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塑料凹印粘连故障的影响因素

作者:志泽印务 来源:志泽印务 日期:2013-12-26 http://www.shzhize.com
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在高温、高湿的梅雨季节,尤其容易发生粘连。因为粘连不能马上觉察到(具有非直观性),所以往往会引起很大的损失。

  所谓粘连,是指印刷收卷后,印刷品上的油墨层与另一个接触面(通常是薄膜的背面)互相粘连,或油墨附着到另一个接触面上。具体表现为不能顺利开卷,或者因油墨剥离而损伤印刷图案、污染接触面。在粘连较轻时(粘连的前一阶段),表现为重卷时发出剥离声,或在重叠部分的油墨表面呈现出异常的光泽。

 

  导致塑料薄膜凹印产品产生粘连的原因比较复杂,涉及到油墨、溶剂、印刷薄膜、工艺条件等多方面的因素。在印刷、复合、分切等加工过程中均有可能发生粘连。本文着重讨论印刷工序中产生粘连故障的影响因素和解决办法。

 

  从实际统计情况看,粘连现象主要是由油墨发黏、温度太高、残留溶剂太多、压力太大等因素引起的。下面分别进行具体分析。

 

  一、油墨中的连结料树脂

 

  油墨中采用的连结料树脂不同,油墨的抗粘连性也不同。目前塑料薄膜凹印所用的油墨均属于溶剂型油墨,由连结料树脂、颜料、溶剂等组成。作为连结料树脂,要求其与承印薄膜黏合要牢固,印刷收卷后不粘连,具有一定的柔软性,并能耐一定的高温,在一定范围内不受外界因素变化的影响。

 

  1.连结料树脂的软化点

 

  连结料树脂的软化点高低直接影响着印刷墨层的性能。连结料树脂的软化点过低,会使印刷墨层在高温环境下呈微熔状态,从而使印刷产品收卷后发生粘连。提高连结料树脂的软化点,显然有利于防止粘连,但软化点过高,印刷墨层的挠屈性会变差,容易脆裂。

 

  以PE、PP薄膜表印常用的聚酰胺油墨为例,该油墨的连结料为聚酰胺树脂,一般均为低分子量的线型聚合物,是由二聚酸和烷基(或芳基)二元胺缩聚得到的,其软化点通常为100—110℃。

 

  2.连结料树脂对溶剂的释放性

 

  我们都知道,为了适应印刷的需要或考虑到经济性,印刷时在油墨中常常要加入混合溶剂。每一种连结料都有自己的真溶剂、次溶剂、非溶剂。溶解性越好,就表示连结料树脂与溶剂分子之间的亲合力越大;而溶剂对树脂的溶解性越好,树脂对溶剂的释放性也就越差。释放性差,就会直接引起下文提到的残留溶剂问题。所以,在配制混合溶剂时,溶剂应该控制在一定的范围内。既要考虑到油墨的印刷适性要求,同时还要考虑到溶剂的综合释放性。

 

  对于同一种类型的连结料树脂来说,树脂的软化点越低,也就意味着树脂越容易溶解,树脂的脱溶剂性就会越差。从这一方面考虑,也应该相应地提高连结料树脂的软化点。

 

  3.研磨时间与研磨温度

 

  在加工油墨时,如果研磨时间过长,研磨产生的温度就会过高,导致连结料树脂部分变性,也会给粘连带来一定的影响。

 

  二、残留溶剂

 

  印刷油墨转移到塑料薄膜上以后,印刷墨层表面的溶剂将首先蒸发,而处在印刷墨层内部的溶剂则必须先扩散渗透到墨膜表面,而后才能进行蒸发干燥。当印刷墨层的干燥进入终期时,印刷墨膜的表层已经固化,这就限制了印刷墨层内部溶剂的继续扩散和蒸发,从而造成了残留溶剂问题。

 

  当印刷墨层内的残留溶剂达到一定的浓度时,印刷墨层保持微融(润湿)状态,这就直接导致了粘连问题的产生。因此,必须对残留溶剂量予以控制。残留溶剂量除受到上述连结料树脂的溶剂释放性影响以外,还受到下列因素的影响。

 

  1.溶剂的挥发能力

 

  单一溶剂的挥发速度是由它的物理参数所确定的。挥发能力与溶剂参数相关性为:

 

  E=KP25M/d25

 

  式中E为溶剂挥发速率,P25为25℃时溶剂的饱和蒸气压,d25为25℃时溶剂的比重,M为分子量,K是常数。

 

  印刷墨膜中所含的溶剂属于混合溶剂,每种溶剂的挥发速率是不同的。在这种情况下,溶剂的挥发情况将发生变化,挥发性强的组分首先逸出,而挥发性弱的组分则滞留下来,导致溶剂的组成发生了变化,也就不可能像单一溶剂那样在恒定的温度下以单一的挥发速率逸出,溶剂的挥发速率将逐渐缓慢下来。

 

  若溶剂的纯度不合要求(如含有过多的高沸点组分)或过多地使用了慢干溶剂,则在正常条件下就会产生严重的残留溶剂问题。因此,合理地设计混合溶剂的配方是一个十分重要的技术问题,使用代用品时更应该十分慎重。

 

  另外,颜料的表面特性、比表面积及浓度也都对溶剂的挥发有一定的影响。就同一颜料来说,溶剂挥发速率将随颜料浓度的增大而减小;对于不同的颜料来说,一般情况下,颜料比重小,溶剂的挥发速率低,颜料的颗粒小,溶剂的挥发速率也低。

 

  2.干燥条件

 

