چسبهاي نواري خودچسب
(معرفي ، شناخت و راهكارهاي ساده جهت انتخاب نوارچسب مناسب)
ناصر توفيقي زواره
الف) مقدمه
در دنياي امروز، يكي از پر مصرفترين لوازم بسته بندي نهايي انواع محصولات كارتن است. كارتن ها با
ضخامت هاي متفاوت ورق ميتواند براي بسته بندي محصولاتي با وزن ها، ابعاد و حساسيتهاي متفاوت بكار رود.
براي بسته بندي محصولات حساس ميتوان از كارتن هاي پلاستيكي (كارتن پلاست ) كه مقاومت بيشتري در برابر عوامل محيطي بخصوص رطوبت دارند استفاده كرد.
كارتن ها از نظر شكل در انواع مختلف توليد ميشوند ولي نوع معمولي (چهار درب در بالا وپايين) بيشترين كاربرد را دارد.
در بيشتر موارد جهت بستن درها از چسب هاي نواري استفاده ميشود( كاربرد چسب مايع و منگنه در صنايع غذايي ممنوع است).
اين چسب ها در نوع و تيپ هاي مختلف توليد ميشود كه بعضي از آنها در بسته بندي كارتن ها بكار ميرود.چسبهاي خود چسب اولين بار دراواسط قرن نوزدهم ميلادي درجراحي بكارگرفته شد . نوارهاي پارچه اي را با چسب مايع طبيعي روكش ميكردند. در اوايل قرن بيستم با روكش مايع چسب روي نوارهاي كاغذي از آنها در صنعت اتومبيل(رنگ آميزي) وسپس بسته بندي كارتن استفاده ميشد.
در گذشته نه چندان دور عمده مصرف از نوع چسب نواري كاغذي آب چسب (water active ) بود كه اغلب از كيفيت پايين برخوردار بوده و كار با آن نيز بسادگي امكانپذير نبود.
با پيشرفت سريع صنعت پلاستيك در اواسط قرن بيستم ، توليد فيلم هاي پلاستيك و شناخت هر چه بهتر خواص پلاستيكها ، استفاده از آنها در صنعت بسته بندي نيز به مرور آغاز شد.اولين بار قبل از جنگ جهاني دوم فيلم هاي پلاستيك در آلمان بكارگرفته شد ولي تا بعد از جنگ به بازار مصرف عمومي راه نيافت.مصارف عمومي فيلم هاي پلاستيك در دهه 60 ميلادي با ورود فيلم هاي پلي پروپيلن(PP ) رونق گرفت. بعد ها با پوشش (coat(مايع چسب روي فيلم پلاستيكي و تثبيت آن در هوا چسب هاي نواري خود چسب پلاستيكي بوجود آمد و بخاطر استقبال گسترده بازار به سرعت از نظر فني و كيفي پيشرفت كرد.
ب) معرفي چسب هاي BOPP
فيلم پلاستيك ميتواند از تركيبات مختلف(با مقادير متفاوت) و در ضخامتهاي گوناگون توليد شود. همچنين مايع چسب ميتواند تركيبات و ضخامتهاي متفاوت داشته باشد. به اين ترتيب با تغيير فاكتورهاي فوق انواع بسيار متفاوتي از نوارچسبها توليد ميشود كه در صنايع مختلفي ( از چاپ شبرنگ و لوازم تحرير تا صنايع ساختماني ، خودرو، الكتريسيته و بسته بندي ) استفاده ميشود.
در واقع چسب هاي نواري در آغاز بصورت رول هاي بزرگ و عريض فيلم (( JUMBO ROLL توليد وسپس بامايع چسب پوشيده ميشود . اين رولها در مراحل بعد بوسيله ماشين هاي مخصوص (slitter) بازشده و در عرضها ي مختلف(10 تا 20 ميلي متر در لوازم تحرير ، 25 تا 72 ميلي متر در بسته بندي و عرض هاي بيشتر در صنايع ساختماني و عايق بندي) برش و با طول هاي مورد نظر مجددا پيچيده ميشود.
در صنعت بسته بندي بيشتر از فيلم هاي پلي پروپيلن (PP) استفاده ميشود. كاربرد PP بخاطر سختي بسيار بيشتر ( سه برابر فيلمهاي قالبي و هشت برابرپلي اتيلن PE ) و همچنين امكان استفاده از آن در حالت چسبندگي حرارتي است. مصرف جهاني كنوني PP بيش از يك ميليون تن در سال برآورد ميشود. ضخامت هاي معمول فيلم نوارچسب از 15 تا 50 ميكرون است.
