關于酒類包裝用注塑 PET 透明盒全自動絲印的工藝適應性研究

薄壁深腔注塑 PET 透明盒在酒類包裝領域得到了廣泛的運用，因能直觀地觀察到盒內(nèi)包裝和酒液狀態(tài)，深得消費者和廠商們的喜愛。而現(xiàn)在注塑PET透明盒表面裝飾量產(chǎn)工藝絕大部分運用的是燙印工藝，裝飾效果較單一，為豐富注塑PET  透明盒的表面裝飾效果，利用各種絲印油墨效果的多變性，拓寬注塑 PET 透明盒的表面裝飾工藝的可選擇性。本文通過結(jié)合注塑  PET透明盒的特性，從確立全自動量產(chǎn)工藝的角度出發(fā)，對注塑 PET 透明盒表面絲印裝飾的工藝適應性進行分析研究。

實驗部分

1. 實驗設備、測量器具及原輔料

在研究中所用到的實驗設備、測量器具及原輔料具體如表 1 所示。

2. 承印物的固定方式測試

PET 透明盒是由 PET 原料通過注塑機注射成型的透明塑料件。它對固定方式的基本要求是不能對透明盒造成任何損傷，哪怕是一條小劃痕也會被清楚地看到，從而影響產(chǎn)品質(zhì)量。目前比較常見的全自動絲印機承印物固定方式有內(nèi)撐式工裝定位、移位送料式氣缸頂出定位、一站式氣缸頂出定位。每種方式都各有優(yōu)缺點。

本次需要測試的承印物是薄壁深腔注塑 PET 透明盒，透明盒的材 質(zhì)、形狀、表面強度和質(zhì)量要求都制約著固定方式的選擇。實驗中將對以上 3  種定位方式進行測試，以找到最適宜 PET 透明盒各項要求的定位方式。

3. 絲印膠刮測試

本文中的薄壁深腔透明盒是指盒體寬度在 100mm 以上且長寬高比 在1? (1 ～ 1.5)? 1.8 ～  2.5)左右的透明盒。受注塑工藝的影響，注塑成型后的透明盒承印面不是一個完全平整的狀態(tài)，且承印面有平面、圓弧面、平轉(zhuǎn)圓、圓轉(zhuǎn)平的區(qū)分，所以在實驗中我們選擇了  70 肖氏硬度和 85 肖氏硬度的 Fimor 膠刮進行測試。

(1)絲印版測試

絲網(wǎng)印版的目數(shù)表示了單位面積內(nèi)的網(wǎng)孔數(shù)量，也決定了印刷時油墨透過網(wǎng)版的墨量大小，所以不同的油墨要搭配不同目數(shù)的印版。有時候為了得到更好的凹凸感，還需要特意降低絲網(wǎng)版的目數(shù)，增加油墨的堆疊量。我們在本次測試中針對選用的不同油墨，分別搭配不同目數(shù)的絲印版，為了得到精細的圖文和較好的凹凸感，我們將測試網(wǎng)版的目數(shù)定在了  250目和 300目。

為了減少絲印版的形狀和張力對測試的影響，我們選用了鋁合金網(wǎng)框和 SAATI 網(wǎng)紗進行繃版，繃好的網(wǎng)版張力用絲網(wǎng)張力儀測得數(shù)值為  12N/cm2，在網(wǎng)版基本條件一致的情況下，再制作圖案大小不一的絲網(wǎng)印版，并進行測試。

(2)絲印油墨測試

傳統(tǒng)的溶劑型絲印油墨中含有機溶劑，在烘干過程中會產(chǎn)生揮發(fā)性氣體，對操作人員的健康很不利，所以我們選用更為安全的 UV 油墨。在 UV  油墨的基礎上，我們又選擇了更環(huán)保、更高效的 LED UV 油墨。為了滿足圖文效果，我們選用了LED UV 中砂油墨和普通 LED UV 油墨進行測試。

(3)絲印光源測試

絲印光源發(fā)出的能量大小是油墨固化的關鍵，它決定著油墨固化的程度，也是保證絲印產(chǎn)品質(zhì)量的重要一步。光源穩(wěn)定的能量輸出、照射面積、照射時間等關鍵參數(shù)都是需要我們進行測試的。

實驗結(jié)果

1. 承印物的固定方式

內(nèi)撐式工裝定位方式(如圖 1所示)是將整個工裝插入透明盒內(nèi)  部進行支撐。工裝與透明盒配合過緊會造成透明盒擦傷，配合間隙過大又會直接影響套印精度，對工裝和透明盒的配合度要求很高。

移位送料式氣缸頂出定位方式(如圖 2 所示)是通過移位工裝抬  著透明盒做圓弧軌跡運動，使透明盒移動到固定位置后夾具工裝從透明盒兩端夾住透明盒，再通過移位和夾具工裝的反復動作配合送料至印刷位，然后定位氣缸頂出固定住透明盒進行印刷。這種方式在運送透明盒時，移位工裝是與產(chǎn)品表面接觸的，運行中容易擦傷透明盒。

一站式氣缸頂出定位方式(如圖 3  所示)是從上料開始就使用氣缸頂出工裝固定住透明盒兩端，通過數(shù)控電機在導軌上把透明盒按印刷順序送到相應的印刷和固化工位，從上料到下料均由一套工裝完成。這種方式減少了工裝與透明盒的接觸，有效避免了工裝對透明盒造成的損傷，而且從頭到尾都是由一套工裝完成送料，并搭配數(shù)控電機的精確控制，對套印精度的提高有很大幫助。

