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凹印油墨与回粘的关系及对策(上)

      摘要:本文就塑料凹版印刷中最常出现的“回粘”现象,对其出现的方方面面原因,尤其是油墨制造和使用过程,都作了比较详细地说明。也从油墨生产的角度,给出了一些建议和方法。

  关键词:凹印、塑料、油墨、回粘、助剂

  所谓粘连,是指印刷收卷后,印刷品上的油墨层与另一个接触面(通常是薄膜的背面)互相粘连,或油墨附着到另一个接触面上。粘连的现象有两种:一是塑料薄膜印刷背表面粘连,通常称“回黏”,就是薄膜印刷后印迹有干燥的假象,在印好卷筒或制袋后,在存放时期又出现背面粘脏的现象。具体表现为不能顺利开卷,或者因油墨剥离而损伤印刷图案、污染接触面。在粘连较轻时(粘连的前一阶段),表现为重卷时发出剥离声,或在重叠部分的油墨表面呈现出异常的光泽。严重时印件之间撕不开,图文墨层移染,造成产品报废。二是塑料管状薄膜表面相互粘连,袋口难以揭开,用户拒绝使用。上述两种情况,在夏季更容易发生。操作车间温度高,相对湿性大是造成粘连的主要原因之一。但有时与PE树脂本身滑爽剂的含量太少有关,也与风量、速度等一系列因素有着密切的联系。

  塑料薄膜或透明纸印刷后印迹出现已干燥的假象,但在印好卷筒或制袋后的存放期间又出现背面粘脏的现象,严重时印件之间断不开,图文墨层移染,造成产品报废。这种现象在高温季节更易发生,但高温不是造成回粘的惟一原因,它还与塑料、油墨、溶剂挥发速度、操作环境的风量、光照等一系列因素有着密切的联系。

  一、油墨中的连结料树脂

  油墨中采用的连结料树脂不同,油墨的抗粘连性也不同。目前塑料薄膜凹印所用的油墨均属于溶剂型油墨,由连结料树脂、颜料、溶剂等组成。作为连结料树脂,要求其与承印薄膜黏合要牢固,印刷收卷后不粘连,具有一定的柔软性,并能耐一定的高温,在一定范围内不受外界因素变化的影响。

  连结料树脂的软化点高低直接影响着印刷墨层的性能。连结料树脂的软化点过低,会使印刷墨层在高温环境下呈微熔状态,从而使印刷产品收卷后发生粘连。提高连结料树脂的软化点,显然有利于防止粘连,但软化点过高,印刷墨层的挠屈性会变差,容易脆裂。以PE、PP薄膜表印常用的聚酰胺油墨为例,该油墨的连结料为聚酰胺树脂,一般均为低分子量的线型聚合物,是由二聚酸和烷基(或芳基)二元胺缩聚得到的,其软化点通常为100~110℃。

  通常情况下,为了适应印刷的需要或考虑到经济性,印刷时在油墨中常常要加入混合溶剂。每一种连结料都有自己的真溶剂、次溶剂、非溶剂。溶解性越好,就表示连结料树脂与溶剂分子之间的亲和力越大;而溶剂对树脂的溶解性越好,树脂对溶剂的释放性也就越差。释放性差,就会直接引起下文提到的残留溶剂问题。所以,在配制混合溶剂时,溶剂应该控制在一定的范围内。既要考虑到油墨的印刷适性要求,同时还要考虑到溶剂的综合释放性。

  对于同一种类型的连结料树脂来说,树脂的软化点越低,也就意味着树脂越容易溶解,树脂的脱溶剂性就会越差。从这一方面考虑,也应该相应地提高连结料树脂的软化点。

  另外,在加工油墨时,如果研磨时间过长,研磨产生的温度就会过高,导致连结料树脂部分变性,也会给粘连带来一定的影响。

  二、凹印油墨中的溶剂在印刷后未能得到彻底挥发

  印刷油墨转移到塑料薄膜上以后,印刷墨层表面的溶剂将首先蒸发,而处在印刷墨层内部的溶剂则必须先扩散渗透到墨膜表面,而后才能进行蒸发干燥。当印刷墨层的干燥进入终期时,印刷墨膜的表层已经固化,这就限制了印刷墨层内部溶剂的继续扩散和蒸发,从而造成了残留溶剂问题。

  塑料薄膜印刷是通过溶剂蒸发使油墨干燥的。其挥发速度是决定墨层干燥情况和影响印刷质量的重要因素。溶剂挥发愈慢,则版的再现性愈好,印刷品色泽愈美观,但容易粘连;反之,会产生印迹发白等现象。因此,选择适当挥发速度的溶剂,是塑料薄膜凹版印刷的关键。在连续套色印刷中,薄膜在两印刷工位之间运行时间内,溶剂必须全部挥发完,否则,在下一个工位印刷时,就会粘辊。薄膜印刷后,油墨中的有机溶剂在干燥系统中未得到彻底挥发,薄膜收卷后仍有余热,给残留在墨层中的溶剂,带来继续挥发的条件,而形成粘连。高温潮湿季节,印刷后薄膜收卷过紧或受压。

