刀线是软包厂最为常见的故障之一,刀线的产生使产品报废,易造成经济损失。作为从事软包装的印刷企业,需对其产生原因加以分析总结,并找到相应的方法。以下总结了产生刀线的四大因素,软包厂在生产时需全方位考虑,方能避免故障的出现。
油墨因素
1、油墨黏度的影响
油墨黏度应与印刷速度相匹配,油墨黏度过高,对印版滚筒的黏附性过强,不利于刮墨刀将版面多余的油墨刮干净,印刷出现刀线的几率就高。印刷过程中要定时测量和控制好油墨黏度,一般隔20分钟~30分钟测量一次。
2、油墨干燥性的影响
油墨干燥过快,容易出现结皮现象,如果结皮在油墨循环过程中未被溶解,一旦接触到刮墨刀就会黏附在刀口或刀底,产生印刷刀线。如果油墨循环系统采用的是敞口墨槽,更容易发生油墨结皮、结块现象。为了减少此类刀线故障的发生几率,要经常搅拌墨槽中的油墨;根据需要加入适量慢干剂;如有条件,还可加装密封盖,能够有效地控制和减少印刷刀线故障。
3、油墨细度的影响
颜料颗粒的细度对刀线的出现频率有直接影响,例如蓝墨中所使用的颜料颗粒硬度高,即使经过充分研磨也很难达到很细的颗粒度,在印刷过程中就容易损伤刮墨刀或影响刮墨效果,印刷蓝墨时经常出现刀线故障。
4、油墨活性的影响
在油墨生产过程中,一般都加入一定量的活性剂。印版滚筒镀铬后也有一定的活性,如果油墨和印版滚筒的活性太高,在印刷时,活性物质就会牢固地黏附在滚筒上,刮墨刀也很难将其刮干净,从而形成刀线。此时先对印版滚筒进行清洗,清除其表面的活性物质,同时在油墨中加入活性减缓剂消除刀线。
5、油墨质量的影响
油墨储存时过长,溶剂平衡发生变化,引起油墨溶解力降低;或者油墨调配、使用不当,引起化学反应,都会使油墨发生沉淀。在印刷过程中,油墨中的沉淀物容易积聚在刮墨刀口引起刀线,需要更换油墨。
印版因素
1、版面光洁度的影响
凹印印版如果在抛磨时未能将毛刺打磨干净,在印刷过程中,版面上有毛刺部位的油墨不易刮干净,严重时会损坏刮墨刀,从而形成刀线。对于因印版表面粗糙而导致的印刷刀线,可用1200目的细砂纸轻轻打磨印版,但一般情况下最好不要打磨印版,以免损伤印版。
2、铬层硬度的影响
制版时,如果镀铬时过长,印版表面铬层的硬度太高,容易损伤刮墨刀,印刷上就会出现变化不定的刀线。相反,如果镀铬时过短,印版表面铬层太软,刮墨刀容易损伤印版,在印刷上就会出现固定的刀线。
3、版面清洁度的影响
制版的研磨工序生成的碎屑未能完全清除而附着在印版上,在印刷过程中会损伤印版和刮墨刀,从而生刀线。版上机印刷前,最好先用溶剂将其彻底清洗一遍,将油污和杂质清除干净,以减少印刷刀线故障的生。
4、机械加工精度的影响
印版滚筒的机械加工精度差也会导致印刷刀线故障,且难以检测或不易检查到,故容易被忽视,实际操作时,可上机检查。此外,还应严格控制好印版的安装精度,以免由于同心度误差超标,在高速印刷时对刮墨刀生过大的冲击而造成印刷刀线故障的发生。
刮墨刀的因素
1、刮墨刀的硬度
刮墨刀的硬度要低于印版表面铬层的硬度。如果刮墨刀的硬度太高,会加速印版磨损,产生刮痕:如果刮墨刀质量较差,在较短的时内就会磨损,从而导致版面的油墨未能刮干净,出现刀线,此时需频繁调刀、换刀。
2、刮墨刀口出现缺口
