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薄膜表面張力:薄膜吹製及儲存方式影響材料的存放期限



無論是用於標籤、收縮膜、直立袋或其他軟包裝的薄膜材料都是不吸墨的,都必須在薄膜表面進行處理,才能讓油墨、塗料或膠水附著牢固。處理好油墨、塗料與印刷材料的表面張力關係很重要,否則就會有附著力的問題。


電暈處理是我們改變印刷材料表面結構提高附著力常用的方法,表面張力的測量單位是達因(Dyne),代表每平方米-每分鐘施予的能量值。時間是表面張力的敵人,所有材料的表面張力都會從表面處理完成的那一刻開始衰減。並且隨著運輸或儲存條件的差異,薄膜的表面張力會出現不同程度的變化,甚至每一卷都會不同,我們認為是添加劑或雜質造成的影響。所以在薄膜使用前應該檢測一下表面張力,必要時甚至重新處理。不同應用下,不同材料會有不同的表現,所以情況是多變的。


同一家供應商不同卷的材料表現會有差異,不同供應商的就更不用說了。一般來說,相同的材料會有不同的價格,代表在性能上也會有分別。較低的售價通常表示需要花費更大的氣力提高達因值或必須降低印刷速度,有時兩者兼具。這很符合“一分錢一分貨”這句老話。


使用達因筆檢測材料的表面張力


 

做好事前檢測工作


在印刷前的準備階段投入時間及成本絕對比等到生產階段出問題來得划算,能夠預先掌握清楚情況,自然就不會發生慘痛的失誤。要確保每道工序能順利地進行,必須提前檢測好材料的表面張力,這意味在印刷、上膠以及塗布之前,都應該檢測。窄幅印刷通常將不同步驟連線完成,所以這樣的檢測在窄幅印刷也是很有必要的。隨著數位印刷的普及,數位印刷油墨與材料表面張力的匹配更需要經常關注。


進行液滴接觸角度測試能得出薄膜精確的表面張力,可用來判斷油墨或膠水是否匹配。剝離測試用來測量將複合膜剝離所需的力量,可以評估貼合強度是否充足。以典型的咖啡包裝為例,通常是多層膜材料。必須在PP膜的表面施加電暈處理,才能得到良好的印刷效果,並且在跟金屬膜貼合時得到足夠的強度。但我們必須預先掌握清楚各層材料的表面張力情況,才能決定處理的強度及速度。


 

實際生產情況


在薄膜包裝的實際生產階段,情況更加複雜。薄膜被吹製出來後,接著被印刷,然後在貼合之前還得上膠,最後在完成前可能還要塗布,這些工序之間會有時間的遞延,有時較長,有時較短。


Vetaphone 的精密測試實驗室



薄膜被吹製出來時都會施加電暈處理賦予一定的表面張力,但這些材料到底何時才會投入生產使用將是關鍵因素,這個時間差我們稱為“儲存時間”。


要讓液體牢固地附著在薄膜上,必須調整好兩者之間的表面張力差值。未經電暈處理的薄膜表面張力低,液體會在薄膜表面凝結成珠。對薄膜施加電暈處理可以提高表面張力,這樣液體就能在薄膜表面附著。這可以提高包裝的質量並減少產品報廢的可能。


通常最大的時間差存在薄膜吹製後跟印刷之間,有可能是幾天,更可能是數周甚至幾個月。因此薄膜的存放很重要!但材料供應商往往沒有針對不同薄膜的存放要求提供明確的指引。由於使用者存放條件的差異,會造成表面張力衰減的不同。薄膜吹製的時候就必須正確施予電暈處理,這是影響存放時間及使用前加強處理效果的關鍵條件。


薄膜存放時室溫盡量維持在 15 到 20 度(譯者註:這項要求對亞洲地區很苛刻,就是盡量維持低溫吧),濕度在 50~60 %。有些運輸卡車附有空調,這樣的條件更好!同時還要確保薄膜材料的密封,隔絕灰塵。向油墨及膠水供應商索取表面張力的資料,這樣才能精確計算每道處理工序之前所需提升的表面張力差值。


這裡必須做一個選擇,是購買成本較高但從一開始就處理好的?還是採購便宜但後續需要花時間及成本再做處理的材料?


 

表面張力衰減特性


四項影響表面張力衰減的因素:時間、濕度、添加劑及雜質,這些因素組成我們所謂的衰減特性。達因筆是檢測薄膜表面張力最簡單、可靠並廉價的方式,可以節省大量因表面張力不當造成的後續損失。我們測試過兩款不同的 PE 材料,其中一款有 600 ppm 的添加劑,另一款表面帶塗布。兩款材料開頭衰減的速度相當,表面帶塗布的材料一個月後表面張力就停留在 42 達因,另一款材料則是持續衰減,在 3個月後降到 36 達因。這就是前期投入跟後期再花時間成本去提升的分別。


我們的測試也表明,相較等離子處理,電暈處理的表面張力衰減速度較快。等離子處理可以達到較高的達因值,而且衰減後還能停留在較高的水準。因此,等離子處理對於需要較高表面張力或者維持較長時間的應用最合適,例如農業用膜。但等離子處理比較複雜且昂貴,所以電暈處理仍是最普及的處理方式。


清楚掌握材料的特性很關鍵,材料的純度多高?有多少比例的添加劑?造粒的方式?這些都會對衰減特性造成影響。但最簡單的辦法其實是縮短存放時間,在表面張力嚴重衰減之前就投入使用,這樣就可以避免衰減的困擾。


 

※ 本文翻譯自美國 FTA " FLEXO " 雜誌 2022年 4月刊

原文標題:Dyne & Decay

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:Jan Eisby

Vetaphone 公司 銷售總監,有25年工作經驗

Vetaphone 是一家丹麥公司,專業從事電暈處理有70多年經驗







※ 譯者:信華柔印科技 * 嘉昱有限公司--林嘉彥 先生




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