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BOPP薄膜印刷適性的探討(tǎo)
關(guān)鍵詞:BOPP;印刷適(shì)性(xìng);探討
雙向拉伸聚丙烯薄膜(BOPP)作為一種印刷基材,具有輕盈透明、防潮抗氧、氣密性好、有韌性耐折(shé)、表麵光滑、耐熱酸堿、溶劑、摩擦、撕裂,而且能(néng)再現(xiàn)商品的造型、色彩等優(yōu)點。BOPP薄膜經電暈處理後,有良好的印刷適性(xìng),套色印刷可得到精(jīng)美的外觀效果,常用作複合薄膜的麵層材料(liào)。
可是(shì),BOPP薄膜也有不足(zú),如在(zài)高速運轉的生(shēng)產線上,BOPP薄膜容易產生靜電並且熱封性差。BOPP薄膜的引發撕(sī)裂(liè)強度(dù)在拉伸後提高較大,而繼發撕裂強度卻很低,一般要求BOPP薄(báo)膜(mó)兩端麵不能留有任何切口,否則BOPP薄膜在印刷、複合時容易撕斷。
隨著國內(nèi)外軟包裝行業的高速發展,BOPP薄(báo)膜的功(gōng)用和(hé)用量(liàng)也呈快(kuài)速上升趨勢。塑料(liào)薄膜印刷製品的要求是:高透明度(dù)、高光(guāng)澤(zé)度、高拉伸強度、低霧度、低靜電性能(néng)、優良開口性。
1影響BOPP薄膜印刷(shuā)的主(zhǔ)要因素
1.1薄膜的厚度
BOPP薄膜厚度(dù)不均(jun1)勻(yún),在印刷過程中,會出現塗墨不勻、套印過渡色(sè)效果差(chà);在(zài)放卷收卷過程中摩(mó)擦係數不均勻,來回擺動;經常出(chū)現粘連、點狀撕裂等現象。最終造(zào)成印刷成品率低。
1.2薄膜的光學性能(霧度、透明度、光澤度)
反映BOPP薄膜光學性(xìng)能有三個(gè)主要指標(biāo),即霧度、透明度和光(guāng)澤度。霧度值越低,透明度越高, 從而顯得(dé)外包裝的商標圖案等更加清晰(xī)、豔麗;光澤度越高,包裝則顯得更加美觀、亮麗,視覺效果較好。低霧度、高透(tòu)明度、高光澤度的薄膜(mó)會使包裝外觀更為高檔,從而提高消費者的購買欲望。但是薄膜(mó)光(guāng)學性能會隨(suí)著庫存時間的延長而下降,這主要與薄膜內部各(gè)種添加劑的遷移有關,所以建議BOPP薄膜不要(yào)長時(shí)間庫存,為了得到最佳的使用效果,庫存期最好控製在3~ 4個月內。
1.3表麵(miàn)潤濕張力
當BOPP薄膜(mó)作為複合薄膜基材或用於印刷時,必須進行電(diàn)暈處理,以提(tí)高油墨的粘附(fù)力和複(fù)合強度。通常情況下,能夠滿足印刷(shuā)和複合要求的薄膜,其表麵潤濕張力必須達到38 dyn/cm以上(shàng),但經過電暈處理後,薄膜的(de)表麵潤濕張力會(huì)隨著時間的(de)推移有所下降。表麵潤濕張力的下降幅度主要與原料內(nèi)部的低分子(zǐ)添加劑的含量有關。一般低分子添加物(wù)越多(duō),則表麵潤濕(shī)張(zhāng)力的下降(jiàng)幅度越(yuè)大。通常零時效處理達4 2x 10-4N /cm即可(kě)。如果處理程度過大,則薄膜表麵氧化過度,薄(báo)膜變得發脆,薄膜的機械強度下降;處理程度太小,將影響印刷牢(láo)度和複合強度。處理方法大多是通過氧(yǎng)化,使之增加極性,使表麵結構發生變化。具體(tǐ)的處理方法有放電(俗稱電暈)法。處理後(hòu)的薄膜應盡快(kuài)使用,否(fǒu)則會影響印(yìn)刷效果。
1.4摩擦係數
BOPP薄膜的摩擦性能可以通過材料的動靜摩擦係數(shù)來表征。凹版印刷過程中的摩擦力主要包括(kuò)設備自身的摩擦和設備與承印材料及(jí)油墨之間的摩擦,其中印刷過程中設備與承印材料(薄膜)之間(jiān)摩擦力占主要(yào)因素。薄膜材料摩擦(cā)係數的(de)大小對於印刷質(zhì)量和印刷速度起著十分重要的作用。