  干燥条件包括干燥风温、风量(风速)、干燥装置结构等。干燥不良,残留溶剂量就会增多。因此,应创造尽可能好的干燥条件。提高风温、风量(风速),无疑可以强化干燥条件。但应该注意的是,在印刷墨层较厚的情况下,如果干燥过快,会使墨层表面迅速结膜,导致内部溶剂无法逸出,反而会使残留溶剂量增大。再则,温度过高,还容易使墨膜软化。

 

  3.印刷速度

 

  印刷速度的快慢,决定了印品所能得到的干燥时间的长短。所以,应在首先保证印刷墨层充分干燥的情况下,才可提高印刷速度。

 

  4.干燥介质(空气)的湿度

 

  干燥介质(空气)的湿度对于残留溶剂量有很大的影响。一是空气中的水分如果进入油墨中,将造成溶剂的综合挥发性变差。二是干燥介质(空气)中水分的大量存在,也抑制了溶剂的挥发。

 

  环境湿度增加一倍,油墨的干燥速度一般要迟缓近两倍。也正是由于这个原因,在梅雨季节印刷塑料薄膜时最容易发生粘连故障。因此,在高湿环境中,应尽量减慢印刷速度,并减少油墨与空气的接触,以保证油墨能充分干燥。

 

  印刷车间的相对湿度一般不应超过70%。当然,也不能过于干燥,否则,容易引起静电问题。

 

  5.承印薄膜

 

  不同材质的薄膜对于溶剂有着不同的选择性吸收倾向。铝箔、聚酯等为非吸收性薄膜,残留溶剂一般较少;聚丙烯系薄膜容易残留碳氢系溶剂,而吸水性薄膜(如尼龙、玻璃纸)则容易残留醇系溶剂。另外,某些薄膜中添加的助剂也会影响溶剂的挥发,由此增大了残留溶剂量。

 

  三、印刷墨层的附着牢度

 

  印刷墨层的附着牢度与粘连也有着密切的联系。印刷墨层附着牢度差时,很容易使印刷墨膜在压力条件下转移到与之接触的另一层薄膜上,从而造成粘连。因此,必须保证良好的油墨附着牢度。造成油墨附着牢度不良的原因有以下几点:

 

  (1)错用了油墨或混合了不同种类的油墨。

 

  (2)塑料薄膜电晕处理不良或吸湿过度。

 

  (3)塑料薄膜中的添加剂析出,或空气被灰尘吸附到薄膜上,从而影响了油墨的附着性。

 

  (4)油墨发生白化及变质。

 

  (5)干燥不良。

 

  四、冷却条件和储存环境

 

  印刷品在经过干燥箱后带有很高的热量,经过干燥系统出来的薄膜尚带有一定的余热,如不进行回冷,就会使收卷的半成品内部产生余热积累,进而由于油墨软化而增加粘连的可能性。因此,印刷薄膜在收卷前必须经过冷却处理。

 

  现在普遍使用冷却辊进行冷却。冷却辊的温度、运行平滑性、印刷线速度等是影响冷却效果的主要因素。如果在操作时忘记用自来水冷却,冷却辊就失去了冷却作用,塑料薄膜全部印完收好卷以后,热量将积累在膜卷中,温度会上升到50~60℃。这样引起粘连的例子是很多的。

 

  另外,在储存和搬运过程中,温度过高或通风不畅也有可能引起粘连。

 

  五、其他

 

  (1)收卷张力过大

 

  收卷张力过大可直接加剧印刷墨层和接触面之间的转移倾向。因此,在保证收卷整齐的前提下,应尽量减小收卷张力,而且收卷直径也不宜过大。

 

  (2)墨层凝聚力很弱(凝聚力极度不良)

 

  墨膜凝聚力很弱时,在很小的压力下就会发生墨膜的分离,造成粘连。

 

  (3)膜卷所受压力过大

 

  膜卷所受压力过大会加剧墨层向接触面的转移倾向。竖直存放膜卷可以有效地减小墨膜与接触层之间的压力。

 

  (4)印刷面与接触面的亲和力过强

 

  印刷面与接触面的亲和力过强时,墨层的一部分(或全部)在压力作用下很容易转移到接触面上,造成粘连。

 

  六、解决粘连故障的办法和注意事项

 

  通过对以上影响粘连的各种因素的分析,我们可以归纳出塑料凹印粘连故障的解决办法和注意事项:

 

  (1)控制慢干溶剂的使用和残留溶剂等。

 

  (2)尽量提高干燥箱的性能,以便能供给充分的热量和风量。

 

  (3)使冷却辊平滑转动,重卷时,注意纸管和辊的滑动所引起的温度异常上升。

 

  (4)印刷时或重卷检验时,对于PET、NY等很薄的薄膜要特别注意。在运输和搬运过程中,要使印刷完收好卷的薄膜保持直立,不要放倒,否则会造成膜卷的局部压力过大而导致粘连。

 

  (5)印刷图案不要集中在特定部位。对于多色印刷来说,在进行图案设计时就应考虑不能叠色太多,可能的话,可以使用专色墨印刷,以防止局部墨层过厚。

 

  在塑料薄膜上的印刷图案偏向一侧的情况下,收卷起来的薄膜上有印刷图案的一侧所受到的压力肯定比较大,非常容易造成粘连。因此,对于这种印刷品尤其注意不要卷的太紧。

 

  (6)采取相应的措施提高墨层的附着牢度。

 

  (7)在塑料薄膜凹印中含有金属粉的油墨其墨层凝聚力较弱,附着性差,在很小的压力下就很容易引起粘连,必须充分注意。

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