醫藥復合軟包裝中的凹版印刷
2006-10-19 08:31 來源:作者:張小惠 于廣省 責編:中華印刷包裝網
整個包裝印刷市場中印刷方式很多,其中平版印刷仍占主導地位,但是在醫藥、食品等復合軟包裝印刷行業,凹印以及柔印占有相當大的比例,尤其凹印占有主導地位。
凹印涉及的內容相當廣泛,影響凹印質量的因素也很多,本文主要就醫藥復合軟包裝行業凹印中印刷基材、油墨以及凹印印刷工藝要素與控制等作一探討。
一、印刷基材
由于醫藥軟包裝內容物的特殊性,所以對表層凹印印刷基材的要求比較高,基本要求為:
1.透明性好(紙張、特殊效果消光膜等除外);
2.印刷基材表面應光滑平整,無雜質、破損,具有良好的印刷適性;
3.對非極性材料表面應進行處理,以提高表面能,對印刷基材膜表面張力一般要求在38mN/m以上。
4.印刷基材不能過于松馳,尤其不能一邊緊、一邊松;
5.基材的收縮伸長變形率最好小于1%;
6.印刷基材具備一定的抗張強度和剛性;
7.耐熱性能良好且要求受熱變形不能太大,如BOPP膜受熱將會變形,從而導致制袋時袋子大小、圖案不統一;
8.具有耐磨擦、耐穿刺性,對中間層能起保護作用;
9.雙層復合膜時,表層最好也起到阻隔作用。
常用的表層材料有:BOPP,BOPET, BOPA, PT(玻璃紙)、紙等。
(1)BOPP薄膜是聚丙烯熔融擠出后經過縱、橫向拉伸所制得的前膜,是包裝上使用最廣泛的薄膜材料之一。BOPP的拉伸強度高、彈性模量大,但抗撕裂強度低。剛性好,有突出的延仲性和抗彎曲疲勞性能,可折疊數百萬次;化學穩定性好,除強酸(如發煙硫酸、硝酸)對它有腐蝕作用,不溶于其他溶劑,只有部分烴類對其有溶脹作用,阻水性佳,是阻濕、防潮最佳材料之一,吸水率小于0.01%。
(2)PET就是通常所說的聚醋,俗稱“滌綸”,是一種無色透明,極為堅韌的材料,無味、無毒。它以強度、韌性和透明度著稱,具有良好的剛性、硬度、耐磨性、耐折性和尺寸穩定性,良好的防止異味透過性、氣密性和防潮性,耐熱、耐寒性好,在較寬的溫度范圍內能保持其優良的物理機械性能。缺點是在凹版印刷過程中容易帶靜電,易發生堵版、起毛以及刮刀痕(刀絲)現象。
(3)聚酞胺(PA,俗稱尼龍)是一類在主鍵上含有許多重復酞胺基團的聚合物的總稱,通常使用其商品名尼龍。尼龍的成型加工及印刷性能良好,不易積累靜電,耐油性優良,但容易受潮,所以一般尼龍在車間打開包裝后剩余原料都需進行密封防潮包裝,防止其受潮變形而影響下次使用。
(4)玻璃紙又稱透明紙,是一種透明度非常高的高級包裝用紙。它是以高級漂白硫酸鹽木漿為原料,經氫氧化鈉處理,制成堿化纖維素,再經二硫化炭、堿等一系列處理制成粘膠液,然后在硫酸浴中成型,最后經過洗滌處理等制成。玻璃紙具有優良的透明性、光澤性、印刷性和非導電性。與眾多塑料薄膜不同的是它表面不會積累靜電荷,所以不易粘上灰塵,具有優良的防灰塵性。此外,其由于屬于紙張纖維材料,具有很好的易撕性,通常用作易撕膜產品表面印刷層。需要注意的是玻璃紙比較容易吸潮變形,影響印刷精度,所以保存時也要十分注意密封防潮包裝,類似于尼龍。
(5)紙張具有優良的印刷適應性,可折疊,可以進行高溫高壓滅菌處理,是最好的印刷基材之一,而且紙張類包裝材料可以回收利用,成本低。作為廢棄物,處理方法容易,不產生污染。現在大多綠色環保包裝均采用紙張作原材,比如市場上現在流行的利樂無菌包,其基本原材料很大比例均為紙張。
