BOPP薄膜印刷適性的探討
關鍵詞:BOPP;印刷適性;探討
雙向拉伸聚丙烯(xī)薄膜(BOPP)作為一種印刷基材,具(jù)有輕盈透(tòu)明、防潮抗氧、氣密性好(hǎo)、有韌性耐(nài)折、表麵光滑、耐熱酸堿、溶劑、摩擦、撕裂(liè),而且能再現商品的造型、色(sè)彩(cǎi)等優點(diǎn)。BOPP薄膜經電暈處理後(hòu),有良好的印刷適性,套色印刷可得到精美的外觀效果,常用作複合薄膜的麵層材料。
可是,BOPP薄膜也有(yǒu)不足,如在高速運轉的生產線上,BOPP薄膜容易產生靜電並且熱(rè)封性差。BOPP薄膜的(de)引發(fā)撕裂強度在(zài)拉伸後提高較大,而(ér)繼發(fā)撕(sī)裂(liè)強度卻很(hěn)低,一般要求BOPP薄膜兩端麵不能留有任何(hé)切口,否則BOPP薄膜在印刷、複合(hé)時容易(yì)撕斷(duàn)。
隨著國內(nèi)外軟包(bāo)裝行業的高速(sù)發展,BOPP薄膜的功用和用量也(yě)呈快速上(shàng)升(shēng)趨勢。塑料薄膜印(yìn)刷製品的要求(qiú)是:高透明度(dù)、高光澤度、高拉伸強度、低霧度(dù)、低靜電性能、優(yōu)良開口性。
1影響BOPP薄膜印刷的主要因素
1.1薄膜的厚度
BOPP薄膜厚度不均勻,在印刷過程中,會出現(xiàn)塗墨不勻、套(tào)印過渡色效果差;在放卷收卷過(guò)程中摩擦係數不(bú)均勻,來回擺動;經常出現粘(zhān)連、點狀撕(sī)裂等現象。最終(zhōng)造成印刷成品率低。
1.2薄膜的光學性能(霧度(dù)、透明度、光澤度)
反映BOPP薄膜光學性能有三個主要指標,即霧度、透明度和光澤度。霧度值越低(dī),透明度越高, 從而顯得外包(bāo)裝的(de)商標圖(tú)案等(děng)更加清晰、豔麗(lì);光澤度越高,包裝則顯得更加美(měi)觀、亮麗,視覺效果較好。低霧度(dù)、高透明度、高光澤度的薄膜會使(shǐ)包裝外觀(guān)更為高檔,從而提高(gāo)消費者的購買欲望(wàng)。但(dàn)是薄(báo)膜光學性能會(huì)隨著庫存時間的延長而下降,這(zhè)主(zhǔ)要與薄膜內(nèi)部(bù)各種添加劑的遷移有關,所(suǒ)以建議BOPP薄膜不要長時(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(zhāng)力
當BOPP薄(báo)膜作為複合薄膜基材或用於印刷時,必須進行電暈處理,以(yǐ)提高油墨(mò)的粘附力和複合強度。通常(cháng)情況下,能夠滿足印刷和複合要求的薄膜,其表麵潤濕張力必須達到38 dyn/cm以上,但經過電暈處理後,薄膜的表麵潤濕張力會隨著時間的推移有所下降。表麵潤濕張力的下降幅度主要與原料內部的低分子添(tiān)加劑的含量有關。一般低分(fèn)子添加物越多(duō),則表麵潤濕張力的下降幅度越大(dà)。通常零時效處(chù)理達4 2x 10-4N /cm即可。如果處理程度過大,則薄膜表麵氧化過(guò)度,薄膜變得發脆,薄膜的機械強度下降;處理(lǐ)程(chéng)度太小,將影響印(yìn)刷牢度和複合強度(dù)。處理方法大多是通過氧化,使之增加極性,使表麵結構發生變化。具體的(de)處理方法有放電(俗(sú)稱電暈)法。處理(lǐ)後的薄膜應盡快使用,否則會影響(xiǎng)印刷效果(guǒ)。
1.4摩(mó)擦係數
BOPP薄膜的摩擦(cā)性能可以通過材料的動靜摩擦係數來表征(zhēng)。凹版印刷過程(chéng)中的摩擦(cā)力主要包括設備自(zì)身的摩擦和設備與承印材料及油(yóu)墨之間的摩擦,其中印刷過程中設備與承印(yìn)材料(薄膜)之間摩擦力占主(zhǔ)要因素。薄膜材料摩(mó)擦係數的大小對於印刷質量和印刷速度起著(zhe)十分(fèn)重要的作用。
