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无溶剂复合产生溶墨的原因及解决方法
发布日期:02-21 17:45:42

所谓“溶墨”(或称“融墨”),是指经过复合加工的软包装印刷品局部区域的油墨产生了被溶化(或叫溶融)、移位、消失的现象,通常情况的外观表现是:印刷的白色墨层部分表面呈现发暗、彩色或者黑色印刷图案文字等部分线条轮廓变模糊虚化等现象。

 

软包装复合的方式可以分为:挤出复合、干式复合、湿式复合、无溶剂复合。当前使用最多的是干式复合与无溶剂复合,其中干式复合产生溶墨问题的现象较少,本文重点介绍了关于无溶剂复合产生溶墨问题的原因以及解决方法。

 

一、溶墨的原因

印刷基材薄膜进行无溶剂复合后,无溶剂复合胶粘剂仍处于蠕动状态,胶层在收卷压力的作用下,对印刷墨层产生接触渗透,可能导致对油墨的复溶,即通过胶层渗透进入具有一定厚度的油墨颜料层,使其成为微溶的液体状态。另外,无溶剂胶粘剂固化时会产生一定的收缩应力,基材熟化时也会产生收缩应力,且两层不同基材薄膜复合张力不匹配时也会导致相对的移位趋势,在上述各种应力的作用下,复合产品熟化后外观上就会表现为溶墨现象,具体表现为:复合的材料为塑塑结构的基材,印刷白墨时白度低、遮盖力下降,彩色或者黑色印刷图案文字时表观线条轮廓变模糊虚化;材料为塑//镀铝、塑//铝结构时,薄膜易产生透铝等现象。

以上溶墨问题在无溶剂复合熟化后收卷的卷芯处更容易出现。

 

溶墨实例见图1、图2。 

 

1溶墨现象对比样板(一),采用两种不同的无溶剂复合胶,基材为BOPP/VMCPP 

 

 

 

2溶墨现象对比样板(二),采用两种不同的无溶剂复合胶,基材为BOPP/VMCPP 

 

具体原因分析如下:

1、胶粘剂对油墨的复溶

市场上凹版印刷油墨体系种类较多,有氯化聚丙烯树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯树脂等,用于溶解不同类型树脂的有机溶剂也各有不同,因此印刷后残留在印刷墨层中有机溶剂的种类和含量也会有所差异,其中用于凹版印刷的油墨以聚氨酯树脂类型较多,而无溶剂胶粘剂一般也是以聚氨酯体系为主,因而除了溶剂残留导致胶粘剂和油墨相互渗透外,相同体系类型的聚氨酯也可能会存在相溶作用,从而导致溶墨。

不同厂家生产的无溶剂胶粘剂及油墨成分配方有所不同,因而对特定类型凹版印刷油墨的复溶程度也会有所区别。凹印油墨从着色物质类型来区分,主要包括颜料型油墨和染料型油墨。与颜料型油墨相比,染料型油墨更容易被无溶剂胶粘剂复溶,这是因为染料是溶解到树脂中、而颜料是均匀地分散在树脂中的缘故。在无溶剂复合胶粘剂的选择方面,胶粘剂与油墨是否相溶融,首先取决于两者树脂分子结构的相似度,其次是分子大小差异,理论上分子结构、分子大小差距越大产生相溶融的概率就越低。

因此,无溶剂复合中出现溶墨现象并不是油墨或胶粘剂单方面的问题。如果软包装印刷复合生产企业新购进的油墨或者胶粘剂配方发生改变,但生产前未经溶墨验证就进行批量生产,就极有可能产生批量性溶墨质量事故。

 

2、受外力因素影响

导致溶墨的外力因素主要从以下几方面分析:

首先,无溶剂胶粘剂交联固化时会产生一定的收缩应力,上胶量越大、熟化温度越高,固化后的胶粘剂收缩应力就越明显。

其次,由于印刷图案设计的无规律性、基材厚薄的差异从而导致无溶剂复合收卷后的基材表面松紧度不一致,在收卷压力的作用下,无溶剂胶层就会产生挤压流动的趋势。

第三,由于一般基材具有受热时易收缩性,所以在熟化受热时也会产生相应的收缩应力,比如聚乙烯薄膜,在收卷较松的部位其收缩趋势特别明显;同时,熟化温度越高,基材受热产生的收缩应力就越大。

第四,如果两层基材复合张力不匹配,收卷后基材之间就会存在相对滑动移位的趋势。

最后,基材薄膜生产制作时一般会加入一些助剂,其中低表面张力助剂易析出到薄膜表面,以及印刷墨层中的助剂也会不同程度地析出到印刷墨层表面,从而影响无溶剂胶粘剂在薄膜(或印刷墨层)表面的润湿性,即在基材薄膜局部润湿不良的部位,胶层固化后就会存在润湿收缩应力。在几种不同应力的作用下,处于液体流动状态的油墨颜料颗粒将会局部重排,最终熟化后的复合产品外观即表现出溶墨现象。

