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第2章

基础知识

本章提示

本章内容主要介绍印品整饰工所涉及的上光、覆膜、压凹凸、烫印、模切压痕、糊盒等工艺的基础知识。

2.1 上光基础知识

2.1.1 上光的基本方法和特点

1.上光的基本方法

上光是在印刷品表面涂(或喷、印)上一层无色透明光亮的材料,经流平、干燥(压光)后在印刷品表面形成薄而匀的透明光亮层的加工技术。纸质印刷品的上光一般包括涂料的涂布与压光(磨光)的过程。

压光就是指在印刷品上涂布一层上光涂料,在一定的温度和压力的作用下,涂料在印刷品表面逐渐干燥冷却形成一层较强光泽的玻璃体的加工工艺。这样经过压光的印刷品表面亮度更高,艺术效果更好。

因此上光被广泛地应用于包装装潢、画册、大幅装饰、招贴画等印刷品的表面加工上。

印刷品上光,按其所采用的上光设备不同,可分为脱机上光、联机上光和利用印刷机机组上光三种;按上光过程中所使用的上光涂料种类不同,可分为氧化聚合型涂料上光、溶剂挥发型涂料上光、光固化型涂料上光、热固化型涂料上光和电子束型涂料上光等;按上光印刷品的最终效果分,可分为印刷品整体全部上光、局部上光、消光和艺术上光(花纹)等;按印刷品的输入方式,又可分为自动上光(机械自动输纸)和半自动上光(人工输纸)方式。

印刷品上光按其不同方式综合分类如图2-1所示。

图2-1 上光分类

这里要说明的是,按上光产品类型分,上光可分为整体上光、局部上光、消光上光以及艺术上光等。

(1)整体上光

整体上光的主要作用是对印刷品进行保护,并提高印刷品的表面光泽。整体上光一般采用辊涂上光的方法进行。

(2)局部上光

局部上光一般是在印刷品上对需强调的图文部分进行上光,利用上光部分的高光泽画面与没有上光部分的低光泽画面相对比,产生奇妙的艺术效果。局部上光采用印刷上光的方法进行,其中采用丝网印刷方式上光得到的膜层较厚,效果较其他方式明显,且成本较低,目前在国内使用得较多,但其生产效率一般较低。

(3)消光上光

消光上光采用的是UV亚光油,与普通上光的效果正相反,它是降低印刷品表面的光泽度,从而产生一种特殊效果。由于光泽度过高对人眼有一定程度的刺激,因此,消光上光是目前较流行的一种上光方式。

(4)艺术上光

艺术上光的作用是使上光产品表面获得特殊的艺术效果。如使用UV珠光上光油在印刷品表面进行上光会使印刷品表面产生珠光效果,使印刷品显得富丽堂皇、高贵典雅。

2.上光的特点

印刷品的表面光泽由本体反射光(印刷品画面特性)和表面反射光(印刷品的表面性能)组成。印刷品呈现的光泽,除受本体反射光影响外,其表面平滑度越高,呈现的光泽越强。上光加工是改善印刷品表面性能的一种有效方法,其特点为:

(1)增加印刷品表面的光泽。

(2)提高了印刷品的耐磨性和表面强度。

(3)防污、防水、耐光、耐热,保护和延长使用寿命。

(4)产生特殊效果,增强产品外观的艺术感和陈列价值。

(5)增加油墨层防热和防潮湿能力,起到美化版面、保护画面的双重作用。

(6)书籍装帧、商品包装、食品包装、文化用品、宣传广告等印刷品表面增加光泽后,可以增强油墨的耐光性能。

(7)提高产品的附加值。

2.1.2 常用上光材料

1.上光涂料类型

涂料上光包括整体上光、局部上光,光泽型上光、亚光(或称平光、消光)型上光和特殊涂层(例如防潮、耐磨、滑爽等)的上光。上光涂料也称为上光油、上光浆、上光液。

按上光方式分类:

