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根据凹印套准原理把握PE薄膜套印技术
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根据凹印套准原理把握PE薄膜套印技术
超标是个大问题。GB/T 7707-2008《凹版装潢印刷品》规定:对于双向拉伸类薄膜,主要部位套印允许误差≤0.20mm,次要部位套印允许误差≤0.35mm;对于非双向拉伸类薄膜,主要部位套印允许误差≤0.30mm,次要部位套印允许误差≤0.60mm。同修改前的旧国标相比,现行国标将原标准中“主要部位套印允许误差≤0.30mm,次要部位套印允许误差≤0.60mm”的条款细分为两种薄膜,并分别按国内凹印界的现行水平作了规定。标准的细化承认了两种不同薄膜在套印时不同的难度,这是一个进步,但对双向拉伸类薄膜主要部位套印允许误差从10多年前的0.30mm改为现今的0.20mm,其精度提升之微小和缓慢程度也说明了薄膜凹印在套印技术上还存在一些无法数据化的难题,在很大程度上还不得不依靠机长的经验和技能。
关于凹印套印技术的一些基本现状
现行的凹印套印技术的基本现状与业界共识有如下几点。
(1)进行薄膜凹印时,为了保证套印精度,必须要装备电脑控制的套准装置。这种装置有一个装有光电倍增管的光电检测头,可以读取薄膜上印刷的光标,然后将光电信号反馈到电脑控制装置,在同原数据进行比较后,做出判断并驱动执行机构,使该色组的光标与前一色组的光标吻合或配合,达到套印准确的目的。电脑控制装置可以是30年前使用的IC470模拟类控制器,也可以是现今流行的数字式计算机。执行机构可以是各印刷单元调节进料薄膜前后位移的浮动辊装置,也可以是直接调节版辊相位的伺服电机。一个闭环的张力控制系统是必不可少的。一个稳定的闭环张力控制系统必须要具备检取张力信号的检测机构,具备能将整条凹印生产线截为几个独立而互不干扰子系统的带驱动橡胶压辊装置(nip roll),具备随动性优良的执行机构。
(3)放卷料卷进行换卷时是套印精度可能出偏差的关键时刻。当放卷料卷直径 或最小、收卷料卷直径最小或 时,是凹印套印最有可能出错的时间段;而当放卷料卷直径与收卷料卷直径差不多时,凹印套印精度 、最稳定。0.05mm,当凹印机驱动系统从传统的长轴-齿轮箱结构改为更先进的直接驱动伺服系统后,印机制造厂发现,此时虽然可以通过调节每一色组的执行电机,使一色组比前一色组转得略微快一些,从而避免传统的版辊直径递增方法,但在保持套印精度方面则不及版辊直径递增方法稳定。因此现在即使是采用了 的直接驱动伺服系统的凹印机,也仍然推荐采用版辊直径递增,当然递增量要小许多。
(5)相同物性、不同厚度的薄膜,较厚的薄膜比较薄的薄膜套印精度要高。如厚度为20μm与40μm的BOPP薄膜,后者在套印时的精度要比前者高许多。
(6)相同厚度、不同物性的薄膜,如厚度同为20μm的PET薄膜与BOPP薄膜,前者的套印精度高,而后者的套印精度低。
(7)在薄膜凹印过程中,烘干温度设置得较高时的套印精度比烘干温度设置较低时要低许多。不少凹印机长的共识是薄膜凹印时应加大风量与风速,并适当降低烘干温度。
(8)在保持相同的烘干温度设置时,张力设置过大时的套印精度较低,而张力设置小一些时的套印精度较高。