二、凹印油墨
油墨是凹印工藝中十分重要的材料,它的質量好壞直接影響到印刷質量。
油墨的選用主要考慮五個因素:
1.被印基材的性能。印刷基材的品種多種多樣,一定要根據印刷基材的特性來選擇最為合適的油墨,要考慮基材的耐溫性、與基材的附著牢度及與基材的溶解和溶脹性等。
2.印刷條件?紤]凹印設備的烘干及印刷速度等條件。
3.印刷效果。要求疊加套色的,應該選擇透明性好的色墨。
4.后加工條件。印刷后需進行涂膠復合的,應該選擇復合用油墨印刷。要水煮或高溫蒸煮的,要注意油墨的耐溫性和耐水性。
5.用途。用于食品及醫藥包裝的油墨,首先要求無毒性和無氣味,其次要考慮耐蒸煮性、耐冷凍性、耐紫外光殺菌等性能。
醫藥復合包裝經常使用的油墨主要有硝化棉體系、聚氨醋、抓化聚丙烯等。由于聚氨醋樹脂含有多種官能基團,并且有高級性基團,所以可粘結大部分塑料薄膜,而且還具有優異的皮膜物性。因此作為凹版印刷油墨,聚氨醋油墨已經被廣泛采用,聚氨醋油墨對聚醋、尼龍、OPP、玻璃紙等大部分包裝用薄膜均可適用,且印刷品殘留溶劑少,R婦疇神顧繃熟C、亞胺AC-PEEL干法復合、NS膠粘劑均可適應。在兩液型反應性油墨的情況下,比其它樹脂系列的產品適用期長,可進行低鉆度印刷,適合于現代包裝印刷的高速印刷。
抓化聚丙烯一般主要用于OPP的印刷油墨,其對聚丙烯的粘結應當歸功于其聚丙烯骨架,對于OPP薄膜而言,無論是否經過處理,氯化聚丙烯油墨都具有良好的粘結性,復合強度也很好。另外,OPP油墨本身不適于蒸沸或蒸煮加工使用,故氯化聚丙烯油墨也不用于此種用途。
醫藥復合紙鋁塑包裝中的50g銅版紙多采用硝化棉體系的紙張油墨,溶劑主要采用醋酸乙醋與醇類溶劑的混合溶劑。
由于凹印所用基材極性不同,選擇的油墨也有所不同,比如多福油墨適合浦目及性材料的印刷,優力福則適合極性材料的印刷,萬特則適合于鋁箔的印刷,紙張有專用的油墨,耐蒸煮型要求剝離力特別高,則必需在優力福油墨中加人固化劑。
三、凹印工藝要素與控制
1.印刷色序
凹印一般有表印和里印兩種方式。紙張由于其物理特性基本上均采用表印,塑料薄膜兩種方式都確.。
印刷色彩還原過程中,各色版運用其相應顏色的油墨經過顏色疊加(套印)就能獲得原稿的色彩。根據這個套色原理,以及生產過程中的實際經驗,一般表印的印刷色序為:白一黃,品紅一青一黑。里印的印刷色序為:黑一青一品紅一黃一白。專色可放黑色后面,也可放在三原色后面,有時候根據生產計劃安排還可作適當的調整。
2.印刷張力控制
印刷張力是印刷工藝的重要工藝參數,其張力系統也是整個印刷設備的核心內容。印刷張力的設定是根據承印基材的性質來確定的。易延伸的材料難以套準,所以其張力一般設定較小,但張力太小材料松弛,會發生不規則走動,亦無法套準。張力設定值以能夠套準、收卷整齊的最小張力為佳。-般收卷張力比放卷張力略大,主要是為了把卷收緊收實,避免松卷、串卷等現象發生而不利于下道復合、分切工序生產。易延伸的BOPP, PE等一般張力值設定在100N,不易延伸的紙張、紙鋁復合材料等一般設定在120N左右,NY, PEI, FM--110N定在110N左右。對于不同機型、不同規格材料,其張力設定值會有所不同。
3.干燥溫度
