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UV冷烫技术之探讨

2015-1-24 15:47:02      点击:

摘要

在激烈的市场竞争中,为了增加产品的附加价值,更有效地进行包装防伪,越来越多的包装商品采用烫印技术,而本研究针对于冷烫技术之发展与现况与其冷烫印种类及制成原理进行探讨,并分析冷烫技术与热烫技术之优缺点。冷烫技术一般分为干式冷烫与湿式冷烫两种。冷烫技术是采用印刷胶黏剂的方法转移金属箔,且冷烫印技术成本低,节省能源及生产效率高,是未来符合加工市场需求的新技术。

一、 前言

近年由于印刷包装领域的重要性日益增多,独特而美观的设计与加工技巧,逐渐成了商品包装的一部份。烫印技术与包装市场可谓息息相关,采用优质烫金箔的包装设计使产品亮丽美观,提升包装品质与价值。早期烫金箔技术以热烫箔为主,由于冷烫技术近年急速发展,皆可适用于柔版印刷、平版印刷…等。冷烫技术不同于热烫技术需要复杂之设备,且生产速度快,符合包装行业未来的高速发展趋势。而在商品防伪方面,给予消费者购买前直接目测辨别真伪,防止包装被造假者再利用提高防伪性及商业效益。根据包装印刷及纸加制品加工机械业者指出,全球印刷市场年营业额的1/3是由包装印刷行业创造的,年营业额可高达2500亿美元的市场,且还不断增长。而全球书刊印刷的年营业额仅为100亿美元。2004年北美包装印刷及加工总值达680亿美元,预计将于2009年之前增长至830亿美元(中国包装机械网,2005)。

在激烈的市场竞争中,为了增加产品的附加价值,更有效地进行包装防伪,越来越多的包装商品采用烫印技术。而冷烫技术不需使用加热后的金属印版,而是利用印刷胶黏剂的方法转移金属箔,且冷烫印技术成本低,节省能源,生产效率高,是未来符合加工市场需求的新技术(蔡右政,2004)。

二、 冷烫技术的发展与现况

冷烫金技术是近年来欧美印刷行业于印刷加工的新科技之成果,与传统烫印技术不同的是,冷烫技术使用一种全新的概念由冷压技术来转移电化箔,不仅解决了许多印刷烫金产业过去难以解决的转移问题,而且最重要的是节约了能源,并避免了制作金属印版过程中对环境产生的污染(官淑娟,2004)。将冷烫金技术用于在窄幅轮转印刷机上印刷较下易干燥的塑胶材料时,只需在原有设备上附加装置即可加工(Image Printing Products International,IPPI,2001)。DURPA2004德国KURZ于Nilpeter的窄幅印刷机上用冷烫箔烫印饮料瓶标签(KURZ,2004),同时曼罗兰(MANRoland)的R-700型印刷机也装置冷烫系统,曼罗兰因连线冷烫装置更荣获由PIA/GATF(美国印刷工业协会/印刷技术委员)颁发的极具声望的2006年度InterTech技术奖项殊荣(MANRoland,2006)。而国内也有厂商像是联艺机械也将冷烫设备设计于LLR-300全轮转间歇式商标印刷机上。

在冷烫金箔生产制造方面,目前全球主要真空蒸镀竞争者包括了全球第一大厂德国Kurz、美国ITW集团与CRL、英国APl、日本NaKai与Oike,及韩国Kolon等,国内真空蒸镀产业始自1968年由日本东洋真空镀金提供技术并出资49%在嘉义县民雄乡成立之东洋真空镀金•发展至今,约有10余家业者,如东和真空镀金与农宝企业成立较早,台湾真空镀膜、明松真空镀金、岱棱等则成立时间相近,而国内产值每年稳定成长,近年已达40亿元台币,市场发展逐渐以外销为主。业者之中以岱棱科技较具规模,其烫金膜之销售约占全球市场3%,主要客户为光群雷射(占2005年岱棱合并销售金额之45.84%),而光群2005年母公司营收比重中,一般雷射热烫金、冷烫箔合计即占48%(林道燊,2006)。