当刮墨刀口受损出现缺口时,印刷上就会出现有规律的左右移动的刀线,这种刀线比较容易识别。如果刮墨刀上的缺口比较细微,可用油石或细砂纸打磨至光洁平整。如果缺口较大,则需要更换的刮墨刀。更换刀时,必须先将压刀片和刀槽的积墨彻底清除干净,以免影响刮墨刀安装的平整度,且刮墨刀露出压刀片部分的长度要一致,约5mm左右。在印刷过程中,有的刮墨刀需要与印版磨合较长时之后才能达到很好的刮墨效果,此时可用金相砂纸将刮墨刀的刃口打磨平滑,以使刮墨刀达到较好的刮墨效果,并有利于生效率的提高。
3、刮墨刀安装的平整度
刮墨刀安装的平整度差也会造成印刷刀线。因此,安装刮墨刀时要确保平整度好,使刮墨刀受力均匀。
4、刮刀的压力和角度
刮墨刀的压力和角度对印刷刀线也有很大的影响。印刷时还要根据版面刮墨程度和印刷的着墨情况,适当调整刮墨刀的角度和压力,以达到很好的刮墨效果,从而减少印刷刀线故障的生。
溶剂的影响
在印刷过程中,如果溶剂使用不当,使油墨溶解不充分,粘连在一起,一旦黏附在刮墨刀上,就会形成刀线。这种刀线一般是暗线,时有时无。使用金墨印刷实地色块时较为常见,由于金墨是用金粉、调金油和溶剂调配而成的,金属颗粒比较重,容易沉淀,如果所使用溶剂的溶解能力差,再加上搅拌不充分,金属颗粒会因为分布不均匀而积聚在一起。如果滞留在刮墨刀的刀刃处,就会形成较粗的暗线。这种暗线的特点是:出现一段时后便自动消失,之后又形成,严重影响印刷质量。这类刀线在印刷中很难消除,需从根源着手从印刷前准备工作上下工夫,调配油墨时使用合适的溶剂,充分搅拌使其充分溶解,印刷时保持油墨的良好循环。
在印刷油墨、阻隔材料、复合方法、复合机械、热封材料、制袋设备等方面的研究日益深入,软包装的质量要求越来越严格,但软包装生产标准的改进更新不能满足发展的需要。
热封制袋是复合塑料软包装生产过程中的最后一道工序。它是利用外界条件(电加热、高频脉冲、超声波等)使复合薄膜热封部位的热封材料变成粘流状态,借助于刀具的压力,使上下两层热封材料彼此融合在一起,冷却后能保持一定的强度,具有良好的热封性,能够满足内装物的生产要求,如冷冻、蒸煮、抽真空等,能够承受内装物的重量和酸辣、溶剂等的渗透,并承受产品在堆放、运输等流通领域的外来压力、振动等。
本文以复合塑料薄膜(以下简称复合膜)的制袋中通常使用的热板焊接为例,主要阐述了复合膜的热封质量的检查方法,影响因素及制袋机的工艺控制。
热封质量的评价
复合软包装袋的热封质主要评价有外观检查,热封强度,耐压强度,抗冲击强度等。(必须弄清这几个概念,对阅读此篇文章后的理解才更有效,热封强度、耐压强度、抗冲击强度是不同概念,有相互联系,但不等于热封强度好就耐压强度、抗冲击强度也好。)
外观检查是以视觉检查复合袋的表面平整度,擦伤丝路(机械线),热封位置,冲孔位置,图案居中(有待补充)等情况。表面平整度与制袋机的温度控制,压力控制,冷却情况,复合膜 的结构设计,排版方式有关。温度过高,压力太小,冷却不够,印刷材料的耐温性差,热封材料的低温热封性差都不得会引起袋子的不平整。对于热封宽度很宽的袋子,横向排版比纵向排版的袋子平整度好(不一定,要看所用制袋机的性能而定)。擦伤丝路主要由薄膜在各设备上的摩擦引起,重点检查制袋机的张力控制和放卷剖切架的各导辊表面光洁度。