干燥溫度的控制同樣也是根據基材的性質決定的。干燥溫度、印刷速度和溶劑沸點之間也存在一定的關系。溫度恒定,若溶劑的沸點較高,則速度要降低,反之速度可以高點;當溶劑沸點恒定,則速度加快時,要適當提高溫度,反之可降低溫度,當速度恒定時,若溶劑沸點較高,則溫度要升高,反之溫度要降低。
另外干燥溫度的控制還與工藝條件、圖文面積、油墨性質和油墨厚度等有關。白墨、金墨、銀墨等溫度要求較普通油墨高10℃左右,滿版印刷油墨溫度一般設定在80℃一90 *C(車速在150一200m/min)。
4.印刷壓力
印刷壓力即印刷橡膠壓印輥的壓力。印刷壓力不夠,油墨轉移不佳,易出現圖文缺損;壓力太大易壓出痕跡,薄膜發皺。所以一般凹印機上均配備靜電吸墨壓輥,利用靜電幫助油墨轉移,它對于高速凹印是必不可少的。特別是在印刷紙張時候,通過靜電吸墨系統,油墨能非常好地轉移到紙張上面。沒有靜電吸墨系統,油墨得不到充分的轉移,圖案、線條、文字等可能出現發花、斷線以及濃淡不均、深淺不一的現象。不同承印物的印刷壓力不同,例如表面較粗糙的牛皮紙等需要較大的印刷壓力,大約在20一30Pa,印刷壓輥的橡膠硬度也較一般塑料薄膜要求高,一般要求在85一90HS。一般的塑料薄膜壓力一般在2Pa左右。具體生產過程中還要根據印刷版面的效果以及油墨等相關因素進行適當的調整。
5.油墨貓度調整與控制
凹印過程中油墨私度的準確性和一致性是關鍵點之一,特別是高速輪轉印刷中,油墨的薪度控制與一系列印刷故障相關,是影響印品質量的重要因素。印刷時,油墨翁度越大,顏料轉移的效果就越差。當油墨薪度過大時,整個油墨體系就處于過飽和狀態,顏料等物質流動性差,容易聚集在一起,不容易順利地進出版滾筒的網穴。如果油墨的戮度太小,油墨中有機溶劑含量多,而樹脂、顏料等成分相對要少,在干燥后不能結成平滑的皮膜,墨層泛白、黯淡無光、缺乏光澤。
凹印時,首先要調整好油墨的戮度,把溶劑加人到油墨中,使它的戮度降低到適應印刷機性能與條件所要求的程度。薪度主要與印刷速度匹配,在高速印刷時要使用低薪度。由于油墨薪度的高低嚴重影響印刷質量,所以凹印過程中一定要將油墨的戮度控制在合適的程度。生產過程中由于油墨不停循環導致溶劑時刻在揮發,應每隔一段時間檢測一次油墨的Tth度,超出控制范圍應立即添加新的溶劑去調整,使其控制正常范圍內。
6.刮刀
刮刀的運用是凹版印刷的一大特色,也是影響凹版印刷質量的重要因素之一。在印刷工藝中,對刮刀的選用、安裝、調節要求都很高,一般選用歐洲或日本的專用刀片。根據工人師傅實際生產過程中得出的經驗,一般刮刀的接觸角以55。最為理想,另外刮刀的壓力對印品的質量也有很大的影響。過大的壓力會降低油墨的轉移率,對印版、刀片的磨損較大。過小的壓力容易發生臟版或出現刮刀線。刮刀在印版的不同部分磨損程度并不相同,刮墨刀的磨損主要發生在與圖文區域相接觸的部分,因此在印刷不同圖像時,特別是長時間使用后,仍然采用相同的刮墨刀,可能就無法徹底刮干凈版滾筒上多余的油墨,也會引起條痕和臟版。
7.版滾筒管理
由于凹版印刷主要靠凹印版滾筒網目穴里存儲的油墨轉移到承印物來實現印刷圖案,所以版滾筒的存放、清洗都顯得尤其重要。存放版滾筒的地方應保持清潔、通風、干燥,版滾筒在印刷前后要仔細清洗,防止長時間油墨堆積在網目穴中發生堵版而影響使用,特別是一些細條紋版,更應該嚴格遵守印刷前后及時清洗版滾筒!(peter)