(9)30多年前,国内凹印界曾经使用过一种卫星式凹印机,4~6个印刷单元围绕着一个外表包裹一层厚度为10~15mm橡胶层的中心压印滚筒分布,采用连杆与齿轮传动,结构非常简单。用这种机型的凹印机印刷薄膜,不论是BOPP薄膜,还是管膜上吹法生产的未经定型的PE薄膜,套印精度都非常好。笔者当年所在的企业,曾经利用这种机型的国产凹印机印出了大红牡丹图案的PE包装袋,套印非常准。几年后,同样的技术工人使用当时进口的日本凹印机,虽然在BOPP薄膜上印得很漂亮,但在PE薄膜上却很难套准。
……。由于尚没有将其整理并加以系统地分析与思考,至今只能作为经验积累,而无法形成规律。为了控制套准,凹印生产线上的员工经常会为到底是印版问题还是薄膜问题,或是印刷机械问题和员工操作问题造成了套印不准而纠缠不休。在凹印生产中经常会遇到凹印机台“无名退料”的情况,说不清什么理由,只是因为套印不准,印刷工人就会要求退料。这种令质量检验人员非常尴尬的情形,只有在凹印工艺中才会经常发生,在其他印刷工艺中则很少见。
凹印套印的基本原理
为解决上述问题,必须从繁复的案例中究其实质,才能从中寻找出一些规律性的东西。
1.薄膜凹印的套印是两个机械运动的合成
这里讨论的凹印套印技术,特指卷对卷的轮转凹印模式,而不包含用于纸张印刷的单张纸凹印模式(在烟包印刷行业十分流行)。单张纸凹印机的套印技术采用叼牙送纸,利用前规、侧规等机构定位,在压印的一瞬间纸张是静止不动的,因此只要保证纸张定位准确,就能保证套印的精度。轮转凹印则不同,印刷基材以一个稳定的速度向前运行,压印滚筒则按同步速度对印刷基材加压,两个运动在一个相对静止的状态下合成。传统的长轴-齿轮箱凹印控制模式很经典地阐述了这个特点。其实,单张纸胶印与轮转胶印套准技术的差别也在这里。笔者曾担任过业内的一次全国印艺大奖评委,在一堆已经装订好的精美杂志中,要评出单张纸胶印与轮转胶印不同项目的金奖,除了参考送交单位的说明文字外,笔者的依据就是用100倍放大镜观测C、M、Y、K四色叠印图案边缘的套色误差。例如精美画册中汽车背景的黑色,胶印的传统做法是四色叠加,以突出黑色实地的厚实。单张纸胶印由于是在 静止条件下的压印,所以四色叠加的边缘必然比较整齐,而轮转胶印是在相对静止条件下的压印,其四色叠加的边缘必然参差不齐。轮转凹印的套印原理同轮转胶印相同,因此为了保证套印精度,卷料的匀速传递是必要前提。
2.凹印的印刷压力对卷料传递产生的阻滞及补偿措施
一般而言,凹印卷料在传递过程中的阻力主要来自3个方面:①橡胶压印辊的硬度和施加的印刷压力对卷料传递形成的阻力;②卷料同转向导辊相接触产生的摩擦力;③由于各组导辊轴承的不灵活形成的阻力。三个因素中,由正压力形成的摩擦力(凹印的压印力构成正压力,橡胶压印辊的硬度影响表面摩擦系数)是形成阻滞的主要原因。凹印采用橡胶压印辊使凹版网穴中的油墨加以转印,若不考虑电雕凹版网穴的倒棱锥特点对油墨在转移过程中造成的黏滞,橡胶层的硬度、施加压力的大小、橡胶在压力作用下的变形,橡胶压印辊同版辊接触面的宽度决定了油墨转移量。而这种因橡胶形变而形成的两辊接触面的宽度与凹印转印过程中的吸墨能力成正比。经验的数据是:橡胶压印辊同版辊的接触面宽度在10~16mm。因此,为增加压印过程中凹印油墨的转移量,要求橡胶压印辊要软一些,施加的压力要大一些。但正由于橡胶压印辊硬度与压力的作用,对卷料在传递过程中产生的阻力也是可以想像的。对传递阻力补偿的措施有两种:①根据线速度V=2πrn,式中V是卷料传递的线速度,2r是版辊直径,n是版辊角速度,采用版辊直径递增0.02~0.05mm的办法,实现版辊线速度的递增来补偿;②对采用新型电子轴伺服控制的凹印机来说,由于革除了长轴和齿轮箱,各版辊速度独自可调,因此通过改变各色组版辊的转速n,也能提高各色组版辊的线速度,从而能提供有效的补偿。
