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1 薄膜材料 -簡介

  薄膜材料同紙張材料結構相同,唯一不同點為材料表面需經處理。

2 薄膜材料 -表面特性及處理方法

  油墨層在印刷品上形成圖案的原理為滲透、揮發、結膜、固化。由於薄膜密度高,油墨只有揮發、結膜,固化過程無滲透,為此薄膜表面需特殊處理。表面處理的作用是提高薄膜的表面張力,使其大於油墨的表面張力,從而達到油墨和薄膜材料的正確結合。
  表面處理通常有以下幾種方法:
  . ① 電暈處理:通過高壓電荷向薄膜表面進行放電處理,最終達到增加表面能量即表面張力的目的。電暈處理一般在薄膜製造廠進行,由於表面張力是有時間限制的,要求印刷前對其進行嚴格檢測。因此,一些高級的設備都有印前電暈處理裝置,以便印出高質量的薄膜產品.
  ② 印刷處理:用化學方法改變薄膜表面特性,使其適合油墨印刷或色帶列印. 
  ③ 表面塗布:使用化學物質在薄膜表面進行塗布,增大表面張力,改變表面特性。

3 薄膜材料 -種類

  1.雙向拉伸聚丙烯薄膜(BOPP)
  雙向拉伸聚丙烯薄膜是由聚丙烯顆粒經共擠形成片材后,再經縱橫兩個方向的拉伸而獲得的。由於拉伸分子定向,所以此薄膜的物理穩定性、機械強度、氣密性較好,透明度和光澤度較高,堅韌耐磨,是目前應用最廣泛的印刷薄膜。一般使用厚度為20~40 μ m ,應用最廣泛的為20 μ m 。其主要缺點是熱封性差,所以一般用做複合薄膜的外層薄膜,如與聚乙烯薄膜複合後防潮性、透明性、強度、挺度和印刷性均較理想,適用於盛裝乾燥食品。由於雙向拉伸聚丙烯薄膜的表面為非極性,結晶度高,表面自由能低,因此,其印刷性能較差,對油墨和膠黏劑的附著力差,在印刷和複合前需要進行表面處理。
  2.低密度聚乙烯薄膜(LDPE)
  低密度聚乙烯薄膜一般採用吹塑和流延兩種工藝製成,流延聚乙烯薄膜的厚度均勻,但由於價格較高,目前很少使用。吹塑聚乙烯薄膜是由吹塑級PE顆粒經吹塑機吹制而成的,成本較低,所以應用最為廣泛。低密度聚乙烯薄膜是一種半透明、有光澤、質地較柔軟的薄膜,具有優良的化學穩定性、熱封性、耐水性和防潮性,耐冷凍,可水煮,其主要缺點是對氧氣的阻隔性較差,常用於複合軟包裝材料的內層薄膜,而且也是目前應用最廣泛、用量最大的一種塑料包裝薄膜,約佔塑料包裝薄膜耗用量的40%以上。
  由於聚乙烯分子中不含極性基團,即其表面為非極性,且結晶度高,表面自由能低,因此,該薄膜的印刷性能較差,對油墨和膠黏劑的附著力差,因此,在印刷和複合前需要進行表面處理。
  3.聚酯薄膜(PET)
  聚酯薄膜是以聚對苯二甲酸乙二醇酯為原料,採用擠出法製成厚片,再經雙向拉伸製成的薄膜材料。它是一種無色透明、有光澤的薄膜,機械性能優良,剛性、硬度及韌性高,耐穿刺,耐摩擦,耐高溫和低溫,耐化學藥品性、耐油性、氣密性和保香性良好,是常用的阻透性複合薄膜基材之一,但聚酯薄膜的價格較高,一般厚度為12 μm,常用做蒸煮包裝的外層材料,印刷適性較好。
  4.尼龍薄膜(PA)
  尼龍薄膜是一種非常堅韌的薄膜,透明性好,並具有良好的光澤,抗張強度、拉伸強度較高,還具有較好的耐熱性、耐寒性、耐油性和耐有機溶劑性,耐磨性、耐穿刺性優良,且比較柔軟,阻氧性優良,但對水蒸氣的阻隔性較差,吸潮、透濕性較大,熱封性較差,適於包裝硬性物品,大多用於油膩性食品、肉製品、油炸食品、真空包裝食品、蒸煮食品等的包裝。
  5.流延聚丙烯薄膜(CPP)
  流延聚丙烯薄膜是採用流延工藝生產的聚丙烯薄膜,又可分為普通CPP和蒸煮級CPP兩種,透明度極好,厚度均勻,且縱橫向的性能均勻,一般用做複合薄膜的內層材料。
  普通CPP 薄膜的厚度一般在25~50μm 之間,與OPP複合后透明度較好,表面光亮,手感堅挺,一般的禮品包裝袋都採用此種材料。同時,該薄膜還具有良好的熱封性。蒸煮級CPP 薄膜的厚度一般在60~80 μ m 之間,能耐121℃、30 分鐘的高溫蒸煮,耐油性、氣密性較好,且熱封強度較高,一般的肉類包裝內層均採用蒸煮級的CPP薄膜。
  6.鍍鋁薄膜
  目前應用最多的鍍鋁薄膜主要有聚酯鍍鋁膜(VMPET)和CPP 鍍鋁膜(VMCPP)。鍍鋁膜既有塑料薄膜的特性,又具有金屬的特性,薄膜表面鍍鋁的作用是遮光、防紫外線照射,既延長了內容物的保質期,又提高了薄膜的亮度和觀感,從一定程度上代替了鋁箔,具有價廉、美觀及較好的阻隔性能,因此,鍍鋁膜在複合包裝中的應用十分廣泛,目前主要應用於餅乾等乾燥、膨化食品包裝,以及其他一些醫藥、化妝品的外包裝上。