凹印涉及的內容相當廣泛,影響凹印質量的因素也很多,本文主要就醫藥復合軟包裝行業凹印中印刷基材、油墨以及凹印印刷工藝要素與控制等作一探討。
一、印刷基材
由于醫藥軟包裝內容物的特殊性,所以對表層凹印印刷基材的要求比較高,基本要求為:
1.透明性好(紙張、特殊效果消光膜等除外);
2.印刷基材表面應光滑平整,無雜質、破損,具有良好的印刷適性;
3.對非極性材料表面應進行處理,以提高表面能,對印刷基材膜表面張力一般要求在38mN/m以上。
4.印刷基材不能過于松馳,尤其不能一邊緊、一邊松;
5.基材的收縮伸長變形率最好小于1%;
6.印刷基材具備一定的抗張強度和剛性;
7.耐熱性能良好且要求受熱變形不能太大,如BOPP膜受熱將會變形,從而導致制袋時袋子大小、圖案不統一;
8.具有耐磨擦、耐穿刺性,對中間層能起保護作用;
9.雙層復合膜時,表層最好也起到阻隔作用。
常用的表層材料有:BOPP,BOPET, BOPA, PT(玻璃紙)、紙等。
(1)BOPP薄膜是聚丙烯熔融擠出后經過縱、橫向拉伸所制得的前膜,是包裝上使用最廣泛的薄膜材料之一。BOPP的拉伸強度高、彈性模量大,但抗撕裂強度低。剛性好,有突出的延仲性和抗彎曲疲勞性能,可折疊數百萬次;化學穩定性好,除強酸(如發煙硫酸、硝酸)對它有腐蝕作用,不溶于其他溶劑,只有部分烴類對其有溶脹作用,阻水性佳,是阻濕、防潮最佳材料之一,吸水率小于0.01%。
(2)PET就是通常所說的聚醋,俗稱“滌綸”,是一種無色透明,極為堅韌的材料,無味、無毒。它以強度、韌性和透明度著稱,具有良好的剛性、硬度、耐磨性、耐折性和尺寸穩定性,良好的防止異味透過性、氣密性和防潮性,耐熱、耐寒性好,在較寬的溫度范圍內能保持其優良的物理機械性能。缺點是在凹版印刷過程中容易帶靜電,易發生堵版、起毛以及刮刀痕(刀絲)現象。
(3)聚酞胺(PA,俗稱尼龍)是一類在主鍵上含有許多重復酞胺基團的聚合物的總稱,通常使用其商品名尼龍。尼龍的成型加工及印刷性能良好,不易積累靜電,耐油性優良,但容易受潮,所以一般尼龍在車間打開包裝后剩余原料都需進行密封防潮包裝,防止其受潮變形而影響下次使用。
(4)玻璃紙又稱透明紙,是一種透明度非常高的高級包裝用紙。它是以高級漂白硫酸鹽木漿為原料,經氫氧化鈉處理,制成堿化纖維素,再經二硫化炭、堿等一系列處理制成粘膠液,然后在硫酸浴中成型,最后經過洗滌處理等制成。玻璃紙具有優良的透明性、光澤性、印刷性和非導電性。與眾多塑料薄膜不同的是它表面不會積累靜電荷,所以不易粘上灰塵,具有優良的防灰塵性。此外,其由于屬于紙張纖維材料,具有很好的易撕性,通常用作易撕膜產品表面印刷層。需要注意的是玻璃紙比較容易吸潮變形,影響印刷精度,所以保存時也要十分注意密封防潮包裝,類似于尼龍。
(5)紙張具有優良的印刷適應性,可折疊,可以進行高溫高壓滅菌處理,是最好的印刷基材之一,而且紙張類包裝材料可以回收利用,成本低。作為廢棄物,處理方法容易,不產生污染。現在大多綠色環保包裝均采用紙張作原材,比如市場上現在流行的利樂無菌包,其基本原材料很大比例均為紙張。
二、凹印油墨
油墨是凹印工藝中十分重要的材料,它的質量好壞直接影響到印刷質量。