印刷用的薄膜卷材,一般要求(qiú)有較小的內層摩(mó)擦係數和合適(shì)的外層摩擦係數。外層摩擦係(xì)數太大(dà),會引起(qǐ)印刷(shuā)過程中阻力過大,引起材料(liào)拉伸變形影響印刷效果,若太小可能又(yòu)會引起拖動機構打滑,造成糾偏係統不準,印刷牢度降低(dī),還會影(yǐng)響包裝速度。因此,薄膜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(zhào)表,見表1。
表(biǎo)1 BOPP薄膜不同用途(tú)摩擦係數對比
薄膜用途 | 薄膜表麵 | 靜態摩擦係數 | 動態摩擦係數 |
粘(zhān)膠帶基膜 | 處理(lǐ)麵(miàn)/非處理麵 | 080 | 075 |
印刷和複合用光膜 | 處理麵/非處理麵 | 0.35 | 0.30 |
與紙張複(fù)合 | 非處理麵/非(fēi)處理麵 | 0.45 | 0.40 |
金屬(shǔ)化基膜 | 處理麵/非處理麵 | 0.40 | 0.35 |
高速淺網印刷膜 | 處理麵/非處理(lǐ)麵 | 0.35 | 0.30 |
高速外包裝膜 | 夕卜(bo)麵/外麵 | 0.25 | 0.20 |
寬溫熱封膜 | 外麵/內麵 | 035 | 0.30 |
標準熱封膜 | 外麵/內麵 | 028 | 0.25 |
白色(sè)熱封膜 | 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(guò)程(chéng)中不同物質之間頻繁的撞擊、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。首先是承印物表麵帶電,如紙張、聚乙烯(xī)薄(báo)膜、聚丙烯(xī)薄膜、玻璃紙等,它(tā)們會吸附飄浮在空氣中大量灰塵、雜質等,從而影響油墨的轉(zhuǎn)移,在印品上出現"花點"。同時,會造(zào)成油墨流動性差,上墨不均勻等情況(kuàng),最終使印刷品出現"墨須"或"胡須"現象。而且,當靜電積累到一定程度,很容易導致空氣放電,造成電擊或起(qǐ)火。在很高的電壓下(xià),帶電的油墨可能引(yǐn)起油墨、溶劑著火,或通過油墨電擊操作(zuò)人員,直接威脅操作人員的人身安(ān)全。
2 BOPP薄膜生產控製要(yào)素
生產BOPP薄膜技術含量高,是一(yī)項很複雜的工作,薄膜的各項(xiàng)性能指(zhǐ)標相互影(yǐng)響、相互製約。以逐次雙向拉伸工藝為例,其工(gōng)藝流程如下:
PP+助劑→共擠模頭→急(jí)冷→預熱→縱向拉伸→定型→預熱(rè)→橫向(xiàng)拉伸→定(dìng)型→冷卻→收卷→時(shí)效處(chù)理
總體(tǐ)上,逐次拉伸法是將擠(jǐ)出的PP片材先(xiān)經過縱向拉伸、後橫向拉伸來完(wán)成二次取向(xiàng)過程。生產過程中主(zhǔ)要控製(zhì)的工藝參數有樹脂擠出溫度、生產線速度、拉伸溫(wēn)度、拉伸比等。根據下遊用戶的需求和BOPP薄膜特性的分析,在生產過程中要做好以(yǐ)下幾方麵的控製。
2.1厚度控製
