BOPP薄膜印刷適性的探討(tǎo)
關鍵詞:BOPP;印刷適(shì)性;探討
雙向拉伸聚丙烯薄(báo)膜(BOPP)作為一種印(yìn)刷基材,具有輕盈透明、防潮抗氧、氣(qì)密性好、有韌性耐折、表麵光滑、耐熱酸堿(jiǎn)、溶(róng)劑(jì)、摩擦、撕裂,而(ér)且能(néng)再現商品的造型、色彩等優點。BOPP薄膜經電暈處理後,有良好的(de)印(yìn)刷適性,套色印刷可得到精美的外觀效(xiào)果,常用作複合薄膜的(de)麵層(céng)材料。
可是,BOPP薄(báo)膜也(yě)有不足,如在高(gāo)速運(yùn)轉的生產線上,BOPP薄膜容易產生靜電並且熱封性差(chà)。BOPP薄膜的引發撕裂強度在拉伸後提高較大(dà),而繼發撕裂(liè)強度卻很低,一般要求BOPP薄膜兩端(duān)麵不能留(liú)有(yǒu)任何切口(kǒu),否則BOPP薄膜在印刷、複合時容易撕斷。
隨著國內外軟包裝行業的高(gāo)速發展,BOPP薄膜的功用和用量也呈快速上升趨勢。塑料薄膜(mó)印(yìn)刷製(zhì)品的要求是:高(gāo)透明度、高光澤度、高拉伸強度、低霧度、低靜電性能、優良開口性(xìng)。
1影響BOPP薄膜印刷的主要因素
1.1薄膜的厚度
BOPP薄膜厚(hòu)度不均勻(yún),在印刷過程中,會(huì)出現塗墨(mò)不勻(yún)、套印過(guò)渡色效果差;在放卷(juàn)收卷過程中(zhōng)摩擦係數不均勻(yún),來回擺動;經常出現粘連、點狀撕裂等現象。最終造成印刷成品率低。
1.2薄(báo)膜的光(guāng)學性能(霧度、透明度、光澤度)
反(fǎn)映BOPP薄膜光學性能有三個主要指標,即霧度、透明度和光(guāng)澤度。霧度值越低,透明(míng)度越高, 從(cóng)而顯得外包裝的商(shāng)標圖案等更加清晰、豔麗;光澤度越高,包(bāo)裝則顯得更加美(měi)觀、亮麗,視(shì)覺效(xiào)果較好。低霧度、高透(tòu)明度、高光澤度(dù)的薄膜會使包裝(zhuāng)外觀更為(wéi)高檔,從(cóng)而提高消費者的購買欲望。但是薄膜光學性能會隨著庫存時間的延長而下降,這主要與薄膜內部各種添加劑(jì)的(de)遷(qiān)移(yí)有關,所以建議(yì)BOPP薄膜(mó)不(bú)要長時(shí)間庫存,為了得到最佳的使用效(xiào)果,庫存期最好控製在3~ 4個月內。
1.3表麵潤(rùn)濕張力
當BOPP薄膜(mó)作為複合(hé)薄膜基(jī)材或用於印刷時,必須進行電暈處理,以提高油墨的粘附力和複合強度。通常情況下,能夠滿足印刷和複合要求的薄(báo)膜,其表麵潤濕張力(lì)必須達到(dào)38 dyn/cm以上(shàng),但經過(guò)電暈處理後(hòu),薄(báo)膜的表麵潤濕張力會隨(suí)著時間的推移有所下降。表麵潤濕張力的下(xià)降幅度主要與原(yuán)料內部的低分子添加劑(jì)的含量有關。一般低分子(zǐ)添加物越多,則表麵潤濕張力的下降幅度越大。通常零時效處(chù)理達4 2x 10-4N /cm即可(kě)。如果處理程度過大(dà),則薄膜表麵氧化過度,薄膜變得發脆,薄膜的機械強度下降;處理程度太小,將影響印刷牢度和複合強度。處理方法大多是通過氧化,使之增加極性,使(shǐ)表麵(miàn)結構發生變化。具體的處理(lǐ)方法有放電(俗稱電暈)法。處理後的薄膜應盡快使用,否則會影響印刷效果。
1.4摩擦係數
