关于HIPS面板贴保护膜后残留胶印研究报告

材料制造和应用2020年第5期
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吴 卫
（长沙格力暖通制冷设备有限公司，湖南 长沙 410600）
摘　要：文章分类说明HIPS高光面板用PE保护膜残留胶纸印的几种表现方式，提出了保护膜所用胶黏剂与HIPS高光面板表面相似相溶效应、内嵌效应、黏弹性效应等残胶机理，通过高温、曝晒等实验开展复现验证，并给出了相应的措施及解决方案。

关键词：HIPS高光；PE保护膜；胶黏剂；胶印；黏弹效应中图分类号：TQ325.2
文献标志码：A
文章编号：2096-3092（2020）05-0076-03
Research Report on the Residual Offset Printing after HIPS Panel Sticking Protective Film
Wu Wei
(Changsha Gree HVAC Refrigeration Equipment Co., Ltd., Changsha, Hunan 410600)
Abstract: This paper illustrates the performance ways of HIPS specular panel with PE protective fi
lm residue tape seal in classifi cation ways. The residual mechanisms of the adhesive used in the protective fi lm and HIPS specular panel surface are proposed, such as similar phase solubility effect, in-lay effect and viscoelastic effect. Through the experiment of high temperature and insolation, the reappearance verification is carried out to provide the corresponding measures and solutions.
Key words: HIPS specular, PE protective fi
lm, adhesive, offset printing, sticky bomb effect 保护膜广泛用于注塑产品表面保护，使产品在生产加工、运输、贮存和使用过程中不受污染、腐蚀、划伤，并保护原有光洁亮泽的表面。

对注塑件所用PE 保护膜则是以聚乙烯薄膜为基材，由涂布聚丙烯酸酯类压敏胶黏剂加工而成。

注塑面板覆保护膜后出现不同现象的残留胶纸印现象，影响面板外观以致报废。

针对上述问题，文章拟从材料组成、各厂家生产的保护膜对比、残胶复现等方面展开分析，查找失效机理。

1 残留胶纸印异常案例
残留胶纸印现象情况如图1所示，发现出现残留胶纸印的产品均为HIPS 高光面板。

此类面板在贴保护膜1～10d 后撕离则出现批量的残留胶纸印现象，且部
分胶纸印用酒精、黏磨膏、化白水、去污水擦拭均无效。

图1 残留胶纸印：无法擦除（左）和可擦除（右）根据上述保护膜在HIPS 高光面板残留胶纸印情况，可分为以下三类情况。

（1）胶内聚破坏：胶层内聚强度低，受力时自身受到破坏，表现残胶。

（2）高光表面层失光：HIPS 面板高光表面层受力时受到破坏，表现失光。

（3）小分子迁移：胶层小分子物质迁移至面板并渗透，表现残留胶纸印。

2 残留胶纸印原因分析
保护膜检验要求规定，以50 mm/s 速度剥离保护膜后不脱胶，在光线良好的条件下，对光45°观察面板或彩涂板或铝拉丝面板无污染（残留胶）。

2.1 过程分析
面板生产涉及使用保护膜过程有以下两种流程。

（1）面板脱模—流水线冷却—修边覆膜—揭膜丝印—常温放置—UV 或高温固化—冷却—重新覆膜—仓储（1天至几周不等）—使用。

（2）面板脱模—丝印或烫金—UV 或高温固化—常
温放置—覆膜—仓储（1天至几周不等）—使用。

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实测各面板出模、贴膜、丝印固化温度变化为48～65℃，高于室温，需放置2～5min冷却。

此外，覆膜面板在仓储及转运过程中可能会受阳光直晒、水汽的侵蚀。

2.2 黏弹性效应——时温等效原理
PE保护膜生产工艺为简单的吹膜—电晕处理—涂布配料（黏性）—收卷—包装。

PE保护膜胶层均为丙烯酸酯类，具有特殊黏弹特性的胶黏剂，在一定条件下胶层能产生黏性流动（分子的布朗运动），以实现与被黏表面的紧密接触——即弹性模量。

当丙烯酸酯高分子链与被黏表面之间的距离达到分子间距接近5×10-10m的程度时，即产生分子间作用力，又称范德华力，从而实现保护膜黏附于注塑面板实现保护功能[1]。

温度越高，则胶的黏性流动越大，可以快速润湿HIPS 高光面板表面，剥离强度也随之增加。

2.3 剥离强度经时变化理论
HIPS高光面板覆保护膜之后,要经过一段时间才能揭下来，在这段时间内，保护膜的剥离强度往往会随着时间的延续而增大，通常是先快后慢，最后趋于稳定，如图2所示。

当保护膜基层与胶层的结合力低于胶层与高光面板的结合力时，胶层吸附于面板上发生残留胶现象[2-3]。

仓储时间/d
图2 保护膜剥离强度的经时变化
2.4 光/热老化理论
PE保护膜涂胶由聚丙烯酸酯、交联剂、溶剂构成，前者属于高分子聚合物，分子链/量越大则黏性越大，其老化机理主要有热老化和光老化两种[4-6]。