فيلم هايي كه جهت توليد نوار چسب بكار ميروند معمولا از نوع (bi axially oriented poly propylene ) BOPP هستند. در اين روش ضخامت يكنواختي بيشتري دارد و همچنين فيلم با كشيده شدن در عرض وطول
2
براحتي پاره نميشود بلكه به زبان ساده كش مي آيد يعني نقطه شكست ميتواند پس از 100 تا حتي 180% كشيده شدن واقع شود. مهمترين امتيازات اين فيلم ها عبارتند از :
- سختي بالا
- دوام بالا در كشش
- مانع بسيار خوب در برابر آب
- توانايي بازيافت بالا
- آلودگي ميكربي بسيار كمتر از فيلم هاي ديگر
- چاپ شدن آسان
- قابليت ارائه در رنگهاي مختلف
نوع وكيفيت چسبي كه روي فيلم كشيده ميشود ، همچنين كيفيت عمل پوشش عامل دوم درشكل دادن به نوع نوارچسب است .
چهار لايه موجود در نوارچسبهاي استاندارد در چارت زير ديده ميشود :
پوشش آزاد كننده (release coat) : باعث بازشدن آسان نوارچسب از رول ميشود. اين تركيب معمولا در كارخانه هاي مختلف تقريبا يكسان است.
فيلم نوارچسب (backing) : همان فيلم پلاستيكي كه قبلا توضيح داديم.
آستر يا روكش اوليه (primer coat ) : باعث كيفيت بهتر (ماندگاري) مايع چسب روي فيلم ميشود.اين تركيب نيز در بيشتر كارخانه ها يكسان است.
پوشش چسب اصلي (( adhesive mass انواع متفاوتي از چسبها با تركيبات وضخامتهاي گوناگون در ساخت چسبهاي نواري بكار گرفته ميشود . نوع معمول در اغلب نوارچسبهاي بسته بندي پليمر اكريليك است كه در دو تيپ
- امولسيون اكريليك با پايه حلال آب
- مايع چسب با حلال شيميايي (chemical solvent)
استفاده ميشود . تركيبات اين چسبها وزمانهاي كاربرد آنها از رازهاي تخصص هر توليد كننده است كه به مرور زمان به آن دست يافته وبشدت از آن مراقبت ميكند. البته در اين زمينه نيز استانداردهاي تدوين شده كشوري و بين المللي قابل دسترس وجود دارد .
معمولا ضخامت فيلم و چسب از نسبتهاي تعريف شده اي پيروي ميكند . بعنوان مثال رايج ترين نوارچسب هاي بسته بندي با نسبتهاي ذيل ارائه ميشوند :
ضخامت نوار چسب ضخامت فيلم ضخامت چسب
40 25 15
43 25 18
45 27 18
50 28 22
(همه اندازه ها به ميكرون است).
ج ) مهمترين فاكتورهاي موثر در كيفيت نوارچسب
قبل از طرح موارد فوق بايد يادآور شويم كه اصولا كيفيت مقوله اي نسبيست بنابراين در انتخاب چسب نوا
ري بايد هر مصرف كننده با سنجش مقايسه اي فاكتورهاي ذيل در پي يافتن كيفيت مورد نظر خود باشد.
1 ) چسبندگي :
نيروي لازم براي جداكردن نوارچسب از سطحي كه يخوبي به آن چسبيده است . ميتوان ميزان آنرا بوسيله نيروسنج در سطح تعريف شده اندازه گرفته وبا نمونه مرجع مقايسه كرد.
2 ) مواد تشكيل دهنده فيلم : قبلا در اينمورد توضيح داده ايم.
3 )ضخامت :
معمولا ضخامت نوارچسبهاي مورد استفاده در صنعت بسته بندي حدود 35 ميكرون تا 65 ميكرون ميباشد. مسئله مهم در اين مورد يكنواختي ضخامت در نقاط مختلف طول نوار است. عدم يكنواختي موجب پارگي ناخواسته در حين مصرف ميشود . جهت كنترل بهتر بايد طبق قوانين اوليه كنترل كيفي ، نمونه هاي مختلف محموله را بطور تصادفي انتخاب و ميزان ضخامت را در نقاط مختلف طول كنترل كرد. ناگفته پيداست كه ضخامت داراي ميزان مجازي از تغيير(tolerance ) خواهد بود. راه ديگر كنترل ضخامت استفاده از وزن است . توليد كنندگان معمولا گرماژ(وزن در واحد سطح) چسبهاي خود را ميدانند .با داشتن گرماژ و طول حلقه براحتي ميتوان با وزن كردن هر حلقه از ضخامت يا طول واقعي آن مطمئن شد.
4) نوع ماده چسب :
در چسبهاي بسته بندي معمولا از نوع پليمراكريليك با حلال آب يا شيميايي است . نوع دوم نسبت به نوع اول كيفيت ، كارايي و قيمت بشتري دارد. همچنين براي هواي سرد (اجناسي كه درسردخانه نگهداري وحمل ميشوند) و وزنهاي بيشتر بكار ميرود.