BOPP薄膜的摩擦性能可以通過材料的動靜摩(mó)擦係數來表征。凹版印(yìn)刷過程中的摩擦力主要包括設備自身的摩擦和設備與承(chéng)印材料及(jí)油墨之間的摩擦,其中(zhōng)印刷過程中設備與承印材料(薄膜)之間(jiān)摩擦力占主要因素(sù)。薄膜材料摩擦係數的大小對於(yú)印(yìn)刷質量和印刷速(sù)度起著十分重要的作用。
印(yìn)刷用的薄膜卷材,一般要求有較小的(de)內層(céng)摩擦係數和合適的外層摩擦係(xì)數。外(wài)層摩擦係數太大,會引起印刷過程中阻力過大,引起材料拉伸變形影響印刷效果,若太小可能又會引起(qǐ)拖動機構打滑,造成糾偏係統不準,印刷牢度降低,還會影響包裝速度。因此,薄膜表麵應具有合適的(de)爽滑性,以確保其能夠順(shùn)利進行高速印刷(shuā)。BOPP薄膜不同用途摩擦(cā)係數(shù)對照表,見表1。
表1 BOPP薄膜不同(tóng)用途摩擦係數對比
薄膜用(yòng)途 | 薄膜表麵 | 靜態摩擦係數 | 動態摩擦係數 |
粘膠帶基膜 | 處理麵/非(fēi)處理麵 | 080 | 075 |
印刷和複合(hé)用(yòng)光膜 | 處理麵/非處理麵 | 0.35 | 0.30 |
與紙張(zhāng)複合 | 非處理麵/非處理麵 | 0.45 | 0.40 |
金屬化基膜 | 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 |
寬溫熱(rè)封膜 | 外麵/內麵 | 035 | 0.30 |
標準熱(rè)封膜 | 外麵/內麵 | 028 | 0.25 |
白色熱封(fēng)膜 | 外麵/內麵 | 030 | 0.25. |
外麵 /外麵 | 0.26 | 0.24 | |
香煙膜 | 內麵/內麵 | 0.34 | 0.32 |
外麵/金屬麵(5(0C ) | 0.52 | 0.35 |
1.5低靜電性
印刷過程中(zhōng)不同物質之間頻(pín)繁的撞擊(jī)、摩擦以及接觸(chù),使參與印刷過程的幾乎所有物體都帶有靜電。首先是承印物表麵帶電,如紙張、聚乙烯(xī)薄膜(mó)、聚丙烯薄膜、玻璃紙等,它們會吸附飄浮在空氣中(zhōng)大量灰塵、雜質等,從而影響油墨的轉(zhuǎn)移,在印品上(shàng)出現"花點"。同時,會造成油墨流動性差,上墨不均勻等情況,最(zuì)終使(shǐ)印刷品出現"墨須"或"胡須"現象(xiàng)。而且,當靜電積累到一定程(chéng)度,很容易導致空氣放電,造成電(diàn)擊或起火。在很高的電壓下,帶電的油墨可能引起油墨(mò)、溶劑著火,或(huò)通過油墨電擊操作人員,直接威脅(xié)操作人員的人身安全。
2 BOPP薄膜生產控製要素
生產BOPP薄膜技術含量高(gāo),是一項(xiàng)很複(fù)雜的工作(zuò),薄膜的(de)各項性能(néng)指標相互影響、相(xiàng)互製約(yuē)。以逐次雙向拉(lā)伸工藝為(wéi)例,其工藝流程如下:
PP+助劑→共擠模頭→急(jí)冷→預熱→縱(zòng)向拉伸→定型→預熱→橫向拉伸→定型→冷卻→收卷→時效處(chù)理
總體上,逐次拉伸法是將擠出的PP片(piàn)材先經過(guò)縱向拉伸、後橫向拉伸來完(wán)成二次(cì)取向過程。生產過程中(zhōng)主要控製的工藝參數有樹脂擠(jǐ)出溫度(dù)、生產線速度(dù)、拉伸溫度、拉(lā)伸比等。根據下遊用(yòng)戶的需求和BOPP薄膜特性(xìng)的分(fèn)析,在生產(chǎn)過程中(zhōng)要做好以下幾方麵的控製。
2.1厚(hòu)度控製