  当印刷墨层内的残留溶剂达到一定的浓度时,印刷墨层保持微融(润湿)状态,这就直接导致了粘连问题的产生。因此,必须对残留溶剂量予以控制。残留溶剂量除受到上述连结料树脂的溶剂释放性影响以外,还受到下列因素的影响。

  1、溶剂的挥发能力

  单一溶剂的挥发速度是由它的物理参数所确定的。挥发能力与溶剂参数相关性为:

  式中,E为溶剂挥发速率;P25为25℃时溶剂的饱和蒸气压;d25为25℃时溶剂的密度;M为相对分子量;K是常数。

  印刷墨膜中所含的溶剂属于混合溶剂,每种溶剂的挥发速率是不同的。在这种情况下,溶剂的挥发情况将发生变化,挥发性强的组分首先逸出,而挥发性弱的组分则滞留下来,导致溶剂诉组成发生了变化,也就不可能像单一溶剂那样在恒定的温度下以单一的挥发速率逸出,溶剂的挥发速率将逐渐缓慢下来。若溶剂的纯度不合要求(如含有过多的高沸点组分)或过多地使用了慢干溶剂,则在正常条件下就会产生严重的残留溶剂问题。因此,合理地设计混合溶剂的配方是一个十分重要的技术问题,使用代用品时更应该十分慎重。
 
  另外,颜料的表面特性、比表面积及浓度也都对溶剂的挥发有一定的影响。就同一颜料来说,溶剂挥发速率将随颜料浓度的增大而减小;对于不同的颜料来说,一般情况下,颜料密度小,溶剂的挥发速率低,颜料的颗粒小,溶剂的挥发速率也低。

  2、干燥条件

  干燥条件包括干燥风温、风量(风速)、干燥装置结构等。干燥不良,残留溶剂量就会增多。因此,应创造尽可能好的干燥条件。提高风温、风量(风速),无疑可以强化干燥条件。但应该注意的是,在印刷墨层较厚的情况下,如果干燥过快,会使墨层表面迅速结膜,导致内部溶剂无法逸出,反而会使残留溶剂量增大。再则,温度过高,还容易使墨膜软化。

  3、印刷速度

  印刷速度的快慢,决定了印品所能得到的干燥时间的长短。所以,应在首先保证印刷墨层充分干燥的情况下,才可提高印刷速度。

  4、干燥介质(空气)的湿度

  干燥介质(空气)的湿度对于残留溶剂量有很大的影响。一是空气中的水分如果进入油墨中,将造成溶剂的综合挥发性变差。二是干燥介质(空气)中水分的大量存在,也抑制了溶剂的挥发。环境湿度增加一倍,油墨的干燥速度一般要迟缓近两倍。也正是由于这个原因,在梅雨季节印刷塑料薄膜时最容易发生粘连故障。因此,在高湿环境中,应尽量减慢印刷速度,并减少油墨与空气的接触,以保证油墨能充分干燥。印刷车间的相对湿度一般不应超过70%。当然,也不能过于干燥,否则,容易引起静电问题。
 
  5、承印薄膜

  不同材质的薄膜对于溶剂有着不同的选择性吸收倾向。铝箔、聚酯等为非吸收性薄膜,残留溶剂一般较少;聚丙烯系薄膜容易残留碳氢系溶剂,而吸水性薄膜(如尼龙、玻璃纸)则容易残留醇系溶剂。另外某些薄膜中添加的助剂也会影响溶剂的挥发。由此增大了残留溶剂量。

  对策,油墨中溶剂的挥发速度,不仅取决于溶剂的沸点,蒸气压、蒸气潜热等,还取决于操作环境的温度、湿度、风基、溶质和墨层厚薄等条件。因此,应根据条件的变化,随时调整油墨中溶剂的挥发速度。在一般温度下,如墨层干得过快,应加入挥发慢的溶剂;反之,则加入挥发快的溶剂。也可用二甲苯、乙醇和异丙醇混合溶剂来稀释(三种溶剂各以1/3比例混合,使用单一溶剂不如混合溶剂好)。如觉干燥太快,可适量用一点了醇来代替部分乙醇(丁醇有增加墨色光泽的作用)。但千万要注意加入量要适当,以免影响印件的干燥。

  塑料薄膜凹版印刷用的溶剂,以醇类为主,配以苯类、醇类多用乙醇、异丙醇,苯类多用甲苯、二甲苯。由于硝化纤维的需要,也要加入酯类,如醋酸乙酯、醋酸丁酯。总之,力求油墨中的有机溶剂在收卷之前得到彻底挥发。适当减慢车速,加大风量。薄膜印刷后,松散地收放在铁丝编织筐内,使墨层得以继续通风干燥,固化后再行分切、制袋,薄膜印刷制袋后,经包扎,竖放在纸箱内,减少膜表面之间的压力。



 
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