5)ميزان كشش
بستگي به نوع وكيفيت فيلم دارد. ميزان كش آمدن (elongation ) در فيلمهاي BOPP (بهترين نوع براي توليد چسب نواري) تا 180% نيز ميرسد
يعني فيلم در شرايط متعارف پس از حدود 180% كشش پاره ميشود.
6 )زمان مقاومت عمودي (shear strength)
منظور ميزان مقاومت چسب در برابر وزن است . با واحد سطح در دقيقه سنجيده ميشود.
8)باقيماندن اثر چسب روي سطح :
اگر چسب چسبانده شده روي سطح را پس از مدت كوتاهي از جاي خود جدا كنيم چه ميزان اثر از چسب روي سطح ميماند ؟
9)باز شدن (unwind ) :
نيروي لازم براي بازشدن چسب از حلقه كه بستگي به كيفيت ماده اي دارد كه به اين منظور در قسمت پشت نوار پاشيده ميشود. اين پوشش آزاد كننده ( ( release coatingاجازه ميدهد چسب بنحو كنترل شده اي باز شود. اين مسئله بخصوص هنگام استفاده از ماشينهاي چسب زن اتوماتيك كارتن اهميت دارد. چسبهايي كه در كيفيت پوشش آزاد كننده يا ماده چسب آنها اشكال وجود دارد يا بدون كنترل و يا بسختي و با سروصداي فراوان باز ميشوند.امروزه نوارچسبهاي بي صدا با بهبود كيفيت فيلم ومواد پوشش آزاد كننده توليد ميشوند.
10 )- زمان توليد :
معمولا نوارچسب ها در مدت مشخصي پس از توليد بايد مصرف شوند . اين زمان در انواع چسب متفاوت است.براي شناخت چسبهاي مانده ميتوان در رنگ آنها دقت كرد.گذشت زمان باعث كدر شدن رنگ ميشود.
همچنين ماده پوشش آزاد كننده به مرور زمان خاصيت خود را از دست داده و چسب براحتي باز نميشود.نوارچسب تاريخ گذشته از روي سطح براحتي كنده شده وقسمت زيادي از ماده چسب آن روي سطح باقي ميماند.
11 ) اطلاعات ميكروسكپي ساده
دراين مورد ميتوان به آناليز ساختار فيلم وچسب اشاره كرد اما اين عمليات تخصصي و پرهزينه است.
راه ساده تر بازبيني فيزيكال نوارچسب بوسيله ميكروسكپ آزمايشگاهيست. فيلم با كيفيت داراي لبه هاي
يكنواخت و صاف است . در ساختمان فيلمهاي MOPP (كه فيلم هنگام توليد فقط از يك جهت كشيده شده
وبراي توليد نوارچسب مناسب نيست ) ساختارهاي پولاريزه روشنترازكل سطح جابجا ديده ميشود ، اين
ساختارها در فيلمهاي BOPP وجود ندارد.
آرايش ميكروسكپي لايه چسب روكش شده در انواع با كيفيت بسيار منظم و يكنواخت ميباشد.
د ) انتخاب نوارچسب مناسب
همانطور كه در قسمت قبل ذكر شد انتخاب نوارچسب مناسب بستگي به نوع كارتن وبسته بندي و شرايط خاص هر محصول و كارخانه دارد. در اين قسمت ما فقط در مورد استفاده از نوارهاي خودچسب BOPP در بسته بندي صحبت ميكنيم.
در واقع هدف اين نوشتار شناخت اوليه اين چسبها و ارائه راهكارهاي ساده در انتخاب نوارچسب مناسب است.
1 )نوع مصرف : منظور استفاده از ماشينهاي ا توماتيك چسب زني كارتن يا استفاده از چسب كش دستي است.
در چسب كش هاي دستي ميتوان از انواع چسبهاي خود چسب در طول ، عرض و ضخامتهاي متفاوت استفاده كرد . كيفيت چسبندگي به دقت وتوان اپراتور بستگي دارد . از اين لوازم بيشتر در توليديهاي سطح پايين و مصارف خانگي استفاده ميشود.
براي كار با ماشين چسب زن بايد از چسبهايي با ضخامت حداقل 40 ميكرون استفاده كرد. چسبهاي نازك براحتي كشيده شده و باعث افت كيفيت و طول عمرچسبندگي و برش نامناسب چسب ميشوند.
اعمال فشار يكنواخت و قابل تنظيم بوسيله ماشينهاي نيمه اتوماتيك و اتوماتيك چسب زن كارتن باعث بهبود و تداوم چسبندگي ميشود. كيفيت رولرهاي چسباننده ،قدرت و هماهنگي مناسب بازوهاي اعمال فشار ، توانايي تيغه هاي برش چسب ، كيفيت و سرعت نقاله هاي حمل كارتن و قابليت تنطيم مناسب موارد فوق از موثرترين فاكتورهاي كيفيت وكارايي در اين ماشينهاست.