BOPP薄膜厚度是薄膜產品最基(jī)礎、最重要(yào)的控(kòng)製指標,BO PP薄膜厚(hòu)度(dù)不均勻可分為三種情況: 0縱(zòng)向拉(lā)伸中短(duǎn)期厚(hòu)度不均勻;②縱向拉伸中長期厚度不均勻;③橫向拉伸厚度不均勻。縱(zòng)向拉伸中短期厚度不均勻主要是機械原(yuán)因造成的,如擠出機的工況、拉輥壓輥圓周速度的變化等。縱向拉伸中長期厚度不均勻主要原因是熔體過濾器的汙染、原料性(xìng)質、環境條件的變化等。橫向拉伸厚度不均勻主要原因是(shì)熔(róng)融樹脂是否均勻、模頭溫(wēn)度分布是否(fǒu)均勻、模唇開度調整(zhěng)是否到位(wèi)等,它主要是由薄膜厚度在線測控係統自我調整完成的。因此,在生產過(guò)程中,將在線測控與(yǔ)現(xiàn)場操作科學運用、有機結合,最大限度提高BOPP薄膜厚度的控製精度,即最大(dà)厚度偏差控製在2δ水平(士 1.4%)以內。
2.2光學性能的改(gǎi)善
PP的結(jié)晶度和晶(jīng)體尺寸對BOPP薄膜的力學(xué)性能和光學性能有重要的影響。結(jié)晶度高則強度高,韌性差,光學性能(néng)降低;晶體尺寸小而均勻(yún),有利於提高薄膜的力學強度;耐磨性、耐熱性,提高薄膜的(de)透明度、光澤度,降(jiàng)低霧(wù)度。關於薄膜霧度有專家認(rèn)為:不同分子量分布的(de)聚丙烯薄膜由(yóu)龜裂力產生的霧度和表麵粗糙(cāo)度,窄(zhǎi)的分子量分布降低了表麵透光率和表麵粗糙度,因而降低了霧度(dù)。影響霧度有兩方(fāng)麵原因:一是與結晶作用有(yǒu)聯係,粗糙度與-隆起的"折疊片晶相一(yī)致;另一方麵與熔體彈性所引起的熔體流動不穩定有關。因此,通過(guò)改變結晶效果,提高薄膜光學性能的主要措施有(yǒu):提高擠出溫度、降低冷卻輥的溫(wēn)度、減少添加劑含量。
提高擠出溫度對晶(jīng)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(dù)的同時,應(yīng)適當的增加空氣的通風量,也有利於薄膜透明度的提高;添加劑的增減還要考慮成膜性、摩擦係數、產品的收卷和分切質量。此外,冷
卻(què)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(xì)。
BOPP薄膜(mó)生產過程中的取向主(zhǔ)要(yào)發生在縱向拉伸和橫向拉伸過程中,在經過縱向拉(lā)伸(shēn)後,高分子鏈(liàn)單軸縱向取向,大大提高了片材的縱向機械性能(néng), 而橫向性能(néng)惡化;進(jìn)一步橫拉之後,高(gāo)分子鏈呈雙(shuāng)軸取向(xiàng)狀態。BOPP薄膜拉伸取向(xiàng)降低了材料的雙折射(shè),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(kǎo)慮薄膜的成膜性(xìng)和機械力學性能。
2. 3摩擦係數控製(zhì)
BOPP薄(báo)膜表麵的摩擦係數是包裝(zhuāng)設備運(yùn)行速度、包裝物易開啟性、印刷(shuā)適性的主要(yào)影響因(yīn)素之一。在BOPP薄膜生產中(zhōng)要根據不同的產品用途選用合適的添(tiān)加劑(包括抗靜電劑、爽滑劑、抗粘連劑和其他(tā)特殊用途助劑),針對不同檔次的(de)多種用途選用不同的樹脂原料。最(zuì)終使常溫(23℃)下的BOPP薄膜表麵動(dòng)摩擦係數控製在0.2~0.4之間。
