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  覆膜         
覆膜
[ 作者:科印网专题    转贴自:http://www.keyin.cn/keyin/subject/fumo/index.htm    点击数:189    更新时间:2003/1/4    文章录入:谢川 ]
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覆膜工艺是印刷之后的一种表面加工工艺,又被人们称为印后过塑、印后裱胶或印后贴膜,是指用覆膜机在印品的表面覆盖一层0.012~0.020mm厚的透明塑料薄膜而形成一种纸塑合一的产品加工技术。一般来说,根据所用工艺可分为即涂膜、预涂膜两种,根据薄膜材料的不同分为亮光膜、亚光膜两种。
  作为保护和装饰印刷品表面的一种工艺方式,覆膜在印后加工中占很大的份额,随便走进一个书店,你就会发现,大多数图书都采用这种方式。这是因为经过覆膜的印刷品,表面会更加平滑、光亮、耐污、耐水、耐磨,书刊封面的色彩更加鲜艳夺目、不易被损坏,印刷品的耐磨性、耐折性、抗拉性和耐湿性都得到了很大程度的加强,保护了各类印刷品的外观效果,提高了使用寿命。最值得一提的就是,覆膜可以很大程度地弥补印刷产品的质量缺陷,许多在印刷过程中出现的表观缺陷,经过覆膜以后(尤其是覆亚光膜后),都可以被遮盖。
  因此,覆膜工艺在我国广泛应用于各类包装装潢印刷品,各种装订形式的书刊、本册、挂历、地图等,是一种很受欢迎的印品表面加工技术。覆膜工艺于20世纪80年代进入我国,由于它的诸多优点,在极短时间内便风靡全国,并逐渐成为书刊表面装饰的宠儿。
  如今,人们的环保意识逐渐增强,相关法律法规不断完善,覆膜加工过程中所产生的污染和覆膜制品废弃时重复利用困难这两大问题摆在人们面前,提起覆膜,人们往往会想到“白色污染”。许多业内人士对覆膜的功能以及能否继续应用产生怀疑,原国家经济贸易委员会在2002年发布的第32号令中,已将溶剂型即涂覆膜机列入第三批《淘汰落后生产能力、工艺和产品的目录》中。
  可以肯定,在今后的发展过程中,覆膜技术将会接受越来越多的考验。覆膜将会怎样发展?是完全淘汰还是合理发展?这些问题都将成为覆膜工艺发展过程中无法回避的难题。