3.经典的凹印张力控制理论:以闭环张力来达到卷料匀速传递
机组式凹印机套准的基础是张力稳定,而所谓张力,正是卷料在前后色组的线速度之差,即T=V2-V1。影响张力稳定的因素一般有如下各项:①收放卷料卷直径的变化引起张力的变化;②加减速引起的张力变化;③印刷基材本身张力的变化,如卷料厚薄不均匀、纵横向拉伸强度变化太大、卷芯不圆等易造成料卷跳动,卷料在生产过程中质量不稳定、有荷叶边等现象也会对张力产生影响;④凹印机主要构件在制造和安装时的精度误差对线速度的影响,如底座的平面度和直线度、墙板与底座的垂直度、各导辊的水平度及其相互之间的平行度、导辊的跳动量偏差、质量动/静平衡偏差,以及轴承的安装与维护质量等。凹印闭环张力控制系统的目标就是针对以上各项,系统将整条凹印生产线分为放卷段、印刷段与收卷段三段,每段均有张力设置、张力检测与反馈以及张力修正的执行机构。各段张力独立但又互相联系,先进的凹印机张力控制系统甚至采用计算机总线技术来统筹整个系统的张力。张力检测机构的特点对张力系统影响很大,如利用应变片技术的张力检测辊与利用电位器、浮动辊技术的张力检测与缓冲装置,两者的差别就很大,前者的快速灵敏性与后者对料卷不圆所造成冲击的缓冲性,都是整个凹印机张力系统所必不可少的。
4.收放卷段的张力控制
由于凹印套印是两个运动的合成,所以在印刷段必须达到卷料传递的恒张力,这是凹印套印准确的充分必要条件。但是在收卷段,由于薄膜在收卷工序的特点,即靠卷芯处要收卷略紧,随着收卷半径的增大,收卷力要同步减小。因此与印刷张力必须是恒张力不同,收卷张力要求是恒力矩、变张力,其特点是张力随着卷径的增大而变小,这就是我们常说的锥度张力,即张力衰减。放卷段的张力是建立在收卷张力基础之上,但这并不是说建立在自己这条凹印生产线上的收卷张力上,而是广义地建立在基本所有薄膜收卷特点的收卷张力上。放卷段张力很有特点,它是将一卷变张力的卷料放卷成一段恒张力的待印材料,因此在凹印机进料段入口的橡胶压辊( 级带动力的橡胶压印辊)担负了一个很重要的任务,即张力隔断。带动力的橡胶压印辊将变张力的放卷卷料调整成恒张力的待印材料,为进入印刷段执行套印任务打下坚实的基础。
5.薄膜的物理参数与受热条件下的形变
凹印常用薄膜有BOPP、BOPET、BOPA、BOPS、PVC、PE、CPP等,这些薄膜不论是否经过拉伸处理,其主要技术参数均包括:纵/横向拉伸强度(单位MPa)和纵/横向断裂伸长率(单位%)。薄膜的拉伸特点与薄膜印刷时合适的张力设定有关,更与树脂的软化温度有关。以BOPP薄膜为例,普通BOPP薄膜的纵向拉伸强度>120MPa,横向拉伸强度>200MPa,纵向断裂伸长率为150%~190%,横向断裂伸长率为50%~70%。资料表明:PP树脂的软化温度为150℃,熔点为160~170℃。因此,当烘干温度在BOPP薄膜的软化温度之下,且凹印张力设定值在BOPP薄膜的许可范围内时,薄膜的拉伸变形是可控的;而当烘干温度接近或达到薄膜的软化温度,且张力设定值也在薄膜的许可范围之外时,薄膜的拉伸变形则不可控,凹印的套印精度也就无法保证。
6.凹印张力控制参数须经过计算确定
