la funcionalidad de la laminación y su uso final si la tinta se desprende el PET? Si tu eres el impresor quizá lo es, o si eres el proveedor de la película. Idealmente a cada uno le gustaría que el adhesivo se desprenda o falle cohesivamente cuando se delamina la muestra.

Otra consideración que debe tenerse en cuenta es que es posible que la tinta está participando en la reacción de curado del adhesivo. Si la funcionalidad química de la tinta puede reaccionar con el adhesivo, formará un enlace covalente con el adhesivo [convertirse en una parte de la estructura molecular] y en este caso, será difícil mantener la tinta en la superficie del PET donde los enlaces químicos covalentes, con toda probabilidad, no se formaran. Para asegurar una falla cohesiva en el adhesivo, la reacción de curado quizás podría ser modificado para reducir el grado de reticulación.

Muchas posibilidades aquí, pero la verdadera pregunta es por qué es importante donde la tinta pasa a delaminación? ¿La delaminación de la tinta del PET causa  un problema del producto? si es así, algunas de las sugerencias anteriores pueden ser revisadas ​​y el comportamiento puede ser modificado para obtener el modo deseado de falla de laminación.

Eldridge Mount - Converting Quarterly
22 Mayo 2013