油墨的選用主要考慮五個因素:
1.被印基材的性能。印刷基材的品種多種多樣,一定要根據印刷基材的特性來選擇最為合適的油墨,要考慮基材的耐溫性、與基材的附著牢度及與基材的溶解和溶脹性等。
2.印刷條件?紤]凹印設備的烘干及印刷速度等條件。
3.印刷效果。要求疊加套色的,應該選擇透明性好的色墨。
4.后加工條件。印刷后需進行涂膠復合的,應該選擇復合用油墨印刷。要水煮或高溫蒸煮的,要注意油墨的耐溫性和耐水性。
5.用途。用于食品及醫藥包裝的油墨,首先要求無毒性和無氣味,其次要考慮耐蒸煮性、耐冷凍性、耐紫外光殺菌等性能。
醫藥復合包裝經常使用的油墨主要有硝化棉體系、聚氨醋、抓化聚丙烯等。由于聚氨醋樹脂含有多種官能基團,并且有高級性基團,所以可粘結大部分塑料薄膜,而且還具有優異的皮膜物性。因此作為凹版印刷油墨,聚氨醋油墨已經被廣泛采用,聚氨醋油墨對聚醋、尼龍、OPP、玻璃紙等大部分包裝用薄膜均可適用,且印刷品殘留溶劑少,R婦疇神顧繃熟C、亞胺AC-PEEL干法復合、NS膠粘劑均可適應。在兩液型反應性油墨的情況下,比其它樹脂系列的產品適用期長,可進行低鉆度印刷,適合于現代包裝印刷的高速印刷。
抓化聚丙烯一般主要用于OPP的印刷油墨,其對聚丙烯的粘結應當歸功于其聚丙烯骨架,對于OPP薄膜而言,無論是否經過處理,氯化聚丙烯油墨都具有良好的粘結性,復合強度也很好。另外,OPP油墨本身不適于蒸沸或蒸煮加工使用,故氯化聚丙烯油墨也不用于此種用途。
醫藥復合紙鋁塑包裝中的50g銅版紙多采用硝化棉體系的紙張油墨,溶劑主要采用醋酸乙醋與醇類溶劑的混合溶劑。
由于凹印所用基材極性不同,選擇的油墨也有所不同,比如多福油墨適合浦目及性材料的印刷,優力福則適合極性材料的印刷,萬特則適合于鋁箔的印刷,紙張有專用的油墨,耐蒸煮型要求剝離力特別高,則必需在優力福油墨中加人固化劑。
三、凹印工藝要素與控制
1.印刷色序
凹印一般有表印和里印兩種方式。紙張由于其物理特性基本上均采用表印,塑料薄膜兩種方式都確.。
印刷色彩還原過程中,各色版運用其相應顏色的油墨經過顏色疊加(套印)就能獲得原稿的色彩。根據這個套色原理,以及生產過程中的實際經驗,一般表印的印刷色序為:白一黃,品紅一青一黑。里印的印刷色序為:黑一青一品紅一黃一白。專色可放黑色后面,也可放在三原色后面,有時候根據生產計劃安排還可作適當的調整。
2.印刷張力控制
印刷張力是印刷工藝的重要工藝參數,其張力系統也是整個印刷設備的核心內容。印刷張力的設定是根據承印基材的性質來確定的。易延伸的材料難以套準,所以其張力一般設定較小,但張力太小材料松弛,會發生不規則走動,亦無法套準。張力設定值以能夠套準、收卷整齊的最小張力為佳。-般收卷張力比放卷張力略大,主要是為了把卷收緊收實,避免松卷、串卷等現象發生而不利于下道復合、分切工序生產。易延伸的BOPP, PE等一般張力值設定在100N,不易延伸的紙張、紙鋁復合材料等一般設定在120N左右,NY, PEI, FM--110N定在110N左右。對于不同機型、不同規格材料,其張力設定值會有所不同。
3.干燥溫度
干燥溫度的控制同樣也是根據基材的性質決定的。干燥溫度、印刷速度和溶劑沸點之間也存在一定的關系。溫度恒定,若溶劑的沸點較高,則速度要降低,反之速度可以高點;當溶劑沸點恒定,則速度加快時,要適當提高溫度,反之可降低溫度,當速度恒定時,若溶劑沸點較高,則溫度要升高,反之溫度要降低。
