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热熔胶的覆膜与胶订适应性探讨

时间:2001-02-27 作者:曹华 来源:2001年《广东包装》第一期

曹华



  随着社会的进步,印刷业在实施提高产品质量、缩短生产周期、增加经济效益的阶段性转移过程中,加大技术创新力度,根治生产过程中产生污染的污染源,促使经济可持续健康发展成为印刷业的一个发展目标。印后精加工覆膜应用热熔胶预涂膜干式复合工艺,使这一目标得以实现。


  覆膜和装订虽都属印后范畴,是印刷工程前后衔接的印后工序,由于分别处于不同的加工时间阶段,运用不同的机械设备、工具不同的工艺流程,形成各自工艺改革的新的操作技术核心。在两者生产流程对接汇 合时,难免会有不适应的情况发生。


  目前,有部分厂家用热熔胶预涂膜干式复合工艺生产的覆膜封面,在上无线胶订生产线包书时,书背粘结处出现薄膜脱空。这是热熔胶的覆膜与胶订不适应性的表现。 同是热熔胶,为何不能相容?


  热熔胶的覆膜和胶订能否达应?如何适应?用什么方法来保证这种适应?这是印后工艺改革深入发展的一个重要课题,有待我们探讨解决,以确保印后工艺改革的顺利进行,确保印刷业整体的发展。


  一、工艺改革主要是材料改变为热熔胶


  覆膜是印后表面精饰加工的重要技术手段。处于印刷和装订两种工艺的夹缝之间。既要适应多色高速印刷机的喷粉等新的防粘处理措施;彩色内文油墨稀释剂等化学作用的侵蚀;还得适应覆膜后包书、叠袋、制盒等再加工物理化学综合作用的影响。飞速发展的印前、印刷技术的不断创新,和全国推广应用的印后无线胶订新工艺,对覆膜产品质量和生产周期,同时提出新的要求。使本就处于印刷和装订之间的这种夹缝,现在变得更为狭窄和高深(见图1)。




图1 印刷技术进步时覆膜新标准示意图



  图1中A~A为最初对覆膜的质量要求,A~A目前对覆膜新的质量要求,标准明显提高。B~B为最初印刷、装订工艺落后、生产效率低下时,给予覆膜的生产加工周期。随着印刷、装订工艺的改革、技术的进步,给予覆膜的时间空间逐渐缩小为A~A,直至目前的B~B。质量标准提高,且时间极为短暂。


  为适应粘得快,粘得牢的新形势需要,热熔胶预涂薄膜干式复合工艺的革新,通过材料的改变得以实现。新型高分子材料不借助任何溶剂的熔融共混聚合,成为书籍装帧(及纸/塑复合)的新型热熔胶,代替了使用多年的溶剂型、乳液型(水基础理论的溶液胶粘剂。原即涂胶湿式复合工艺质量不可确定、粘结又要有一个定型期的后延,同时因不抗溶剂,复合效果后期变差,覆膜新工艺则粘得快、粘得牢、长期可靠。


  胶订工艺的应用,同样也是通过材料的改变得以实现。适宜胶订设备机械操作将封面与书芯内文纸张相互粘结的热熔胶,是将高分子共混聚液态,进行向书背及书脊两侧的涂刷,完成以往人工的手动操作。这种新工艺,有效地解决了手工平订工艺经常出现的由于使用淀粉浆糊,干燥后收缩牵动书背绉折扭曲、鼠咬虫啃、霉变脱落等问题。


  二、不同用途的热溶胶的不同性能


  覆膜和胶订,虽都使用热熔胶这种新型粘结材料,但覆膜和胶订属两种工艺,对不同的基础材料,进行不同生产方式的加工,可达到不同的效果。因各自用途的不同而使用的热熔胶,具有不同的性能。


