鐳射轉移壓印工藝中的掉墨故障分析

陳錦彬 譚榮洪 陳海生

摘要：包裝印刷產(chǎn)品上利用鐳射轉移壓印工藝能實現(xiàn)激光全息圖案的轉移，增加產(chǎn)品美感，可提升產(chǎn)品檔次，還具有一定的防偽功能。主要分析鐳射壓印轉移工藝對材料、工藝參數(shù)的要求，重點分析了實際生產(chǎn)中出現(xiàn)的掉墨故障問題。

關鍵詞：激光全息圖案；鐳射轉移壓??；掉墨故障

中圖分類號：TB文獻標識碼：Adoi：10.19311/j.cnki.16723198.2017.29.092

激光全息圖像應用于包裝包裝印刷領域十分廣泛，不僅能使包裝產(chǎn)品視覺上絢麗多彩，增加美感，同時達到防偽和環(huán)保的效果，提高了產(chǎn)品的包裝檔次。鐳射壓印轉移技術是近年包裝領域實現(xiàn)全息圖案效果的技術新寵，又稱C2（Caste & Coat）、壓膜轉印技術，主要是在印色后的紙類產(chǎn)品上進行鐳射全息效果的壓印轉移過程，將鐳射轉移膜（壓紋膜）上的鋁層表面光學結構“轉移”到紙張表面，在光線照射下，使產(chǎn)品滿版或局部位置上實現(xiàn)視覺上彩虹全息圖案的效果。由于該技術具有環(huán)保、低成本、效果佳優(yōu)勢，廣泛應用包裝產(chǎn)品領域。

一般要求鐳射壓印產(chǎn)品滿足：平整、光滑、附著力好、套印準確、無針孔。實際生產(chǎn)中，常出現(xiàn)各種故障質量問題，如掉墨、皺膜、針孔、全息圖案發(fā)黃變色等質量問題，其中最突出的掉墨問題，長期困擾生產(chǎn)企業(yè)。本文結合實際經(jīng)驗，分析鐳射壓印轉移工藝產(chǎn)品中掉墨問題及解決辦法。

1鐳射壓印轉移的工藝介紹

1.1技術原理

在紙張包裝印刷品表面先涂布UV光油（底油），通過激光圖案壓印轉移機的壓力作用與預制好的帶有鐳射微型凹槽網(wǎng)穴的鐳射轉移膜（壓紋膜）進行壓合，經(jīng)過UV紫外光固化定型后，將鐳射轉移膜與紙張剝離，紙張上的UV光油層的表面就能形成與鐳射轉移膜表面一樣鐳射微型凹槽網(wǎng)穴的效果，經(jīng)過光照產(chǎn)生折射和散射后，視覺上即能夠產(chǎn)生彩虹般閃光亮麗的圖案效果，見圖1。

其轉移的實質是材料表面微型凹槽物理結構“轉移”，而非化學物質轉移、膜的剝離層轉移。其主要過程：（1）激光圖案壓印轉移膜上有不同的全息圖案效果（視覺上），其表面結構是由無數(shù)個微小的類似三棱鏡的微型網(wǎng)穴組成的；（2）利用UV光油作為載體，提前印刷涂布在包裝印刷品上，與轉移膜壓合時，UV油未固化，呈軟化狀態(tài)，通過激光圖案壓印轉移機的壓力作用，轉移膜上的微型網(wǎng)穴形狀“轉移”到UV光油表層，即：光油表層通過壓印也呈現(xiàn)了微型網(wǎng)穴結構；（3）干燥固化和冷卻后，印刷品與轉移膜分離，UV油表層結構硬化，由于是透明的，光照時產(chǎn)生折射與散射，因此視覺上觀察印刷品是則是與鐳射膜本身視覺效果相同的全息圖案視覺效果。