凹印张力控制的参数设置必须要根据承印材料的物理特点,且必须经过计算才能确定,虽然这种计算目前还是经验型的,但计算是必须的。目前国内凹印界的常用做法是按照凹印机制造厂商的推荐,再结合自己的经验而定。如密度为0.90~0.91g/cm3、厚度分别为20μm、28μm和40μm、宽度分别为600~700mm、800~900mm和1000mm以上的BOPP薄膜对应的放卷张力见表1。至于密度较高、软化温度较高的PET薄膜,12μm厚的PET薄膜同20μm厚的BOPP薄膜设置数据相同。其实凹印机制造厂商推荐数据的理由还是同薄膜特性有关,这里需要强调的是单位线张力的概念。行提供了一些关于各种特性薄膜卷料的典型张力设置的数据,如每英寸宽度每密尔厚度PE薄膜的张力为0.12英磅,BOPP薄膜为0.25英磅,PET薄膜为0.75英磅。经过单位换算(1英寸=25.4mm,1密尔=25.4μm,1英磅=454g)后可以得到:厚度25μm左右的PE薄膜的单位线张力为21.45g/cm,BOPP薄膜的单位线张力为44.69g/cm,PET薄膜的单位线张力为134.06g/cm。将单位线张力数据乘以薄膜的实际宽度,就可以得到张力设置的基本数值。笔者曾用此方法计算过常用薄膜的张力,也计算过用流延工艺生产的PE薄膜的张力,数据均比较合适。当然凹印机制造厂商推荐这些数据,同这些凹印机的张力系统设计与调试密不可分。如在换卷或突然刹车时,薄膜本身会遇到一个极大的张力,如果该张力大于薄膜的 拉伸强度,薄膜必断裂无疑。所以张力数值的设置同机械特性有关,更同材料特性有关。
至于放卷段以后的各段张力,考虑到卷料在传递过程中同步速度的损失,笔者的经验是将张力递增20%,即进料张力为放卷张力的120%,出料张力为进料张力的120%。收卷张力不必遵循此规律,在放卷张力的基础上,按松紧需求可略加修正。要注意的是锥度控制的设置,20%~50%均可以,这其实是对变张力数据的设置,松紧可根据具体要求而定。因为此时薄膜张力已经被出料段的橡胶压印辊有效隔断,对套印精度已没有多大影响了。
7.凹印薄膜套印同卷料张力基本无关的特例——卫星式机型
同样是薄膜凹印,同样是两个运动合成的套印,早年的卫星式凹印机走的是一条截然不同的道路。卫星式凹印机用橡胶压印辊将薄膜紧贴在一个庞大的中心压印滚筒表面(中心压印滚筒表面包裹厚度为10~15mm的橡胶层),薄膜包角在80%以上,因此可以认作薄膜与中心压印滚筒基本上同步运行。此时,由于前后各色组版辊的线速度等于中心压印滚筒的速度,可以近似认为各色组间的张力为零。卫星式凹印机薄膜印刷在零张力条件下的套印精度比机组式凹印机要高许多。20世纪80年代初,该机型曾风靡一时,但由于该机型各色组间的距离太短,而凹印墨层比较厚,因此干燥成了大问题。虽然套得准,但印刷速度受制于干燥性能,产能很低,所以不得不放弃。但这种使薄膜传递过程不受或尽可能少受张力变化、不受或少受薄膜受热变形影响的思路,对凹印机的改进仍然是十分有益的,因此也就有了制造商在凹印机上增添背辊、使薄膜减少变形的S型纸路的革新(就如麦安迪公司的COMCO机型)。在凹印机上印刷易拉伸变形的PE薄膜时,也就有了相应的解决办法。
PE薄膜凹印案例说明的薄膜套印基本原理
PE薄膜容易拉伸变形,在机组式凹印机上印刷时套印精度是个大问题,尤其当PE薄膜的厚度只有40~50μm时,由于套印误差超标造成的损耗会很大,令不少印刷企业望而生畏。