三、 冷烫技术概论

冷烫印刷(coldfoil)是近几年来印刷技术上一个重要的突破,它结合了传统印刷及贴合技术,而且操作简单,印刷厂使用既有的印刷设备,就可以灵活运用冷烫技术,创造出与众下同的效果,下仅降低生产成本,也重新创造产品的附加价值,因而成为未来的新趋势•

1、 冷烫技术原理

冷烫金所使用的电化箔是一种特种电化箔,其背面下涂胶,胶黏剂在印刷时直接涂在需要装饰的位置上,转移时,电化箔同胶黏剂接触,在胶黏剂的作用下,电化箔附在印刷品表面上(如图1)(Focus label machinery,2000)。

冷烫制程为:首先印刷UV油墨,烘干后于油墨表面需要烫金的部位印刷特种UV固化胶黏剂;而后经过UV干燥装置将胶黏剂水分去除到一定程度,形成一层高黏度的非常薄的黏胶,再进行冷烫金,经由一组金属滚筒作用下,使铝箔同胶黏剂接触并压合为一体(如图Z)。由于胶粘剂与箔膜之间黏结力大,所以排废时,铝箔与胶粘剂接触的部位留在印刷品表面,与印刷品成为一体,而箔膜的其它部分则与传统烫金一样排废。由于转移在印刷品上的箔图纹浮在印刷品表面,牢固度很差,所以必须给予保护。在印刷品表面上光或覆膜,以保护箔图纹。最后再进行模切、排废、切张或复卷等印制流程(Mark Andv.2000)。

 而冷烫金技术分为干式冷烫(Dry Lamination)与湿式冷烫(Wet Lamination)两种,其主要制程关键是UV胶黏剂和特种电化金属箔,而不涂布热熔胶的电化箔生产技术较为简单,随着印刷工业的发展和各行业应用的需要,冷烫金技术在商业市场的应用也获得较大的需求与发展。

(一)干式冷烫(Dry Lamination)

早期冷烫印技术是采用的就是干式冷烫方式,干式冷烫印技术是将图像加工于基材上,用UV灯将对涂布的基材上的UV胶干燥固化,使图像变黏,立即以压轮将箔转到黏着的图像上并移除多余的箔。其主要制程步骤如下:

1.在卷筒承印材料上印刷阳离子型UV胶黏剂。

2.对UV胶黏剂进行固化。

3.借助压力辊使冷烫印箔与承印材料复合在一起。

4.将多余的烫印箔从承印材枓上剥离下来,只在涂有胶黏剂的部位留下所需的烫印图文。

当采用干式冷烫印时,对UV胶黏剂的固化快速进行,但不能彻底固化,要保证其固化后仍具有一定的黏性,这样才能与烫印箔很好地黏结在一起。

(二)湿式冷烫(WetLamination)

湿式冷烫印方式是将图像印在基材上涂布了UV胶黏剂之后,以压轮将冷烫箔舆基材贴合,用UV灯将基材上的UV胶干燥,使图像变黏,将多余的箔移除。主要制程步骤如下:

1.在卷筒承印材料上印刷自由基型UV胶黏剂。

2.在承印材科上贴合冷烫印箔。

3.对自由基型UV胶黏剂进行固化,由于胶黏剂此时夹在冷烫印箔和承印村枓之间,UV光线必须要透过烫印箔才能到达胶黏剂层。

4.将烫印箔从承印材料上剥离,并在承印材料上形成烫印图文。由于湿式冷烫印工艺用自由基型UV胶黏剂替代传统的阳离子型UV胶黏剂;所以UV胶黏剂的初黏力要强,固化后下能再有黏性;而烫印箔的镀金属层应有一定的透光性,保证UV光线能够透过并引发UV胶粘剂的固化反应。湿式冷烫印技术能够在印刷机上