1.2材料及工藝要求

鐳射轉移過程主要使用的工藝材料有底涂UV光油、壓印轉移膜、涂布網(wǎng)紋輥等材料，生產(chǎn)過程控制的主要工藝條件：壓印溫度、壓印壓力、速度、張力。

1.2.1UV光油材料的要求

專用的UV光油（又稱UV壓膜膠、鐳射壓膜膠），由齊聚物、活性稀釋劑、光引發(fā)劑以及其他助劑組成，一般油性光油居多。在紫外光的照射下，UV光油中的光引發(fā)劑會吸收紫外光的能量，然后經(jīng)過激發(fā)狀態(tài)，產(chǎn)生游離基，引發(fā)聚合反應，從而瞬間固化成膜。一般應考慮UV光油的黏度與涂布量、UV光油的純度、UV光油配方與UV固化系統(tǒng)的匹配。應滿足：涂布量一般為5～7cm3/m2（如預涂了底油的則少一些）；黏度適中30-60S（涂4#杯，25℃），有利于轉移；純度要高（無水酒精稀釋），稀釋劑必須使用無水酒精，視覺效果則佳；采用UV燈固化要徹底，光油中引發(fā)劑量要適當，要考慮殘留污染和產(chǎn)品的耐著度測試。

1.2.2鐳射壓印轉移膜要求

鐳射轉移膜（壓紋膜）一般采用激光技術將圖案雕刻或電鑄在平面鎳版上，再利用雙面膠將鎳版彎曲并粘貼在版輥上，最后通過加溫、加壓將模壓版上的全息圖案轉移到基膜上。

鐳射壓印轉移的基膜一般為BOPP或PET薄膜，由于轉移膜表面的網(wǎng)穴形狀有三棱鏡、魚鱗、斜杠等，其網(wǎng)穴的深度、大小、排列角度各不相同，因此呈現(xiàn)不同的圖案。鐳射壓印轉移過程一般不會損害基膜表面結構，鐳射轉移膜的全息圖案層依然保留，因此鐳射轉移膜可重復使用多次，但若轉移不良時會導致光油殘留在基膜表面堵塞，影響重復使用。

一般常用的是BOPP薄，其使用要求是：BOPP薄膜厚度均勻，成像透明性好，表面張力在32mN/m左右。過高的表面張力會導致壓印轉移時，光油層與鐳射膜層不易剝離，影響光油表層微孔網(wǎng)穴結構不完整，造成全息圖案轉移不完全。

1.2.3網(wǎng)紋輥線數(shù)選擇

網(wǎng)紋輥主要影響光油涂布量的大小。一般要求：網(wǎng)紋輥雕刻線數(shù)為260線/英寸，效果最理想，網(wǎng)穴深度要求：28μm。網(wǎng)穴深度相同的情況下，網(wǎng)紋輥線數(shù)越大，涂布光油量越少，越容易出現(xiàn)針孔、白點等質量問題，影響鐳射效果。

1.2.4工藝條件的要求

（1）壓印溫度：根據(jù)不同體系的UV油，通過設置2根功率為5.6～6.5kW的UV燈管開燈情況及吸熱風裝置來控制燈管溫度（一般控制在260-500℃）；

（2）壓印壓力：通過調節(jié)壓輥與壓印滾筒之間的距離、壓縮空氣的壓力來控制，一般控制在80-120Mpa，壓力越大，UV涂層越光滑，光澤度越高，但越大越容易引起皺膜。

（3）速度：在既要保證生產(chǎn)效率又要保證產(chǎn)品質量的情況下，速度一般控制在3000張-5000張每小時（需根據(jù)印張尺寸來確定具體速度），速度快慢，會影響UV油的固化程度，速度過快，UV油固化不完全，導致容易粘連。掉油甚至掉墨、耐磨差。速度太慢，紙張受熱更容易變形，且造成產(chǎn)品變色（尤其是鮮顏色，不耐曬的油墨）。

（4）張力：分收卷和放卷張力，一般放卷張力（110-120N）略大于收卷張力，需根據(jù)原材料大卷張力來調節(jié)張力大小，張力太大，容易造成膜變形而全息圖案變形，張力太小，鐳射膜易起皺。endprint