预涂覆膜工艺
 
  覆膜前的准备工作
  (1)用于覆膜的BOPP薄膜的厚度一般应在0.01~0.02mm之间,透明度应在90%以上,且热收缩率要小。
  (2)上机前,应检查BOPP薄膜是否在保质期内,薄膜上的涂胶层是否均匀,表面是否被划伤、压伤。薄膜的涂胶面要穿过加热滚筒并面向印刷品。
  (3)橡胶辊和加热滚筒一定要保持洁净,两边的压力平衡辊必须转动灵活。
  (4)根据纸张厚度调节和确定输纸辊的间隙。
  (5)根据产品尺寸选择不同宽度的BOPP薄膜,同时应根据产品的要求调节好侧规。
  (6)调节好导膜辊,使薄膜两边的张力一致,薄膜的表面平展、无皱褶。
  预涂膜覆膜工艺控制要点
  预涂膜覆膜工艺的关键技术主要是对覆膜温度、覆膜压力和覆膜速度的控制等几个方面。
  1.覆膜温度
  温度是预涂膜覆膜的首要因素,因为预涂膜上的黏合剂是热熔胶,温度决定了热熔胶的熔融状态,决定了热熔胶分子向BOPP薄膜、印刷品墨层、纸张等的渗透能力和扩散能力。尽管覆膜温度的提高有助于黏合强度的增强,但温度过高会使薄膜产生收缩,产品表面发亮、起泡,使产品产生皱褶。根据实践经验,覆膜温度应控制在70~100℃之间。
  2.覆膜压力
  纸张的表面并不平整,只有在适宜的压力下,熔融状态的热熔胶才能完全覆盖印刷品表面,覆膜产品才光亮,黏结效果好。压力小,黏结不牢;压力大一些,有助于提高薄膜和纸制品间的结合力。但是,如果压力过大,又容易使产品产生皱褶,而且容易使橡胶辊表面受伤、变形,降低橡胶辊的使用寿命。随着压力的增大,使橡胶辊和加热滚筒间的接触压力增大,使两辊的轴头、轴承负荷加重,磨损加剧,同时使传动系统的负荷加重,因而压力太大会影响整机的使用寿命。
  在实际生产中,应当根据纸张的不同来调节压力。比如对于纸质疏松的纸张,压力要大一些,反之则小一些。根据经验,覆膜压力一般设定为8~25MPa为宜。
  3.覆膜速度
  覆膜速度的快慢决定了预涂膜上的黏合剂在加热滚筒上的熔化时间以及薄膜和纸张的接触时间。覆膜速度慢,BOPP薄膜上黏合剂的受热时间相对较长,薄膜和纸张的压合时间长,黏结效果好,但生产效率低。覆膜速度快,BOPP薄膜上的黏合剂在加热滚筒上的受热时间短,薄膜和纸张的接触时间短,黏合效果差。国产预涂膜覆膜设备的生产速度一般控制在5~30m/min之间。
  以上对预涂膜覆膜中的三大关键工艺技术——覆膜温度、覆膜压力和覆膜速度做了简单分析,但三者之间的调节配合应根据所使用设备的不同、覆膜产品种类的不同以及所使用薄膜种类的不同等实际情况,灵活掌握,只有这样才能得到高质量的覆膜产品。
  4.特殊印刷品覆膜参数控制
  特殊印刷品是指印刷面积大、墨层厚、色泽深、纸张含水量大、纸张尺寸大的印刷品。对此类印刷品进行覆膜时,覆膜参数控制一般如下。
  覆膜温度:95~115℃
  覆膜压力:16~25Mpa
  覆膜速度:5~10m/min
  影响覆膜质量的其他因素
  1.油墨
  需要采用预涂膜覆膜的产品,在印刷时最好采用亮光快干油墨进行印刷,但使用时不宜多放催化剂,否则墨层表面会产生晶化。另外,油墨黏度、含油量的不同等都会影响覆膜效果。
  2.黏合剂的涂布情况
  BOPP薄膜上的黏合剂层要求薄而均匀,在保证黏结牢固的前提下,应尽量选择黏合剂涂层薄一些的预涂膜,否则会影响其熔化效果。
  覆膜常见问题及解决办法
  1.产品出现雪花点
  (1) 橡胶辊压力不够,应适当增加压力。
  (2) 预涂膜上的胶熔化不完全,可以通过以下方法解决。
  ①适当提高覆膜温度。
  ②增大薄膜和加热滚筒的接触面积,使相同速度下膜上黏合剂的受热熔化程度增加。
  ③降低覆膜速度。
  (3) 预涂膜的涂胶面上有灰尘、杂质,应及时清除。
  2.产品出现皱褶
  (1) 橡胶辊的压力太大,致使薄膜变形,应适当减小压力。
  (2) 橡胶辊表面受损、不平整,应更换橡胶辊。
  (3) 橡胶辊和加热滚筒间的压力不平衡,应予以适当调节。
  (4) 薄膜两边的张力不一致,或有波浪边,应更换薄膜材料。
  3.分切后产品卷曲
  (1) 薄膜张力过大,使膜产生伸缩变形,应调节给膜张紧螺钉。
  (2) 收卷张力大,使薄膜和纸张同时变形,应调节收卷张紧机构。
  (3) 环境湿度大,应将生产车间的湿度控制在60%左右。
  (4) 干燥时间短,应适当延长干燥时间,待覆膜产品在收卷辊上完全干燥冷却以后,再裁膜分切。
  4.黏结不牢,脱膜
  (1) 预涂膜超过保质期,更换新的预涂膜。
  (2) 印刷品墨层未干,应延长印刷品的干燥时间,尤其是在对特殊印刷品覆膜时更应注意。
  (3) 覆膜压力小、速度快、温度低,可适当加大覆膜压力,降低覆膜速度,提高覆膜温度。
  影响预涂膜覆膜质量
  影响预涂膜覆膜质量主要是温度、压力、速度三大因素,因此正确处理三者的关系,对保证预涂膜覆膜质量以及给下工序的生产 带来的影响至关重要。
  我们知道:纸塑覆会是热压合物理作用的综合结果,温度、压力、速度是实现这种物理综合作用的三个基本因素,正确处理好这三者的关系是工艺操作技术的关键。
  温度:是覆膜的第一关键,预涂膜用的粘合剂是热熔胶,温度决定着热熔胶的熔融状态,决定着热熔胶的流平性能,决定着热熔胶分子向BOPP薄膜、印刷墨层、纸张基材等三种物质分子间的扩散能力,同时也决定着热熔胶的结晶度,只有正确控制工作区域的温度,才能使预涂膜在薄膜上的固态热熔胶层彻底熔融成为粘流状态,具有合适的流动性以实现对印刷品表面的润湿粘结,同时保证复合后即时固化.使复膜产品达到外观平整、够光亮、胶层熔融程度好、无折痕。并能将油墨剥离。覆膜过程的温度控制还影响和决定着覆膜用热熔胶解决受热时的变化,以及对新热力的抗衡力度。因此,严格控制温度是预涂膜覆膜的首要关键。根据我们的实践.温度控制在80~100度左右范围较适宜。
  压力:在正确控制覆合温度的同时还应使用适当的压力,因为纸张本身表面并不十分平整,只有在压力作用下,粘流状态的热熔胶才会在赶走印刷品表面的空气过程中充分润湿纸印刷品表面。产生胶体分子向纸质印刷品墨层、纸张分子间的扩散、错位、实现良好的粘结,形成对印刷品全表面的完整覆盖,使印刷品达到光亮、无雾状、胶层流平、无折痕,粘接效果良好,在不皱折的情况下,适当加大压力,才能使热熔胶的热塑性固化机能得以充分表现.以保证覆膜产品在复合后再加上的过程中.对各种物理剥离、冲击力等影响作用具有较强的抵抗能力.(如压痕、烫金.热熔胶们皮等)以达到复合印刷品内部结构和表面状态达到完美的统一 速度:纸面覆膜是在动态进行中的复合运动。其运动速度决定了纸塑复合体在热压合体在热压合工作介面上停留的时间、也决定了复膜机输入的温度、压力以及在实际生产过程中对纸塑复合作所结出的实际作用值.当覆膜温度和压力固定后.
  速度的变化将使覆膜效果随之发生变化,而且由于有温度上限和压力供给的限制,只会由小于设定值的方向变化,并随速度的加快,降幅明显,热压作用力衰退,使复合效果恶化。运行速度太快.粘结不牢.会有雾状,太慢则无效率.甚至起泡。
  所以复合运行速度.决定了预涂膜和纸印刷品实现粘结的时间.根据我们的经验一般速度控制在对开纸一分钟10-20张左右较适宜。(电子覆膜机的速度由于热压滚 筒较小.速度应慢点)温度、压力、速度三大因素的实际作用值部有一定的范围。由于设备的不同. 这就需要我们在实践中找到最佳的作用值,以确保预涂膜的复合效果以及为下工序的胶钉封面书脊不离壳、不起泡创造有利条件。
  预涂膜的复合、如何为下工序(包括压痕、烫金、无线胶订上封面等)创造有利条件,也是我们在使用预涂膜进行覆膜操作工艺过程中值得考虑的重要因素之一。
  预涂膜与纸印刷品复合时.下限为 80C ,上限为100C 。直观以复合体脱离热压滚筒后亮度高,不发雾,平度好,无起泡为基准,在这样的温度区域内,热熔胶从外表到内部深处,整个都可以充分接受热力的作用,胶体内各种原材料共混后的改性可以得到充分的发挥,整个胶层彻底熔融.产生了真正的、牢固的粘结,而非表面的、浅层次的、经不得折弯或再加热出现的离壳、起泡现象。
  当下限温度稍向下时复合产品的亮度就会有所下降。而当上限温度略有升高时,即会在薄膜表面烫出不平滑的,形状不同的泡泡。(电子复膜机这种现象特别明显)恰到好处地掌握覆膜温度临界工作区域.不仅复合效果好,同时还使热熔胶体接近交联反应的热点,胶体的固化近似发硬、这样当其再度受热时就不会轻易软化,覆膜操作正确的温度控制方法,就是精细掌握这种极为接近交联反应温度的覆膜温度。