印刷用的薄膜卷材,一般要求有較小的內(nèi)層摩擦係數和合適的外層摩擦係數。外層摩擦係數太大,會引起印刷過(guò)程中阻力過大,引起材料拉(lā)伸變形影響印刷效果,若太小可能又(yòu)會引起拖(tuō)動機構(gòu)打滑(huá),造成糾偏係統不準,印刷牢度降低,還會影響包(bāo)裝速度(dù)。因此,薄膜(mó)表麵應具有合適的爽滑性,以確保其能夠順利進行高速印刷。BOPP薄膜不同用途(tú)摩擦係數對照表,見表1。
表1 BOPP薄膜不同用途摩(mó)擦係數對比(bǐ)
薄膜用途 | 薄膜表麵 | 靜態(tài)摩擦係數 | 動態摩(mó)擦係數 |
粘(zhān)膠帶基膜 | 處(chù)理麵/非處理麵 | 080 | 075 |
印刷和複(fù)合(hé)用光膜 | 處理麵/非處理麵 | 0.35 | 0.30 |
與紙張複合(hé) | 非處(chù)理麵/非處(chù)理(lǐ)麵 | 0.45 | 0.40 |
金屬化(huà)基膜 | 處理麵/非處理麵(miàn) | 0.40 | 0.35 |
高速淺網印刷膜 | 處理麵/非處理麵 | 0.35 | 0.30 |
高速外包裝膜 | 夕卜麵/外麵 | 0.25 | 0.20 |
寬(kuān)溫熱封(fēng)膜 | 外麵(miàn)/內麵(miàn) | 035 | 0.30 |
標準(zhǔn)熱封膜 | 外麵/內麵(miàn) | 028 | 0.25 |
白色熱封膜 | 外麵/內麵 | 030 | 0.25. |
外麵 /外麵 | 0.26 | 0.24 | |
香煙膜 | 內麵(miàn)/內麵 | 0.34 | 0.32 |
外麵/金屬麵(miàn)(5(0C ) | 0.52 | 0.35 |
1.5低靜電性
印刷(shuā)過程中不(bú)同(tóng)物質之間頻繁(fán)的撞擊、摩擦以及接觸,使參與印刷過程的幾乎所有物體都帶有靜電。首先是承印物(wù)表麵帶電,如紙張、聚乙烯薄膜、聚丙烯薄膜、玻璃紙等,它們會吸附飄浮在空(kōng)氣中大量灰塵、雜(zá)質等,從而影響油墨的轉移,在印品(pǐn)上出現"花點"。同(tóng)時,會造成油墨流動性差,上墨不均勻等情況,最終使(shǐ)印刷品出現"墨須"或"胡須(xū)"現象(xiàng)。而且,當靜電積累(lèi)到一定程度,很容易導致空氣放電,造成電擊或起火。在很高的(de)電壓下(xià),帶電的油墨可能引起油墨、溶劑著火,或通過油墨(mò)電擊操作人員(yuán),直接威脅操(cāo)作人員的人身安全。
2 BOPP薄膜生產控製要素
生產BOPP薄(báo)膜技術含量高,是一項很複雜的(de)工作,薄(báo)膜的各項(xiàng)性能指標相互影響、相互(hù)製約。以逐次雙向拉伸(shēn)工藝為例,其工藝流程如下:
PP+助劑→共(gòng)擠模頭→急冷→預熱→縱向拉伸(shēn)→定型→預熱→橫向拉伸→定型→冷卻→收卷→時效處理
總體上,逐次拉(lā)伸法是將擠出的PP片材先經過縱向拉伸(shēn)、後橫向拉伸來完成二(èr)次取向過程。生產過程中主要控製的工藝參數有樹脂擠出溫度、生產線速度、拉伸溫度、拉伸比等。根據下遊用戶的需求(qiú)和BOPP薄(báo)膜特(tè)性(xìng)的分析,在生產(chǎn)過(guò)程中要做好以下幾方麵的(de)控(kòng)製(zhì)。
2.1厚度控製
BOPP薄膜(mó)厚度是薄膜產品最基礎、最重要(yào)的控製指標,BO PP薄膜厚度不均勻可分為三種情況: 0縱向拉伸中短期厚度不均勻;②縱向拉伸中長期厚度(dù)不均勻(yún);③橫向拉伸厚度不均勻。縱向拉(lā)伸中短期厚度不(bú)均勻主要是機械原因造成的,如擠出機的工況(kuàng)、拉輥壓輥圓周速度的(de)變化等。縱向拉伸(shēn)中長期厚度不均勻主要原因是熔體過濾器的汙染、原(yuán)料性質、環境條(tiáo)件的變化等。橫向拉伸厚度(dù)不均勻主(zhǔ)要原因是熔融樹脂(zhī)是否均勻、模頭溫度分布是否均勻、模唇開度調整是否到位等,它主要(yào)是由薄膜厚度在線測控係統自我(wǒ)調整完成的。因此,在生產過程中,將在線測控與現場操作科學運用、有(yǒu)機結合,最大限度提高BOPP薄膜厚度的控製精度,即最大厚度偏差控製在2δ水平(士 1.4%)以內。
