前言 复合软包装材料的印刷和复合工序,一般都有烘干的工艺要求,无论是用有机溶剂作为稀释剂的印刷和复合工艺,还是使用水性墨和水性胶的印刷和复合,烘干都必不可少。烘干可分为在线烘干和离线烘干,在线烘干是指在机器设备的烘箱或烘道中通过传热介质,让膜上的温度快速升高,加速挥发和带出有机溶剂,减少有机溶剂在膜上的残留,或者对膜上的墨层和胶层进行快速干燥凝固;离线烘干主要指复合膜在高温烘房中的熟化过程。 下面简单谈谈薄膜凹印和干式复合过程中的烘干问题。 一、烘干是复合膜生产中必不可少的工艺过程 印刷和复合是软包装复合膜加工制造过程中两道最重要的工序,比如在凹版印刷时,印刷的速度很快,高速印刷机印速已超过300m/min,为了适应塑料薄膜凹印机的高速连续印刷,以及油墨能在薄膜上迅速干燥的工艺要求,所有的凹版印刷机上都必须装有烘干系统。同时,印刷所使用的油墨都要用溶剂进行稀释,为使油墨很好地转移到承印物上,并且不出现质量故障,溶剂型油墨往往还要使用混合溶剂,复合工序同样要用溶剂对胶粘剂稀释。有机溶剂过多残存在包装材料中,会对消费者健康带来危害,必须要把有机溶剂在复合膜中的含量控制在标准规定之内。高温熟化是胶粘剂充分交联反应的过程,特别是使用双组分胶粘剂,熟化是必不可少的,这都和复合膜加工过程中的烘干有直接关系。当然,高温烘干后的薄膜材料还有适当和充分的冷却,如凹版印刷在线薄膜每穿出一座烘箱都要经过冷水辊冷却,经过加热复合辊后的在线复合膜要经过冷水辊冷却,包括熟化后复合膜也要自然冷却数小时后才能进入下工序生产,冷却是为了稳定产品的加工质量,减少烘干过程对薄膜性能带来的负面影响,并保证对后续生产的适应性。因此,烘干是印刷和复合工序必需的工艺要求,是一个非常重要的工艺环节。 在线烘干系统是凹版印刷机和复合机最大的耗能部位,同时也是有机气体聚集和排出的地方,大多数凹版印刷机和复合机,烘箱供热一般都是电加热或锅炉蒸汽加热,由热空气形成风力快速挥发掉有机溶剂,或者对墨层及胶层迅速干燥,一定要根据使用材料和实际操作经验来设定其运行参数。在凹印和复合工艺中,合适的烘干参数不但是印刷品保证良好质量的关键,也是残留溶剂量符合卫生标准要求的根本保证,所以烘干参数包括烘干温度、进风量、排风量、风速等是印刷和复合工序中最重要的一部分工艺参数。 二、现行烘干方式对产品质量和安全的影响 1.对凹印产品质量和安全的影响。 (1)影响套印准确性,烘箱内温度会带来承印薄膜的形变,是套不准的原因之一。 现行蒸汽烘干的方式,烘箱温度设定越高,在张力的作用下,薄膜变形的程度也越严重,如果拉伸变形比例不一致,套印就不稳定。实践经验表明:如果烘箱温度设置适当,张力适当减小会增加套印稳定性,同时,制作印版时也要预留足够的收缩量,并考虑个别颜色边缘的扩缩处理。 (2)造成油墨附着牢度差、脱墨或油墨反粘。 排除材料问题之后,主要考虑是油墨干燥不充分造成,要确保油墨干燥充分,就要适当增加烘箱内的风量和风速,合理提升烘干温度,尤其是在大面积和厚实的专色墨和白墨的色座,同时考虑降低机器速度。油墨干燥不良还会带来斑点和泡点等外观不良。但是也要防止烘干加热过度,过热烘干除了会使薄膜起皱或收缩外,如果不能充分冷却,就会带来残余热量的积累,收卷后薄膜温度过高,产生油墨粘连。如果干燥太快还会造成油墨假干的现象,就是油墨表面已干燥凝固,而内部实际没有干燥充分,也有挥发不充分的残留溶剂,收卷后会缓慢参透,也会带来油墨粘连。 (3)带来印刷图案间距拉伸或收缩超标。 塑料薄膜受热会软化,受牵引张力和烘干温度的影响,特别是印刷各个色座间的张力太大,经过高温烘箱后薄膜会被拉伸,薄膜在印后拉伸造成图案间距扩大,在印前拉伸造成图案间距收缩,特别是通常使用的OPP、NY、PE 等单层基材更容易拉伸,设定烘干温度最好不要超过65℃,同时还要与烘干温度配合合理设定机器的张力参数。 (4)有残留溶剂超标的风险。 印刷机的烘干能力不足往往是残留溶剂超标的主要原因,要提升机器的烘干能力,就要增加烘箱内的风量和风速,适当增加干燥温度,降低机器速度。也可以从印色的排序考虑,在制版时注意把有大面积和厚实油墨的色序排在前面,让其后序多过几次烘箱,强化溶剂的挥发,适当提高最后一个白色的烘箱温度。另外对添加了油墨固化剂的色座要适当提高本座烘箱的温度。有的凹印机为尽可能地干燥油墨和挥发溶剂,设计成印刷品收卷的部位和原材料放卷部位同在印刷机的一端,印完最后一个颜色后,印刷膜从机器的上方通过多重导辊返回同在放卷端的收卷部位,这样通过延长走膜路径也可使因冷却不良造成的膜上的余热充分散发。 (5)考虑有机可燃气体大量聚集的安全隐患。 