浅析BOPA膜的印刷工艺及异常
http://www.packltd.cn 时间:2020年7月7日 关注数:859 次 |
摘要：尼龙，化学名称叫聚酰胺，是对一类含有酰胺基(一CO-NH一)聚合物的统称。由于一C：O和HN一功能团之间存在较强的氢键作用，使得尼龙分子链与链间能紧密地连接在一起，形成高结晶度、高熔融温度的可塑性树脂。
一、BOPA膜的特性简介
1．尼龙(PA)的化学结构
尼龙，化学名称叫聚酰胺，是对一类含有酰胺基(一CO-NH一)聚合物的统称。由于一C：O和HN一功能团之间存在较强的氢键作用，使得尼龙分子链与链间能紧密地连接在一起，形成高结晶度、高熔融温度的可塑性树脂。通常情况下，尼龙具有高强度、在较宽的温度范围内保持较高的弹性模量和挺度的能力。尼龙根据聚合单体不同可分成尼龙6、尼龙66、尼龙46、尼龙11、尼龙12等等，最常见的是尼龙6，生产BOPA膜一般选用尼龙6，加工方法主要有两种：两步法双向拉伸、同步法双向拉伸。
2．BOPA膜的特性
BOPA膜厚度一般是15um，现在市场上也有少量厚度为12um (多为双面电晕)和25um的膜。它除具有一般塑料膜的共性外，与其他常用的印刷膜如BOPP、BOPET、PE、PVC膜相比较， BOPA膜具有一系列的独特性能，主要表现为：1）优异的强度和韧性：BOPA膜具有很高的抗拉伸强度、抗冲击强度和撕裂强度。2）柔软性、耐穿刺性是所有材料中最好的。3）对气体(氧气、氯气、二氧化碳)、香味和气味阻隔性优异。4)光学性好，透明度高，光泽度高。5)耐油料、油脂、化学品和碳氢化合物；耐强酸性差。6) 使用温度范围广，可以在-60～130℃之间长期使用而物理性能基本保持不变。★ 阻隔性和尺寸的稳定性受湿度的影响很大。★BOPA膜在制膜过程中存在着明显的弓形效应带"★"的后面两点给BOPA膜的凹印工艺的负面影响是十分明显的。
二．BOPA凹印的工艺控制点
在B0PA膜的凹版印刷工艺中，有以下几个主要的工艺控制点：制版、膜的防潮、印刷机张力的设定与控制、烘箱温度与机速的配合、套印等。
1．制版
印刷版辊筒的加工精度对BOPA膜套印的影响很明显。印刷版辊机械加工精度主要指标有：版辊筒的圆跳动、同轴(心)度、圆度、锥孔的锥度等。其中，版辊的圆跳动对套印的影响最为直接、关键。由于受市场竞争的压力和钢材价格大幅上涨的影响，制版厂原来所采用的钢管已经被铁板卷管所取代，质量有所下降。版辊直径的递增状态：一般用于OPP薄膜、PET薄膜印刷时印刷版辊直径递增为0.03mm，用PE薄膜印刷时则为0.05mm。而印B0PA膜的递增介于这两者之间，经过实际摸索，应该在0.04mm比较理想。套印标记：现在印刷厂家为了减少印刷膜的宽度， 多数会把条形马克线的宽度减少，原来一般为10mm，现在减少为8mm、6mm，我们认为在中高速凹机上以机速超过120m／min印刷时，不能再减少了。否则很容易出现BOPA膜跑偏，跟踪不回，这样就得不偿失。缩边：考虑到BOPA膜在印刷机上横向变形比较大的，应在制版时要根据版面的实际情况对最后的白版进行特殊的缩边工艺。
2．BOPA膜的防潮
由于BOPA膜很易吸潮变形，通常采用铝箔复合膜外包装，因此在运输和储存过程中，必须保持外包装完好。印刷时车间的环境湿度不能过高，但是一般情况下是可以进行印刷的，没有想象中那么严重：如果没有除湿装置就不能印BOPA膜；开封后最好马上上机印刷，印完后的产品一般要采用原来的外包装膜来进行密封包装，但是不一定要放到干复熟化室内存放，在车间存放也是没有多大问题的，当然还是尽快复合较好。
3．印刷机张力的设定与控制、烘箱温度与机速的配合
