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BOPP薄膜印刷適性(xìng)的探討
關鍵(jiàn)詞:BOPP;印(yìn)刷適性;探(tàn)討
雙向拉伸(shēn)聚丙烯薄膜(BOPP)作為一種印刷基材(cái),具有輕盈透明、防潮(cháo)抗氧、氣密性好、有韌性耐折、表(biǎo)麵光滑、耐熱酸堿、溶劑(jì)、摩擦、撕(sī)裂,而且能再現商品的造型、色彩等優點。BOPP薄膜經電暈處理後,有良好的印刷(shuā)適性,套色印刷可得到精美(měi)的外觀效果,常用作(zuò)複合薄膜的麵層材料。
可是,BOPP薄膜也有不足,如(rú)在高速運轉的生產(chǎn)線上,BOPP薄膜容易產生靜(jìng)電並且熱封性差。BOPP薄膜的引發撕裂強度在拉伸後提高較大,而繼(jì)發撕裂強度卻很低(dī),一般要求BOPP薄膜兩端麵不能留有任何切口,否則BOPP薄膜在印(yìn)刷、複合時容易撕斷。
隨著國內外軟包裝行業的高速發展,BOPP薄膜的功(gōng)用和用量也呈快速上升趨勢。塑料薄膜印刷製品的要求是:高(gāo)透明度、高光澤度、高拉伸強度、低霧度、低靜電性能(néng)、優良開口性。
1影響BOPP薄(báo)膜印刷的主要(yào)因素
1.1薄膜的厚度
BOPP薄膜(mó)厚度不均勻,在印刷過程中,會(huì)出(chū)現塗墨不勻、套印過渡色效果差;在放卷收(shōu)卷過程中摩擦係數不均勻,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薄膜的光學(xué)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,透明度越(yuè)高, 從而顯得外包裝的商標圖案等更加清晰、豔麗;光澤度越高,包裝則顯得更加美觀、亮麗(lì),視覺效果較好。低(dī)霧度、高透明度、高光澤度的薄膜會使(shǐ)包裝(zhuāng)外觀更為高檔,從而提高消費者的(de)購買欲望。但(dàn)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(mó)內(nèi)部各種添加劑的遷移有關,所以建議BOPP薄膜不要長時間(jiān)庫存,為了得到最佳的使用效果(guǒ),庫存期最(zuì)好控製在3~ 4個月內。
1.3表(biǎo)麵潤濕張力
當BOPP薄膜作為複合薄膜基材或用於印刷(shuā)時,必須進行(háng)電(diàn)暈(yūn)處理,以提高(gāo)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膜,其表麵潤濕張力必須達到38 dyn/cm以上,但(dàn)經過電暈處理後,薄膜的表麵潤濕張力(lì)會隨著時間的推移有所(suǒ)下降。表麵潤濕張力的下降幅度主(zhǔ)要與原料內部的低分(fèn)子添加(jiā)劑(jì)的含量(liàng)有關。一般低分子(zǐ)添加物越(yuè)多,則表麵潤濕張力的下降(jiàng)幅度(dù)越大(dà)。通常零時效(xiào)處理達(dá)4 2x 10-4N /cm即(jí)可。如果處理程(chéng)度過大,則薄膜表麵氧化過度(dù),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(duō)是通過氧化,使之增加極性,使表(biǎo)麵結構(gòu)發生變(biàn)化。具體的處理(lǐ)方法有(yǒu)放電(俗稱電暈)法。處理後的薄(báo)膜應盡快使用,否則會影響(xiǎng)印刷(shuā)效果。
1.4摩擦係(xì)數
BOPP薄(báo)膜的摩擦性能(néng)可以通過材料(liào)的動靜摩(mó)擦係數(shù)來表征。凹版印刷(shuā)過程中的摩擦力(lì)主要包括設(shè)備自身的摩擦和設(shè)備與承印材料及(jí)油墨之間的(de)摩擦,其(qí)中印刷過程中設備與承印材料(liào)(薄膜)之間摩擦力占主要因素。薄膜材料摩擦係數的大小對於印刷質量和印刷速度起著十分重要的(de)作用。
印刷(shuā)用(yòng)的(de)薄膜卷材,一般要求有較小(xiǎo)的內層摩擦係(xì)數(shù)和合適(shì)的外層摩擦係數。外層摩擦係數太大,會引起(qǐ)印刷過程中阻力過大,引起材料拉伸變形影響(xiǎng)印刷(shuā)效果,若太小(xiǎo)可能又會引起拖(tuō)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(yīn)此,薄膜表麵應具有合適的爽滑性,以確(què)保其能夠順利進行高速印刷。BOPP薄膜不同(tóng)用途摩擦係數對(duì)照表,見表1。
表1 BOPP薄膜不同用途(tú)摩擦係數對比
薄膜用途 | 薄(báo)膜表麵 | 靜(jìng)態摩擦係(xì)數 | 動態摩擦係數 |