PE薄膜的密度较低,LDPE薄膜的密度为0.91~0.92g/cm3,MDPE薄膜的密度为0.94g/cm3,HDPE薄膜的密度为0.96g/cm3。PE薄膜的软化温度也低,LDPE的软化温度为94℃,HDPE的软化温度为128℃,LLDPE的软化温度为107℃,VLDPE的软化温度为61~70℃,mPE的软化温度为81~113℃,UHMWPE的软化温度为132℃。由于软化温度与薄膜受热时在较大张力拉伸下的变形温度还有些差别,因此采用机组式凹印机印刷PE薄膜时,如果也像印刷PET薄膜或BOPP薄膜那样,将各色组的烘干温度设定在60~70℃,PE薄膜必然变形而无法控制套印精度。因此首要的问题是烘干温度的设定必须比较低,必须远离PE薄膜的软化温度。
用机组式凹印机印刷PE薄膜,尤其是较薄的PE薄膜,是现代凹印机制造业目前的一个局限。目前的凹印机在印刷BOPP、BOPA、BOPET等经过双向拉伸定型的薄膜时,套印精度方面是没有大问题的,即使是印刷厚度仅为12~15μm的BOPA薄膜或BOPET薄膜,或者20μm的BOPP薄膜,都不会有什么解决不了的困难。现代凹印机保证套印精度的两个主要手段是:卷料的张力控制系统与电脑控制的光电套准装置。张力控制系统保证了卷料传递过程中的匀速特点;光电套准装置的光电检测头,读取薄膜上印刷的光标,同前一色组的光标作前后距离的比较,根据前后色组光标的偏离数值,及时作出调整。在采用伺服控制系统以后,凹印机套准装置的反应灵敏度和响应速度都有了大幅度提高,使套准时间缩短,精度提高。但是,套准装置的基本原理并不是光电检测头找到光标位置就能将版辊调整到该位置,它是根据光标的前后位置先判断出它的运动趋势,并提前使版辊到达相应位置与之配合,使之套准。因此,印在薄膜上的光标运动的稳定性对套准来说其实是最为关键的。目前的凹印机传动控制模式是建立在机械运动的数学模型控制上,而对于不同软化温度的薄膜、不同厚度的薄膜、不同印刷宽度的薄膜,尚难建立各自的数学模型,在薄膜变形方面目前还无法提供确切、有效的补偿和控制。因此,在机组式凹印机上印刷PE薄膜时,在现有的张力控制系统和热风干燥系统等固有条件的配合下,如何得到像双向拉伸定型薄膜上一样的印刷套准效果,就成了困扰凹印行业的一个大问题。
现有设备条件影响薄膜变形、从而影响光标运动稳定性的几个因素如下。
(1)机组式凹印机的热风干燥系统。由于凹印机相邻色组距离比较长,一般均在6~7m,烘道长度也较长,一般在1.5~2.0m,常规的烘干温度在50~70℃,风量一般在1.4~1.5m3/s,风压在1400Pa左右。这些常规的数据设置在印刷BOPP、BOPET等薄膜时,薄膜的软化变形风险是不大的;一旦印刷PE薄膜,在常规条件下,PE薄膜在70~90℃条件下容易受热而变软,薄膜变形的风险很大,进而带来的套准风险也很大。
(2)张力系统。薄膜在整个系统中传递时的线速度是不相等的,后级线速度与前级线速度之差就形成了传递过程中的薄膜张力。薄膜必须要在一个最合适的张力条件下绷紧,不能松弛,从一个色组传递到另一个色组,从而完成多色套印。但是由于PE薄膜本身并未经拉伸定型,因此若张力过大,PE薄膜会产生延伸,在完成印刷、张力释放后,PE薄膜又会回弹,常见的现象就是印刷重复长度会缩短。张力越大,PE薄膜变形的风险也越大。薄膜的特点和现行凹印机的性能,印刷PE薄膜的具体解决措施如下。
(1)张力控制要平稳,张力设置不能太大。根据凹印机制造厂商提供的张力设置建议值,采用下限数据的办法,各闭环张力之间递增20%,完成整机张力数据设置。卷料在印刷过程中的张力越大,在同等干燥条件下(热量、风量)变形的风险也越大。