4 薄膜材料 -性能

  聚酯鍍鋁膜一般用做複合包裝的中間層材料,由於其外觀漂亮,在高檔包裝中應用最多,如奶粉、茶葉等包裝袋。CPP 鍍鋁膜一般用做複合包裝的熱封層,常用於普通的小食品(比如餅乾)包裝。對塑料薄膜材料基本性能的要求在採購塑料薄膜材料時,必須清楚生產中對於塑料薄膜材料的性能有哪些要求,以下將作一簡單介紹。
  1.外觀
  塑料薄膜的表面應當平整光滑,無皺摺或僅有少量的活褶,無明顯的凹凸不平、黑點、雜質、晶點和僵塊,沒有條紋、斑痕、暴筋等弊病,無氣泡、針孔及破裂,鍍鋁膜的鍍鋁層應當均勻,不允許有明顯的亮條、陰陽面等現象。此外,還要求薄膜表面清潔乾淨,無灰塵、油污等。
  2.規格及偏差
  塑料薄膜的寬度、厚度及其偏差應當符合要求,而且應當厚薄均勻,橫、縱向的厚度偏差小,且偏差分佈比較均勻。此外,鍍鋁膜的鍍鋁層厚度也應符合要求。
  3.透明度和光澤度
  對於透明塑料薄膜,對其透光率要求較高,一般應達到92% 以上;而對於不透明塑料薄膜,比如白膜,則要求其白度高、不透明度好。此外,塑料薄膜還應當具有良好的光澤度,保證印刷和複合產品亮麗、美觀。
  4.物理機械性能
  由於塑料薄膜在印刷和複合過程中要受到機械力的作用,因此,要求薄膜材料必須具有一定的機械強度和柔韌性。塑料薄膜的物理機械性能主要包括拉伸強度、斷裂伸長率、撕裂強度、衝擊強度等,此外,鍍鋁膜上鍍鋁層的牢固度也應當符合要求。
  5.透濕量
  表示塑料薄膜材料在一定的條件下對水蒸氣的透過量,比如在相對濕度為90%、溫度為30℃的情況下,24小時內厚度為25 μ m 的塑料薄膜每平方米所透過的水蒸氣的質量。它從一定程度上代表了薄膜材料的防潮性,各種薄膜材料的透濕量不同,這也決定了它的應用範圍。
  6.透氧量
  表示塑料薄膜材料在一定的條件下對氧氣的透過量,比如在相對濕度為90%、溫度為23℃的情況下,24 小時內厚度為25 μ m 的塑料薄膜每平方米所透過的氧氣的體積。各種薄膜材料的透濕量也有所不同。
  7.幾何尺寸穩定性
  塑料薄膜必須具有一定的幾何尺寸穩定性,否則,其伸縮率過大,在印刷和複合過程中受到機械力或者受熱量的作用容易產生伸縮變形,不僅會影響套印精度,還會出現皺摺、捲曲等問題,嚴重影響產品質量和生產效率。
  8.化學穩定性
  塑料薄膜在印刷和複合過程中要接觸油墨、膠黏劑以及某些有機溶劑,這些都是化學物質,因此,塑料薄膜必須對所接觸的這些化學物質具有一定的耐抗性,以便不受其影響。
  9.表面張力
  為了使印刷油墨和複合用膠黏劑在塑料薄膜表面具有良好的潤濕性和黏合性,要求薄膜的表面張力應達到一定的標準,否則就會影響油墨和膠黏劑在其表面的附著力和黏合性,從而影響印刷品和複合產品的質量。比如雙向拉伸聚丙烯薄膜和低密度聚乙烯薄膜的表面張力要求達到3.8 × 10-2N/m 以上,尼龍薄膜、聚酯薄膜和聚酯鍍鋁膜的表面張力一般要求達到4.5 × 10-2N/m 以上。一般來說,塑料薄膜在印刷或者複合之前都必須經過表面處理,以提高其表面張力,並能夠順利地進行印刷和複合。

