技术含量高、工艺复杂是我国烟包印刷有别于国外烟包印刷技术的明显特点。我国烟包印刷技术对工艺要求之高,已远远超过了欧美发达国家。早期的烟酒、食品、日用品等包装盒用的金银卡纸主要采用复合法工艺生产,即将铝箔或镀铝膜与纸张直接复合,产品里的铝箔和塑料薄膜无法降解和回收利用,造成环境污染和资源大量浪费。为保护环境和节约资源,之后开始出现了直镀法工艺和转移法工艺。直镀法工艺是将纸张直接用镀铝机蒸镀。它遇到的问题是:
第一,在镀铝抽气时纸张水分变化量较大,即使采用了深冷的方法
,也对纸张水分有较大影响,使纸张纤维的性能受到一定影响,在后工序加工中问题较多;
第二,因为镀铝层的厚度通常只有30nm左右,所以如果不对纸张表面作预先涂布处理,就不可能使镀铝层均匀、平整,而且镀铝效果非常差,再者其后工序几乎没法使用。转移法工艺是在聚酯或其它涂膜上涂布转移镀铝涂料,干燥成膜后真空镀铝,然后涂布复合胶,将镀铝膜与纸张复合在一起,最后将薄膜剥离成为转移镀铝纸。与直镀法工艺相比,转移法工艺的突出优点是:对纸张要求低,可采用任意厚度的纸或纸板;可充分利用薄膜的平整度使纸面金属光泽更明亮。在转移法工艺中起关键作用的是转移镀铝涂料。它能赋予以下作用:与薄膜的易剥离性,以及与铝层的附着力、光亮度、滑爽度、耐磨性、印刷性、耐温性好等。
1.转移涂料的特性
转移法工艺中涂布在聚酯或其它薄膜上的涂料为转移涂料。此涂料赋予转移镀铝纸印刷适应性,以及高档、精美和防伪的特性。它直接涂布于基膜表面,经90~140℃、6~20s连续烘干,固化成膜,再进入真空镀铝机镀铝,然后与纸张通过常用胶水复合并烘干,冷却至室温后,经剥离工段剥去表面的基膜,即可得到具有鲜艳金属光泽的转移镀铝包装纸。转移涂料应具有以下特性:
(1)良好的印刷适应性。转移涂料是转移镀铝纸的可印刷层,不仅要求凹印、胶印,还要适合如UV印刷等特性印刷。
(2)优异的可剥离性、耐溶剂性,同时与薄膜有适当的初期结合力。转移涂料涂布在薄膜上,在未进行剥离转移前,要进行多道工序的操作,如二次涂布结合层(信息层)、模压、真空镀铝、复合等。该涂料与薄膜的结合力,既要满足生产工艺的需要,又要满足剥离工艺的要求。在涂布结合层(信息层)时,不能有咬底现象,因此,转移层必须具有良好的耐溶剂特性。在配方设计时,树脂的选择、配比都要进行严格的试验和筛选。
(3)对耐摩擦性和透明性有较高的要求。转移剥离后,在转移镀铝纸张的表面时,转移涂料的耐摩擦性要好。铝层在转移涂料下面,转移涂料的光亮度和透明性直接影响到铝层的光亮度能否真实再现。这些都与转移涂料的连接料有关。
(4)对镀铝层表面具有抗氧化和防潮作用,否则,其下层的镀铝层吸潮起皱,氧化后失光、发暗、发黑。
(5)应易于涂布,干燥迅速。
2转移涂料的研究进展
近.年来,随着人们生活水平和消费理念的不断提升,烟用包装材料的美观性、适用性和安全性受到广泛关注。转移涂料从性能到材质上都在不断提升,其表现为从普通转移涂料到镭射转移涂料;从不耐温转移涂料到耐高温转移涂料;从两次涂布到一次涂布;从溶剂型转移涂料到水性转移涂料。
2.1从普通转移涂料到镭射转移涂料