粘膠帶基膜 | 處理麵/非處理麵 | 080 | 075 |
印刷和(hé)複合用光膜 | 處理麵/非處理麵 | 0.35 | 0.30 |
與紙張複合 | 非處理麵/非處理麵 | 0.45 | 0.40 |
金屬化(huà)基膜 | 處理麵/非(fēi)處理麵 | 0.40 | 0.35 |
高速淺(qiǎn)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 |
寬溫熱封膜 | 外麵/內麵 | 035 | 0.30 |
標準熱(rè)封膜(mó) | 外麵/內麵 | 028 | 0.25 |
白(bái)色熱封膜 | 外麵/內麵 | 030 | 0.25. |
外麵(miàn) /外麵 | 0.26 | 0.24 | |
香煙膜(mó) | 內麵/內麵 | 0.34 | 0.32 |
外麵/金屬(shǔ)麵(5(0C ) | 0.52 | 0.35 |
1.5低靜(jìng)電性
印刷(shuā)過程(chéng)中不(bú)同物(wù)質之間頻(pín)繁的撞擊、摩擦以及接觸,使參與印刷過(guò)程的幾乎所有物體都帶有靜電。首先是承印物表(biǎo)麵帶電,如紙張、聚乙烯薄膜、聚丙烯薄膜、玻璃紙等,它們會吸附飄(piāo)浮在空氣中大量灰塵、雜(zá)質(zhì)等,從(cóng)而影(yǐng)響(xiǎng)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(shàng)墨不均(jun1)勻等情況,最終使印刷品出現"墨須"或"胡須"現象。而且,當靜電積累到(dào)一定程度,很容易導致(zhì)空氣放電(diàn),造成電擊或起火。在很(hěn)高的電(diàn)壓下,帶電的油墨可能(néng)引起油墨、溶劑著火,或通過油墨電擊操作人員,直接威脅操作人員的(de)人身安全。
2 BOPP薄膜生產控製要素
生產BOPP薄膜技術含量(liàng)高,是一項很複(fù)雜的工作,薄膜的各項性能指(zhǐ)標相互影響(xiǎng)、相互製約。以逐次雙向拉伸工(gōng)藝為例,其工藝流程如下:
PP+助劑→共(gòng)擠模(mó)頭→急冷→預(yù)熱→縱向拉伸→定型→預熱→橫向拉伸→定型→冷卻→收卷→時效處理
總體上(shàng),逐次拉伸法是將擠出的PP片材(cái)先經過縱向拉伸、後橫向拉伸來完成(chéng)二次取向過程。生產過程中主要控製的(de)工藝參數有樹脂擠出溫度、生產線(xiàn)速度、拉伸溫度、拉伸比等。根據下遊用戶的需求和BOPP薄膜特性的分析,在(zài)生產過程中要做好以下幾方麵(miàn)的控製。
2.1厚度控製
BOPP薄膜(mó)厚度是薄膜產品最基礎、最(zuì)重要的控(kòng)製指標,BO PP薄膜厚度不均勻可分為三種情況(kuàng): 0縱向拉伸中短期厚度不均勻;②縱向拉伸中長期(qī)厚度不(bú)均勻;③橫向(xiàng)拉伸厚度不均勻(yún)。縱向拉伸中短期厚(hòu)度不均勻主要是機械原因造成的,如擠出機的工況、拉輥壓(yā)輥圓周速度的變化等。縱向拉伸中(zhōng)長(zhǎng)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。橫向拉伸厚度不均勻主要原(yuán)因是熔融樹脂是否均勻、模頭溫度分布是否均勻、模唇開度調整是否到位等,它主要是由薄膜厚度在線測控係統自我調整完(wán)成的。因此,在生產過程中,將在線測控與現場操作(zuò)科學運用、有機結合,最大限度提高BOPP薄(báo)膜厚度的控製(zhì)精度,即最大厚度偏差控製在2δ水(shuǐ)平(píng)(士 1.4%)以內。
2.2光(guāng)學性能的改善
PP的結晶度和晶體尺寸對BOPP薄膜的力學性能和(hé)光學性能有重(chóng)要的影響。結晶度高則強度高,韌性差(chà),光學性能降低;晶體尺寸小而均勻,有利於提高(gāo)薄膜的力學強度;耐磨性、耐熱性,提高薄膜的透明度、光澤度(dù),降低霧度。關於薄膜霧度有專家認為:不同分(fèn)子量分布的聚丙烯薄膜由龜裂力產生的(de)霧度和表麵粗糙度,窄的分子量分布降低了表麵透光率和表麵粗(cū)糙度(dù),因而降低了霧(wù)度。影響霧度有兩方麵原因:一是(shì)與結晶作用有聯係,粗糙度與-隆起的"折疊片晶相一致;另一方麵與熔(róng)體彈性所引起的(de)熔體流動不穩定有(yǒu)關。因此,通過改變結晶效果,提高薄膜光學(xué)性能的主要措施有: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(jǐ)出溫度對晶體尺寸(cùn)的減小(xiǎo)和均化又起負麵作用;冷輥溫(wēn)度最好控製在30 V以內,在考慮冷卻輥溫度的同時,應適當的增加空氣的通風量,也有利於薄膜透明度的提高;添加劑的增減還要考慮成膜(mó)性、摩擦係數、產(chǎn)品的收卷和分切質(zhì)量。此(cǐ)外,冷