在凹版印刷过程中，一般印刷机的张力控制系统大致可分为：放料张力、引入部分、引出张力、收料张力。张力变化范围小，套印精度就容易控制。但是由于BOPA膜在印刷机上相比其他膜会因为吸湿而变形，直接使张力出现较大变化。这时张力要根据BOPA膜的宽度和厚度来设定，当然也要针对每卷膜本身的收卷情况在印刷过程中随时调整。收、放张力的锥度值的设定还与膜卷的卷径大小有关。张力太小时易导致BOPA膜横向跑偏，张力过大时则会出现膜拉伸变形严重等问题而影响到套印。另外，BOPA膜经过60～80℃ 烘箱后，由于受高温的影响，膜会出现拉伸变形、膜的含水量也产生变化，导致BOPA膜比其他膜的张力和尺寸变化更为明显，特别是印刷7色以上或套印难度较大的图文时影响就更明显，所以张力也受到烘箱温度与机速的影响。张力的设定或张力的调整要与烘箱温度与机速相匹配。
4．套印
应该说，无论从原材料、印刷设备、印刷技术上都有很大的进步，塑料凹印与其他印刷方式相比，最大难点是套印问题，虽然已经从设备方面得到了很好的解决，但是由于BOPA膜的特殊性，套印仍是BOPA膜印刷工艺控制的难点。影响套印的几大因素：材料、设备、工艺、环境，在这里不再赘述，只就BOPA膜的套印特点与大家进行交流：BOPA膜与其他膜最大区别在于：首先是横向套印偏差较大， 最大的甚至达到10mm。其次是套印过程，通常情况下印刷时常用低速时手动套印、基本套准后加速进行电脑自动跟踪套印，但是我们在实际生产过程中发现BOPA膜低速时很难套准，即使套准了， 升速时也经常会明显走偏，质量较好的BOPA膜用60m／min的速度进行套准是可以的，质量稍差的膜则在80m／min以上才能进行很好的套印，这也许跟上面提到过的张力变化有关， 因此BOPA膜套印调校要在相对较高的机速进行。另外BOPA膜的宽度不能太大，根据我的实际生产经验，印刷膜的宽度最好控制在此1000mm以下。
三．BOPA膜凹印及后加工中最常见故障的原因分析及排除方法
凹印中常用的故障大致可分为：套印不准、油墨附着力差、色差、刮刀线、上墨、漏墨、堵版、糊版、咬色、反黏、静电斑(须)、漏印、多印、水纹、油墨外溢等十几种情况。在这里只对容易发生在BOPA膜上几种相对特殊的情况进行分析。
1．印刷工序
(1) 故障情况：BOPA膜在进行多色印刷时，中间部分图案套印很准，而在膜的两边缘图案会出现白色走出的现象。
原因分析：
A、BOPA膜本身不是印刷级的， 存在着明显的弓形效应；
B、可能是由于BOPA膜本身在上机前受潮，在印刷过程中受张力偏大，在张力的作用下经过多个烘箱后膜的宽度明显变窄所致。
解决办法：BOPA膜可事先在熟化室进行存放2～3h，或在印刷机进行预热，有可能的话，空出印刷机第一单元不装版，让BOPA膜穿过烘箱进行预处理：在不影响其他方面印刷质量的前提下尽量调整张力和烘箱温度低一些：制版时调整缩边或出血工艺，对最靠两边的图案白版加大单向缩边量1倍左右,实在不行只有换质量较好的BOPA膜了。
(2) 故障情况：印刷时，BOPA膜左右串动，左右套印很困难。
原因分析：膜本身收卷不齐或有垂边现象；膜的厚薄均匀度差、厚度相差较大。
解决办法：适当增加张力、提高印刷机速到60m／min以上进行手动套印，正常印刷时机速要达120m／min左右：对BOPA进行翻卷处理，或换卷。
(3) 故障情况：放卷部分进行换卷时BO PA膜重新套准有时仅需50～80m即可，有时则要200m以上才行。
原因分析：不同厂家的BOPA膜的质量(厚薄、收卷张力等)差异明显，不同批次的膜质量不同。甚至于同一卷大膜在进行大分切时由于膜所处的位置不同，膜的拉伸情况和厚度均匀度区别也很明显，越靠中间的越好：
解决办法：
A、印刷时，特别是多色印刷时选用质量好的厂家的印刷级BOPA膜；