初期的普通转移涂料为溶剂型涂料,其作用是将真空镀铝在薄膜上的铝层转移复合在纸张上,为平衡良好的剥离性和与镀铝层的附着性,一般采用二次涂布:第一层为分离层,要求有非常好的成膜性,良好的柔韧性和抗划伤性,以及低附着力和良好的印刷适应性,常用的材料多为CAB(醋酸丁酸纤维素)、硝基纤维素、聚丙烯酸酯树脂等;第二层为“着色层或者耐温层”,要求与分离层有较好的亲合性,较高的耐温性,与铝层的结合力好。目前分离和着色技术较成熟,关键技术是分离层分离效果要好,成膜好,且着色层与分离层结合牢固,能成膜,耐温达140℃以上。随着包装防伪及精美要求的不断提升,镭射全息转移纸应用越来越广。全息转移是在转移涂料上进行全息化模压,将镭射全息的图案或信息文字信号转移到转移涂料上,要求模压温度在140~200℃之间;模压时不能黏版,能耐常用溶剂等。所以只能选用微交联的树脂来完成,单一的线性树脂不能满足此要求。镭射全息转移纸集防伪、环保和装饰于一体,为防伪包装印刷行业开辟了新的材料来源。镭射全息转移纸在包装上的应用,为我国防伪包装和包装印刷进一步上档次、上水平提供了物质基础。由于镭射全息转移纸具有理想的印刷适应性,加上纸张上的全息图案具有显著的防伪功能,在防伪包装领域发挥了巨大作用。它作为一种环保、时尚的防伪包装材料,已广泛用于各种名烟、名酒、中高档药品、食品的防伪包装。
2.2从亮光转移涂料到亚光转移涂料
早期的转移镀铝纸追求光亮的色泽及闪光效果,要求镀铝层上的转移涂料也必须透明、高光,以便充分展现镀铝层的光泽。随着消费者审美观点的变化,消费者追求包装材料呈现磨砂亚光效果。转移涂料层也从光亮透明发展到亚光,从而实现整体的磨砂亚光效果。一般采用在转移涂料中添加二氧化硅亚光粉的方法来达到消光目的,但制备的涂料在成膜过程中易产生消光不均、暗纹、消光程度不够理想、亚光粉沉降等缺点。全亚光的转移镀铝纸涂料是利用某些高分子材料间不相容的原理,将高分子树脂溶解在溶剂中制备成涂料,用凹版方法涂布涂膜,涂膜在烘干过程中,由于树脂间的不相容性而相互析出,形成砂磨状凹凸表面,产生光漫反射而消光。
2.3从不耐温转移涂料到耐高温转移涂料
转移涂层作为铝层的保护层起隔离保护作用,在后期的镭射模压、印刷工序中需经受温度、摩擦、溶剂环境,转移涂层需耐温、耐摩擦、耐溶剂侵蚀才能保护铝层的持久光亮、不起皱、不氧化。转移涂料也从不耐高温涂料改进为耐高温涂料。
2.4从两次涂布到一次涂布
为了使薄膜转移干净,常常要在普通薄膜上进行两次涂布。由于是两次涂布,需两次干燥,导致能耗高、生产效率较低,也容易出现两层之间结合不牢、分层的弊病。
从两次涂布到一次涂布形成的单涂层转移涂料具备以下优点:一次涂布,相比较两次涂布工序简单,生产效率高,能耗小,排放少,涂布量小,成本低;产品的工艺适应性好,适用不同厂家的不同工艺条件;涂布综合性能和剥离性能优异,与铝附着力好,耐磨性、耐温性、耐溶剂性、柔韧性好,表面光亮度高,与油墨印刷适应性好。涂料组分有纤维素类树脂、氯醋树脂、聚丙烯酸酯树脂、溶剂等。
2.5从溶剂型转移涂料到水性转移涂料
近几年,随着人们生活水平和消费理念的不断提升,烟用包装材料的适用性和安全性受到广泛关注。一旦包装材料中残留的有机溶剂过量,很可能影响卷烟产品的吸味,甚至危害消费者的健康。研究表明:某些卷烟产品存在的异常气味,大部分与包装材料中的挥发性有机化合物(VOC)有关。这就要求转移涂料从溶剂型向水性化转化。