热封强度的检查是将有复合袋封口的部位载下15mm宽的长条,在拉伸测试机上以300±20mm/min的速度测定拉伸应力—应变曲线如下图(删节),分析其热封强度和热封拉伸状态的方法。在大量的实际工作中,大家只重视热封强主度,往往认为热封强度越高越好,忽视了热封拉伸状态的重要性。QB/2358-98《塑料薄膜包装袋热合强度试验方法》规定了试样断裂时的最大载荷(断裂强度)为热封强度,对反映热封部位的热封状态的断裂伸长、屈服应力、屈服伸长则没有明确规定。其实热封拉伸状态综合反映了热封质量,反映出热封部位在拉伸过程中的破坏现象。破坏往往发生在热封后的复合膜最薄弱的地方,不一定总是发生在已热封的热封材料的界面,也不一定热封强度越高越好。下面列主要的热封拉伸状态。A)发生在热封材料之间的界面(界面破坏)。界面破坏的热封部位在出现屈服点之前发生分开,断裂表面光滑,断裂伸长率低,热封强度不高,袋子的密封性能差。(如曲线A)。热封制袋生产应尽量避免界面破坏。应通过改变复合膜结构和热封工艺来改善。B)发生在热封材料或复合膜的拉伸破坏(韧性破坏)。韧性破坏在拉伸过程中有明显的屈服点,颈缩现象,断裂表面粗糙,有大的断裂伸长和高的热封强度,是最好的热封拉伸状态(如曲线B)。C)发生在复合膜的层间(剥离破坏)。剥离破坏是由于复合膜层间的剥离强度较低,引起层间分开,失去了外层材料的补强作用,使热封材料单独承受破坏力,使屈服应力较低,断裂伸长较大,热封强度不高(如曲线C)。D)发生在热封材料的界面和本身(混合破坏)。混合破坏是由于复合膜的刚性较大,热封材料的的韧性较好引起的破坏现象。它有粗糙的断裂表面,较长的断裂伸长,较高的热封强度,也是较好的热封拉伸状态(如曲线D)。E)发生在复合膜的热封边缘(断根破坏)。断根破坏发生在在热封部位的边缘,有较低的断裂伸长,较大的热封强度,但袋子的密封性差,耐冲击强度差,主要是热封温度过高引起的,虽然热封强度较高,但热封质量较差(如曲线E)。
耐压强度的检查是将复合袋冲灌相同重量内容物热封后水平放置,施加规定的压力,经过规定的时间后,检查其封口的漏损现象。在(GB/T10004-1998)《耐蒸煮复合膜、袋》,(GB/T10005-1998)《双向拉伸聚丙烯复合低密度聚乙烯BOPP/LDPE》及(BB/T003-94)《耐高温蒸煮复合膜、袋》等专业标准中,对施加时间规定为1分钟。其实,耐压强度检查要根据内容物的重量的不同,施加不同的压力,并且根据内容物的不同,施压的时间不同。在我们公司,对施压时间规定为20分钟。若内容物是酸辣液体,如洗洁精、油等,要延长施压时间,测定复合袋的耐环境应力情况。施压时间的长短,最好应由供需双方协商确定。
抗冲击强度是将装有内容物的复合袋分别以水平及垂直方向跌落在地面上,以检查复合袋的漏袋现象。跌落高度根据复合袋内装物的重量不同而异。抗冲击强度与复合材料,热封质量有密切关系。复合材料的韧性越好,抗冲击强度就越好;复合袋有界面破坏,剥离破坏,断根破坏的热封拉伸状态,抗冲击强度就不高。
热封质量的影响因素
复合膜的热封质量是综合性指标,它依赖于复合膜的结构设计,热封材料的选择和生产工艺的确定,但同时也要注意其它对热封强度影响的因素;复合膜的结构与材料、层间的复合强度、印刷版面、油墨和胶粘剂的耐热性等。
一、 复合基材的影响
复合基材分为印刷材料,阻隔材料、热封材料。