BOPP薄膜厚度(dù)是薄膜產品最基礎(chǔ)、最重要的控製(zhì)指標,BO PP薄(báo)膜厚度不均勻可分為三種(zhǒng)情況: 0縱向(xiàng)拉伸中短(duǎn)期厚度不(bú)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。縱向拉伸中(zhōng)短期厚度不(bú)均勻主要是機械原因造成的,如擠出(chū)機的工況、拉(lā)輥壓(yā)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、原料性質、環境條件的變化等。橫向拉(lā)伸厚(hòu)度不均勻主要原因是熔融(róng)樹脂是否均勻、模(mó)頭溫度分布是(shì)否均勻、模(mó)唇開度調整(zhěng)是否到位等,它主要是(shì)由薄膜厚度在(zài)線測控係統自我(wǒ)調整(zhěng)完成的。因此,在生產過程中,將在線測控(kòng)與現(xiàn)場操作科學運用、有機結合,最(zuì)大限度提高(gāo)BOPP薄(báo)膜厚度(dù)的控製精(jīng)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的結晶度和晶體尺寸對BOPP薄膜的力學性能(néng)和光學性能有重要的影響。結晶度(dù)高則強度高,韌性差,光學性能(néng)降低;晶體尺寸小而均勻,有利於(yú)提高(gāo)薄(báo)膜的力學強度;耐磨性、耐熱性,提高薄膜的透明度、光澤度,降低霧度。關於(yú)薄膜霧度有專家認為:不同分子量分布的聚丙烯薄膜由龜裂力產生的霧度和表麵粗糙度,窄的(de)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。影響霧度有兩方麵原因:一(yī)是與結晶作用有聯係,粗糙度與-隆起的(de)"折疊片晶相一致;另一方麵與熔體彈(dàn)性所(suǒ)引起的熔體流動不穩定有關。因(yīn)此,通過(guò)改變(biàn)結晶效果,提高薄膜(mó)光學性能的主(zhǔ)要措施有(yǒu):提高擠出溫度、降低冷卻輥的溫度(dù)、減少(shǎo)添加劑含量。
提高擠(jǐ)出(chū)溫度對晶體尺寸(cùn)的減小和(hé)均(jun1)化又(yòu)起負麵作用(yòng);冷輥溫度最好控製在30 V以(yǐ)內,在考慮冷卻輥(gǔn)溫度的同(tóng)時(shí),應適當的增加空氣的通風量,也有利於薄膜透明度的提高;添加劑的增減(jiǎn)還要考慮(lǜ)成膜性、摩擦係數、產品的收卷和分切質量。此外,冷
卻輥的溫度對薄膜的強(qiáng)度和薄膜的厚度控製也有直接的關係。
BOPP薄(báo)膜生產過程中的取向主要(yào)發生在(zài)縱向拉伸和橫向拉伸(shēn)過(guò)程(chéng)中,在經過縱(zòng)向拉伸後,高分子鏈單軸縱向取向,大大提高了片材的縱(zòng)向機械性能, 而橫(héng)向性(xìng)能惡化;進一步橫拉(lā)之後,高分子鏈呈雙軸取向狀態。BOPP薄膜拉伸取向降(jiàng)低了材(cái)料的雙折射,從而(ér)大大提高了薄膜的透明度、降低了霧度。但(dàn)是,取向程度也(yě)不能無限增(zēng)大(dà),一定要(yào)考慮薄(báo)膜的成膜性和(hé)機械力學性能。
2. 3摩擦係數控製
BOPP薄膜表麵的摩擦係數是包裝設備運行速度、包裝物易(yì)開啟性、印刷適(shì)性的主要影響因素之一。在BOPP薄膜生產中要根據不同的產品用途選用合適的添加劑(包括抗(kàng)靜電劑、爽滑劑、抗粘連劑和其他特殊用途助劑(jì)),針對不同檔(dàng)次的多種用途選用不同的樹脂(zhī)原料。最終使常溫(23℃)下的BOPP薄膜表麵動摩擦(cā)係數控製在0.2~0.4之間。