涂料上光作业,可以采用印刷机直接上光、专用上光机单独上光以及在多色印刷机组之后连接上光机组联机上光。不同产品对上光方式和所用涂料有不同的要求。

涂料上光的方法及其种类可归纳如图2-2所示。

图2-2 涂料上光的方法和种类

2.按上光涂料组分分类

上光涂料按其组分不同可以分为如下几种。

(1)挥发性上光油

纸张上光用的一般上光油多数由天然树脂制成,能够溶于乙醇,称之为挥发性上光油,这类上光油配制方便,成本低,其缺点是光泽保持的时间不长,耐摩擦性能也较差。

(2)涂层防护上光油

这是一种由硝化纤维混合而成的上光油。纸板上采用这类上光油,具有良好的耐摩擦性能及耐热性能。缺点是形成的亮光膜的光泽较差。

(3)流延上光油

这也是一种由硝化纤维混合而成的上光油。为了得到很好的光泽,需要增加一道辅助工序——压光。纸张上光后,再通过压光机加热、加压产生高光泽。流延上光油的重要特点是,在温度100℃左右时,虽呈黏滞状态,但不会粘在延压机上。

(4)双成分上光油

这是一种反应性产物,加工前使两种成分混合,溶剂挥发以后,两种成分开始反应,形成一种塑料层。这种上光油比流延上光油成本低,用量少,而且可以省去延压工艺。

(5)热胶合上光油

这是一种溶于快速挥发性溶剂里的特种上光油。这种上光油适用于皮货包装及漆器包装。

(6)浸渍上光油

这是一种特种上光油。它主要涂布在包装材料的背面,以提高包装填料的稳定性,特别用于防水包装。

(7)紫外线固化上光油

这是一种少用或者根本不用溶剂的上光油。这种上光油以液体状态涂敷于印刷品表面后,用紫外线进行烘干,在几秒钟之内形成光膜。紫外线固化上光油优于普通上光油之处是不需要专门的防火设施。

2.1.3 上光设备的基本结构及工作原理

上光设备是专门用来对印刷品表面进行上光的机械。上光设备按其加工方式可以分为三类:第一类是脱机上光设备,即印刷、上光分别在各自的专用设备上进行;第二类是联机上光设备,即将上光机组连接于印刷机组之后,当纸张完成印刷后,立即进入上光机组上光;第三类是利用印刷机组上光,利用单张纸平版印刷机上现有的印刷机组进行上光涂布。我们这里主要介绍的是脱机上光设备。

脱机上光设备上只完成上光涂布或压光的工作。根据设备组合的情况,又可分为普通脱机上光设备和组合式脱机上光设备。普通脱机上光设备指的是上光涂布机和压光机两类单机。加工时,印刷品先由上光涂布机涂敷上光涂料,待干燥后,再在压光机上压光。这类单机上光设备,生产组织结构简单,设备投资少,使用灵活方便,但是增加了工序之间的运输转移工作,生产效率较低。而组合式脱机上光设备,是由上光机、压光机等以积木式或其他形式组成的上光机组。这种机组的最大特点是,可以根据被加工印刷品工艺性质的需要形成不同的组合形式。组合式脱机上光机组,各部分既能连成整体工作,又能分别独立工作,使用灵活,操作方便,维修容易,是印刷品上光加工的理想设备。所以不管是普通脱机上光设备还是组合式脱机上光设备,它们主要都是由上光涂布机和压光机两类机器组成,区别是前者的上光涂布机和压光机两类机器分别工作,后者的上光涂布机和压光机两类机器组合在一起,在线联机一道工作。

1.涂布机的基本结构及工作原理

上光涂布机按其印刷品输入方式,可分为半自动机(手续纸)和全自动机(机械输纸)两种形式。前者结构简单、投资少,使用方便灵活;后者工作效率高,劳动强度低。按加工对象范围,可分为厚纸专用型上光机和通用型上光机。按上光涂布时干燥源的干燥机理又可分为固体传导加热干燥和辐射加热干燥两种类型。

上光涂布机主要由输纸机构、传送机构、涂布机构、干燥机构、收纸机构以及机械传动、电气控制等系统组成,其基本结构如图2-3所示。

图2-3 上光涂布机结构示意图

1—印刷品输入台;2—涂料输送系统;3—涂布动力机构;4—涂布机构;5—输送带传动机构;6—排气管道;7—烘干室;8—加热装置;9—印刷品输送带;10—冷却室;11—冷却送风系统;12—印刷品收集