二、 冷烫技术之材料与设备

一般在UV柔性版印刷机上印刷多采用冷烫印,冷烫印技术所需要的材料与设备如:标准的柔性版印刷、感光树脂畈和纲纹辊、烫印箔、UV胶黏剂、压印辊、UV紫外线装置、烫印箔放卷装置和收卷装置、剥离装置…等,如下:

(一)冷烫箔(Cold Foil)

烫金箔看似为薄膜,其实它分别由PV或PE薄基膜、离型层、着色层,蒸着层(黏着厚)、接着层五层物料所组成(如图3)。其实烫金箔分很多品种,以配合下同被烫物料,如已过PP胶膜或磨光纸品、金属性油墨、布、PVC胶、烫细线条纹或大实地等物科及印刷品,都要选取下同质料之烫金箔以作配合。

真空蒸镀烫金膜主要技术包括了真空蒸镀、涂布、及化学配料三个部件,尤其在化学配料部分更是影响成品的关键因素(经济部市研组,2007)。一般烫金膜生产之核心技术在于精密涂布与化学配方,其产制程序说明如下:首先以PET(聚对苯二甲酸乙二酯)、OPP(延伸聚丙烯)原膜为材料,将调配过之树脂与溶剂着色涂布于原膜,接着以真空蒸镀方式附着一层金属薄膜,再加上一道上胶涂布程序,随后分条或卷箔即成(如图4)。

(二)UV胶黏剂(UV Adhesive)

印刷后的胶黏剂在附加的UV装置内干燥,以便在印品需要烫金的表面与箔贴合(IPPI,2001)。另外在胶黏剂种类上分为两种下同类型,一种为自由基(Free radical)胶黏剂,另一种为阳离子(cationic)胶黏剂,两者的区别在于自由基胶黏剂是必须经由紫外线光照射后,才能产生化学反应(如图5),而阳离子胶黏剂是经由最初的固化产生黏性再经过最后固化才能完全的接着(如图6)。而两者需依照不同的印刷机结构而使用不同的胶黏剂。

(三)压印滚筒(Niproller)

其分为底部与顶端滚筒直径皆为2~3寸,底部滚筒为坚硬的金属滚筒,而顶端滚筒则以橡皮HS80-90硬度测定值,且滚筒与被印材料需完全接触,避免折痕、皱纹和气泡的产生,造成印刷品下良。所以在箔与被印材料在贴合时的角度过大容易造成箔膜断裂与产生皱纹。如果箔和被印材料贴合时没有将空气排除,将会于贴合中产生气泡,并要保证能提供足够的压力,确保烫印能顺利进行(如图7)。

(四)UV固化装置(UV Curing station)

UV紫外线最小量每寸300瓦特,UV固化系统必须尽可能地靠近压印装置,以便在印刷和烫印之后及时对UV胶黏剂进行固化(如图8)。而且,UV固化系统的功率至少要在300W以上,UV灯和反射罩必须保持清洁干净,不能粘有UV光油、灰尘杂质,以免影响UV胶黏剂的固化效果。

(五)烫印箔放卷与收卷装置(FoilUnwindandRewind)

其功能为在清废料时要注意调节收卷张力,以免烫印材料产生皱褶或出现分层,箔于贴合固化后将立即分离被印材且在适当空间内不与其它设备接触进行收卷:

(六)剥离滚筒(Srapping roller)

为钢材质之剥离滚筒,直径约为2寸,而表面必需干净且平滑,剥离角度以90度角进行剥离为佳,剥离装置安装在UV固化系统的俊端,除了剥离废箔外,该装置还可避免烫印箔在UV固化之前发生分层现象,而且还能减少承印材料皱褶、歪斜等故障。

此外,为了获得高品质的烫印产品和较高的利润,还需要技术熟练的操作人员有能力处理和解决生产过程中出现的各种问题,尤其是与UV系统相关的各类问题。