所謂“溶墨”(或稱“融墨”),是指經過復合加工的軟包裝印刷品局部區域的油墨產生了被溶化(或叫溶融)、移位、消失的現象,通常情況的外觀表現是:印刷的白色墨層部分表面呈現發暗、彩色或者黑色印刷圖案文字等部分線條輪廓變模糊虛化等現象。
軟包裝復合的方式可以分為:擠出復合、干式復合、濕式復合、無溶劑復合。當前使用最多的是干式復合與無溶劑復合,其中干式復合產生溶墨問題的現象較少,本文重點介紹了關于無溶劑復合產生溶墨問題的原因以及解決方法。
一、溶墨的原因
印刷基材薄膜進行無溶劑復合后,無溶劑復合膠粘劑仍處于蠕動狀態,膠層在收卷壓力的作用下,對印刷墨層產生接觸滲透,可能導致對油墨的復溶,即通過膠層滲透進入具有一定厚度的油墨顏料層,使其成為微溶的液體狀態。另外,無溶劑膠粘劑固化時會產生一定的收縮應力,基材熟化時也會產生收縮應力,且兩層不同基材薄膜復合張力不匹配時也會導致相對的移位趨勢,在上述各種應力的作用下,復合產品熟化后外觀上就會表現為溶墨現象,具體表現為:復合的材料為塑塑結構的基材,印刷白墨時白度低、遮蓋力下降,彩色或者黑色印刷圖案文字時表觀線條輪廓變模糊虛化;材料為塑//鍍鋁、塑//鋁結構時,薄膜易產生透鋁等現象。
以上溶墨問題在無溶劑復合熟化后收卷的卷芯處更容易出現。
溶墨實例見圖1、圖2。
圖1溶墨現象對比樣板(一),采用兩種不同的無溶劑復合膠,基材為BOPP/VMCPP
圖2溶墨現象對比樣板(二),采用兩種不同的無溶劑復合膠,基材為BOPP/VMCPP
具體原因分析如下:
1、膠粘劑對油墨的復溶
市場上凹版印刷油墨體系種類較多,有氯化聚丙烯樹脂、丙烯酸樹脂、聚氨酯樹脂等,用于溶解不同類型樹脂的有機溶劑也各有不同,因此印刷后殘留在印刷墨層中有機溶劑的種類和含量也會有所差異,其中用于凹版印刷的油墨以聚氨酯樹脂類型較多,而無溶劑膠粘劑一般也是以聚氨酯體系為主,因而除了溶劑殘留導致膠粘劑和油墨相互滲透外,相同體系類型的聚氨酯也可能會存在相溶作用,從而導致溶墨。
不同廠家生產的無溶劑膠粘劑及油墨成分配方有所不同,因而對特定類型凹版印刷油墨的復溶程度也會有所區別。凹印油墨從著色物質類型來區分,主要包括顏料型油墨和染料型油墨。與顏料型油墨相比,染料型油墨更容易被無溶劑膠粘劑復溶,這是因為染料是溶解到樹脂中、而顏料是均勻地分散在樹脂中的緣故。在無溶劑復合膠粘劑的選擇方面,膠粘劑與油墨是否相溶融,首先取決于兩者樹脂分子結構的相似度,其次是分子大小差異,理論上分子結構、分子大小差距越大產生相溶融的概率就越低。
因此,無溶劑復合中出現溶墨現象并不是油墨或膠粘劑單方面的問題。如果軟包裝印刷復合生產企業新購進的油墨或者膠粘劑配方發生改變,但生產前未經溶墨驗證就進行批量生產,就極有可能產生批量性溶墨質量事故。
2、受外力因素影響
導致溶墨的外力因素主要從以下幾方面分析:
首先,無溶劑膠粘劑交聯固化時會產生一定的收縮應力,上膠量越大、熟化溫度越高,固化后的膠粘劑收縮應力就越明顯。
其次,由于印刷圖案設計的無規律性、基材厚薄的差異從而導致無溶劑復合收卷后的基材表面松緊度不一致,在收卷壓力的作用下,無溶劑膠層就會產生擠壓流動的趨勢。
第三,由于一般基材具有受熱時易收縮性,所以在熟化受熱時也會產生相應的收縮應力,比如聚乙烯薄膜,在收卷較松的部位其收縮趨勢特別明顯;同時,熟化溫度越高,基材受熱產生的收縮應力就越大。
第四,如果兩層基材復合張力不匹配,收卷后基材之間就會存在相對滑動移位的趨勢。
最后,基材薄膜生產制作時一般會加入一些助劑,其中低表面張力助劑易析出到薄膜表面,以及印刷墨層中的助劑也會不同程度地析出到印刷墨層表面,從而影響無溶劑膠粘劑在薄膜(或印刷墨層)表面的潤濕性,即在基材薄膜局部潤濕不良的部位,膠層固化后就會存在潤濕收縮應力。在幾種不同應力的作用下,處于液體流動狀態的油墨顏料顆粒將會局部重排,最終熟化后的復合產品外觀即表現出溶墨現象。
