软包装材料铝箔凹印及涂布质量分析

目前药品片剂、胶囊的包装采用泡罩包装形式越来越普遍。药品的泡罩包装亦称PTP，是以工业用纯铝箔为基材，在药用铝箔印刷涂布机上，要用凹版印刷技术及辊涂方法在铝箔表面印制文字图案，并涂保护层，在铝秒的另一面涂粘合层的联动工艺过程。其简要工艺流程为：铝箔放卷－凹版印刷－干燥－涂保护层－干燥－涂粘合层－干燥－铝箔收卷。整个生产工艺过程中，凹版印刷文字图案的表面质量和粘合层所要达到的热封强度，是工艺操作中需要严格把握的，因此本文从印刷油墨的使用特性以及粘合层涂布量的大小控制两方面，阐述如何掌握铝箔用油墨的特点和分析影响铝箔粘合剂涂布量的因素与控制方法。
一、 铝箔印刷油墨的特性

铝箔用的印刷油墨目前主要分为两类：一类为聚酰胺类油墨，这种油墨对各类物质的印刷都很好的粘附性、分散性、光泽性、耐磨怀、溶剂释放性，且因其柔软，所以大多还用于塑料薄膜的印刷，在用于铝箔为基材的印刷时，该种油墨的优良性能均能表现出来，而且其耐热性也以满足铝箔印刷的要求。另一类是以氯乙烯醋酸乙烯共聚合成树脂／丙烯酸树旨为主要成分的复合性铝箔专用油墨，其特点是色泽鲜艳，浓度高，对铝箔的粘附性能特别强，有良好的透明性，在颜料的选用上，不采用重金属等毒成分，广泛地应用于医药、食品的包装。使用时应注意以下几方面的问题：
1． 干燥的变化
凹版印刷油墨的干燥是靠溶剂挥发完成的，通过热和风的作用促使油墨干燥。油墨的干燥速度应与印刷速度和干燥装置相配合，以它们为基础调节，当干燥太慢时，可在墨中加入快干溶剂或快干衡释剂，干燥太快时可在油墨中加入慢干溶剂或慢干稀释剂。
2． 油墨粘度的掌握
为了保证油墨在贮存过程中不沉淀，一般粘度都较大，在印刷使用时应适当稀释，以达到所要求的粘度和流动性，这取决于机器的结构和印刷速度，一般用4号粘度杯测量油墨粘度，机器印速在20－80m/min之间。粘度在22－28秒之间。粘度较大的油墨，当用大量衡释剂时，应搅拌均匀，使衡释剂均匀分布在整修油墨中。由于室内的温度和湿度对油墨的浓度有影响，最好采用油墨浓度检测器来确定加入溶剂的量，并根据温度和湿度的变化，每隔一定时间测一下油墨的浓度。采用凹版印刷铝箔时，如果油墨浓度太低，会造成印刷文字图案色彩不鲜亮，网纹处产生糊版现象；油墨浓度太高则图案处会产生龟裂现象，不仅浪费油墨，而且易造成印刷品表面不平整，也不美观。
二、 影响铝箔印刷涂布量的因素及其控制
1． 网纹辊的线数、深度和形状对涂布量的影响
目前多数药用铝箔印刷涂布设备采用网纹辊涂布装置，也称为网线涂布法。网纹辊是由穴与网墙组成的，辊上的凹点通常称为网穴，高的部分被秒为网墙或网线。网墙与网穴的比例约1：5。网纹辊经加工后表面镀一层厚度为0.015-0.02毫米的硬铬，以增加网纹辊的表面硬度，其硬度值为HRC62－65。使用铝箔装置进行印刷涂布时，网纹辊的构造原理及其工作状态是：当粘合剂注满网纹辊的网穴中时，网纹辊旋转，当该网穴离开粘合剂液面后，辊子表面平滑处的液体由刮刀刮去，而只保留着凹纹网穴中刮不去的液体，此液体粘合剂再与被涂覆的铝箔基材表面接触，这种接触是通过一个有弹性的橡胶压辊的作用而实现的，这样网穴里的一部分粘合剂溶液转移到铝箔基材表面上，由于粘合剂具有流动性，它会慢慢自动地在铝箔表面上流平，使原来不边疆的液体变成连续的均匀的液层。在网纹辊网穴里的液体一部分转移到铝箔上，而网纹辊同时又是旋转的，随着旋转一周后又重新浸入到粘合剂液体中去，液体粘合剂又会填充网穴，这样周而复始，一个直径不大的网纹辊就能将粘合剂溶液不间断地均匀地转移到铝箔基材上，使铝箔表面实现均匀涂占合剂的目的。显而易见，如果网纹辊中的网线每英寸越少，网穴浅，所充满的粘合剂容积少，其涂布量相对卞小。而网纹辊的网穴形状不同，其涂布量也不等，例如：200棱锥型的网纹辊，即每英寸有200个网穴，每毫米大约有8个网穴，粘合剂的存容量为每1000平方英尺约0.5磅，即2.4克／平方米，而24三角螺纹形网纹辊，其粘合剂存量可达每1000平方英尺13磅重，即63克／平方米。