2.2光學性能的改善
PP的(de)結晶度和晶體尺寸對BOPP薄膜的力學性能和光學性能有重要(yào)的影響。結晶度高則強度高,韌性差,光學性能降低;晶體尺寸小而均勻,有利於提(tí)高薄膜的力學(xué)強度;耐磨性、耐熱性,提高薄膜的透明度、光澤度,降低霧度。關於薄膜(mó)霧度有專家認為:不(bú)同分子量分布的聚丙烯(xī)薄膜由龜裂力產生的霧度(dù)和表麵粗糙度,窄(zhǎi)的分子量分布降低了表麵透光率和表麵粗(cū)糙度,因而降低了霧(wù)度。影響霧度有(yǒu)兩方麵原因:一是與結晶作用有聯係,粗糙度與-隆(lóng)起的"折疊片晶相一致(zhì);另一方麵與熔體(tǐ)彈性所引起的熔體流(liú)動不穩定(dìng)有關。因(yīn)此,通(tōng)過改變結晶效果,提高薄膜光學性(xìng)能的主要措施有:提高擠出溫度、降低冷卻輥的溫度、減少添加(jiā)劑含量。
提高擠出溫度對晶體尺寸的減小和均化又起負麵作用;冷輥溫度最好控製在30 V以內,在考慮冷卻輥溫度的同時,應適當的增加空氣的通風量,也有利於薄膜透明度的提高;添加(jiā)劑的增減還(hái)要考慮成膜性、摩擦係數(shù)、產品的收卷和(hé)分切質量。此外,冷
卻輥的溫度對薄膜的強度和薄膜的厚度控製也有(yǒu)直接的關係。
BOPP薄膜生產過程中(zhōng)的取向主要發生在縱向拉伸和橫(héng)向拉伸過程中,在經過縱向拉伸後,高分子鏈單(dān)軸縱向取向,大大提高了片材的縱向(xiàng)機械性(xìng)能, 而橫向性能(néng)惡化;進一(yī)步橫拉之後,高分子鏈呈(chéng)雙(shuāng)軸取向狀態。BOPP薄膜拉伸取向降低了材料的雙折射,從(cóng)而大大提高了薄膜的透明度、降低了霧度。但是,取向程度也不能無限增大,一定要考慮薄膜的成膜性(xìng)和機械力(lì)學性能。
2. 3摩擦係數控製(zhì)
BOPP薄膜表麵的摩擦係數是包裝設備運行速度、包裝物易開啟性、印刷適性的主要影響因素之一。在BOPP薄膜生(shēng)產中要根(gēn)據不(bú)同的產品(pǐn)用途選用(yòng)合適的添加劑(包括抗(kàng)靜電劑、爽滑劑、抗粘連劑和(hé)其他特殊用途助劑),針對不同檔次的多種用(yòng)途選用不同的樹(shù)脂原料。最終使常溫(23℃)下的BOPP薄膜(mó)表麵動摩擦係數控製在0.2~0.4之間。
爽(shuǎng)滑劑通過改善物料流動性降低材料表麵的摩擦係(xì)數;抗粘連劑作用是使薄膜表(biǎo)層形成許多凸起, 減少薄膜層與層之間的實際(jì)接觸麵積,降低(dī)粘結力, 提高相互滑動性,從而降低摩擦係數。爽滑劑的量應控製適當,過量會造成(chéng)薄膜粘(zhān)結。抗(kàng)粘(zhān)連劑的(de)種類對薄膜摩擦係數有較大(dà)影響,無機類以二氧化矽為主,單獨使(shǐ)用BOPP的動摩(mó)擦(cā)係(xì)數可達到0.6以上;有機類常用的有脂肪酸幽安,其表麵柔軟(ruǎn)薄(báo)膜動摩擦係數比無(wú)機類的品種低,一般在0.45。但值得注意的是各種添加劑對薄膜的光學性能影響比較大,因此一(yī)定要兼顧薄膜的光學性能和印刷適性。
不同(tóng)類型的樹(shù)脂的摩擦係數(shù)從低至高(gāo)排列如下(xià):均聚物≤無規共聚(jù)物≤三元共聚物≤低溫熱封料。對於同一類型的原料,摩擦係數取決於該材(cái)料(liào)的分子量、分子量(liàng)分布(bù)、無規物的含量和結晶度等物理化學指標。因(yīn)為小分子的自潤滑作(zuò)用,分子量小、分子量分布寬的(de)原(yuán)料做出來的薄膜的摩擦係數可能會低一些,而無(wú)規(guī)物的含(hán)量會(huì)影響到薄膜的定(dìng)向程度和結晶度,此兩者都不利於添加劑(jì)的遷移。對於(yú)不(bú)同類(lèi)型的(de)熱(rè)封料,使用時要小(xiǎo)心(xīn),摩擦係數可能比較大,加(jiā)工出來的薄膜(mó)可能會發生粘結。