即涂覆膜
  
  覆膜作为印刷制品表面装饰的精加工工艺,在我国印刷及包装等行业内得到广泛的应用。但目前我国90%的覆膜工艺仍在采用国际上60年代的即涂覆膜技术,这种技术使用过程复杂,并给我们的环境及身体带来极大的危害,主要表现如下:
  1.即涂覆膜过程中大量使用含苯溶剂,而苯是一种极强的致癌、致残、致畸胎的物质。因我国仍大量使用含剧毒的即涂覆膜工艺,导致在我们生活中有大量通过即涂技术覆膜的印刷包装产品,比如教科书等图书的覆膜封面、食品覆膜包装、药品覆膜包装、玩具覆膜包装、饮料覆膜包装等等。这些残留有含苯溶剂的覆膜包装产品在使用中还会持续地与人们接触,在日常生活中埋下了一颗颗危害健康的不定时炸弹。其危害,特别是对儿童的危害,非常大。根据美国国家癌症学会04年8月的一份研究报告表明,儿童长期接触含苯的产品,最容易患上白血病等血液病。
  2.因即涂覆膜过程中使用含苯溶剂,对生产现场操作人员的身体有极大的危害。目前我国99%的覆膜工人为女工,而其中的55%是未婚女工。这些女工长期在覆膜车间工作容易发生急性苯中毒及亚急性苯中毒,易产生再生障碍性贫血、急性白血病等等,严重的会导致死亡。未生育的女工还容易发生习惯性流产或产出畸型胎儿。目前在我国因覆膜原因导致不能生育或习惯性流产的诉讼案件已有数起。
  苯对人体的危害
  苯可以在肝脏和骨髓中进行代谢,而骨髓是红细胞、白细胞和血小板的形成部位。故苯进入体内可在造血组织本身形成具有血液毒性的代谢产物,长期接触苯可引起骨髓与遗传损害,血常规检查也可发现白细胞、血小板减少、全血细胞减少与再生障碍性贫血,甚至发生白血病。
   3.即涂覆膜过程中大量使用的溶剂具有挥发性,而且其工艺也要求溶剂完全挥发,这样就对环境造成了极大的危害。同时,这些挥发的溶剂也会在生产过程中埋下火灾和爆炸的重大隐患。
水性覆膜工艺
 
  覆膜有油性、水性及热压预涂(干性)三种,油性、热压预涂(干性)覆膜的生产工艺有污染,已属于逐步被淘汰的生产工艺,水性覆膜既经济实惠已是国内覆膜流行的生产方式。
  水性覆膜的工艺流程为:给纸部给纸——输纸台输纸——薄膜涂黏合剂——印刷品覆膜——收卷——悬挂干燥——分切——平放定型。用于水性覆膜的塑料薄膜,基本与传统的油性覆膜相同,主要为聚丙烯薄膜,也可用聚氯 乙烯薄膜、聚乙烯薄膜、聚酯薄膜等。对薄膜的电晕处理要求程度较低.覆膜后存放时间长,油性、热压预涂(干性)覆膜对薄膜的电晕处理要求较高。黏合剂也被称为水性胶.主要原料配比约为:醋酸乙烯·乙烯聚合乳液(VAE)75%—85%、松香3%—5%、乳化剂3%—5%、水5%—10%、其它添加剂1%—2%。水性覆膜不需要经过加热干燥,直接收卷,速度达到70—80米/分钟,是其它覆膜方式生产的2~3倍。
  水性覆膜工艺使用水性环保胶水,不需加热干燥装置,高速节能且光泽度高,因其特性也存在一些不足之处,在一些产品上要慎用。不适合大面积图文产品的覆膜水性覆膜的胶水含有一定的水分,在用于大面积(特别是大实地覆膜)的图文产品时,在图文表面呈现较大面积的雪花状斑点,影响产品的外观质量,加大施胶量也改观不多,只能采用油性或热压预涂膜工艺代替施工。
  因客户要求有的产品需要双面覆膜,如果用水性覆膜工艺生产,其胶水内含水量多,导致印品覆膜后水分难以短期挥发,使印品发软,达不到客户的要求,出现质量事故问题。覆膜后3—5天内不易进行凹凸加工由于水性覆膜的水性胶里有水,有时覆膜后3—5天里难以完全干燥,如对其产品进行压凹凸加工会在其接触面产生粘贴不牢固、起泡等问题,在铜版纸上表现最为突出。例如一些手提袋,用水性覆膜后的压痕杠线不是很平直的,有时会发白、起泡,影响产品外观。后续加工等待,准备时间过长水性覆膜的产品经大张分割后24—48小时的平放定型.有时还经35~40℃的烘烤才能流入下道工序施工,目的是将其胶水的水分挥发,稳定粘贴强度及覆膜产品的挺度,才能进行后续加工,有时还要采取一些特殊手段才能满足要求。
  印刷图文变色主要出现在大面积的专色印刷品上覆膜,如印金、银墨的产品水性覆膜后颜色会发生变化,由于胶水中的一些化学物质和水与金墨(内含铜粉较多)或银墨(内含铝粉较多)发生化学反应所致,这时只能采用油性或热压预涂膜工艺。
  水性覆膜产品有其独到之处:①对于骑马订类的封面特别是较薄的封面用水性覆膜不会受潮发生卷曲;②生产适性要求也不高,适合大批量流水线生产;③投入的价格成本不高,综合成本较低:④不易污染环境,属于环保型产品,也代表覆膜的发展方向。
覆膜加工设备
 