总的来说,无溶剂复合中的溶墨现象发生在无溶剂胶粘剂胶层还处于液体状态的阶段,一旦胶层交联固化至基本失去流动性后(一般2~4h),就不会再发生溶墨现象了。

 

二、溶墨问题解决方法建议

1、胶粘剂对油墨的复溶问题,建议从以下几方面解决

1)胶粘剂的选择

在油墨不变的情况下,生产前应先做胶粘剂和油墨的相溶性测试,匹配无误后,再进行批量生产。因无溶剂胶粘剂的分子结构和反应机理不同,会导致其应用功能结果不同,在生产中可根据实际生产条件来选择匹配性良好的胶粘剂。

因为无溶剂复合下机后胶粘剂本身初粘强度较低,直接加热熟化的话,更易促使胶粘剂与油墨呈现相溶融的状态。一般情况下,较低的固化温度也有利于减轻无溶剂复合中的溶墨现象,所以无溶剂复合后的膜卷可以先在常温下固化2h,然后再放到熟化室内进行熟化,这样可以减少溶墨现象产生。

 

2)油墨的选择

要解决溶墨问题,相对于胶粘剂而言,更重要的是从油墨本身对胶粘剂的耐受性方面考虑。

市场上各种油墨的耐溶性、耐温性、表面性能等各有差异,软包装印刷复合生产企业需要通过生产前的匹配性测试来选择合适的印刷复合油墨。当然如果使用的是聚氨酯体系油墨的话,也可以在油墨中适量增加2%~4%的固化剂来印刷,加强油墨的一体化自交联,提高墨膜的耐受性,但油墨中加入固化剂印刷后必须将印刷膜放置熟化室熟化24h后再进行无溶剂复合,然后再看是否有溶墨现象,根据结果来确定油墨是否合适。

另外,如果是透明的印刷膜采用无溶剂复合工艺,印刷时应避免用染料型的透明油墨,应该选用颜料型的透明油墨(透明度略有降低)。

另外,选择油墨时树脂体系的匹配性更为重要,比如市场上的一些丙烯酸类水性油墨与小分子聚氨酯体系无溶剂胶粘剂的配合使用,既可彻底防止溶墨问题产生,同时也是软包装行业VOCs源头治理的最佳方案。

 

3)印刷膜溶剂残留

胶粘剂与油墨相溶的另一个因素是:在印刷时如果干燥不够充分,复合时印刷膜表面溶剂残留过多也容易产生溶墨,建议印刷膜的溶剂残留量要控制在一定的许可范围内(通常要求<5.0mg/㎡)。若夏季生产时同时要考虑溶剂的种类及挥发速度,以避免出现油墨假干,进而导致溶剂残留过多。

 

4)测试溶墨的复合基材结构

为了能更直观高效地评判无溶剂复合是否存在溶墨问题,在进行油墨与无溶剂胶粘剂的匹配性测试时,应选择外观表现比较明显的复合结构,比如可以选择印有白墨的BOPP与VMCPP复合,上胶量选择上限,在40~45℃的温度下熟化,熟化结束后再观察。

通常来说,复合产品的白墨处明显发暗或透出铝层,就是油墨和胶粘剂匹配度不好的直观表现。

综上所述,软包装印刷复合企业要避免无溶剂复合中溶墨事故的出现,首先必须做好油墨与无溶剂胶粘剂的匹配性工作。在确认了所用油墨类型与无溶剂胶粘剂具有良好匹配性的前提下,一旦生产中更换油墨(特别是油墨生产企业油墨配方调整后)或更换无溶剂复合胶粘剂,就必须重新进行油墨和胶粘剂的匹配性测试,确认没问题之后方可批量生产,禁止未经测试就随意更换油墨或胶粘剂,以免产生不必要的质量事故。

 

2、外力因素

大部分外力影响因素都比较难控制。

在可控的影响因素中,建议主要从无溶剂复合工艺细节方面进行控制。比如,无溶剂胶粘剂交联固化后的应力方面,建议控制上胶量、熟化温度等因素。控制熟化温度,可以适当考虑常温下熟化2h左右再放入40~45℃的熟化室进一步熟化。基材的应力方面,比如对于易受热拉伸的基材,在保证基材薄膜平整度的情况下应将放卷张力调到最小;不要使用有“荡边”现象的基材;尽量减少接头,且接头处务必粘贴平整;适当降低复合膜卷的紧度等。