印刷材料应选择机械强度好,表面张力大,印刷适应性好,耐热性能好的薄膜材料。如
双向拉伸聚丙烯薄膜(OPP)、双向拉伸聚酯薄膜(PET)、双向拉伸尼龙薄膜(ONY)等。印刷材料的机械性能对热封强度起补强作用,耐热性能对热封外观起平整作用。印刷材料ONY>PET>OPP的机械性能(也即三者之中,ONY的机械性能最好,OPP的机械性能最差。),所以它们与相同的热封材料依次复合,制袋后,热封强度会依次减小。如ONY/PE>PET/PE>OPP/PE的热封强度(也即三者之间,ONY/PE的热封强度最好)。印刷材料的耐热性能越好,袋子的平整度会越好。
阻隔材料是具有阻隔性、气密性、防潮性、遮光性、保香性、选择透气性等优良的薄膜材料,是为了内装物的长期储藏。如双向拉伸尼龙薄膜(ONY),双向拉伸聚酯镀铝薄膜(VMPET),铝箔,乙烯-乙烯醇共聚薄膜(EVOH),涂胶膜,偏二氯乙烯(PVDC)等。阻隔材料的机械性能对热封材料起补强作用,耐热性能对热封外观起平整作用。热封材料是具有热封性能好,化学性能稳定,符合卫生要求,并具有一定阻隔性的材料。主要有聚乙烯,乙烯共挤材料,乙烯共聚物,聚丙烯等。评价热封材料的物理机械性能的指标一般有拉伸强度、断裂伸长率、直角撕裂强度、光泽度、雾度、冲击强度、摩擦系数、穿剌性能等。评价热封材料的热封性能的指标有低温热封性、(宽的热封温度范围“补充”)、热粘性、热封强度、热封拉伸状态、抗污染热封性等。为了满足各种包装的要求,满足包装机械的要求,满足内装物生产、存储的要求,需要选择不同的热封材料。流延聚丙烯薄膜(CPP)的透明度,刚性,耐油性,阻湿性,阻气性,耐高温性比聚乙烯(PE)薄膜好,广泛应用在透明的食品包装上,蒸煮袋中。(但由于其存在的脆性大,耐低温性能差,抗冲击性能差,相对热封温度较高,热封强度较低,不够柔软等缺陷,使其应用范围受到限制,,也容易产生破袋的问题,特别是与BOPP复合结构的袋子。“补充”)。对于液体的连续自动灌装包装中,就要考虑使用热粘性好,抗污染热封性好的茂金属聚乙烯(mPE)、离子型树脂(Surlyn)、因为聚乙烯薄膜的耐你温性能比CPP好,所以广泛应用在冷冻食品包装上。
二、 复合结构对热封质量影响
复合薄膜的热封温度由热封材料的热封温度决定,但要注意热封温度不能超过印刷膜 的热定型温度,否则会破坏双向拉伸薄膜的热定型,引起包装袋热封后的收缩起皱。OPP/CPP结构的包装袋透明度优良、袋子刚挺,(成本也较低,“补充”),被广泛地应用在食品包装。但双向拉伸聚丙烯薄膜(OPP)的热定型温度与流延聚丙烯薄膜(CPP)的热封温度很接近,热封时易引起OPP膜起皱,热封强度不好,热封部位易脆断。,(袋子不平直、弯曲等)。所以设计时要注意OPP膜的厚度接近或大于CPP的厚度,(也有的把设计成OPP减薄,增厚CPP的厚度,本人更倾向于这一种方法,因为这个结构复合强度都不太好,具体的原因目前行业内还没有一个有说服力的解释,有人说是同性相斥,胶粘剂不能把两者粘结,复合强度低,OPP就失去它的补强作用,热封强度只能由CPP去承担,CPP增厚后,热封强度相应会提高,机械性能超群也相应得到提高,目前还没找到能把OPP/CPP结构粘结得牢的胶粘剂,相对来说,聚醚型聚氨酯胶粘剂更适合于这个结构。