總的來說,無溶劑復合中的溶墨現象發生在無溶劑膠粘劑膠層還處于液體狀態的階段,一旦膠層交聯固化至基本失去流動性后(一般2~4h),就不會再發生溶墨現象了。
二、溶墨問題解決方法建議
1、膠粘劑對油墨的復溶問題,建議從以下幾方面解決
(1)膠粘劑的選擇
在油墨不變的情況下,生產前應先做膠粘劑和油墨的相溶性測試,匹配無誤后,再進行批量生產。因無溶劑膠粘劑的分子結構和反應機理不同,會導致其應用功能結果不同,在生產中可根據實際生產條件來選擇匹配性良好的膠粘劑。
因為無溶劑復合下機后膠粘劑本身初粘強度較低,直接加熱熟化的話,更易促使膠粘劑與油墨呈現相溶融的狀態。一般情況下,較低的固化溫度也有利于減輕無溶劑復合中的溶墨現象,所以無溶劑復合后的膜卷可以先在常溫下固化2h,然后再放到熟化室內進行熟化,這樣可以減少溶墨現象產生。
(2)油墨的選擇
要解決溶墨問題,相對于膠粘劑而言,更重要的是從油墨本身對膠粘劑的耐受性方面考慮。
市場上各種油墨的耐溶性、耐溫性、表面性能等各有差異,軟包裝印刷復合生產企業需要通過生產前的匹配性測試來選擇合適的印刷復合油墨。當然如果使用的是聚氨酯體系油墨的話,也可以在油墨中適量增加2%~4%的固化劑來印刷,加強油墨的一體化自交聯,提高墨膜的耐受性,但油墨中加入固化劑印刷后必須將印刷膜放置熟化室熟化24h后再進行無溶劑復合,然后再看是否有溶墨現象,根據結果來確定油墨是否合適。
另外,如果是透明的印刷膜采用無溶劑復合工藝,印刷時應避免用染料型的透明油墨,應該選用顏料型的透明油墨(透明度略有降低)。
另外,選擇油墨時樹脂體系的匹配性更為重要,比如市場上的一些丙烯酸類水性油墨與小分子聚氨酯體系無溶劑膠粘劑的配合使用,既可徹底防止溶墨問題產生,同時也是軟包裝行業VOCs源頭治理的最佳方案。
(3)印刷膜溶劑殘留
膠粘劑與油墨相溶的另一個因素是:在印刷時如果干燥不夠充分,復合時印刷膜表面溶劑殘留過多也容易產生溶墨,建議印刷膜的溶劑殘留量要控制在一定的許可范圍內(通常要求<5.0mg/㎡)。若夏季生產時同時要考慮溶劑的種類及揮發速度,以避免出現油墨假干,進而導致溶劑殘留過多。
(4)測試溶墨的復合基材結構
為了能更直觀高效地評判無溶劑復合是否存在溶墨問題,在進行油墨與無溶劑膠粘劑的匹配性測試時,應選擇外觀表現比較明顯的復合結構,比如可以選擇印有白墨的BOPP與VMCPP復合,上膠量選擇上限,在40~45℃的溫度下熟化,熟化結束后再觀察。
通常來說,復合產品的白墨處明顯發暗或透出鋁層,就是油墨和膠粘劑匹配度不好的直觀表現。
綜上所述,軟包裝印刷復合企業要避免無溶劑復合中溶墨事故的出現,首先必須做好油墨與無溶劑膠粘劑的匹配性工作。在確認了所用油墨類型與無溶劑膠粘劑具有良好匹配性的前提下,一旦生產中更換油墨(特別是油墨生產企業油墨配方調整后)或更換無溶劑復合膠粘劑,就必須重新進行油墨和膠粘劑的匹配性測試,確認沒問題之后方可批量生產,禁止未經測試就隨意更換油墨或膠粘劑,以免產生不必要的質量事故。
2、外力因素
大部分外力影響因素都比較難控制。
在可控的影響因素中,建議主要從無溶劑復合工藝細節方面進行控制。比如,無溶劑膠粘劑交聯固化后的應力方面,建議控制上膠量、熟化溫度等因素。控制熟化溫度,可以適當考慮常溫下熟化2h左右再放入40~45℃的熟化室進一步熟化。基材的應力方面,比如對于易受熱拉伸的基材,在保證基材薄膜平整度的情況下應將放卷張力調到最小;不要使用有“蕩邊”現象的基材;盡量減少接頭,且接頭處務必粘貼平整;適當降低復合膜卷的緊度等。