تنظيم اوليه ماشين (هنگام نصب و راه اندازي) با توجه به نوع محصول و كارتن بسيار مهم است. اپراتور اين ماشينها بايد روزانه كارايي ماشين را با توجه به كيفيت چسب زني كنترل وتنظيم كند.
انتخاب ماشين مناسب هر نوع كارتن مطلبي است كه بايد در بحث ديگري به آن بپردازيم.
2 ) ابعاد ، وزن و ضخامت ورق كارتن
ناگفته پيداست كه با افزايش وزن و ابعاد كارتنها استفاده از چسب هاي قويتر ضرورت دارد. در بسته بندي كارتنهايي كه ورق آنها پنج لا يا بيشتراست به چسبهاي بسيار قوي نياز است. البته نيروي چسبندگي در اين كارتنها بعلت مقاومت بهتر در برابر فشار افزايش مي يابد. در اين نوع كارتن ها و همچنين ساير كارتن هايي با وزن بالا بهتر است لبه هاي دربها نيز نوار چسب زده شود . ماشينهاي چسب زني اتوماتيك خاص اين كار(edge sealing ) وجود دارد.
بطور كلي چسبهاي ضخيمتر(ضخامت فيلم و مايع چسب) از قدرت و ماندگاري بيشتري برخوردار هستند.
بعنوان نمونه براي كارتني با ابعاد 40 سانتيمتر طول و 30 سانتيمتر عرض و 25 سانتيمتر ارتفاع و وزن حدود 12 كيلوگرم ، نوارچسب عرض 48 ميليمتر و ضخامت 40 ميكرون با چسب امولسيون اكريليك براي كار در آب و هواي معمولي مناسب است.
بهترين روش انتخاب نوارچسب مناسب براي هر كار تكيه بر تجربه مدون هر واحد است. يعني پس از انتخاب اوليه نوارچسب بايد كارتنهاي بسته بندي شده را در زمانهاي متفاوت ( يكماه ، دوماه ، ...) كه با آگاهي از حداقل و حداكثر زمان ماندگاري محصول در انبار و فروشگاه انتخاب شده مورد بررسي قرارداد و گزارش كتبي از وضعيت آنها تهيه كرد. اين گزارشها به ما نشان ميدهد كه براي انتخاب بعدي چه كنيم؟
3 ) چسبندگي و ماندگاري مورد نظر
با توجه به نوع ، ارزش و حساسيت محصول بسته بندي به رده هاي متفاوتي از چسبندگي نياز است. گاه بايد در كارتن چنان محكم بسته شود كه فقط با بريدن چسب باز شود (محصولات گرانقيمتي مثل لوازم صوتي – تصويري) ولي گاهي توليد كننذه ميخواهد چسب براحتي باز شود. همچنين زمان ماندگاري موثر نيروي
چسبندگي متفاوت است . محصولاتي هستند كه بعد از مدت كوتاهي از كارتن خارج ومصرف ميشوند(مثل مواد غذايي) ولي محصولاتي نيز هستند كه مخدوديت زمان مصرف ندارند.
شركتهاي معتبر توليد كننده چسب ، ميزان چسبندگي (adhesion ) چسب خود را به مصرف كننده ميدهند.
ضخامت بشتر نوار چسب نشاندهنده چسبندگي و ماندگاري بيشتر است.
چسبندگي و ماندگاري چسبهاي اكريليك با پايه حلال(solvent) بيش از نوع اكريليك پايه آب است.
4 ) آب و هوا و ماندگاري
كليه محصولات BOPP مقاومت بسيار خوبي در برابر رطوبت و درجه حرارت مختلف هوا دارند. اين فيلمها تقريبا در هيچ نوع درجه حرارت هوا از 20- تا 50+ تغيير شكل خاصي ندارند.
چسبهاي متفاوت نسبت به درجه حرارت و رطوبت پايين وبالا حساسيت هاي متفاوت دارند.
مقاومت چسبهاي پايه حلال نسبت به سرما بيش از چسبهاي پايه آب است . در واقع چسبهاي پايه آب كارايي خود
را در سرماي كمتر از 5- از دست ميدهند. هچنين هواي سرد(بالاي صفردرجه) باعث كاهش ماندگاري چسبندگي ميشود كه اين مسئله در مورد چسبهاي پايه آب بيشتر است.
هردو نوع چسب در دماهاي بالاتر از 50+ به مرور چسبندگي خودرا از دست داده و براحتي از روي سطح كار بلند ميشوند
نظر خود را بگذارید