水性油脂阻隔塗層：提高印刷穩定性、印刷適性並降低後加工的難度
- 台灣柔版印刷協會
- 2月5日
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已更新：2月26日
根據多年經驗，品牌商深刻認知消費者往往被視覺效果影響消費決定。包裝設計公司慣於用吸睛的圖像、明亮的顏色及動人的命名來刺激消費。如果圖像效果一般，可能會促使消費者瀏覽其他替代產品，這個情況在包裝讓消費者對其承載的產品有負面感覺時尤為顯著。
當你在超市貨架上看到磨損或損壞的包裝時，你會購買嗎？那麼你會選擇滲漏或有污漬的包裝嗎？
很多食品帶有油脂，相應的包裝必須阻隔這些油脂的傳遞，消費者則希望這些油脂不要沾到我們的衣服、傢俱或車子內裝。為此，氟化物被應用在這類紙包裝上。
表面張力是決定液體將浸濕或沾黏在物體表面。若是浸濕，則液體的表面張力必須低於物體表面：
如果液體的表面張力遠大於物體表面，液體將會凝聚起來不會擴散
一般食物油脂的表面張力低於水，導致他們很容易在纖維類包裝的表面沾黏並擴散
當我們在紙包裝上塗布氟化物後可以降低表面張力，這樣就能防止液體沾黏。這就像水珠凝結在打過蠟的車體上。
隨著液體跟物體表面張力的變化，液體會出現凝結或浸濕的情況
氟化物雖然具有效防油脂的功能，但也存有環保顧慮。2019 年 2 月，美國環保署針對氟烷基物質提出規範計劃。上世紀 40 年代開始，氟烷基物質就被廣泛應用。美國環保署計劃對氟烷基物質做出短期及長期的規範，降低其對消費者及環境的不良影響。因此品牌商也開始採用替代方案，水性塗層是其中比較成功的替代物之一。
水性塗層也可以保護包裝免受油脂的影響，但作用的原理不太一樣。它會在包裝表面形成一層膜來阻隔油脂的侵入而不是排除（譯者註：氟化物的作用是降低包裝的表面張力，如此油脂會凝結，易於離開包裝表面）。但如果塗布有瑕疵或不均勻，效果將大打折扣。此外，在包裝成型（譯者註：例如製袋或製杯）過程中摺疊或壓痕容易造成塗層的碎裂，這些裂痕成為塗層的脆弱點，油脂很容易透過這些縫隙侵入纖維層，造成明顯的污漬。
氟化物通常在造紙的過程中添加到纖維材料裡，具有很好的阻隔效果，包括摺邊區域。水性塗層則是在印刷過程中施加的，不太會滲透到纖維層裡去。因此當前有些應用上，水性塗層的表現仍不如氟化物，還需要進一步研發克服。
此外，水性塗層必須在室溫到 60 度的範圍內都能有良好的阻隔表現，畢竟很多食品必須在煮熟後立即包裝。而且水性塗層必須具有彈性，因為包裝通常需要通過摺疊及壓痕的工序製成。
除了油脂阻隔性的考量外，無論是柔印、凹印或膠印，還要考慮水性塗層的印刷適性。印刷適性表示塗層必須有良好的再溶性，以免乾涸在印刷輥面上，又必須能夠及時在印刷材料上乾燥，不能在材料收卷或堆疊時轉移到另一面上。既然塗層施加在包裝的內側，目的是防止油脂滲透材料，因此塗層的原料必須符合食品衛生安全。
原材料及塗層供應商必須通過相關的測試，證明塗布好的材料符合印刷適性及品牌商的安全要求。
在研發過程中，要記錄每個配方的黏度、酸鹼值、固含量、結晶度、最低結膜溫度及外觀，便於預測塗層在塗布、印刷、使用過程中的表現。
決定配方的基本參數後，還要依實際使用方式來做調整，要驗證好印刷適性、再溶性、結晶、附著力、承壓能力、耐水及耐摩擦性、隔氧性，對水霧、蒸汽、油脂的阻隔性。必要的話再添加樹脂、蠟或添加劑來提高塗層的性能。
此外，針對實際塗布操作還要進行塗層厚度測試，可能單層塗布或者多層塗布，要視印刷方式及印刷色組數而定。
塗層厚數測試有助於決定塗層液用量及成本，有時分兩層塗布還能夠改善塗布的性能：
第一層塗布先將材料的縫隙填上，讓表面更均勻，給第二層塗布創造有利條件
第二層塗布將第一層的針孔或瑕疵填上，即便分兩次塗布的總量跟一次塗布的一樣，但兩次塗布的阻隔效果強於一次性的
油脂阻隔效果可以利用以下方法評估：用一張濾紙充分浸漬油脂，跟塗布好的材料貼合，然後用兩片玻璃把它們夾起來。未塗布一側可以通過玻璃來觀察，就能夠由油脂滲透的情況來決定阻隔性能的好壞。
也可以拿摺疊或壓痕過的塗布材料來測試，也能在室溫或高溫下看看塗層能夠維持多久不被油脂滲透。
除了阻隔性能外，印刷適性、穩定性及後續加工性能都要被仔細評估，否則都會影響後續的適用性。
油脂阻隔塗層尤其對零食及速食包裝很重要，為符合品牌商的需求，採用氟化物的替代品是必然趨勢。丙烯酸水性塗層具有環保特性，對降低環境衝擊及提高食品安全有良好的表現，是其中一項理想的選擇。
※ 本文翻譯自美國 FTA " FLEXO " 雜誌 2020年 6月刊
原文標題：Water-Based Grease Barriers
由「信華柔印科技 * 嘉昱有限公司」提供予「台灣柔版印刷協會」網站使用
※ 作者：Andrew Seecharan
BASF公司北美地區樹脂部門技術專家
※ 譯者：信華柔印科技 * 嘉昱有限公司--林嘉彥 先生
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