B、每次印刷同一产品时，尽量选用同一厂家、同一批号的膜。
（4）如何解决油墨印刷后外漏现象
原因分析：
（1）油墨中含有水分，而油墨是溶剂型的；
（2）印刷基材膜上吸附了水分；
（3）印刷环境中温度太大，这种现象尤其在印刷尼龙薄膜时最常见，这时，应对尼龙薄膜预先干燥后再印刷，因为尼龙薄膜吸湿性很大，尼龙薄膜是用20m以上厚度的铝箔严密包装后出厂的，一旦开封同空气接触，很快就会吸收空气中的潮气，严重吸湿后的尼龙薄膜，油墨不能被印在膜上。
解决的办法是：把印刷版辊后移一个单元，而把印刷机上的第一单元空出来，使尼龙膜在干燥器上于50-60℃的热空气中干燥通过后，再进行印刷，就可以解决上述问题。或开启预热装置对尼龙膜进行预热，烘干膜面上的水分。
2、制袋工序
故障情况：制制袋时发现图案无法对正或图案扭曲变形，但是图案套印却很准。
原因分析：
A、由于BOPA膜本身存在较大的弓形效应或在印刷时有垂边或走偏现象，是通过加大张力的方法来控制印刷效果的：
B、套印时只注意版面的两边的套印标记的对准，依靠先进的套色系统保证两边的套印标记都能对准，而忽视了图案的对称性。
解决办法：
A、印刷版面有方框或其他正背面图案要对位时，发现膜垂边严重时，换膜：不要强行进行：
B、对印刷好的膜进行卷检时，增加对折检查图案是否变形的内容，及早发现问题。
故障情况：制袋时发现热封部位出现翘边或翘角现象，特别当封边宽度较宽时尤其明显。
原因分析：
A、最可能的原因是BOPA膜制作过程中存在着的弓形效应较大：
B、复合时四段张力不平衡，复合出来的膜不平整，向内或向外卷曲严重。
解决办法：在可能的条件下，选择质量较好的BOPA膜。复合时严格调控各段张力，原则上是张力互相匹配的前提下，张力值尽量小一些。复合出来的膜拉1米出来平摊放，没有明显的卷曲情况，另外收卷也要松紧适度。根据制袋机的实际情况，调整制袋的方向和封刀的顺序，有时也会起到意想不到的效果。
故障情况：制袋时发现膜比较涩，很难拉动，做出的袋子内部贴在一起，疑似有水分一样，很难开口；整扎的袋子很难收齐，袋与袋之间难滑动。
原因分析：
A、通常来讲，袋子很难开口，主要是PE膜的爽滑性差或制作过程中变差：
B、最近发现BOPA膜本身表面层有问题，也会严重影响到上述问题。解决办法：针对是复合层PE膜引起的，可以在采用制袋机上吊粉包、调整收卷松紧度、复卷等办法来处理。如果仍不能解决，就必须查清是否由于BOPA膜表面发黏所致，BOPA膜表面发黏不仅表现为袋子之间搓不动，也必然导致袋子难开口，而且这种情况在前工序一般较难发现。这时除了常规的办法外也没有什么太好的补救措施了，只能是换BOPA膜供应商了。
（4）起皱
现象：有时制袋后的复合膜从热封边处缓慢出现皱纹，往往有油墨处更严重；或者成品袋不出现起皱，但袋子经过杀菌后出现皱纹，部分包装的印刷尼龙膜与CPP内层分开。这种情况往往是由于聚氨酯胶粘剂固化不完全而引发，也就是与胶粘剂主剂进行化学反应交链的固化剂量不够。如果把PA和CPP两层剥离开来，能够重新粘合或者在50度的熟化室里剥离发现胶仍有粘性。另外，观察油墨层图案往往还在OPA面上，转移到CPP内层的量不多。解决起皱现象时，要重点关注影响固化剂消耗的因素：
1、乙酯中水分及游离醇的含量。
2、聚氨酯油墨对固化剂的影响。理论分析认为，带羟基基团的聚氨酯油墨肯定会消耗固化剂，在化学反应次序上，与胶粘剂主剂有竞争关系；印刷墨层如果干燥彻底，能减少对固化剂的消耗印刷时如果使用的稀释溶剂不纯，会导致溶剂残留过多，甚至有水份保留在墨层中，结果是消耗大量的固化剂。所以复合乡吧佬袋时，配胶时固化剂用量往往要提高20％左右，高温高湿的春夏季更要注意。