2． 粘合剂溶液的浓度和密度与涂布量的关系
对于在实际印刷涂布中已经做好的网纹辊，其网穴深度及网线数量已固定，网穴形状也不再改变，在这种条件下，涂布量就取决于粘俣剂配制和浓度和密度。我们知道涂布量就是每平方米铝箔基材面积上有多少质量的干膜粘合固体材料，因此粘合剂溶液的固体含量高，则涂到铝箔基材上干膜粘合固体材料就多，涂布量就多。由此得出涂布量与粘合剂网穴深度关系为：涂布量与网穴深度和粘合剂的浓充、密度成正比。如果在实际印刷涂布操作中，网纹辊的网穴深度已固定，则涂布量就与粘合剂液体的浓度和密度有很大关系，也就是说涂布量的大小由液体浓度确定。相反，若粘合剂浓度和密度确定后，则粘霞镣坎剂坑赏乒跬ㄉ疃染龆ā?br>3. 涂布装置中橡胶压辊的硬度和压力对涂布量的影响：
当网穴深度及粘合剂[浓度、密度确定后，网纹辊的涂布量还涂布装置中的橡胶压辊软硬度和压力的影响。对橡胶压辊的要求是左右两边的压力要均一，也就是说制造橡胶辊时，混炬胶料要均匀一致，硫化条件严格控制，要求任何一点的质量都相同。如果使用的橡胶压辊很软，弹性大且作用在辊上的压力很大，则涂布量减少，反之亦然。这是因为橡胶辊在重压下挤入网纹辊网穴深处，把粘合剂溶液赶出一部分，使粘合剂的涂布量变少。
实际操作中，橡胶辊对网纹辊的压力控制在2－3Mpa范围内为宜。
4． 涂布装置中刮刀的运和对涂布量的影响
1） 刮刀压力
目前设备中调整刮刀压力装置的方式有：拉簧调压，手轮调压、气缸调压和压锤调压。在布时，刮刀作用在网纹辊上的压力过小，甚至压不或机械杂质时，会将刮刀顶起来造成疑隙，使得涂布不均匀而且涂布量增加。影响刮刀压力的因素是：硬软刀片不同，刮刀与网纹辊的角度不同等。在实际操作时，以压锤调整刮刀为便，其刮刀压力一般在200－400Kpa左右为宜。
2） 刮刀角度
刮刀同网纹辊触点切线之间的角度一般在15度－30度之间。如果角度太大，其刮刀几乎是顶着网纹辊，而网纹辊的表面是不平滑的，当它高速运转时，会引起弹性刮刀片的震动或跳动，使溶液被弹起来，造成涂布量不均匀，引起涂布量差异大的问题。另外太大的角度还易损伤刮刀刃。
3） 刮刀的锋利度
刮刀的锋利度主要取决于刀刃磨损的角度和溶液的纯洁度以及刀的质量。如果是新刀，刀的适合锋利度应是有效地刮干净网纹辊上的粘合剂液层而不产生刀丝。刀的锋利度适中就能有产地刮干净溶液层，从而获得均匀一致的涂布量，反之引起涂布量差异变大。
4） 刮刀的平整度
刮刀平整度即，不产生翘曲变形，则涂布量均匀一致，否则涂布量差异变大。刮刀的平整度取决于安装刮刀的方法，当然也有可能与刀架槽中或刀片、衬片上粘有异物有关，因此在装刀时应擦净衬片，然后将新刀放在衬片后面，装入槽内。旋刀背螺丝，应先从刀片的中间旋紧，再逐渐往两边旋紧，并且两边要轮滚旋紧。为防止刀片尧曲，在旋紧螺丝时应经两或三遍完成，一边旋螺丝，一边拿块布夹紧刀片与衬片，并用力向一侧拉紧，这样成的刀就较为平整，才能保证涂布量差异的标准范围内。
5） 刮刀的左右移动
刮刀左右移动对养活刮线、提高刮刀利用率、减少对网纹辊的磨损有着重要作用，从这方面考虑，网墙磨损少，网实相对就深，盛装的流体部分就多，有利于达到所要求的涂布量。
三、铝箔基材与粘合剂的最佳涂布量的讨论

经涂布后的铝箔与聚氯乙烯硬片进行热合，两者热封后的粘合牢固程度通常用粘合层的热封强度来衡量。是否在印刷涂布过程中粘合剂涂得越多越好呢？涂布量多少为最佳粘合效果呢？经物理试验研究表明，在一定范围内铝箔与PVC的热封强度与涂布量成正比，但到了一定的程度后就不成正比，在大多数的试验情况下，涂布量在3－6g/cm平方就能满足热封强度的要求。如果增加涂布量，热封强度值随着涂布量的增加到一定数值后，其热封强度曲线趋于平衡，强度变化较小，因此再增加粘合剂涂布量就没有必要，还会增加成本。