  覆膜设备有即涂型覆膜机和预涂型覆膜机两大类。即涂型覆膜机适用范围宽、加工性能稳定可靠,是广泛使用的覆膜设备。预涂型覆膜机,无上胶和干燥部分,体积小、造价低、操作灵活方便,不仅适用大批量印刷品的覆膜加工,而且适用自动化桌面办公系统等小批量、零散的印刷品覆膜加工。目前国内已生产出采用计算机控制的先进的预涂型覆膜机。
  预涂型覆膜机具有广阔的应用前景和普及价值,是覆膜机的发展方向。但是,受预涂塑料覆膜等一些条件的限制,国内现在采用的仍很少。
  即涂覆膜设备
  即涂型覆膜机是将卷筒塑料薄膜涂敷粘合剂后经干燥,由加压复合部分与印刷品复合在一起的专用设备。即徐型覆膜机有全自动机和半自动机两种。各类机型在结构、覆膜工艺方面都有独到之处,但其基本结构及工作原理是一致的,主要由放卷、上胶涂布、干燥、复合、收卷五个部分以及机械传动、张力自动控制、放卷自动调偏等附属装置组成,如图11-2所示。

图1即涂型覆膜机结构简图
1-塑料薄膜放卷部分 2-涂布部分 3-印刷品输入台 4-热压复合部分
5-辅助层压部分 6-印刷品复卷部分 7-干燥通道

  1.放卷部分。塑料薄膜的放卷作业要求薄膜始终保持恒定的张力。张力太大,易产生纵向皱沼,反之易产生横向皱格,均不利于粘合剂的涂布及同印刷品的复合。为保持合适的张力,放卷部分一般设有张力控制装置,常见的有机械摩擦盘式离合器、交流力短电机、磁粉离合器等。

图11-3 滚筒逆转式刮胶示意图
1-供料辊 2-涂胶辊 3-刮胶辊 4-塑料薄膜 5、6-反压辊 7-刮胶板

  2.上胶涂布部分。薄膜放卷后经过涂辊进入上胶部分。涂布形式有:滚筒逆转式、凹式、无刮刀直接涂胶以及有刮刀直接涂胶等。
  (l)滚筒逆转式涂胶。属间接涂胶,是各机型采用最多的一种。结构原理如图11-3所示。供胶辊从贮胶槽中带出胶液,刮胶辊、刮胶板可将多余胶液重新刮回贮胶槽。薄膜反压辊将待涂薄膜压向经匀胶后的涂胶辊表面,并保持一定的接触面积,在压力和粘合力作用下胶液不断地涂敷在薄膜表面。涂胶量可通过调节刮胶辊与涂胶辊、刮胶辊与利胶板之间的距离来改变。
  (2)凹式涂胶。由一个表面刻有网纹的金属涂胶辊和一组薄膜分区辊组成,见图11-4。涂胶辊直接浸入胶液,随辊的转动从贮胶槽中将胶液带出,由刮刀刮去辊表面多余的胶液。在压膜辊作用下,辊的凹槽中的胶液由定向运动的待涂薄膜带动并均匀地徐敷于薄膜表面。可通过调整涂布辊轴表面栅格网纹、粘合剂的特性值、压膜辊压力值等来控制涂胶量。

图11-4 凹式涂胶示意图
1-网纹涂胶辊 2-刮胶刀 3-塑料薄膜 4-反压辊

  凹式涂胶的优点是能够较准确地控制涂胶量,涂布均匀;但是网纹辊加工困难、易损坏,需要经常清洗,另外涂布时对粘合剂要求较高。
  (3)无刮刀辊挤压式涂胶。涂胶辊直接浸入胶液,涂布时,涂胶辊带出胶液经匀胶辊匀胶后,靠压膜辊与涂胶辊间的挤压力完成涂胶,见图11-5。

图11-5 无刮刀辊挤压式涂胶示意图
1-涂胶辊 2-加胶辊 3-压胶辊 4-塑料薄膜

  挤压时,压力、粘合剂性能指标及涂布车速等决定胶层厚度。涂胶量通过调节涂胶辊与匀胶辊、涂胶辊与压膜辊之间的挤压力实现。因此,对各辊表面精度、圆柱度及径向跳动公差等都有较高的要求。
  (4)有刮刀直接涂胶。涂胶辊直接浸入胶液,并不断转动,从胶槽中带动胶液,经刮刀除去多余胶液后,同薄膜表面接触完成涂胶。见图11-6。

图11-6 有刮刀直接涂胶示意图
1-涂胶辊 2-刮胶刀 3-塑料薄膜 4、5-反压辊

  有刮刀直接涂胶方式力,在设计上要求刮刀须刮勺涂胶辊表面的胶液,即要求刮胶刀刃口直线度、涂胶辊表面精度相当高。刮胶刀一般由平整度高、光洁度和弹性好的不锈钢带制成。
  3.干燥部分。涂敷在塑料薄膜表面的粘合剂涂层中含有大量溶剂,有一定的流动性,复合前必须通过干燥处理。干燥部分多采用隧道式,依机型不同干燥道长度在1.5~5.5m之间。根据溶剂挥发机理,干燥道设计成三个区:
  (1)蒸发区。该区应尽可能在薄膜表面形成紊流风,以利溶剂挥发。
  (2)熟化区。根据薄膜、粘合剂性质设定自动温度控制区,一般控制在50~80℃,加热方式有红外线加热、电热管直接辐射加热等,自动平衡温度控制由安装在熟化区的热敏感元件实现。
  (3)溶剂排除区。为及时排除粘合剂干燥中挥发出的溶剂,减少干燥道中蒸气压,该区设计有排风抽气装置,一般为风扇或引风机等。
  4.复合部分。主要由镀铬热压辊、橡胶压力辊及压力调整机械等组成。
  (1)热压辊。热压辊为空心辊,内装电热装置,辊筒温度通过传感器和操纵台的仪器仪表来控制。热压辊的表面状态和热功率密度对覆膜产品质量有很大影响。一般覆膜工艺要求热压温度为60~80℃,面积热流量2.5~4.5W/cm2。
  (2)橡胶压力辊。将被覆产品以一定压力压向热压辊,使其固化粘牢。复合时的接触压力对粘合强度及外观质量有密切关系,一般为15.0~25.0mPa。橡胶压力辊长期在高温下工作,又要保持辊面平整、光滑、横向变形小,抗撕性及剥离性良好,因而多采用抗撕性较好的硅橡胶。
  (3)压力调整机构。用以调节热压辊和橡胶压力辊间的压力。压力调整机构可采用简单偏心机构、偏心凸轮机构、丝杆、螺母机构等;但为简化机械传动零部件,并提高压力控制精度,目前大都采用液(气)压式压力调整机构。
  5.印刷品输入部分。印刷品的输送有手工和全自动输入两种方式。全自动输入方式又分为气动与摩擦两种类型。气动式是在印刷品前端或尾部装上一排吸嘴,依靠吸嘴的“吸”、“放”和移动来分离、递送印刷品。摩擦式输入主要靠摩擦头往复移动或固定转动与印刷品产生摩擦,将印刷品由贮纸台分离出来,并向前输送;摩擦轮作间歇单向转动,每转动一次分离一张印刷品。
  6.收卷部分。覆膜机多采用自动收卷机构,收卷轴可自动将复合后的产品收成卷状。为保证收卷松紧一致,收卷轴与复合线速度必须同步,收卷时张力要保持恒定。随着收卷直径的增大,其线速度又必须与复合的线速度继续同步,一般机器采用摩擦阻尼改变收卷轴的角速度值达到上述要求。为提高工作效率,有些覆膜机还在收卷部分配有快速卸卷及成品分切装置。
  三、预涂覆膜设备
  预涂型覆膜机是将印刷品同预涂塑料复合到一起的专用设备。同即涂型覆膜机相比,其最大特点是没有上胶涂布、干燥部分,因此该类覆膜机结构紧凑、体积小、造价低、操作简便、产品质量稳定性好。