（5）轉移膜表面溫度：溫度高易導致轉移膜變形出現(xiàn)皺膜現(xiàn)象，因此通過水冷裝置或吸熱風裝置來控制轉移膜表面溫度在30-50℃。

2掉墨故障問題分析

實際生產(chǎn)中，鐳射產(chǎn)品常出現(xiàn)掉墨、皺膜、針孔、白點、鐳射壓印轉移效果差、全息圖案發(fā)黃變色、產(chǎn)品表面發(fā)澀等問題，一般會由環(huán)境條件控制不得當、材料自身質量（基膜或鐳射模版質量）以及機器問題引起。其中掉墨問題突出，指銀卡紙類包裝印刷品經(jīng)鐳射壓印轉移放置一段時間后，在裝箱過程中產(chǎn)品出現(xiàn)局部印刷油墨脫落現(xiàn)象（見圖2），用3M600膠帶及手刮測試不合格。

2.1銀卡類紙張印刷引起掉墨

紙張表面張力系數(shù)低，即達因值偏低（小于38達因），油墨難以在紙張上鋪展，附著力差。造成達因值偏低的因素有：

（1）鍍鋁膜表面能偏低，可以通過電暈處理解決；

（2）鍍鋁膜表面涂敷的清漆不均勻或太薄，涂敷清漆前進行電暈處理、選擇上油量大的網(wǎng)紋輥；

（3）紙張儲存環(huán)境濕度大，放置時間過長，需將紙張儲存在溫度20～25℃，相對濕度50～65%為宜。

2.2底涂清漆與鍍鋁膜結合力差。造成原因

（1）鍍鋁膜表面能低，清漆難以在膜上鋪展，滲透，附著力差；

（2）清漆本身的質量問題，選擇合適型號的清漆；

（3）涂布速度過快，清漆未完全干透。

2.3UV油墨未完全干透。造成原因

（1）UV燈壞或使用時間過長導致UV燈能量不足，通過更換燈管解決；

（2）不同廠家的油墨體系不同（即組分中樹脂類型不同）相同的UV燈能量下干燥程度不同；可選擇合適的UV油墨和通過印刷速度及UV燈關閉情況來控制；

（3）油墨墨層厚度（越厚越難干燥），可通過采用濃度高的印刷油墨印刷來改善；

（4）印刷顏色不同（深顏色尤其是黑色越難干燥）。

UV燈能量過高，導致油墨過度固化，油墨變脆，附著力降低，可通過降低固化能量和提高印刷速度來控制。

鐳射轉移用UV油未完全干透，鐳射轉移用UV油中的溶劑與UV油墨或清漆涂層起化學反應。造成原因：

（1）UV燈壞或使用時間過長導致UV燈能量不足，通過更換燈管解決；

（2）不同廠家的UV油體系不同（即采用的樹脂不同）相同的UV燈能量下干燥程度不同，可選擇合適型號與公司產(chǎn)品設備匹配的UV油；

（3）鐳射壓印轉移車速太快，適當降低車速（一般控制在3000～5000張/小時，視產(chǎn)品及印張尺寸而定）。

3總結

鐳射壓印轉移工藝已廣泛應用于包裝印刷產(chǎn)品領域，由于其工藝相對簡單、環(huán)保、成本低、質量好受諸多企業(yè)青睞。實踐經(jīng)驗表明，造成銀卡類紙張鐳射轉移放置一段時間后出現(xiàn)掉墨故障的原因很多，往往與生產(chǎn)過程的工藝條件、環(huán)境因素、工藝材料都有直接關系，這就要求從業(yè)人員要規(guī)范生產(chǎn)工藝條件、遵守規(guī)范作業(yè)流程，及時做好生產(chǎn)質量監(jiān)控、物料檢驗。

參考文獻

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[2]焦杰明.鐳射壓印轉移工藝及其在煙包上的應用[J].印刷技術，2011，（04）.endprint