这里主要介绍涂布机构和干燥机构。

(1)涂布机构

上光机涂布机构的作用是,在待涂印刷品的表面均匀地涂覆一层涂料。它由涂布系统和涂料输送系统组成,常见的涂布方式有:三辊直接涂布式、浸式逆转涂布式和网纹辊涂布式等。

①三辊直接涂布式。三辊直接涂布式机构一般由计量辊、施涂辊和衬辊等组成,其结构和工作原理如图2-4所示。

上光涂料由出料孔或喷嘴均匀地喷洒在计量辊与施涂辊之间,两辊反向转动,由计量辊控制施涂辊表面涂层的厚度。而后由施涂辊将其表面涂层转移涂覆到印刷品的待涂表面上。

图2-4 三辊直接涂布示意图

1-计量辊;2-涂布辊(施涂辊);3-衬辊;4-输纸台;5-出料孔

涂布量的大小受施涂辊与计量辊之间的间隙控制,间隙小,涂层就薄。同时还受施涂辊与托辊两者间的速比控制,这个速比称为“指抹比”,其比值通常在0.8~4之间。该比值越大,涂布的涂料量也越大。另外,涂层的厚度还与涂料涂层的流变学性质有关,一般涂层的厚度与涂料黏度呈正比例关系。

为了适应不同重量印刷品的涂布加工,涂布辊组装有压力调整机构。

②浸式逆转涂布式。浸式逆转涂布式机构其涂布部分一般由贮料槽、上料辊、匀料辊、施涂辊和衬辊等组成。逆向辊涂布通常用三根辊或四根辊做同向回转,各辊同其相邻辊表面做逆向运动,施涂辊与衬辊在纸张通过时有一定线压力。

按涂料供给方式逆向辊涂布可分为从上方供料和从下方供料两种类型,前者称顶部供料逆向辊涂布,如图2-5所示;后者称底部供料逆向辊涂布,如图2-6所示。

图2-5 顶部供料

1—涂布辊;2—料槽;3—刮刀;4—计量辊;5—衬辊

图2-6 底部供料逆向辊涂布

1—料槽;2—刮边器;3—刮刀;4—计量辊;5—衬辊;6—涂布辊;7—上料辊

涂料由自动输液泵送至贮料槽,上料辊浸入贮料槽中一定深度,辊表面将涂料带起并经匀料辊传至施涂辊。匀料辊的主要作用是将涂料均匀地传给施涂辊以控制涂层的厚度,而后施涂辊将涂料涂敷转移到印刷品的被涂表面上。

涂布量的改变可通过调整各辊组间的工作间隙,或改变涂布机速以及涂料的流变特性等方法来实现。

③网纹辊涂布式。这种上光方式类似于柔性版印刷,采用刮刀和网纹辊上光。如图2-7所示,上料辊从料槽中黏附涂料后,与中间的网纹辊接触,将涂料转涂于网纹辊上,再经网纹辊转给上光滚筒进行上光。

上料辊为包胶辊,单独传动,低速回转,同网纹辊有极微小的间隙。

图2-7 网纹辊刮刀式示意图

网纹辊表面具有各种不同规格的纹路,最常用的有钻石型和龟甲型两种。当上料辊将涂料转涂于网纹辊后,与辊面相接触的刮刀将多余的涂料刮下,只在网纹辊表面纹路凹槽内留下一定量的涂料。当网纹辊再与包胶涂布辊接触时,又将凹槽内定量的涂料大部分转涂到涂布辊表面。网纹辊可用钢辊或铜辊。辊面网纹可用雕刻法、腐蚀法或辊压法制出,然后镀铬。当使用一定时期镀铬层腐蚀后,可再行镀铬。涂布辊转向与纸张行进方向一致,所有相邻辊转向均相反。涂布辊表面包胶,涂布辊的作用是将从网纹辊接收来的定量涂料转涂到纸面上。纸张另一面对称地装有同样包胶的衬辊。网纹辊可以直接浸在料槽中,而节省一根挂料辊,这种装置适用于黏度低而流动性好的上光涂料涂布,涂布往往不均匀。

网纹辊涂布有两辊式涂布、三辊式涂布和四辊式涂布。

两辊式涂布是以网纹辊兼作上料辊和涂布辊,由料槽挂料后侧面刮刀将过量涂料刮下,而后将网纹辊面凹槽中留下的涂料转涂到纸面上,衬辊也为包胶辊,这种涂布方法涂层不均匀,甚至在纸面上显示出花纹。