图11-7 预涂型覆膜机复合部分机构
1-自动输纸部分 2-预涂薄膜 3-热压力辊 4-压力辊 5-硅胶压力辊

  预涂型覆膜机由预涂塑料薄膜放卷、印刷品自动输入、热压区复合、自动收卷四个主要部分,以及机械传动、预涂塑料薄膜展平、纵横向分切、计算机控制系统等辅助装置组成。
  1.印刷品输入部分。自动输送机构能够保证印刷品在传输中不发生重叠并等距地进入复合部分,一般采用气动或摩擦方式实现控制,输送准确、精度高,在复合幅面小的印刷品时,同样可以满足上述要求。

图11-8 复合压力调整机构图
1-离合凸轮 2-手柄 3-硅胶辊 4-热压辊 5-压簧

  2.复合部分。包括复合辊组和压光辊组(图11-7)。复合辊组由加热压力辊、硅胶压力辊组成;热压力辊是空心辊,内部装有加热装置,表面锻有硬铬,并经抛光、精磨处理;热压辊温度由传感器跟踪采样、计算机随时校正;复合压力的调整采用偏心凸轮机构,压力可无级调节,原理简图如图11-8所示。
  压光辊组与复合辊组基本相同,即由镀铬压力辊同硅胶压力辊组成,但无加热装置。压光辊组的主要作用是:预涂塑料薄膜同印刷品经复合辊组复合后,表面光亮度还不高,再经压光辊组二次挤压,表面光亮度及粘合强度大为提高。
  3.传动系统。传动系统是由计算机控制的大功率步进电机驱动,经过一级齿轮减速后,通过三级链传动,带动进纸机构的运动和复合部分及压光机构的硅胶压力辊的转动。压力辊组在无级调节的压力作用下保持合适的工作压力。
  4.计算机控制系统。计算机控制系统采用微处理机,硬件配置由主机板、数码按键板、光隔离板、电源板、步进电机功率驱动板等组成。
覆膜带来的思考