  (一)覆膜用热熔胶


  覆膜是BOPP薄膜和纸张印刷品的复合。这种复合体,是由BOPP(聚丙烯树脂经高温双向拉伸定型)塑料薄膜、纸张基材和其上印着的油墨层三种不同的物质所组成。用于覆膜的热熔胶,除具备初粘快、抗老化的最基本条件外,还得对BOPP塑料薄膜、油墨印层、纸张这三种极性不同的物质,同时具备良好的亲和性、润湿性,才能保证粘得牢,保持时间长,经得起覆膜后各种再加工条件下的物理化学作用的冲击、侵蚀、分解。


  1.覆膜用热熔胶的基本组成单元(见图2)


  覆膜用热熔胶的基本组成单元有:


  ·主粘树指I


  ·主粘树脂II


  ·主粘树脂III


  ·增粘树脂I


  ·增粘树脂II


  ·改性调节剂G


  ·抗老化调剂K


图2 覆膜用热熔胶的基本组成


  2.覆膜用热熔胶使用流程(见图3)

热熔胶合成→热熔胶对BOPP薄膜的涂布→热熔胶预涂膜与纸张印刷品的复合


图3 覆膜用热熔胶使用流程



  3.覆膜用热熔胶使用条件(见图4)




图4 覆膜用热熔胶使用条件



  4.覆膜用热熔胶的技术核心;


  ①对BOPP的亲和力;


  ②对油墨的亲和力;


  ③BOP的热收缩性;


  ④油墨的色变。


  5.覆膜与热熔胶的特点(见图5):

合成温度(≤200℃)>涂布温度(≤130℃)>复合温度(≤110℃)


图5 覆膜用热熔胶特点



  (二)胶订用热熔胶


  胶订是封面与内文册页(书芯)的粘结。在纸张这种极性接近或相同的两个单体间进行的加工,可以看做是纯物理行为的运动,不像覆膜,是物理化学综合行为的结果。


  胶订的物理行为是二次运动的共和。第一次是涂刷胶液。第二次是包贴封面。


  1.胶订用热熔胶,依据生产艺流程设计其构成单元(见图6):


  胶订用热熔胶包括:


  ·主粘树脂


  ·增粘树脂


  ·改性调节剂I


  ·改性调节剂II


  ·抗老化剂K

图6 胶订用热熔胶的基本组成



  2.胶订用热熔胶的使用流程(见图7):

热熔胶合成→热熔胶对书芯的涂刷→包贴封面


图7 胶订用热熔使用流程



  3.胶订用热熔胶的使用条件(见图8):




图8 胶订用热熔胶使用条件



  4.胶订用热熔胶的技术核心:


  ①对书背铣槽内的渗透流动性;


  ②翻折使用韧性的剪切强度。


  5.胶订用热熔胶的特点(见图9):

合成温度(≤180℃)≈涂布温度(≤180℃)>包贴温度(≤140℃)


图9 胶订用热熔胶特点



  三、覆膜用热熔胶与胶订用热熔胶的不适应性


  覆膜用热熔胶的最终用途是完成纸/塑品的复合。热熔胶由固态转化成液态,再由液态还原成固态的反复的形变中进行和完成复合。只有降至常温,才能实现热塑性固化。即“热复冷固”。


  胶订用热熔胶的最终用途是完成封面与书芯的包贴。也是在加热、降温的温度变化条件下,热熔胶由固态变为液态,进行对书背的涂刷和与封面的粘贴,再还原成固态,才能形成封面与书芯二者合一的加工,是“热包冷固”。


  覆膜和胶订工艺流程、生产操作,对热熔胶有共同的要求。没有加工时温度的升高(达到技术要求的下限温度),就无法进行生。覆膜和胶订并不处于同一生产线。按加工顺序来讲,覆膜在前,胶订在后。当然复冷固的覆膜封面,接触到加热后为为液态涂刷到书背上的热熔胶时,还处于加热熔融状态的胶订用热溶胶,会对冷固的覆膜热熔胶,通过封面纸基材的传导,输送温度。以达到接触界面(书背与封面的结合处)——接触物体间(封面——胶订热熔胶——书芯)温度的平衡。这种热传递现象,会引发覆膜封面固化的冷胶的加温—软化—失粘的变化,出现书背薄膜的脱空。同是使用热熔胶,为什么会发生这种不相容、不适应的事呢?