凹版印刷薄膜上的油墨在烘箱内干燥过程中,会挥发出来相当多的有机气体,这些有机气体都具有可爆和可燃性,如果与空气混和达到一定比例,会处于可爆燃状态,存在相当大的安全隐患,这时烘箱内的清洁空气循环就必不可少,就需要合理的进风量,稳定地向印刷机烘箱内输送一定量的新鲜气体包括蒸汽和空气,保证有机可燃气体的体积比例不可太大,控制可燃性气体含量远离爆燃极限的下限。 所以要控制好薄膜的印刷质量和保证生产安全,烘干参数一定要适中,不可过低或过高,还要和其他工艺参数配套,通过实践制定有针对性的系统的印刷工艺参数。 2.对干式复合产品质量和安全的影响。 (1)产生泡点或斑点,影响复合膜外观。 在线烘干不充分是原因之一,如果烘干不充分,残留溶剂过多,和第二层粘合后,溶剂还要挥发,如果有大量溶剂持续挥发,就有产生泡点或斑点的风险,假如复合有印刷PET//AL膜结构的,把AL做为涂胶面也可降低产生斑点的风险,因AL膜面较光滑平整,不但有助于胶水的流平,同时对溶剂的吸附没有印刷油墨层那么强,便于溶剂在烘箱内充分挥发。 (2)单层膜在烘箱内折皱,复合后有折痕。 如果烘箱内进风量和排风量悬殊大,在烘箱内的风速较大,就会吹折单层以涂过胶水的材料,这样经过复合压辊后就会形成折皱。要改善就必须对进出风量进行调整,也可在不影响残留溶剂量的情况下可以对容易产生折皱的烘干区域稍稍打开烘箱盖,降低烘箱的密封性,让外部空气进入对烘箱内气流进行平衡。 (3)影响复合强度。 在保证基材电晕值和胶水性能和配比没有问题的情况下,要理解烘干对复合强度的影响。在线烘干主要的作用就是挥发多余溶剂,溶剂在烘干系统中挥发越充分,其复合强度也会相应的越高。根据稀释剂醋酸乙酯的特性,第一节烘箱的温度一般应在60℃,第二节和第三节的温度则提高到70℃和80℃,这三节烘箱的温度有时会跟据实际加工的产品结构作相应的降低和提高,一般不要超过15℃,以5--10℃为宜,如三节烘箱温度设置为:55℃、65℃、75℃或70℃、80℃、90℃,但一定要保证烘干通道内温度呈阶梯式上升,才能保证溶剂的充分挥发。如果刚进入的第一节烘箱内温度过高,迅速烘干了涂胶膜表层,内层无法烘干,不仅影响复合强度,油墨或胶粘剂中的溶剂没有完全挥发,也会影响残留溶剂量,还可能会带来复合的泡点,最可怕的是热稳定性差的材料可能会带来印刷图案间距的过度拉伸,造成复合膜报废。 (4)影响复合材料的卫生性即残留溶剂量高,有不良异味,如果污染到内容物,就会对人体带来危害。在干式复合工艺中,大多使用醋酸乙酯稀释胶粘剂,所以除了胶粘剂本身的溶剂外,醋酸乙酯是要控制得重点。当然,不同薄膜基材和不同油膜厚度对溶剂的吸附不同,干复的烘干参数和其他参数也不是一成不变的。比如,OPP比PET对溶剂的吸附力要大,两者的加工工艺参数就会有不同,如果烘干参数接近,加工OPP层复合膜时,就要相应降低机器速度。还要考虑烘箱温度稳定的重要性,充分理解烘箱温度的波动对溶剂残留的量的影响,如果烘箱温控表的精度在上下5℃,就必须要验证所生产的产品,在上下5℃有波动时的复合膜的溶剂残留量,确保数据达标。如果刚开始复合时,有溶剂残留量偏高的情况,就必须在启动开机之前开风机空加热3--5分钟,让整个烘干系统的温度达到一致,以有利于正式加工产品一开始就能有效挥发残留溶剂。 (5)离线烘干不良,即在熟化室内熟化不充分或熟化太过分。 离线烘干的温度和时间要和复合材料的结构和所使用的胶水相匹配,不同的胶水所要求的熟化温度和时间有很大的差别,一般结构所使用的胶水在35℃--45℃熟化,24--48小时即可;水煮结构通常会在45℃--55℃熟化,48-72小时;高温蒸煮材料结构要在50℃--60℃熟化,72-96小时。如果温度和时间达不到工艺要求,双组分胶水交联反应不充分,可能会造成复合强度不达标,但是如果在高温的环境中材料存放时间过长,反而可能会降低某些材料层层之间的复合强度,同时会影响到制袋时的热封强度和走膜的顺畅性。主要的原因是塑料膜在高温环境下会加速膜内添加剂的游离析出,到达膜表面后影响薄膜正常的性能,如摩擦系数、热封性等。两层以上结构的复合材料,要分开进行多次复合的,是要复合一层熟化一层还是要依次复合完成再熟化,就需要权衡利弊,有选择性的操作,分层熟化的优点是质量稳定,减少复合起皱的影响;一次性完成的好处是生产效率高,且便于管理,但有起皱的质量隐患。 (6)生产安全问题同印刷,只是干复挥发出的有机溶剂相对比较单一,不再累述。
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