另外干燥溫度的控制還與工藝條件、圖文面積、油墨性質和油墨厚度等有關。白墨、金墨、銀墨等溫度要求較普通油墨高10℃左右,滿版印刷油墨溫度一般設定在80℃一90 *C(車速在150一200m/min)。
4.印刷壓力
印刷壓力即印刷橡膠壓印輥的壓力。印刷壓力不夠,油墨轉移不佳,易出現圖文缺損;壓力太大易壓出痕跡,薄膜發皺。所以一般凹印機上均配備靜電吸墨壓輥,利用靜電幫助油墨轉移,它對于高速凹印是必不可少的。特別是在印刷紙張時候,通過靜電吸墨系統,油墨能非常好地轉移到紙張上面。沒有靜電吸墨系統,油墨得不到充分的轉移,圖案、線條、文字等可能出現發花、斷線以及濃淡不均、深淺不一的現象。不同承印物的印刷壓力不同,例如表面較粗糙的牛皮紙等需要較大的印刷壓力,大約在20一30Pa,印刷壓輥的橡膠硬度也較一般塑料薄膜要求高,一般要求在85一90HS。一般的塑料薄膜壓力一般在2Pa左右。具體生產過程中還要根據印刷版面的效果以及油墨等相關因素進行適當的調整。
5.油墨貓度調整與控制
凹印過程中油墨私度的準確性和一致性是關鍵點之一,特別是高速輪轉印刷中,油墨的薪度控制與一系列印刷故障相關,是影響印品質量的重要因素。印刷時,油墨翁度越大,顏料轉移的效果就越差。當油墨薪度過大時,整個油墨體系就處于過飽和狀態,顏料等物質流動性差,容易聚集在一起,不容易順利地進出版滾筒的網穴。如果油墨的戮度太小,油墨中有機溶劑含量多,而樹脂、顏料等成分相對要少,在干燥后不能結成平滑的皮膜,墨層泛白、黯淡無光、缺乏光澤。
凹印時,首先要調整好油墨的戮度,把溶劑加人到油墨中,使它的戮度降低到適應印刷機性能與條件所要求的程度。薪度主要與印刷速度匹配,在高速印刷時要使用低薪度。由于油墨薪度的高低嚴重影響印刷質量,所以凹印過程中一定要將油墨的戮度控制在合適的程度。生產過程中由于油墨不停循環導致溶劑時刻在揮發,應每隔一段時間檢測一次油墨的Tth度,超出控制范圍應立即添加新的溶劑去調整,使其控制正常范圍內。
6.刮刀
刮刀的運用是凹版印刷的一大特色,也是影響凹版印刷質量的重要因素之一。在印刷工藝中,對刮刀的選用、安裝、調節要求都很高,一般選用歐洲或日本的專用刀片。根據工人師傅實際生產過程中得出的經驗,一般刮刀的接觸角以55。最為理想,另外刮刀的壓力對印品的質量也有很大的影響。過大的壓力會降低油墨的轉移率,對印版、刀片的磨損較大。過小的壓力容易發生臟版或出現刮刀線。刮刀在印版的不同部分磨損程度并不相同,刮墨刀的磨損主要發生在與圖文區域相接觸的部分,因此在印刷不同圖像時,特別是長時間使用后,仍然采用相同的刮墨刀,可能就無法徹底刮干凈版滾筒上多余的油墨,也會引起條痕和臟版。
7.版滾筒管理
由于凹版印刷主要靠凹印版滾筒網目穴里存儲的油墨轉移到承印物來實現印刷圖案,所以版滾筒的存放、清洗都顯得尤其重要。存放版滾筒的地方應保持清潔、通風、干燥,版滾筒在印刷前后要仔細清洗,防止長時間油墨堆積在網目穴中發生堵版而影響使用,特別是一些細條紋版,更應該嚴格遵守印刷前后及時清洗版滾筒!(peter)
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