塑料薄膜粘连故障的影响因素

   2011-05-26 70
   所谓粘连,是指印刷收卷后的印品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。具体表现为不能顺利开卷或者因油墨的剥离损伤印刷面、污染接触面。因为粘连并不能马上觉察到(具有非直观性),往往会引起很大的损失。在粘连较轻时(粘连的前一阶段)重卷发出剥离声,或重叠部分的油墨表面呈现异常的光泽。塑料薄膜凹印产品产生粘连问题的原因比较复杂,涉及油墨、溶剂、印刷薄膜、工艺条件等多方面的因素。在印刷及复合分切等加工工程中均有可能产生粘连,在此着重讨论印刷工序产生粘连故障的影响因素和解决办法。
从实际情况看,粘连现象主要是由于油墨发粘、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、        油墨的连接料树脂(油墨的抗粘连性)
目前所用的塑料薄膜凹印油墨基本都属于溶剂型油墨,由连接料树脂、颜料、溶剂等组成。对连接料树脂的要求是:与承印薄膜粘合牢固,印刷收卷后不粘连,具有一定的柔软性并能耐一定的高温以及一定范围内外界因素的变化。
1、        连接料树脂的软化点:
连接料树脂软化点的高低直接影响印刷墨膜的性能。连接料树脂的软化点过低,就会使印刷墨膜在高温环境下呈微熔状态,从而使印品收卷后发生粘连。提高连接料树脂的软化点显然有利于防止粘连,但软化点过高,则印刷墨膜的挠屈性变差,容易脆裂。
以PE、PP薄膜表印常用的聚酰胺油墨为例,该油墨的连接料为聚酰胺树脂,一般均为低分子量的线型聚合物,它是由二聚酸和烷基(或芳基)二元胺进行缩聚而得,软化点通常为100~110℃。
2、        连接料树脂对溶剂的释放性
为了适应印刷的需要或考虑到经济性,印刷时在油墨中常加入混合溶剂。每一种连接料都有适应的真溶剂、助溶剂、假溶剂,溶剂对连接料树脂的溶解性越好,就表示两者之间的亲和力越大。树脂对溶剂的释放性越差,就会引起残留溶剂问题。所以在配制混合溶剂时,既要考虑到油墨的印刷适性,同时还要考虑到溶剂的综合释放性。油墨常用连接料树脂所用的溶剂情况见表1。
表1油墨常用连接料树脂所用的溶剂情况
连接料树脂        溶剂情况
硝化棉        酯类(真)、酮类(助)、苯类、醇类(假)
聚酰胺        苯类、醇类(真)、酯类、酮类(假)
氯化聚丙烯        苯类(真)、酮类(助)、酯类(助)、醇类(假)
对同一类型的连接料来说,树脂的软化点越低,意味着树脂越容易溶解,树脂的脱溶剂性就越差。从这一方面考虑也应该相应提高连接料树脂的软化点。
3、        连接料树脂部分变性
   在进行油墨加工时,研磨时间过长,研磨温度过高,会使连接料树脂部分地变性,也会给粘连带来一定的影响。
二、        残留溶剂
印刷油墨转移到薄膜上以后,印刷墨膜表面的溶剂首先蒸发,而印刷墨膜内部的溶剂必须先扩散渗透到墨膜表面后才能进行挥发干燥。当干燥进入终期时,印刷墨膜表层已经固化,这就限制了内部溶剂的扩散,从而造成了残留溶剂问题。
    当墨层内部残留溶剂达到一定程度时,墨层保持微溶(润湿)状态,这就直接导致了粘连问题的产生。因此,必须控制残留溶剂量。残留溶剂量除受到连接料树脂的溶剂释放性影响以外,还受到下列因素影响:
1、        溶剂的挥发能力:
   单一溶剂的挥发速度是由它的物理系数所确定的。挥发能力与溶剂参数相关性为:
E=KP25Md25
其中:E-溶剂挥发速度, K-常数,M-分子量,,d25-25℃时溶剂比重,     P25-25℃时溶剂的饱和蒸汽压 。
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,挥发性强的组分首先逸出,挥发性弱的组分滞留下来,溶剂的组成发生了变化,不可能象单一溶剂那样在恒定的温度下得到单一的挥发速率,溶剂的挥发速度逐渐缓慢下来。
如果溶剂的纯度不合要求,例如含高沸点组分过多,或过多地使用了慢干溶剂,在正常工艺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,使用代用品时更应慎重。
另外,颜料的表面特性、比表面积及浓度也对溶剂的挥发产生一定的影响。就同一种颜料来说,挥发速度随浓度增大而减小,对不同的颜料来说,一般颜料比重小,溶剂的挥发速度低;颜料颗粒小,溶剂的挥发速率低。
2、        干燥条件:
    干燥条件包括干燥温度、风量、干燥装置结构等,干燥不良,残留溶剂量就会增大,因此,应创造尽可能好的干燥条件。提高风温、风量无疑可以强化干燥条件,但是应该注意的是,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而使内部溶剂无法逸出,反而导致残留溶剂量的增大。另外,干燥温度过高,也容易使墨膜软化。