卻輥的溫度對薄膜的強度和薄膜(mó)的(de)厚度控製也有直接的關係。
BOPP薄膜生(shēng)產過程中的取向主要發生在縱向拉伸和橫向拉伸過(guò)程中(zhōng),在經過縱向拉(lā)伸後(hòu),高分子鏈單軸縱向(xiàng)取向(xiàng),大大提高(gāo)了片材的縱向機械性能, 而橫向性(xìng)能惡化;進一(yī)步橫拉之後,高分子鏈呈雙軸取向(xiàng)狀態(tài)。BOPP薄膜拉伸取向降低了材(cái)料的雙折射,從(cóng)而大大提高了薄膜的透明度、降低了霧度。但是(shì),取向程度也不能無(wú)限增(zēng)大,一定要考慮薄膜的成膜性(xìng)和機械力學性能。
2. 3摩擦係數控製
BOPP薄膜表麵的摩擦係(xì)數是包裝設備(bèi)運(yùn)行速度、包裝物易開啟性、印刷(shuā)適性的主要影響因素之(zhī)一。在BOPP薄膜生產中要根據不同的(de)產品(pǐn)用途選用合適的添加劑(包括抗靜電劑、爽滑劑(jì)、抗粘連劑和其(qí)他特殊用途助劑),針對不同檔次的(de)多種用途選用不同的樹脂原料。最終使常溫(23℃)下的BOPP薄膜表麵動摩擦係數控製在0.2~0.4之間。
爽滑劑通過(guò)改善物料流動(dòng)性降低材料表麵的摩擦係數;抗粘連劑作用是使薄膜表層形成許多凸起, 減少薄膜層與層之間的實際接觸麵積,降低粘結力, 提高相互滑動性,從而降低摩擦係(xì)數。爽滑劑的量應控製適(shì)當(dāng),過量會(huì)造成薄膜粘結。抗粘連劑的種類對薄膜摩擦係數有較大影響,無機類以二氧(yǎng)化(huà)矽為主,單獨使用BOPP的動摩擦(cā)係數可達到(dào)0.6以上;有機類(lèi)常用的有脂肪酸幽安,其表麵柔軟薄膜動摩擦係數(shù)比無機類的(de)品種低,一般在0.45。但值得注意的是各種添加劑對薄(báo)膜的(de)光學性能影響比較大,因此一定(dìng)要兼顧薄膜的(de)光學性能和印刷適性。
不同類型的樹脂的摩擦係數從低至高排列如下:均聚物≤無規(guī)共聚物≤三元共聚物≤低溫熱封料。對於同一類型的原料,摩擦係數取決於該材料的分子量、分(fèn)子量(liàng)分布、無規物的含量和結晶度等物理化學指標。因為(wéi)小(xiǎo)分子的自潤滑作用,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,而無規物的含量會(huì)影響到薄膜的定向程度和結晶(jīng)度(dù),此兩者都不利於添加劑的遷移(yí)。對於不同類(lèi)型的熱(rè)封料,使用時要小心,摩擦(cā)係數可能比較大,加工出來(lái)的薄膜可能會發生粘結。
另外,如果薄膜的厚度比較均勻,摩(mó)擦係數也相對較小,這是因為有效接觸表麵積的減小所致;如果薄膜的結晶度較大(dà),摩擦係數相對較大,這是因(yīn)為晶體會(huì)減緩添加劑的遷(qiān)移。調整工藝溫度和拉伸(shēn)比, 實際上(shàng)是通過改善薄膜的厚度或結(jié)晶度,間接來調整摩擦係數。有一點值得注意,由於BOPP薄(báo)膜生產過程中以及下遊用戶印刷過程中的實際工作溫度一般都高於50℃,因(yīn)此,在調整薄膜表(biǎo)麵摩擦係數時,應綜合考慮。下麵(miàn)對不同材料進行了動靜摩(mó)擦係(xì)數在不同(tóng)溫(wēn)度下的對比試驗,結果見(jiàn)表(biǎo)2。
表2不同材料在不同溫度(dù)下的摩擦係數(shù)
試樣(yàng)名稱 | 試(shì)樣厚度(dù) | 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(fù)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(dòng)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合物材料(liào)),隨著溫度的上升,材料的動靜摩擦係數都有一定增長。這說明溫度變化對高分子(zǐ)材料的摩擦係數有一定的影(yǐng)響,溫度對摩擦係數的影響是高分子聚合物的一個特點,而溫度對金屬等材(cái)料的影響(xiǎng)就(jiù)非常小。
3結論
BOPP薄膜的印刷效果與薄膜本身的厚度、表麵處理、透光度、霧度、光澤度、摩擦係數、抗靜(jìng)電性等關係十分密切,需引起足夠的重視(shì)。在BOPP薄膜生產過(guò)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(shí)具有(yǒu)優良的抗靜電性和機(jī)械力學性能, BOPP薄膜印(yìn)刷產品的商品展示效果就能得到充(chōng)分的表現。
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