(2)烘干温度设定不能太高,烘干温度越接近PE薄膜的软化温度,当印刷速度较低时,PE薄膜通过烘道的时间较长,受热而软化变形的风险就越大。烘干温度一般设置在40~45℃,不能超过50℃,要尽可能地发挥风在干燥系统中的作用,风量要大,若有可能,希望还能提高风速。
(3)即使在正常设置张力条件下(如单位张力21.45g/cm),PE薄膜还是比较容易拉伸变形的,主要体现在沿印刷方向(纵向)的缩短和轴向(横向)的扩展。因此在制作凹版时就必须对这种必然会产生的误差事先加以调整。将在常用的PE薄膜厚度和宽度、常用的张力设置参数、常用的干燥参数条件下得到的印刷长度与宽度等数据提供给专业制版公司,在凹印制版时预先做好补偿。
由此,我们已将在PE薄膜印刷时控制套准的几个变量,如张力、热量、风量、速度等,在某种程度上转化成了常量,只剩下印刷速度一个变量。将多个变量作为常量来处理,这是PE薄膜凹印工艺的主要思路。根据此思路设计的PE薄膜凹印工艺路线,只要控制印刷速度,使光标跟踪在印刷精度允许范围内,PE薄膜凹印的套准难题就基本可以解决。
这种工艺在实施过程中有几个问题必须注意。
(1)以推荐的张力设置值下限,先在厚度为20μm的BOPP薄膜上验证其可行性,即将张力设置得比正常值低一些,完全依靠凹印机的张力控制系统和套色控制系统,验证机器本身的性能。有些凹印机本身性能并不过关,验收时往往是靠加大张力来保证套准,实际上是掩盖机器本身的不足。笔者经常看到一些机器的验收方案采用BOPET薄膜,估计也是这个道理。对于实施这一方案的机器,笔者从不认为有进口或国产之分,但机器性能必须要保证。
(2)烘干温度的设置必须同油墨的干燥性能联系在一起考虑。由于凹印墨层较厚,油墨的干燥是个大问题。虽然PE薄膜凹印都是表印方式,按以前的标准,溶剂残留允许值为30mg/m2,GB/T 10004-2008实施后,用户对此问题都提高了警惕,再按原来的“墨层表面不粘手”的老方法来鉴别,质量风险很大。因此,合适的印刷速度必须权衡油墨的干燥情况。一般的,油墨供应商提供的溶剂配方都会有快干溶剂、标准溶剂和慢干溶剂之分,由于该方案实施的是低温烘干,因此切忌大量使用慢干溶剂。有必要提出一点,若印刷图案客观上要求必须使用慢干溶剂,否则高光小网点不容易转移,印刷过程中会因网穴堵塞而堵版的话,此时建议从分色加网角度入手,将容易因干燥而塞网的印版加网角度调整为30°~45°。解决凹印堵版问题,在此处不推荐使用慢干溶剂,因为这将影响产能。
(3)关于印版的补偿调整。按照经验,即使是在正常印刷张力控制条件下印刷BOPP等薄膜,薄膜也会出现纵向收缩、横向扩展的现象。因此对外形尺寸要求严格的产品,必须在印版上预先作补偿调整。对于未经过双向拉伸定型处理的PE薄膜,这个工作更是必不可少。建议在实际印刷前先在一定张力、一定烘干温度条件下模拟印刷一定厚度的PE薄膜,测量其印刷前后的纵横向误差,再将此参数调整到正式产品的生产中。
(4)掌握只依靠调节速度来控制套印精度的手感。按照套色跟踪装置屏幕的光标曲线,调节印刷速度,观测误差控制的可靠性。该工艺对印刷速度没有特殊要求,只要求在指定的速度段,光标能够跟得上,油墨能够干得透。如果具备高速印刷的条件,采用这种工艺也能提高产能。
实际印刷生产中,我们往往会遇到此工艺与不同薄膜制造厂商,甚至与不同吹膜机生产的薄膜不相吻合的问题。如某公司自产自用的PE薄膜,1号机生产的PE薄膜在印刷套准时没有问题,但2号机或3号机生产的PE薄膜,即使采用相同的工艺印刷,印刷套准问题却很大。
