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煙包轉移涂料的性能及發展趨勢研究

            
技術含量高、工藝復雜是我國煙包印刷有別于國外煙包印刷技術的明顯特點。我國煙包印刷技術對工藝要求之高,已遠遠超過了歐美發達國家。早期的煙酒、食品、日用品等包裝盒用的金銀卡紙主要采用復合法工藝生產,即將鋁箔或鍍鋁膜與紙張直接復合,產品里的鋁箔和塑料薄膜無法降解和回收利用,造成環境污染和資源大量浪費。為保護環境和節約資源,之后開始出現了直鍍法工藝和轉移法工藝。直鍍法工藝是將紙張直接用鍍鋁機蒸鍍。它遇到的問題是:

第一,在鍍鋁抽氣時紙張水分變化量較大,即使采用了深冷的方法也對紙張水分有較大影響,使紙張纖維的性能受到一定影響,在后工序加工中問題較多;

第二,因為鍍鋁層的厚度通常只有30nm左右,所以如果不對紙張表面作預先涂布處理,就不可能使鍍鋁層均勻、平整,而且鍍鋁效果非常差,再者其后工序幾乎沒法使用。轉移法工藝是在聚酯或其它涂膜上涂布轉移鍍鋁涂料,干燥成膜后真空鍍鋁,然后涂布復合膠,將鍍鋁膜與紙張復合在一起,最后將薄膜剝離成為轉移鍍鋁紙。與直鍍法工藝相比,轉移法工藝的突出優點是:對紙張要求低,可采用任意厚度的紙或紙板;可充分利用薄膜的平整度使紙面金屬光澤更明亮。在轉移法工藝中起關鍵作用的是轉移鍍鋁涂料。它能賦予以下作用:與薄膜的易剝離性,以及與鋁層的附著力、光亮度、滑爽度、耐磨性、印刷性、耐溫性好等。

1.轉移涂料的特性

轉移法工藝中涂布在聚酯或其它薄膜上的涂料為轉移涂料。此涂料賦予轉移鍍鋁紙印刷適應性,以及高檔、精美和防偽的特性。它直接涂布于基膜表面,經90~140℃、6~20s連續烘干,固化成膜,再進入真空鍍鋁機鍍鋁,然后與紙張通過常用膠水復合并烘干,冷卻至室溫后,經剝離工段剝去表面的基膜,即可得到具有鮮艷金屬光澤的轉移鍍鋁包裝紙。轉移涂料應具有以下特性:

(1)良好的印刷適應性。轉移涂料是轉移鍍鋁紙的可印刷層,不僅要求凹印、膠印,還要適合如UV印刷等特性印刷。

(2)優異的可剝離性、耐溶劑性,同時與薄膜有適當的初期結合力。轉移涂料涂布在薄膜上,在未進行剝離轉移前,要進行多道工序的操作,如二次涂布結合層(信息層)、模壓、真空鍍鋁、復合等。該涂料與薄膜的結合力,既要滿足生產工藝的需要,又要滿足剝離工藝的要求。在涂布結合層(信息層)時,不能有咬底現象,因此,轉移層必須具有良好的耐溶劑特性。在配方設計時,樹脂的選擇、配比都要進行嚴格的試驗和篩選。

(3)對耐摩擦性和透明性有較高的要求。轉移剝離后,在轉移鍍鋁紙張的表面時,轉移涂料的耐摩擦性要好。鋁層在轉移涂料下面,轉移涂料的光亮度和透明性直接影響到鋁層的光亮度能否真實再現。這些都與轉移涂料的連接料有關。

(4)對鍍鋁層表面具有抗氧化和防潮作用,否則,其下層的鍍鋁層吸潮起皺,氧化后失光、發暗、發黑。

(5)應易于涂布,干燥迅速。

2轉移涂料的研究進展

近.年來,隨著人們生活水平和消費理念的不斷提升,煙用包裝材料的美觀性、適用性和安全性受到廣泛關注。轉移涂料從性能到材質上都在不斷提升,其表現為從普通轉移涂料到鐳射轉移涂料;從不耐溫轉移涂料到耐高溫轉移涂料;從兩次涂布到一次涂布;從溶劑型轉移涂料到水性轉移涂料。