2. 絲印膠刮

在透明盒的平面或圓弧面進行絲印測試中，因承印面不是一個完全平整的狀態(tài)且透明盒硬度較高，85 肖氏硬度的膠刮不能完全貼合 承印面，出現(xiàn)了漏印的情況，而  70肖氏硬度的膠刮表現(xiàn)則較好。在透明盒平轉(zhuǎn)圓和圓轉(zhuǎn)平的絲印測試中，承印透明盒的外形有突變部分(如圖 4 所示)。在測試時使用 85 肖氏硬度的膠刮，貼合度  更好，網(wǎng)版下墨均勻，而使用 70肖氏硬度的膠刮測試時，出現(xiàn)了圖案拉影的現(xiàn)象。

3. 絲網(wǎng)印版

在對絲網(wǎng)印版的測試中首先進行的是確定絲網(wǎng)印版的較佳印刷范圍，也就是較適宜的印刷圖案面積。在此面積內(nèi)，我們要既能保證絲印質(zhì)量，還要能獲得更高的絲網(wǎng)印版耐印次數(shù)和更長的膠刮壽命。通過使用內(nèi)框尺寸為350mm×350mm  的網(wǎng)框制作多張圖案大小不一的絲網(wǎng)印版進行測試，得到較適宜的印刷圖案面積為：橫向長度<(350mm- 膠刮到回墨刀的兩倍距離  -100mm);縱向?qū)挾?lt;(350-120)mm。

在網(wǎng)版的測試中，250目測試版與油墨搭配印刷正常，測試版上最細的0.1mm線條也能清晰印刷，而且具有較好的堆疊感。300  目測試版在搭配中砂油墨少量印刷后，測試版上 0.1mm 的線條出現(xiàn)了印 刷斷線的現(xiàn)象。

4. 絲印油墨

在油墨的測試中，普通 LED UV 油墨使用正常，下墨流暢，印刷圖案色彩艷麗。在使用 300 目的網(wǎng)版搭配中砂油墨印刷 2mm  寬的測試線條時，網(wǎng)版只是進行了少量印刷后，就出現(xiàn)了堵版的情況 ( 如 圖 5 所示  )。經(jīng)過對材料參數(shù)進行分析，我們認為造成網(wǎng)版堵版的原因是使用的中砂油墨里的顆粒粒徑在 50μm 左右，大于 300目網(wǎng)版的40μm  孔徑，油墨顆粒下墨不暢，造成了堵版。我們將中砂油墨中的顆粒粒徑減少到了 35μm 后，印刷下墨恢復正常。

同時，在油墨的選擇上，必須選擇與承印物材質(zhì)匹配的油墨才能保證油墨與承印物之間的聯(lián)接正常，確保印刷圖案附著牢固。

5. 絲印光源

為了匹配 LED UV 油墨，同時也是為了環(huán)保，在光源的測試中，我們使用的是 LED UV 光源。在多次測試中，我們用光源能量測試儀測得在  120mj/cm2左右的能量強度，持續(xù) 3 ～ 5s 的光照就能很 好地固化 LED UV中砂油墨，普通LED UV 油墨光照 1 ～ 2s就能 固化，且使用  3M 膠帶測試粘接強度時，均未出現(xiàn)油墨層被膠帶粘掉的情況。當然，不同油墨中的光引發(fā)劑略有差異，會導致能量強度不變的情況下，固化時間略有波動。

測試的透明盒有方形也有圓形，因此在透明盒通過光源時分為平移  和旋轉(zhuǎn)兩種動作。為減低能耗，我們測試縮小光源面積時，通過持續(xù)移動透明盒和光的折射進行油墨固化，但樣品出現(xiàn)了局部油墨未完全固化且固化耗時較長的問題，最終效果并不佳。我們將光源面積擴大到圖案面積的1.2倍后，固化程度和固化時間均獲得了較好的改善。

同時，我們在測試中發(fā)現(xiàn)，因為透明盒的透明特性，在 UV 光照射時，透明盒變成了一個“發(fā)光體”(如圖 6  所示)，光線產(chǎn)生了很強的折射，當折射到絲網(wǎng)印版上時極易造成網(wǎng)版堵版。所以，加強光源遮光和減少光的折射是一個需要重點關注的問題。

結(jié)語

根據(jù)對酒類包裝用薄壁深腔注塑 PET 透明盒進行的多項實物絲印相關測試，我們從中獲得了如下幾條結(jié)論：

1) 據(jù) PET 盒的薄壁深腔和透明兩種特性，在保證盒體外觀質(zhì)量的 前提下，承印物的固定方式選擇“一站式氣缸頂出定位”效果更佳。

2)  在常規(guī)的平面或圓弧面印刷時，較軟的膠刮更貼合承印物，印刷效果更佳;而在承印物外形切換截面突變的盒型上，較硬的膠刮強度高，更能保持與承印物的貼合和穩(wěn)定的印刷壓力。

3) 在選用絲網(wǎng)印版時，圖案大小與網(wǎng)框尺寸一定要匹配。網(wǎng)版內(nèi)框邊與刮刀或回墨刀的距離應保持在 50mm 以上，印刷圖案面積越大，距離應越大。

4) 油墨的使用上，盡量選擇更環(huán)保的 LED UV 油墨，并要充分考 慮油墨的特性、顆粒大小和粘度，需與承印物的材質(zhì)和網(wǎng)版目數(shù)匹配。

5) 光源的選擇也盡量選擇節(jié)能環(huán)保的 LED UV 燈，光源光照面積 是印刷圖案面積的 1.2  倍為宜。且在印刷透明盒時，一定要做好遮光和防折射措施。