这里牵涉到薄膜本身的延伸特点。薄膜物性指标中的拉伸强度与断裂伸长率主要和配方中采用的树脂特性有关,比如8C树脂比6C树脂的物理性能要好许多。但是在树脂基本特性之下,由于吹膜工艺的特点,如吹制薄膜时模口直径与泡管直径的不同,或挤出速度与拉伸速度的不同,生产出来的薄膜的纵向与横向数据就会有差异。因此将多变量设定为单变量的PE薄膜凹印工艺,也必须把薄膜的纵向和横向参数考虑进去。
PE薄膜吹制过程中,泡管直径与模口直径之比就基本确定了横向的薄膜延伸率,而泡管拉伸速度与挤出速度之比也基本确定了纵向的延伸率。采用上吹法生产的PE薄膜,虽未经纵横向拉伸,但经由这两个参数控制或影响的PE薄膜,基本特性是可控的。印机张力控制数据、凹印机干燥装置数据、凹版的纵横向调节数据等均作标准化处理,将各变量作为常量处理,而在印刷机台上仅调节并控制印刷速度,监控光标跟踪的可靠性,PE薄膜凹印的套印精度达到GB/T 7707-2008的要求就不再是不可逾越的难题。
这种工艺的局限性是对PE薄膜厚度的限制,一般而言,厚度为40~45μm的LDPE薄膜都能按此工艺执行。当然,对同样厚度的LLDPE薄膜,风险会大些,因为LLDPE薄膜的软化温度低、延伸率好。但这种工艺对厚度为30μm左右的PE薄膜而言难度会较大,不容易掌握,套印质量会不稳定,成品率会有损失。因此必须要针对不同承印材料的不同特点,才能制定出相应的工艺措施。
软包装轻量化趋势对凹印的挑战
由于石油价格上涨和环境因素的约束,软包装的轻量化已经提上了可持续发展的议事日程,薄膜的进一步减薄势在必行。如何在保证现有包装产品物性指标的同时有效降低包装费用,将是终端用户的包装部门每年甚至每月都在考虑的问题,而降低包装费用的一个简单而有效的措施就是降低薄膜的厚度。凹印工艺不仅现在面对着在PE薄膜等易拉伸薄膜上的套印问题,今后仍然会不断面对其他各类减薄薄膜上的套印问题。
凹印要从根本上解决PE等易拉伸薄膜的套准问题,下述几个方面是必须要考虑的。
(1)凹印相邻色组间的纸路必须有效缩短。纸路越长,薄膜越容易拉伸。对于薄膜因拉伸变形而造成的套印不准,目前从凹印机控制程式上很难拿出有效的解决方案,因为针对不同物性、不同厚度的薄膜在凹印机张力与干燥条件下的变形特点,目前还很难建立数学模型,因此也很难进行有效而可靠的补偿控制。算,目前较好的干燥系统的风速约在20~40m/s,有的生产一线的印刷机烘箱甚至连必须的负压也无法有效保证。经验已经表明:必须降低烘干温度,提升风速。如果能有效抑制油墨墨膜表面的分界层(也称镜膜),风速越高,对降低印品的溶剂残留越有利。
(3)凹印的墨层要减薄。能用分色技术来达到墨色厚实特点的,就尽可能不要实实在在地用油墨堆出来。
(4)凹版要浅版化。减薄墨层的有效手段一定是将凹版网穴深度从现在的40~50μm降下来,合理的深度要控制在25~30μm。目前的激光雕刻凹版虽可以将网穴深度降低至20~25μm,但激光雕刻凹版由于其特殊的网点结构,上墨量并不见得会有效减少,而且激光雕刻凹版的重复性不容易控制。因此,电雕凹版浅版化将是一种很有前途的选择。
(5)参考传统的卫星式凹印机套准与张力控制基本无关的特点,凹印机结构必须作进一步改善。
PE薄膜凹印工艺其实至今已有10多年的历史,积10多年的经历而至今还只是在一部分企业流传,可见克服一个传统工艺的弊病而推广一项新技术有多么艰难。凹印工艺要达到像胶印工艺一样完备,还有很长的路要走,凹印界的同仁需要继续努力。
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