2.1從普通轉移涂料到鐳射轉移涂料

初期的普通轉移涂料為溶劑型涂料,其作用是將真空鍍鋁在薄膜上的鋁層轉移復合在紙張上,為平衡良好的剝離性和與鍍鋁層的附著性,一般采用二次涂布:第一層為分離層,要求有非常好的成膜性,良好的柔韌性和抗劃傷性,以及低附著力和良好的印刷適應性,常用的材料多為CAB(醋酸丁酸纖維素)、硝基纖維素、聚丙烯酸酯樹脂等;第二層為“著色層或者耐溫層”,要求與分離層有較好的親合性,較高的耐溫性,與鋁層的結合力好。目前分離和著色技術較成熟,關鍵技術是分離層分離效果要好,成膜好,且著色層與分離層結合牢固,能成膜,耐溫達140℃以上。隨著包裝防偽及精美要求的不斷提升,鐳射全息轉移紙應用越來越廣。全息轉移是在轉移涂料上進行全息化模壓,將鐳射全息的圖案或信息文字信號轉移到轉移涂料上,要求模壓溫度在140~200℃之間;模壓時不能黏版,能耐常用溶劑等。所以只能選用微交聯的樹脂來完成,單一的線性樹脂不能滿足此要求。鐳射全息轉移紙集防偽、環保和裝飾于一體,為防偽包裝印刷行業開辟了新的材料來源。鐳射全息轉移紙在包裝上的應用,為我國防偽包裝和包裝印刷進一步上檔次、上水平提供了物質基礎。由于鐳射全息轉移紙具有理想的印刷適應性,加上紙張上的全息圖案具有顯著的防偽功能,在防偽包裝領域發揮了巨大作用。它作為一種環保、時尚的防偽包裝材料,已廣泛用于各種名煙、名酒、中高檔藥品、食品的防偽包裝。

2.2從亮光轉移涂料到亞光轉移涂料

早期的轉移鍍鋁紙追求光亮的色澤及閃光效果,要求鍍鋁層上的轉移涂料也必須透明、高光,以便充分展現鍍鋁層的光澤。隨著消費者審美觀點的變化,消費者追求包裝材料呈現磨砂亞光效果。轉移涂料層也從光亮透明發展到亞光,從而實現整體的磨砂亞光效果。一般采用在轉移涂料中添加二氧化硅亞光粉的方法來達到消光目的,但制備的涂料在成膜過程中易產生消光不均、暗紋、消光程度不夠理想、亞光粉沉降等缺點。全亞光的轉移鍍鋁紙涂料是利用某些高分子材料間不相容的原理,將高分子樹脂溶解在溶劑中制備成涂料,用凹版方法涂布涂膜,涂膜在烘干過程中,由于樹脂間的不相容性而相互析出,形成砂磨狀凹凸表面,產生光漫反射而消光。

2.3從不耐溫轉移涂料到耐高溫轉移涂料

轉移涂層作為鋁層的保護層起隔離保護作用,在后期的鐳射模壓、印刷工序中需經受溫度、摩擦、溶劑環境,轉移涂層需耐溫、耐摩擦、耐溶劑侵蝕才能保護鋁層的持久光亮、不起皺、不氧化。轉移涂料也從不耐高溫涂料改進為耐高溫涂料。

2.4從兩次涂布到一次涂布

為了使薄膜轉移干凈,常常要在普通薄膜上進行兩次涂布。由于是兩次涂布,需兩次干燥,導致能耗高、生產效率較低,也容易出現兩層之間結合不牢、分層的弊病。

從兩次涂布到一次涂布形成的單涂層轉移涂料具備以下優點:一次涂布,相比較兩次涂布工序簡單,生產效率高,能耗小,排放少,涂布量小,成本低;產品的工藝適應性好,適用不同廠家的不同工藝條件;涂布綜合性能和剝離性能優異,與鋁附著力好,耐磨性、耐溫性、耐溶劑性、柔韌性好,表面光亮度高,與油墨印刷適應性好。涂料組分有纖維素類樹脂、氯醋樹脂、聚丙烯酸酯樹脂、溶劑等。

2.5從溶劑型轉移涂料到水性轉移涂料

近幾年,隨著人們生活水平和消費理念的不斷提升,煙用包裝材料的適用性和安全性受到廣泛關注。一旦包裝材料中殘留的有機溶劑過量,很可能影響卷煙產品的吸味,甚至危害消費者的健康。研究表明:某些卷煙產品存在的異常氣味,大部分與包裝材料中的揮發性有機化合物(VOC)有關。這就要求轉移涂料從溶劑型向水性化轉化。


 

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