שיטה מהפכנית להדבקה של יריעות גמישות / חיים תדמור

שיתוף פעולה של Nordmeccanica ו-Dow Chemical הוליד הדבקה נטולת סולבנטים חדשה, בעלת מנגנון ההקשיה שמתחיל רק בהצמדת היריעות יחד

תמונה 1: שרטוט סכמתי של הלמינטור מדגם Duplex SL1 Shot הבנוי משתי יחידות ציפוי עם בקרות כמות אוטומטית לכל יחידה, ועם מערכות הזנת היריעות- Unwind והגלילה Rewind במרכז.

קשה למצוא תחליף ללמינציה. האפשרות לשלב  שני סוגי יריעות שונים ללמינט אחד מאפשר השגה של תכונות שכמעט לא אפשרי להגיע אליהן ביריעה בודדת. פיתוחים חדשים צוברים תאוצה בעולם הלמינציה עקב מגמת הקיימות שדורשת חשיבה מחדש על כל נושא הדבקת היריעות. בינן, שימוש הולך וגובר ביריעות BOPE וכן מתיחה חד כיוונית על מנת לקבל מוצרים הניתנים למיחזור.

מבנה הדבק להדבקה של יריעות רב שכבתיות

כיום, נפוצים בשימוש שלושה סוגים של דבקים המאפשרים לנו לקבל יריעות רב שכבתיות עם תכונות מגוונות:

1. דבק על בסיס PU או פוליאסטר מומס בממיסים אורגניים.
2. דבק על בסיס PU או פוליאסטר ללא ממיסים
3. דבק על בסיס אקרילי כתרחיף במים.

לשלושת סוגי הדבקים הללו מוסיפים מקשה על בסיס Isocyanate, הגורם להקשיית הדבק ולקבלת תכונות ההדבקה והחוזק הנדרשות. בכל סוגי הדבק הללו יש לערבב מראש את שני המרכיבים ולהזין אותם למערך הציפוי, לשם מריחה על אחת היריעות.

במקרה של דבקים מומסים בממיס אורגני או בתרחיף מימי, לאחר ציפוי הדבק על היריעה יש לנדף את הממיסים או המים בתנור המזרים אוויר חם על פני הדבק. תהליך הייבוש מצריך השקעת אנרגיה רבה. בשימוש בדבקים ללא ממיסים (Solvent less) אין צורך בייבוש כלשהו והיריעות מוצמדות אחת לשנייה מיד לאחר ציפוי הדבק.

מגמת הקיימות המתגברת מעלה לדיון שימוש בדבקים ידידותיים יותר לסביבה, כגון, דבקים על בסיסי ממסים מימיים וכן דבקים שאינם צריכים ממסים כלל (SL – Solvent Less).

תכונות הדבקים לסוגיהם

העדר או נוכחות ממס, וסוגו (מים או ממס אורגני) משפיעים על תכונות ההדבקה, היישום ואופן העבודה:

• הדבקים המומסים בממס אורגני מאפשרים, מחד, גמישות גדולה יותר של תכונות. ניתן לשלב מרכיבים רבים המשפרים את תכונות הדבקים מעמידות גבוהה לטמפרטורה או לכימיקלים תוקפניים ועד לדבקים רב שימושיים. מאידך קיימת בעיה של ממיסים נדיפים המצריכים טיפול במערכות שריפה או מיחזור יקרות.
• דבקים המומסים בתווך מימי שונים בהרכבם מדבקים מומסים בממס אורגני, וקיימים להם יישומים מגוונים. יתרונם הוא שאין צורך בטיפול כלשהו באוויר לאחר הייבוש משום שהוא מכיל אדי מים בלבד, מצב המייתר את מערכות המיחזור או השריפה. מנגד, מערכות הייבוש צורכות יותר אנרגיה לצורך האידוי ולרוב הן ארוכות יותר בהשוואה לממסים אורגניים.
• דבקים ללא ממיסים דומים בהרכבם הכימי לדבקים המומסים בממס אורגני. השוני העיקרי הוא בהגבלה גדולה על מגוון חומרי הגלם בהם ניתן להשתמש בדבקים אלו, הגבלה זו נובעת מחלון הצמיגויות המתאים לעבודה והוא זה המכתיב את חומרי הגלם. מרכיבי הדבק חייבים להיות בעלי משקל מולקולרי נמוך עד בינוני, עם מגבלה נוספת של איטיות ההקשיה, במטרה להימנע מדבקים המתקשים מהר ומצמצים את זמן חלון העבודה. משום כך, בוחרים בחומרים המקשים לאט, בהם תהליך הריאקציה בין מרכיבי הדבק נמשך זמן ארוך יחסית, כ-24 שעות, ועשוי להשתרע במקרים מסוימים אף על פני 5 ימים ויותר. בגלל מבנה הדבק עצמו, תכונות העמידות שלו נמוכות בהשוואה לשני סוגי הדבקים האחרים.

עיצוב מהפכני בלמינטור לדבקים ללא ממיסים

סיבות אלה הובילו את החברות Nordmeccanica ו-Dow Chemical לשתף פעולה בפיתוח של מיזם חדש הכולל מכונת למינציה עם שיטת יישום חדשה של דבק, וסדרת דבקים מתאימים.

הדבקים על בסיס PU / פוליאסטר והמקשה (co reactant) על בסיס Isocyante מיושמים על היריעות על ידי שני ראשי ציפוי שונים. מרכיב אחד של הדבק מצפה יריעה אחת, ואילו המקשה מיושם על היריעה השנייה כמתואר בתמונה 1. בצורת עבודה חדשנית זו יש, אמנם, תחנת ציפוי נוספת בהשוואה ללמינטורים SL הנפוצים, אך מתקבלות שלל תכונות שמתגברות על המגבלות המבניות של השיטה הקיימת.