  在参观书刊类产品的展览时,很难看到国外的展台上有覆膜的产品。在一些发达国家,其环保、健康、火险等方面的法律法规比较完善,使得覆膜这种工艺很难有发展空间。与此相反,我国的覆膜市场倒是呈现出一派“繁荣”的景象,要谈书刊装饰,必谈覆膜工艺。
   1.覆膜工艺存在的主要问题
   尽管禁用溶剂型即涂覆膜工艺的规定已出台多年,但目前我国仍有许多小型覆膜厂在继续使用。据了解,这种工艺主要存在以下问题。
   (1)影响操作人员健康,存在火灾隐患
   溶剂型覆膜由于使用含苯的溶剂,损害操作人员的身体健康,对车间环境造成极大的污染。同时,随着周围有机溶剂浓度的不断增加,极易因薄膜材料产生的静电而突发火灾。而且对周围的环境来说,覆膜工厂本身就是一个严重的污染源,存在潜在危险。
   (2)覆膜后的纸张和薄膜材料难以回收,浪费资源
   据了解,现在我国造纸纤维80%的来源是依靠回收废旧纸张,包括纸毛、纸边等。在印刷品中,书刊封面的用纸量也是巨大的,如果大批量采用覆膜(特别是即涂型覆膜材料),又无法将纸张和塑料薄膜分离,那么覆过膜的废旧纸张以及纸边、纸毛都将无法回收,无法降解,这样会带来无法估计的经济损失,实际上就是一种资源浪费。
   2.覆膜工艺落后但依然有市场的原因
   既然溶剂型覆膜有这么大的危害,为什么仍有如此大的市场呢?以下原因或多或少地决定着其存在的理由。第一,用溶剂型胶黏剂的覆膜机已使用多年,设备的发展已经很成熟,且覆膜精度有保证,这些机器一般不易坏、维修也不复杂,在长期使用中积累了很多生产和维修方面的经验,故很多生产厂不愿意把这种还能派得上用场的溶剂型覆膜机淘汰。第二,溶剂型覆膜工艺推广几十年,技术成熟,产品质量有保证。许多企业及技术人员不愿将一项自己熟练的工艺技术,换成一项自己并不太熟悉的技术。第三,从成本上考虑,溶剂型覆膜机还是比较便宜的,对印刷厂来讲,节约成本就是争取利润。第四,水性覆膜工艺虽然改善了生产过程中的环境问题,避免了对操作人员身体的伤害,但相对于溶剂型覆膜工艺来说仍有很多缺陷,如产品质量难以让人满意等。
   3.印刷厂和出版社的态度影响覆膜发展
   总体来说,溶剂型覆膜工艺被彻底淘汰是迟早的事情,通过采访我们也证明了这样的趋势。可以预见,溶剂型覆膜已经到了退出历史舞台的时刻了。但是,我们是否可以据此而将覆膜技术全盘否定呢?笔者认为,在目前的情况下,将覆膜技术彻底淘汰的看法是不现实的,以下两个方面值得引起大家的注意。
   (1)印刷厂 利润难以割舍
   对于多数印刷厂来说,覆膜是印后加工中一个很大的利润点,尤其是现今印刷业已进入微利时代,对于覆膜加工,印刷厂是难以割舍的。
   覆膜一线的操作人员是有害气体的第一受害者,可以让我们感到安慰的是,现在的印刷厂(即使是一些小规模的印刷厂)一般都能认识到覆膜工艺的危害,并正在设法将可能出现的污染减少到最小,如采用比较环保的工艺和材料,完善厂房的通风设施等,他们欢迎环保型的产品,如水性覆膜、预涂膜等。
   (2)出版社 覆膜已经成为习惯
   记者在采访中发现,覆膜工艺深受出版社推崇,美编在选择书刊表面的装饰方法时,往往都首选覆膜,甚至在局部UV上光时,也要先覆膜再上光。可以说,在是否覆膜的问题上,出版社是起着决定作用的,因为按照一般图书出版的流程,出版社要先制定方案,印刷厂或者装订厂也只是在执行出版社的意愿。一些科教类出版社几乎对所有的图书都要进行覆膜。在环保的问题上,出版社一方显然没有印刷厂一方表现得积极。
   人们在生活水平提高的同时,对纸质出版物的印刷质量和表面装饰效果的要求也有了很大的提高。出版社为了追求图书产品的销量,必然需要在书刊封面上大做文章。 纸质出版物在经过覆膜加工以后,图文可以得到保护,视觉效果更佳,尤其是亚光膜给人柔和、高档、舒服的感觉。
   此外,覆膜还可以增加色彩的浓度和亮度,提高色彩对比度,还可以防水,不会粘脏。同时,纸张的张力值、平滑度、抗老化、抗撕裂、抗戳穿等物理性能普遍提高,减少了纸质品受水分影响而引发的形变和破损,提高了书籍的刚性和成型稳定性,大大提高了印刷品的附加值。况且,覆膜成本的投入,要远低于产品的附加值、商品促销率等的增加。对于出版社来说,既然覆膜有如此多的利处,那又何乐而不为呢?
   因此,出版单位同印刷厂应加强沟通,印刷厂应多将覆膜工艺的利弊介绍给出版单位,出版单位在制定书刊装饰方案时能多考虑到各种工艺的优缺点,带着一种社会责任感去做设计。
   目前,国内已有一些省市发布相关规定,禁止在学生课本上覆膜,河南省就是典型的一例。刚刚听说的时候,笔者感到很惊讶。一般来说,学生的课本是最需要覆膜的,尤其是小学生的课本,小孩子活泼好动,对课本的磨损也大,因此对书籍的耐折、耐磨、防水等功能要求也就比较高。况且,在最近举行的人大会议上,有很多代表都提出要实现学生课本的重复利用,如果要实现这一目标,对课本进行覆膜应该是必不可少的。
   但禁止学生课本覆膜又是为何呢?一方面,我们也已经反复强调过了,覆膜的印刷品有悖于环保和可持续发展的思想,即使是解决了生产过程中的污染问题,目前在我国的技术水平下,废弃后回收仍然不能实现。另一方面,覆膜加大了课本的成本,这个成本不仅是成品书的覆膜成本,也包括在加工过程中废弃的纸毛、纸粉的成本,由于这部分边角料无法回收,成本只能完全加在每一本经过覆膜的书的定价当中,对于书本的使用者来说,这也是一种负担。
   据了解,河南省新闻出版局下属的覆膜厂在禁令下达以后即被撤销。由于课本要占到覆膜产品的绝大多数,河南省很多较大的印刷厂(如河南第一新华印刷厂和第二新华印刷厂等)早已取消了覆膜这一印后加工形式,一旦遇到需要覆膜的产品,就拿到其他小厂进行覆膜。这些规模较大的印刷厂,在取消覆膜工艺之前很多都早已将溶剂型覆膜和水性覆膜淘汰,而使用比较先进的预涂膜覆膜了。在禁令下达后,他们纷纷放弃了覆膜。据某印刷厂的相关人士透露,现在该厂所承印的覆膜类书刊印刷品占所有承印品的20%~30%,要知道,原来这个数字要达到70%以上。
   可见,政府的强制措施使得覆膜在一些地区失去了很大的市场,但从全国范围来看,对于这样一种让人“又爱又恨”的工艺,我们有必要对其重新认识一下。实际上,作为印刷技术的一部分,覆膜技术也在随着各种材料、设备和工艺的不断进步而发展,就像溶剂型覆膜到水性覆膜的进步,即涂型覆膜技术到预涂膜技术的进步,各种薄膜材料和各种胶黏剂材料的不断进步等,这种趋势也是不可逆转的,这也是覆膜技术革新的希望所在。
   印刷技术不断进步,印刷材料不断更新,印后加工条件的多变因素对覆膜的影响越来越大,印刷质量标准和市场需求不断提高,这就要求覆膜行业必须按客观条件的变化和新的质量技术标准进行结构调整。同时,我们也应该适时地寻找一些能够替代覆膜的其他工艺,以降低覆膜对环境的压力。
   1.上光能否取代覆膜
   其实除了覆膜工艺,UV上光也可对印刷品表面起到一定的保护和装饰作用,在很多功能上这两者很相似。由于UV上光成本相对较低,发展也比较迅速,且产品极具诱惑力,因此在某些印后加工领域也占有一定的市场份额。一些看好UV上光技术的人甚至认为,这种技术可以取代覆膜技术而独立发展。
   事实上,这只是人们的一种愿望。据一些应用了UV上光技术的印刷厂介绍,UV上光应用最多的还是局部上光,进行局部UV上光可以提高书籍的档次,但多数情况下,这种局部的UV上光工艺也是在覆膜之后进行的,并且,之前的这种覆膜工艺必须是溶剂型覆膜。
   此外,UV上光与覆膜相比仍有很多不足。如UV上光的保护作用、耐折度、耐磨度等均不如覆膜,在许多领域会有局限,如包装盒等;UV上光还需要投入印刷设备和UV固化设备,而覆膜有现成的设备基础和成熟的工艺;另外,一些UV光油在涂布过程中也会挥发出异味,给操作人员带来影响。
   如今的印刷厂和出版社都很注重这种工艺,并认为在书刊印刷方面,UV上光可以取代覆膜工艺。但综合来说,UV上光在很多方面还是有局限性的,在工艺处理上还存在很多问题,还无法完全取代覆膜工艺。