3、复合膜卷的熟化时间。蒸煮型聚氨酯胶粘剂复合后要求熟化48小时以上，但不少企业由于交货期紧或熟化室不够用，将熟化时间不够的复合膜投入制袋工序。
这种做法很危险：袋子成捆打包后，热封边有刀切不整齐（挤胶）的现象；有时剥离复合膜不发粘，但由于聚氨酯主剂与固化剂的交联密度不够，袋子经蒸煮杀菌后（特别是食品厂的杀菌时间有时偏），破损率大幅度提高。所以在生产中一定要严格执行规定的熟化时间，必要时还要适当延长熟化时间。
（5）破袋与离层：
破袋与离层现象有时容易混淆，需要在这里强调：破袋一般是指膜或热封边强度不够，比如CPP膜的耐蒸煮或耐低温性不好，热封时产生"根切"，包装袋会破损、漏气。普通CPP膜的耐热性能都很好，在选择乡吧佬袋的内层CPP膜时，一定要选用蒸煮级的共聚丙烯膜（RCPP）。因为RCPP膜耐蒸煮性能优秀，主要表现在受热后仍然保持韧性，而且还有良好的抗低温。
1、油墨层大部分保留在尼龙膜上，可以理解为油墨层与胶粘剂层脱离或者是胶粘剂层与内层CPP膜脱离。发生这种情况时首先考察胶粘剂是否固化完全，以及内层CPP膜的表面处理效果、上胶量等。用于制作乡吧佬袋的CPP膜表面电晕一定要达到38达因以上，放置过久的CPP膜不可用，否则就可能出现上述的离层现象。通过查验生产工艺单来确认复合时的上胶量，一般来说，乡吧佬袋的上胶量要求3-4克/平方（干量）。
2、油墨层绝大部分转移到内层CPP膜上，这种离层可以理解为OPA膜油墨层脱离。发生这种情况时，首先考虑OPA膜的质量，油墨特性和印刷状态，以及胶水与油墨的配伍性。尼龙膜受潮或电晕不好时，会影响油墨的附着牢度，在印刷膜下机时，可用不干胶测试墨层的附着牢度。部分聚氨酯油墨的连接料含有较多活泼性基团，容易与固化剂反应，与胶粘剂的亲和性较好。当上胶量过大，或者墨层中残留溶剂量较多时，油墨层转移到内层CPP膜的可能性就增加。针对这个问题，要求印刷时油墨的粘度低，尽可能减少残留溶剂，复合时增加固化剂的用量。
（6）颜色渗透 ：
在生产乡吧佬袋时，可能出现难以防范的"渗色"现象。表观：袋子的红色图案或文字渗透到其他图案或透明处。往往在食品加工后期，已经包装了内容物后才发现包装袋颜色渗透，因而造成的经济损失较大。发生这种现象时，首先要考虑尼龙膜的特性，油墨特性和墨层状态。渗色现象往往有以下特点：首先，一般发生在以尼龙膜为印刷外层的包装袋，当其它条件不变，外层薄膜更换为聚酯或BOPP膜时，则不会发生颜色渗透。其次，红、紫颜色容易渗透。再次，造成色渗透现象的两个基本要素是温度和水，相同的温度下，同样的包装袋放进烘箱中则不会出现渗透。
尼龙膜的水汽透过率为PET的20~40倍，在煮沸（高温高湿）状态下，水汽透过率更是以几何数级上升。活跃的水分子可以自由出入尼龙膜，洗涤并带走印刷油墨中的部分颜料组分（如具有水溶性的红色系颜料），造成色渗透。内层CPP膜以及聚氨酯胶层的透湿率仅为OPA膜的1/20~1/40，阻止了水分子往包装袋内层渗透，所以颜色污染内容物的情况较少出现。
少量被溶解的颜料微粒（被溶解量因颜料的档次而不同）随着水分子向外渗透，引起杀菌锅内水体变色，袋与袋间颜色相互污染。生产耐蒸煮油墨的厂家提供不同档次的红墨供彩印厂选择，生产乡吧佬袋时，应选择不易渗透的红墨。在可能出现的颜色渗透红色油墨或铺底白墨中添加硬化剂，增加墨层的抗渗透性能。
（7）异味
三边封的乡吧佬袋图案比较简洁，绝大多数使用聚氨酯复合油墨，因印刷面积不大，出现异味现象不多。当发现有异味时，应从以下方面考虑：首先检查印刷和复合过程中使用的溶剂质量，重点是乙酯是否含不明化学物质。其次，通过检测残留溶剂，确定异味性质。影响溶剂残留的因素太多，这里不再细表。
(来自:包装园地软包装)