爽(shuǎng)滑劑通過改(gǎi)善物料流動(dòng)性降低材料表麵(miàn)的摩擦係數;抗粘連劑作用是使薄膜表層形成許多凸起, 減少薄(báo)膜層與層之間的實際接觸(chù)麵(miàn)積,降低粘結力, 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,過量會造成薄膜(mó)粘結。抗粘連劑的種類對薄膜摩擦(cā)係數有較大(dà)影響,無機類以二氧化矽為主,單獨使用(yòng)BOPP的動摩擦係數可達到0.6以上;有機類(lèi)常用的有脂肪(fáng)酸幽安,其(qí)表麵柔軟薄(báo)膜動摩擦係數比無機類(lèi)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,因此一定要兼顧薄膜(mó)的光學性(xìng)能和印(yìn)刷適性。
不同類型的樹(shù)脂的摩擦係數從低至高排列如下:均聚物(wù)≤無規共(gòng)聚物≤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(gāi)材料的分子量、分子量分布、無規物的(de)含量和結晶度等物理化(huà)學指標。因為小分子的自潤滑作(zuò)用,分子量小、分子量分布寬的原料做出來的薄膜的摩擦係數可能會低一些(xiē),而無規物(wù)的含量會(huì)影響到薄膜的定向程度和(hé)結(jié)晶度(dù),此兩者都不利於添加劑(jì)的遷(qiān)移。對於不同類型的熱封料,使用時要小心,摩擦係數可能比較大,加工出來的薄膜可能會發生粘結。
另外,如果薄膜的厚度比較均勻(yún),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;如果薄(báo)膜的結(jié)晶度較大,摩擦係數相對較(jiào)大,這是因為晶體會減緩(huǎn)添加劑的(de)遷移。調整(zhěng)工藝溫度和拉伸比, 實際上(shàng)是通過改(gǎi)善薄(báo)膜的厚度或結(jié)晶度,間接來(lái)調整摩擦係數(shù)。有一點值得注意,由於BOPP薄膜生產過程(chéng)中以及下遊(yóu)用戶印刷過(guò)程中的實際工作溫度一般都(dōu)高於50℃,因此(cǐ),在調整薄膜表麵摩擦係數時,應綜合考慮。下麵對不同材料進行了動靜摩擦係(xì)數在不同溫度下的對(duì)比試驗,結果(guǒ)見表2。
表2不同材料在不同(tóng)溫度下的摩擦係數
試樣名(míng)稱(chēng) | 試樣厚度 | 試驗數據(jù) | 不同(tóng)溫(wēn)度下摩擦係(xì)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:μs是靜摩擦係數,μk是動摩擦係數。
由表2中(zhōng)可以看出,BOPP、複合(hé)膜1#、複合膜2#以及PE黑白(bái)膜(這4種試(shì)樣都(dōu)是高分子聚合物材(cái)料(liào)),隨著溫度的上升,材料的動靜摩擦係數都有一定增長。這(zhè)說明溫度變化對高分子材料的(de)摩擦(cā)係數有一定的影響,溫度對摩擦係數的影響是高分子聚合物的一個特點,而溫(wēn)度對金屬等材料的影響就非常小(xiǎo)。
3結(jié)論
BOPP薄膜的印刷效果與薄膜(mó)本身的厚度、表麵處理、透光度、霧度、光澤度、摩擦係數、抗靜電性等關係(xì)十分密切,需引起足夠的重視。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(guāng)澤度大於96% 、摩擦係數為0.2~ 0.4 表(biǎo)麵潤濕張力大於3 8x10-5N/cm、厚度控製在2.5 水平,同時具(jù)有優良的抗(kàng)靜電性和機械力學性能, BOPP薄膜(mó)印(yìn)刷產品的商品展示效果就能(néng)得到充分(fèn)的表現。
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