UV上光替代覆膜的难点及发展前景


  为了提高书刊封面的耐磨性以及美观性,覆膜在出版领域得到了广泛应用。但随着全球环保意识的增强,越来越多的国家已开始禁止采用覆膜工艺。在我国,也一度宣传用UV上光取代覆膜,但由于种种原因,UV上光未能得到推广应用,覆膜工艺仍占主导地位。日前笔者就此问题同人民邮电出版社赵鹏飞先生等一些业内人士进行了探讨,认为UV上光替代覆膜工艺目前在意识层面、技术层面都存在一些问题。
  1. 意识层面存在的问题
  我国政府和民众对环保问题的重视程度不够。在发达国家,某项技术只要存在环保隐患,即严令禁止,“一票否决”,不容商量。而我国则要考虑经济效益等很多综合性问题。如果国人环保意识没有提高到“一票否决”的高度,“UV上光替代覆膜工艺”就是句空话。
  2. 技术层面存在的问题
  目前UV上光工艺还不很成熟,一些技术问题有待解决,这是制约UV上光技术推广的直接原因。
  (1)耐折、耐磨性及成本 覆膜、上光的首要目的是美化及保护书刊封面。但国产UV光油的耐折性、耐磨性都不是很理想,表现为图书经多次阅读后经常会出现书脊折角处及压线处断裂;图书发运过程中封面容易磨损而导致报废。
  国外一些专业的耐折光油已经可以解决上述问题,只是成本比较高,甚至高于覆膜。
  杂志时效性强,销售周期短,读者读完一般很少保存,所以对光油的耐磨性要求相对较低,上光工艺基本上可以满足要求,目前已有部分杂志开始采用上光工艺。
  (2)耐压性 若处理不当,书脊侧压线处光油层容易断裂。
  (3)外观特性 上光后,封面厚度增加不多,显得比较软,若使用相同厚度的纸张,上光的外观效果不如覆膜。
  3. UV上光的优势及发展前景
  虽然在我国出版领域推广UV上光工艺还有一些难度,短时间内覆膜工艺还不会退离主导地位,但应该认识到,推广UV上光工艺是大势所趋,各种制约因素将被逐渐克服。
  首先,随着2008年奥运会的临近,国家将更加注重环保问题,国民的环保意识也将迅速提高,上光替代覆膜的步伐势必加快。从技术上讲,既环保又品质出众的上光机已面世,国内光油生产商在巨大的商机吸引下,也加快了解决耐折、耐磨性以及成本问题的进程,继而对上光工艺上的不足稍加改进,UV上光替代覆膜不再是遥远的事。
  再者,UV上光还具有很多覆膜不具备的优势:①所用上光油固含量为100%,无溶剂挥发,既安全,又有利于环保。②干燥速度快,不受承印物种类限制,UV上光后的印品表面平整光亮,并且硬度高。③生产效率高,可以大大降低生产成本,250g/m2铜版纸上光与200g/m2铜版纸覆膜的综合成本几乎相当。这样,在同等成本的情况下,选用厚纸做封面,完全可以弥补上光在外观特性上的不足。④国内一些有代表性的企业在不断研究新技术,以促进我国UV上光技术整体水平的提高,这将成为UV上光技术得以推广的最有力保障。
  第三,国产上光设备已完全可以满足很挑剔的UV上光要求。贞亨利公司研制生产的YT1A1型对开单张纸上光机速度可达8000张/小时,可与高速机组式胶印机相匹配。既可进行局部/满版UV上光,也可进行局部/满版水性上光,还可进行单张纸柔版印刷。另外,该机在加工效果和对后工序的支持上也有了明显的改善。它采用柔印原理进行UV上光,配置的陶瓷网纹辊网线数在600线/英寸以上,能精确控制精细上光的光油传递量,可以克服传统辊式涂布上光机光油层涂布太厚、印品易折裂、无法烫印电化铝等难题。
  我们相信,还将会有更多的企业加入到上光技术的研发队伍中来,极大地促进此技术的发展与推广。随着国人环保意识增强,UV上光、水性上光在出版行业将大有作为,UV上光替代覆膜终将变为现实。