5 薄膜材料 -對印刷與複合的影響

  1.分子結構的非極性
  一般情況下,油墨和膠黏劑在塑料薄膜表面的吸附和黏合主要是靠兩者分子間的作用力來實現的。大多數塑料薄膜包裝材料的分子結構中基本沒有極性基團或只帶有弱極性基團,臨界表面張力小,惰性較強,是典型的非極性高分子材料,油墨和膠黏劑對其表面的潤濕性和親和性差,兩者分子間作用力非常弱。
  2.塑料薄膜的表面能
  塑料薄膜的表面能通常是很低的,如聚乙烯的臨界表面張力只有3.1 × 10-2N/m,聚丙烯的臨界表面張力只有3.4 × 10-2N/m,表面能低,不容易被油墨或者膠黏劑所潤濕,因此,必須使塑料薄膜的臨界表面張力大於或等於油墨或膠黏劑的表面張力,以保證油墨或膠黏劑在其表面上得到充分的潤濕。
  3.塑料薄膜的結晶度
  許多塑料薄膜不僅表面光滑,而且結晶度高,分子處於熱力學的穩定態,具有穩定的化學性能,油墨或膠黏劑分子很難在其表面產生擴散作用,從而使油墨、膠黏劑等在薄膜表面的黏附力效果很不理想。
  4.弱表面層
  在加工聚烯烴等薄膜過程中,為了使薄膜具有較好的開口性、抗靜電、耐老化、防紫外線照射等性能,往往要加入一定量的助劑,如開口劑、抗靜電劑、增塑劑、穩定劑等,這些助劑極易析出,並向表面遷移並形成油污,使薄膜表面形成強度很低的弱表面層,由於弱表面層的內聚強度要比主體的內聚強度低得多,會對印刷和複合工藝產生不利影響。
  5.塑料薄膜表面的清潔度如果環境衛生條件比較差,空氣潔凈度低,則塑料薄膜的表面極易吸附空氣中的灰塵、油脂等物質,而這些吸附物會妨礙油墨和膠黏劑跟薄膜表面的相互接觸,影響它們在塑料薄膜表面的潤濕,因此,對薄膜表面的清潔度一定要加以重視。
  上述這些因素對於印刷油墨的附著牢度、複合薄膜的黏結強度等都有很大的影響,因此,在印刷或複合之前,一般都要對塑料薄膜進行表面處理。通過對塑料薄膜進行表面處理,在非極性的塑料薄膜表面引入極性基團,改變塑料薄膜表面的化學結構,提高塑料薄膜表面的極性,同時提高其表面能,降低其表面的結晶度,提高表面層的內聚強度,既有利於改進油墨和膠黏劑在其表面的潤濕性能,又增加了兩者分子間的作用力,從而提高油墨和膠黏劑在其表面的附著性,以保證生產的順利進行。
  塑料薄膜常用的表面處理方法主要包括化學處理法、溶劑處理法、塗層處理法、火焰處理法、電暈處理和紫外線照射法等,其中目前最為常用的就是電暈處理法。電暈處理是利用尖端放電的原理,採用高頻高壓或中頻高壓對塑料薄膜表面進行處理,使其表面活化,呈多孔性,增加了表面積並提高了對油墨和膠黏劑的粘結力,同時使塑料薄膜表面發生氧化,提高了塑料薄膜的表面能,從而改善薄膜的印刷適性和複合性能。
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