3、        印刷速度:
印刷速度的快慢决定了干燥时间的长短,应在保证油墨充分干燥的情况下提高印刷速度。
4、        环境湿度:
    环境湿度对残留溶剂量有很大的影响。一是空气中的水分进入油墨,造成溶剂的综合挥发性变差;二是空气中水分的大量存在也抑制了溶剂的挥发,湿度增加一倍,油墨的干燥速度就要迟缓近两倍。也正是这个原因,在梅雨季节容易发生粘连故障。因此在高湿条件下,应尽量减慢印刷速度并减少油墨与空气的接触,以保证油墨的充分干燥。印刷车间湿度一般不应超过70%。当然也不能过于干燥,否则容易引起静电问题。
5、        承印物:
   不同类型的承印物对溶剂有不同的选择性吸收倾向。铝箔、聚酯等基材为非吸收性材料,残留溶剂一般较少;聚丙烯薄膜容易残留碳氢系溶剂,吸水性薄膜(如尼龙、玻璃纸)则容易残留醇系溶剂。还有某些塑料薄膜的添加剂也影响溶剂的挥发,由此增大了残留溶剂量。
三、        墨层牢度
   墨层的附着牢度和粘连之间也有着密切的联系。墨层附着牢度差,就容易使印墨在压力作用下转移到另一层薄膜上而造成粘连。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.        错用油墨或混合了不同种类的油墨。
2.        印刷用塑料薄膜电晕处理程度不良或吸湿过度。
3.        印刷用塑料薄膜的添加剂析出或空气中的灰尘吸附到薄膜上,从而影响了油墨的附着性。
4.        油墨发生白化及变质。
5.        油墨干燥不良。
四、        冷却条件和储存环境
   印品在经过干燥箱后带有很高的热量,即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,进而使油墨软化并增加粘连的可能性。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、冷却辊的运行平滑性、印刷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,冷却辊也就失去了作用,收卷后热量积累在膜卷上,其温度会上升到50~60℃,由此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少收卷张力,而且收卷直径也不应过大。
2.        墨膜凝聚力差:墨膜凝聚力很弱时,在很小的压力下就可以发生墨膜的分离,造成粘连。
3.        膜卷所受压力过大:膜卷所受压力过大可直接加剧墨层和接触面之间的转移倾向。竖直存放可以有效减少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:印刷面和接触面的亲和力过强时,印刷墨层的一部分(或全部)在压力的作用下很容易转移到接触面上,造成粘连。
5.        承印薄膜上含有增塑剂:含有大量增塑剂的薄膜很容易产生粘连,因此在油墨配方上需要专门设计。
通过对以上影响因素的分析,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量和残留溶剂等。尽量提高干燥箱的性能,供给充分的热和风量。
2.        使冷却辊平滑转动,印品在阴凉处保管。重卷时,注意纸管和辊的滑动所引起的温度异常上升。
3.        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品保持直立不要放到,否则会造成局部压力过大而造成粘连。
4.        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,可能的话可使用专色,以防止局部墨层过厚。当图案在一侧比较集中的情况下,收卷薄膜在印刷图案的一侧受到的压力大,容易造成粘连,因此要注意不要卷得太紧。
5.        提高墨层得附着牢度。
6.        使用金属粉的油墨皮膜凝聚力弱,在很小的压力下很容易引起粘连,必须充分注意。
7.        玻璃纸、尼龙或两面电晕处理的薄膜,油墨和接触面的亲和性很强,易发生粘连,所以印刷之前应采取适当的对策。进行单面印刷时,就应该调整电晕处理装置,只进行单面处理。
8.        减慢印刷速度。提高干燥箱的温度时,必须通过冷却辊充分冷却后再收卷。对于聚烯烃容易拉伸的薄膜,收卷时尤其要注意不要卷得太紧。
9.        在储存过程中要保持通风干燥,保存时间也不宜过长。应避免在日光直接照射下或在热源附近储存收卷后的印品,在炎热天气时应对库房采取通风降温措施。
 
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