上光战覆膜


  1994 年前后,印刷界有一种推测,按照环保的要求,5 年后中国有 75% 的覆膜产品会被上光代替。因为从环保角度看,覆膜有两层污染,白色污染和覆膜胶污染。虽然现在出现了水性覆膜和 UV 覆膜,但毕竟还是将 BOPP 膜和纸张黏合在一起,无法进行纸张回收。而水性上光和 UV 上光之后的封面可以直接回收,无须再做任何处理。印后专家王淮珠认为:“现在我国造纸纤维素的来源 80% 是依靠回收废旧报纸,包括纸边、纸毛。如果我们大批量地采用覆膜材料,那么用后的废旧纸张,包括裁切下的纸边、纸毛等都无法回收,这样会给国家带来无法估量的损失,这实际上是在破坏资源。在调查中我们还发现有些单位因为裁切下带覆膜的纸边和纸毛,造纸厂不回收,因而无法处理,便自制一个烧炉将这些切下的纸边连同无覆膜的纸边一起烧掉。这不仅造成资源浪费,而且又造成了第二次环境污染。”有消息称,从 2005 年开始,课本封面将由覆膜改为上光。一方面因为覆膜的成本高于上光的成本,另一方面就是环保的原因。
  外单 环保偏爱上光
  常用的上光方式有油性上光、水性上光和 UV 上光,从环保的角度看,水性和 UV 是符合趋势的。西班牙克罗莫公司致力于印刷化学品的研发已经有 60 年的历史,因看到了中国上光市场的巨大潜力,克罗莫公司在中国推出了自己的光油系列产品。该公司驻中国首席代表 Sergi 向笔者介绍了上光技术在欧洲的发展情况。欧洲对环保要求很高,无污染的水性上光和 UV 上光已经发展得相当成熟。尤其是食品包装、药品包装等领域,欧洲都制定了严格的标准,不符合标准的覆膜和油性上光的存活空间已经非常小。
  北京埃士博机械电子设备中心的总经理张国瑞在 1991 年接到新闻出版署 ( 现为新闻出版总署 ) 的任务开始研究 UV 上光,当时这种技术在北方还是空白,张国瑞表示, UV 上光主要因为港台的印刷商把国外的活拿到北京来做才兴起的。北京宝岛包装印刷有限公司是最早吃螃蟹的企业之一,当时是承印摩托罗拉的活件。正是因为国外的客户需要 UV 上光工艺,才使它流行开来。
  一家北京印刷厂的老板深切地感受到了上光的逐渐走强之势。该厂主要承接用于出口的产品包装,几年前,三星公司在该厂的活件就由覆膜改为了上光。国外的活件,除了食品、药品及化妆品包装,即便那些不与人体直接接触的电子类产品,因为企业文化倡导环保并以此为荣,所以也要求采用上光这种无污染印刷方式。
  国内 国情决定覆膜
  在国内,上光的报价一般不超过覆膜的一半,出于降低成本的考虑,一些杂志和书籍已采用上光来装饰封面。但整体的情况却不容乐观。北京一家出版社的负责人透露,该社的图书封面 99% 仍采用覆膜,虽然也知道覆膜纸张很难回收不够环保,但无奈编辑们已经认可了将覆膜工艺作为封面装帧设计的首选方案。积重难返,这一惯性思维改变起来决非朝夕之功。
  包装方面也依然没有多大的改观。比如酒类的产品,同一厂家销往国外的包装是上光,而销往国内的还是覆膜。张国瑞在分析这种情况时指出,政府应该加强对印刷和包装产品环保标准的制定。对于造成这种现象的原因,他还提供了一种很新鲜的说法:中国的普通消费人群大多青睐亮丽的颜色和高反光的效果,认为这种包装才有档次,而西方人通常接受淡雅的灰色调。在国内,这种地域文化的差异使覆膜在审美层面上一直更具市场优势。
  还有一个原因是劣质材料的使用误导了人们对上光的认识。拿 UV 光油来说,其成分之一光引发剂所用原料不好或生产工艺不到位,都会在上光后留下刺激性气味并使印品泛黄,所以人们并不感觉到上光的环保优势。而真正的优质光油上光后几乎没有气味,等到模切等后续工序开始时已经闻不到了。 Sergi 介绍,在欧洲,这种成熟的高档 UV 光油已经被广泛地应用于烟包等领域。除此之外,高质量的光油在印后加工阶段更显优势,比如克罗莫的 UV 光油,相比其他品牌一个很重要的特点就是烫金性能稳定,所以在高档包装领域颇受欢迎。在调查中我们也发现,国内如云南红塔等注重信誉的烟厂,普遍使用的都是国外高档上光材料。
  包装印刷问题关系到国计民生,随着市场的规范,国家会逐步重视印刷业的环保问题。上光的潜力会得到更大的发挥。但覆膜因为能增加纸张的厚度和韧性以及其良好的防水性,也不会彻底淡出市场。二者的角斗还将继续上演。

覆膜发展
 
   人类环保意识的增强和世界各国环保法规的实施,促使各行业向更环保的方向迈进。对于包装印刷业来讲,已逐步增加了许多卫生、环保、劳动保护等方面的要求和制约条件,特别是对食品包装印刷、书刊印刷的要求更为严格。因此,开发和应用无公害的、无污染的“绿色”材料和工艺势在必行。
  作为印后精加工重要手段的覆膜工艺已带动了材料生产、设备制造、生产管理、科技研究等多个领域的发展。但目前我国一直沿用的即涂膜技术及设备存在许多弊端,例如:涂胶溶剂中含苯,对生产现场操作人员和大气环境造成极大污染,并存在火灾隐患;产品中残留的有害物质对消费者的健康也会产生不良影响;设备的自动化程度低,手工操作多,生产效率低,能耗大;设备和耗材工艺水平低,致使产品质量极不稳定,易起泡、褶皱;覆膜材料质量低,光泽度、清晰度和色彩鲜艳度差。
  在这样的背景下,预涂膜技术应运而生。预涂膜的采用,使得在对印品进行覆膜的过程中,不会产生任何污染性气体和物质,不污染环境。无毒、无味的环保特性决定其可以广泛用于书刊、食品、烟酒、药品的包装上,不会对消费者构成潜在的健康威胁;具有极强的黏结力;大幅度提升色彩饱和度和表面光泽度;在生产中不会产生气泡、褶皱、脱落等现象;简化生产工艺和进货渠道,排除胶、溶剂、稀料等辅料的使用和勾兑;无须烘干,节省能源,无火灾隐患。由此,无污染、可靠、方便的热熔胶及其制品日益表现出它的优越性。
  从国际发达国家来看,预涂膜干式复合工艺取代传统即涂膜湿式复合工艺已成必然。
  目前在我国,最大的预涂膜生产基地是北京康得新印刷器材有限公司,该公司在2002年10月建成了我国第 一条年产6000吨的预涂膜生产线,其第二条预涂膜生产线也在2004年6月份投入生产,并计划在未来3至5年内,将生产规模扩大到10条生产线。另外,在广东地区也有一些小型的预涂膜生产厂家,虽然所占市场份额较小,但他们同样在为中国印刷业的环保事业默默地做着贡献。
  “前途路漫漫,任重而道远”!让我们共同努力,携手创建印刷行业绿色的明天!
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