לאחר מריחת החומרים על כל יריעה בנפרד, היריעות מוצמדות זו לזו. שני מרכיבי הדבק מתחברים יחדיו ויוצרים את תערובת הדבק שמתחילה, רק בשלב זה, בתהליך ההקשיה והצילוב (תמונה 2).

תמונה 2: שתי היריעות עם שני מרכיבי הדבק בנפרד (תמונה שמאלית), ולאחר ההצמדה ביניהן (תמונה ימנית).

יתרונות בהשוואה ללמינצייית SL רגילה

בתהליך העבודה הסטנדרטי, במכונות הקיימות, שני מרכיבי הדבק מוזנים ליחידת הציפוי ע"י שתי משאבות שקובעות את יחס הערבוב שלהם. הערבוב נעשה ביחידה עם מערבל סטטי שממנו הדבק מוזן למכונה. באופן זה הריאקציה בין שני המרכיבים מתחילה מידית והדבק נהיה שמיש לציפוי. זמן התגובה של הדבק הרגיל הוא כ-30-40 דקות, לאחר מכן צמיגות הדבק עולה באופן חד והדבק אינו שמיש יותר (תמונה 3).

תמונה 3: שינוי בצמיגות הדבק ביישומי SL כתלות בזמן. לאחר 30 דקות הדבק התקשה ואינו שמיש.

הטכנולוגיה החדשה מסייעת הפתרון מגבלה זו משום שתהליך הריאקציה מתחיל רק לאחר הצמדת היריעות זו לזו.
במערכת החדשה לציפוי הדבק (תמונה 4), גלילים C ו-D עשויים פלדה מצופה כרום ותפקידם לבצע מינון ראשוני משלולית הדבק שנמצאת מעליהם. גליל B מצופה בגומי וחתוך לרוחב הציפוי אותו מיישמים על היריעה, צמוד לגליל C, ומקבל מגליל C כמות דבק מדודה. גליל A עשוי מפלדה מצופה כרום מקבל דבק מגליל B ומעביר אותו ליריעה.

תמונה 4: המערכת החדשה לציפוי הדבק נטול הממיסים (SL).

לשיטה החדשה של יישום שני המרכיבים בנפרד בדבק נטול סולבנטים יש יתרונות רבים:

1. השיטה מאפשרת מבחר גדול יותר של 'אבני בניין' מהם ניתן להרכיב את הדבק. אין מגבלה בבחירת מקשה (co reactant) בעל זמן תגובה מהיר, דבר שלא היה אפשרי בעבר.
2. חוזק הדבקה המתקבל הוא מידי – High green tack. תכונה זו מאפשרת בקרת איכות מהירה ללא המתנה של שעות עד לקבלת הקשיה ראשונית. הבדיקה המיידית מצמצת כמובן טעויות שייצור שכעת ניתן לאתרן במהירות.
3. השיטה מאפשרת יישום רחב יותר של כמות דבק ללא תופעה של Orange Peel הנפוצה בלמינציה נטולת סולבנטים.
4. קיימת שקיפות גבוהה של הדבק ביישום במהירויות גבוהות.
5. השיטה מאפשרת קיצור דרמטי בזמן ההקשיה והצילוב של הדבק. הדבר מאפשר המשך עיבוד, חיתוך ומשלוח של הלמינט כשעתיים לאחר הייצור. הדבק מגיע להקשיה סופית לאחר 24 שעות.
6. הדבק חופשי מ-PAA – Primary Aromatic Amines.
7. אין צורך במשאבות מינון יקרות לאספקת הדבק למכונה.
8. קיים פחת מינימלי של הדבק משום שהוא אינו מתקשה ביחידות הציפוי. קל לשמור על ניקיון המכונה, הסליבים והאמבטיות משום שאין בהן דבק שנקרש.

מעקומות הצמיגות של הדבק לאחר הערבוב ניתן ללמוד על מהירות התגובה הגבוהה של מערכת דבקים זו, השונה במידה מהותית מעקומות התגובה של דבק רגיל ללא ממיסים (תמונה 5).

תמונה 5: עקומות הצמיגות של הדבק החדש לאחר הערבוב.

לסיכום,

מערכת למינציה חדשנית זו מהווה התקדמות רבה בפתרון בעיות שהיוו מכשול לשימוש בדבק רגיל נטול ממיסים ותומכת במגמת הקיימות. שיטה זו מאפשרת קיצור משך הזמן שהמוצר המוגמר מתאקלם במחסן היצרן וכך ניתן להעבירו למשלוח למחרת היום. בנוסף הדבר מאפשר הבטחת איכות צמודה ובקרת תהליך מיידית בבדיקת חוזק הדבקה. מתקבל מוצר משופר מבחינת מראה, שקיפות וחוזק הדבקה וזמן עמידת המכונה וזמן הניקוי שלה מתקצרים באופן משמעותי.

בהמשך הדרך צפוי פיתוח של דבקים בעלי עמידות גבוהה ביותר לטמפרטורה גבוהה ולחומרים  אגרסיביים.

על הכותב:

חיים תדמור נמנה ב-1972 עם המייסדים של מפעל "צלפ" בקיבוץ נגבה המייצר אריזות גמישות. במשך 25 שנים מילא בצלפ תפקידים שונים בנושאי מיכון וטכנולוגיה. בהמשך עבד כ-14 שנים בחברת הכימיקלים Chemical Dow / Haas and Rohm כמנהל שירות טכני בתחומי דבקים וציפויים לתעשיית האריזה הגמישה. בשש השנים האחרונות עוסק חיים תדמור ביעוץ ובייצוג יצרני מכונות וחומרים לתעשיית האריזה.

ליצירת קשר: [email protected]