另外,OPP减薄,热封温度也可以降低,可以降低热封起皱收缩的问题,也可降低CPP热封根处被高温熔断而产生老化或受破坏的程度,减少断根脆裂的问题,当然,OPP应选择热定型温度高、热收缩率小的OPP,CPP应选择较低温热封,且热封范围较宽的CPP,改善存在问题的效果才会更好。“补充”)或把纵向的印刷排版改为横向的印刷排版,以减少横封处的缩颈现象,(这方面需讨论:正常OPP薄膜的纵向热收缩率要大横向一倍,虽然横排版在制袋时可几个袋子连在一起,热封后才切断,可减少热封处的颈缩现象,但要综合考虑袋子的长度、底封的封口宽度,制袋机的性能状况、光标是否在热封处等方面而做决定,不然的话,袋子也会产生收缩的现象,并且会产生袋长变化而难以加工、部分产生虑封而出现封口不牢固和气密性差、封口处有气泡等问题,不能一概而论。)也可以选用低温CPP,(现市面上生产低温CPP的厂家不多,有的所在地谓低温CPP的热封温度与通用型的CPP差不了什么,热封强度、热封性能不一定很好,购买时应注意鉴别和检验,质量好的低温CPP价格要比通用型的CPP高一些甚至较多。“补充”),以降低热封温度,使热封部位平整,不起皱。
破坏往往发生在热封后复合膜最薄弱的地方,其中由于复合膜的层间复合强度不够,失去了印刷材料和阻隔材料的补强作用,使热封材料单独承受破坏拉力,导致热封强度大大降低的破坏现象较为普遍。(其复合膜、袋的机械性能也会大大降低,特别是抗冲击强度。“补充”)
复合膜的复合强度取决于复合基材的选择和复合工艺的控制。镀铝PET与其宽材料复合时,复合强度较低,(镀铝CPP的复合强度更低,“补充”),因为镀铝层的附着力过低;BOPP与CPP的复合强度也较低,因为CPP的分子刚性较大(是否这个原因所引起,有得探讨,上面有作一些补充说明。),所以复合基材的选择较为重要,但也要注意复合时的薄膜的表面张力、胶粘剂的配比和涂布量、复合温度、压力、张力等工艺因素。(影响复合强度的具体因素就不在这里作补充详谈,不同的结构、不同的复合方式其工艺要求、基材要求、环境要求等都不同。可查阅有关复合方面的记录。)
三、印刷排版对热封质量的影响
复合膜有色部位的复合强度比无色部位低,而且热封温度较高,所以有色处的热封强度较低。在设计印刷图案时,边缘热封处尽量留空,不要有任何印刷图案或白墨托底。(不能一概而论,目前OPP里印的复合结构产品,特别是与CPP薄膜复合,无色部位的复合强度反而比有色部位要低很多,有色部位也要看是什颜色油墨,金、银、透明墨和有的专色油墨的附着力、复合牢度都较差或不见得很好,设计时应有所了解,不能盲目下结论,做出错误的决定,以上是针对氯化聚丙烯复合油墨印于BOPP上而言,PET、BOPA用聚酯、聚氨酯型油墨也同样存在同样的情况,聚酯油墨印于BOPP上附着力很差,聚氨酯油墨印于BOPP上的附着力也不见得较好,有相当多油墨厂家的白墨附着力和复合牢度都很差,这些方面都需在设计、制订工艺时注意,如需采用这样的工艺,必须试验确认后才决定。)薄膜纵向的机械强度比横向高,复合膜的纵向热封强度也比横向热封强度高,所以印刷图案尽量采用横向排版,可避免袋子顶部宽边热封时严重的颈缩现象,同时也降低破袋率。(如制袋性能可以,纵封顶宽较宽的热封质量可行,不产生气泡,收缩起皱、可顺制袋且袋子平直,采用横向排版总比综向排版要好。)