另外,如果薄膜的厚度比較均勻,摩擦係數也相對較小,這(zhè)是因為有效接觸表麵(miàn)積的減小所致;如果薄膜的結晶度較大,摩擦係數相(xiàng)對較大,這是因為晶體會(huì)減緩添加劑的遷移。調整工藝溫度和拉伸比, 實際上是(shì)通過改善薄膜的厚度或(huò)結晶度,間接來調整摩擦係數。有一點值得注意,由於BOPP薄膜生產過程(chéng)中以及(jí)下遊用戶印刷過程中的實際工作溫(wēn)度一般都高(gāo)於50℃,因此,在調整薄膜表麵摩擦係數(shù)時,應綜合考慮。下麵對不(bú)同材料進(jìn)行了動(dòng)靜摩擦係數在(zài)不同溫(wēn)度下的對比試(shì)驗,結(jié)果見表2。
表2不同材料在不同溫(wēn)度下的摩擦係數
試樣名(míng)稱 | 試樣厚度 | 試驗數據 | 不同溫度下摩(mó)擦係數 | |||||
18℃ | 23℃ | 30℃ | 40℃ | 50℃ | 60℃ | |||
AL(鋁箔) | 25 | μs | 0.834 | 0.465 | 0.45 | 0.4 | 0.446 | 0.432 |
μk | 0.371 | 0.456 | 0.399 | 0.381 | 0.429 | 0.416 | ||
BOPP | 25 | μs | 0.342 | 0.329 | 0.343 | .0355 | 0.409 | 0.496 |
μk | 0.323 | .0328 | .0345 | .0321 | 0.377 | 0.442 | ||
複合膜1# | 75 | μs | 0.328 | 0.238 | 0.247 | 0.289 | 0.305 | 0.353 |
μk | 0.189 | 0.198 | 0.192 | 0.234 | 0.22 | 0.252 | ||
複合膜2# | 90 | μs | 0.174 | 0.197 | 0.206 | 0.247 | 0.249 | |
μk | 0.106 | 0.117 | 0.104 | 0.136 | 0.141 | |||
PE黑白(bái)膜 | 100 | μs | 0.302 | 0.384 | 0.417 | 0.416 | 0.464 | 0.484 |
μk | 0.214 | 0.312 | 0.297 | 0.331 | 0.389 | 0.464 |
注:μs是(shì)靜摩擦係數,μk是(shì)動摩擦係數。
由(yóu)表2中可以看出,BOPP、複合膜1#、複合膜2#以及PE黑白膜(這4種(zhǒng)試樣都是高分子聚合物材料),隨著溫度的上升,材料的動靜摩(mó)擦(cā)係數都有一定增長。這說明溫度變化對高分子材(cái)料的摩擦係數有一定的影響,溫度對摩擦係數的影響是高分子聚(jù)合物的一個特點,而溫度對(duì)金屬等材料的影響就非(fēi)常小。
3結(jié)論
BOPP薄膜的印刷(shuā)效(xiào)果與薄膜本身的厚度、表(biǎo)麵處理、透光度、霧度、光澤度、摩擦係數、抗靜電性等關係十分(fèn)密切,需引起足夠的重視。在BOPP薄膜生產過(guò)程中應將霧度控製(zhì)在0.85以內、透明度大於98% 、光澤度大於96% 、摩擦係數為0.2~ 0.4 表麵(miàn)潤濕(shī)張力大於(yú)3 8x10-5N/cm、厚度(dù)控製在(zài)2.5 水平,同時具有優良的抗靜電性和機械力學性(xìng)能, BOPP薄膜印(yìn)刷產品的商品展示效果就能得到充分的表現。
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