  覆膜用热熔胶追求的是对BOPP塑料薄膜的亲和与热收缩性能限制温度(120℃)的适应。通过对高分子材料的优选、共混、改性、聚合成中温度型的胶体。


  胶订用热熔胶追求的是对书芯册页铣槽深凹处的灌注流动性的突出。流动性能一方面要用多种改性材料去调剂,更重要的是用高温来保证。两种胶就存在了使用温度的差距。胶订用热熔胶属高温型胶体,其熔融温度高于覆膜用热熔胶。


  冷固定型的覆膜封面,在进入胶订生产线时,接触的是书背及两侧涂刷的高温型热熔胶。170℃左右高温的底胶和侧胶。经过3~10s左右时间的运行,在少于其固化时间30~50s),高于环球软化点73~78℃),同时也高于覆膜用热熔胶软化点(无溶剂熔融涂布型预涂膜85℃,溶剂挥发涂布型准预涂膜60℃)。在熔融的粘弹状态下,与封面粘贴。


  此刻,粘结覆膜封面与书芯册页的热熔胶的温度,仍高于封面覆膜所用的预涂膜热熔胶的软化点。在两者接触的瞬间和初期,会发生三种新变化:


  1.书背涂刷有1.0~1.2mm厚的胶订热熔胶层的温度,在继续向内文册页传导降温的同时,也会向封面传导。并通过封面用纸,向外依次逐层传导给油墨印层-覆膜用热熔涂层-BOPP塑料薄膜(见图10)。


  2.书背上涂刷1.0~1.2mm厚的热熔胶层,是以书背平面为基准计量的。并没包含铣槽1.0~1.5mm深凹处(见图10 1-1……1-n)灌注的热熔胶。就整个书前而言,由于有规则的间隔铣槽存在,必然就有同规则的铣槽内胶订胶存在。也就有在同一书背全面积上,有规则的涂刷胶量不等现象。共涂胶量有规则的多或少,造成涂刷后散热的慢或快。导致书背上胶的温度,必随其量的多或少,相应地反映出有差别的高或低。即覆膜封面所接受的胶订用热熔胶的温度传导,并不是等温的一致。胶订用胶的热传导,既有依次逐层向封面和由近及远向内文册页两个方面的纵向传导;同时,也有胶层内部高温-低温的横向传导。这种相互垂直的单独地进行,而是有所交叉、相互影响、相互主导,或合并,或冲减,不按数学运算的复杂效能进行。




图10 胶订热熔胶温度传导示意图



  3.书背平面和两侧分别涂刷底胶和侧胶。相对而言,底胶涂刷量大,涂刷时间早;侧胶涂刷量少,涂刷时间晚。


  封面包贴,先与底胶接触,即刻又与侧胶接触。封面包贴的顺序时间差,略少于底胶、侧胶涂刷的时间差。


  封面包贴时与底胶的接触面积,是书背的全面积。与侧胶的接触面积,是3~7mm的线状或窄带状。侧胶接触面积小于底胶接触面积。


  这三种动态变化,都会造成胶订热熔胶尚存较高的余温,对覆膜热熔胶的再次加热,使覆膜热熔胶对胶订热熔胶的不适应,出现以下几种现象:


  1.覆盖在封面上复合的薄膜,在书背两侧的楞角,出现直线或条状的脱空;


  2.书背全面积出现薄膜脱离纸基材(或油墨印层)的严重脱空;


  3.书背局部出现薄膜离层的脱空;


  4.侧胶涂刷处或侧胶压线处,呈线状或窄条状的薄膜脱空。


  四、衔接工序间的不适应性,可通过材料的调整给予解决


  各自为追求工艺操作便利而设计的热熔胶原料配置,造成了工序衔接间的不适应。这种同类不同种的热熔胶自相矛循的影响,完全可以再通过材料的高速圆满解决,国内已有大量成功的实例。


  (一)覆膜用热熔胶


  目前通常用的预涂膜热熔胶,存在有胶体构成和涂布方式两种问题。


(未完待续)


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