热老化：温度是主要因素，温度升高则聚丙烯酸酯分子链的运动加剧，当超过化学键的离解能时就会引起分子链的热降解或基团脱落。

光老化：阳光中的紫外光为主要因素，被聚丙烯酸酯吸收的紫外光能量使C-O健发生断裂形成自由基，最终造成分子链的断裂或基团的脱落形成光降解。

保护膜老化后，构成压敏胶的大分子链发生断裂平均分子质量降低，内聚强度随之降低，胶层流动性变强、与PE基材附着力下降，最终出现大量残胶且PE保护膜胶层无黏性。

2.5 相似相溶理论
根据相似相溶原理，结构、极性、性质相近的物质之间容易产生相溶现象。

随着时间的推移，胶水和被保护表面物质相近时便可能产生相溶现象，使两者之间逐渐融合，使剥离强度变大，造成内聚破坏或黏基破坏。

若胶层中的部分小分子物质和被保护表面相似相溶，同样会使之迁移至被保护表面，造成迁移残留[8-9]。

3 实验验证及分析
3.1 材质与剥离力测试
取样品分别做剥离实验、材料成分测试等对比实验，结果见表1。

表1 样品材质与剥离力测试结果
厂家
剥离力要求／
(N/cm)
实测值
ABS HIPS A
0.1～0.3
0.300.29
B0.050.25
C0.18
由表1可知：
（1）剥离力方面，A接近标准上限值，即黏性最强，B与C黏性逐步下降，且出现残胶异常的保护膜，解卷时透光发现胶层颜色不匀。

（2）材质方面，三厂家保护膜材料均为LDPE，符合要求且不含DOP类增塑剂。

排除保护膜及胶析出增塑剂对HIPS高光面板的侵蚀作用。

（3)取剥离力合格的保护膜，基材LDPE、空气，HIPS面板生产过程对残胶影响不大。

3.2 高温实验
残留的评价方法：将保护膜贴在对应的物料上，低黏度为光洁的ABS/HIPS，放置在80℃的烘箱中24h 后以50mm/s速度剥离，在光线良好的条件下，对光45°观察黏合剂转移的情况，无黏合剂残留为合格。

为验证时温等效、光/热老化机理，并研究温度对HIPS高光面板残胶的影响，开展几组高温实验对比发现。

（1）流道口（或注胶口）处出现云雾状白印。

开展空白样实验对比，发现部分面板经高温冷却后连接
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处由于高温释放压力，最终形成白纹。

（2）温度与时间对胶印形成有较大影响。

85℃为临界点，90℃后保护膜随面板热融变形，且有大量胶印形成，使用UV紫外光24h长时照有同样结果。

表明保护膜胶层经过光/热加速老化生成小分子物质，与热融的面板黏合力增加，从PE基材上脱落最终形成残胶，且酒精无法擦除。

3.3 胶溶剂试验
据相似相溶原理，HIPS高光面板可被部分有机溶剂溶胀或溶解，这由连续相和溶剂相之间的溶解参数差异决定。

为研究溶剂对注塑面板表面胶印影响，用常用溶剂（按极性大小，如水、乙醇等溶剂）轻抹于HIPS高光面板上观察现象。

保护膜聚丙烯酸酯类胶均采用乙酸乙酯（EtOAc）为溶剂，胶水直接涂抹于HIPS高光面板，即造成腐蚀亚光现象。

若涂胶后未完全使溶剂烘干，则导致覆膜后胶层含有的少量溶剂缓慢腐蚀面板。

此外，A厂家添加小分子氮丙啶（高毒）作胶扩链交联剂，使聚丙烯酸酯链变长黏性增加，同步验证了A厂家保护膜剥离力最大。

3.4 剥离速度试验
存在快速撕离残胶异常现象，为研究保护膜在不同剥离速度下的剥离强度及残胶现象，进行不同速度下的180℃剥离验。

以B厂家为例，保护膜的剥离强度随剥离速度的增加而增大，检验要求拉力速度为300mm/min，当剥离速度从150mm/min增大到500mm/min 时,剥离强度显著增强一倍多。

资料显示压敏胶分子在低的剥离速率下主要表现的是黏性特征,而高分子的黏性组分主要是消耗能量,导致抵抗剥离的力较小。

在高应变速率作用下缠在一起的压敏胶分子链没有足够的时间相互松开,黏性流动被阻,这时弹性模量就会增加,使高分子内聚强度增加,剥离强度也会相应地增大。

4 总结及后续整改预防
4.1 分析总结
通过研究，说明HIPS高光面板在生产及使用过程中可能造成反馈残胶现象异常的原因有以下几点。

（1）HIPS高光面板长时间存储时，由于结构应力释放产生白纹。

（2）覆膜面板高温或UV固化温度局部过高或时间过长，使胶老化、断链成小分子物质从基材上脱落形成残胶。

（3）保护膜胶层水溶剂未烘干完全，覆面板后溶剂逐渐析出并腐蚀面板形成亚光残胶印。

（4）撕离瞬间速度过快，保护膜胶层与面板高光层表面机械嵌合，并拉脱形成粗糙面。

（5）保护膜PE基材电晕处理不当，胶层附着力小于胶层与面板附着力，使胶层脱落。

4.2 后续改善建议
为从根本上控制该质量问题，可通过如下几项措施予以改进。

（1）保护膜厂家优化生产工艺，加强基材表面电晕处理，调整胶水配方降低胶黏度，提高胶耐高温/耐候性能，烘干乙酸乙酯溶剂或更换溶剂，加强来货质量一致性。

（2）注塑过程优化结构流道，待面板出模降温后再覆膜，控制带膜丝印固化温度或UV辐照时间，形成规范文件。

（3）加强仓储和运输过程中对覆膜面板的防护措施，避免曝晒、剧烈碰撞、长时间挤压。

参考文献：
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作者简介：吴卫，本科，研究方向为空调。