爽滑劑通過(guò)改善物料流動性降低材料表麵的摩擦係數;抗粘連(lián)劑作用是使薄(báo)膜表層形成許多凸起, 減少薄膜層與層之間的實際接觸麵積,降低粘結力, 提高相互(hù)滑(huá)動性,從而降低摩擦係數。爽(shuǎng)滑劑的量應控製適當,過量會造成薄膜粘結。抗粘連劑(jì)的種(zhǒng)類對薄膜摩擦係數有較大影響,無機類(lèi)以二氧(yǎng)化(huà)矽為(wéi)主,單獨使用BOPP的動摩擦係數可達到0.6以上;有機類常用的有脂肪酸幽安,其表麵柔軟薄膜(mó)動摩擦係數比(bǐ)無機類的品種低,一般在0.45。但值得注意(yì)的是各種添加劑對薄膜的光學性能(néng)影響比較大,因此(cǐ)一定要兼顧薄膜的(de)光學性能和印(yìn)刷適性。
不同類型的樹脂的摩擦(cā)係(xì)數從低(dī)至高排(pái)列如下:均聚物≤無規共聚物(wù)≤三元共聚物≤低溫熱封料。對於同(tóng)一類型(xíng)的原料,摩擦係數取決(jué)於(yú)該材(cái)料的分子量、分子量分布(bù)、無規物的含量和結晶度等物理化學指標。因(yīn)為小(xiǎo)分子(zǐ)的自潤滑作用,分子(zǐ)量小、分子量分布(bù)寬的原料做出來的薄膜的摩擦係(xì)數可能會低一些,而無規(guī)物的含量會影響到薄膜的定向(xiàng)程度和結晶度,此兩者都不利於添加劑的遷移。對於不同類型的熱封料,使用(yòng)時要小心,摩擦係數(shù)可能比較大,加工出來的薄膜可能(néng)會發生粘結。
另外,如果(guǒ)薄膜的厚度比較均勻,摩擦(cā)係數也相對較小,這是因為有效接觸表麵積的減小所致;如果(guǒ)薄膜的結晶度較大,摩擦係(xì)數相對較大,這是因為晶體(tǐ)會減緩添加劑的遷移。調整工藝溫度和(hé)拉伸比, 實際上是通過改(gǎi)善薄膜的厚度或結晶度,間接來調整摩擦係數(shù)。有一點值得注意,由(yóu)於BOPP薄膜生(shēng)產過程中以及下遊用戶(hù)印刷過程中的實際工作溫(wēn)度一般都高於50℃,因此,在調整薄膜表麵摩擦係數時,應綜合考慮。下麵對不同材料(liào)進(jìn)行了(le)動靜摩擦係數(shù)在不同(tóng)溫度下的對比試驗,結果見表2。
表2不同材料在不同溫度下的摩擦係數
試樣名稱 | 試(shì)樣厚(hòu)度 | 試驗數據 | 不同溫度下摩擦係數 | |||||
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(zhù):μs是靜摩(mó)擦係數,μk是動摩擦係數。
由表2中可以看出,BOPP、複合膜1#、複合膜2#以及PE黑白膜(這4種試樣都是高分子聚(jù)合物材料),隨著溫度的上升,材料的動靜摩擦係數都有一定(dìng)增長。這說明(míng)溫度變化對高(gāo)分子材料的摩擦係數有一定的影響(xiǎng),溫度對摩擦係(xì)數的影響(xiǎng)是高分子聚合物的一個特點,而溫度對金屬等材料的影響就非常小。
3結論
BOPP薄膜的印(yìn)刷效果與薄膜本身的厚度、表麵(miàn)處理、透光度、霧度、光澤度(dù)、摩擦係數、抗(kàng)靜電性等關係十分密切,需引起(qǐ)足夠的重(chóng)視。在BOPP薄膜生產過程中應將霧度控製在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 表麵潤濕張力大於3 8x10-5N/cm、厚度控製在2.5 水平,同時具有優良的抗靜電性和機械力學性能(néng), BOPP薄膜印刷產品的商品展示效果就能得到(dào)充分的表現。
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