三辊式涂布是在网纹辊与衬辊之间增加一个包胶涂布辊,与两辊式涂布相比,涂布质量要好些,但上光涂料的黏度应低些,流动性好对提高涂布质量有好处。

四辊式涂布的涂层均匀,涂布质量好,对涂料黏度和流动性适应范围大。

由于网纹辊的表面布满均匀、规则的网穴,所以上光油的转移量是固定的,上光涂层厚度和均匀性能够得到精确的控制。这是网纹辊刮刀式上光较之双辊或三辊式上光的最大优势。其缺点是:在改变上光涂层厚度时,必须更换不同规格的网纹辊。

(2)干燥机构

干燥机构的作用是为了加速涂料的干燥结膜,以实现上光涂布机的连续性涂布。根据其干燥机理不同,干燥的形式可以分为固体传导加热干燥、辐射加热干燥及电子束(EB)干燥等。

①固体传导加热干燥。固体传导加热干燥装置由加热源、电气控制系统、通风系统等构成,是目前常用的加热干燥形式。

其干燥源为普通电热管、电热棒、电热板等。干燥源产生热能后,由通风系统将热能送入密封的干燥通道中,使干燥通道的空气温度升高。进入通道的印刷品表面的涂层受到周围高温空气的影响,其分子运动加剧,从而使涂层中的溶剂挥发速率增大,达到迅速干燥成膜的目的。

这类干燥装置结构简单,成本低,使用与维修都十分方便;但是其干燥效率不高,能量消耗大。

②辐射加热干燥。辐射加热干燥有红外线辐射、紫外线辐射、微波辐射等。这类干燥装置一般由辐射源、反射器、控制系统以及其他系统构成。这种干燥方式很有发展前途。

红外线干燥机理是:进入涂层的红外线部分被涂层吸收,转变为热能,涂层的原子和分子在受热时运动加剧,原物质中处于基态的电子,有可能被激发而跃迁到更高的能级。若红外线的波数恰好与涂料分子中原子跃迁的波数相同,则产生激烈的分子共振,使涂料温度升高,起到加速干燥的作用。

可被紫外线辐射干燥的上光涂料,是一些能由自由基激发聚合的活跃的单体或低聚物的混合物。在干燥过程中,上光涂料经紫外光辐射后,光引发剂被引发,产生游离基或离子;这些游离基或离子与预聚体或不饱和单体中的双键起交联反应,形成单体基团,单体基团开始链锁反应聚合成固体高分子,从而完成上光涂料的干燥过程。

③电子束(EB)干燥。近年国外发达国家将原来应用在穿孔、刻槽、切割等机械加工方面的电子束加工工艺运用到多色高效印刷工艺生产中,从而出现了一种新型能源转换加工手段——电子束干燥处理方式。电子束(EB)即通过电真空器件产生的会聚、密集并具有一定方向的电子流。当电子束冲击到工件时,动能变为热能,产生极高的温度,可使任何材料瞬时熔化或汽化。电子束干燥处理技术被科学界认为是近期具有最佳处理一致性的干燥技术。它可使油墨、上光涂料最大程度地交联和聚合,而后无固体和溶剂残留。同时热能的利用率最高。

电子束固化使用专门的EB涂料,比UV涂料便宜,固化能耗低,仅为普通上光涂料能耗的1/100。电子束干燥设备很昂贵,适用于对平面涂料的固化,固化中会产生X射线,需用铅或混凝土屏蔽。

大多数高速生产流水线印刷作业要求油墨、黏合剂和上光涂料在机组上即达到干燥。单独运用电子束作为干燥处理手段,在价格和空间利用上并不经济。

2.压光机的基本结构及工作原理

压光机是上光涂布机的配套设备,涂布在印品表面的涂料层干燥后,再经压光机压光,可大大提高上光涂层的平滑度和光泽度。压光机主要由印品输送机构、机械传动、电器控制系统等部分组成,其基本结构如图2-8所示。

图2-8 压光机结构示意图

1—印品输送台;2—高压油泵;3—热压辊;4—加压辊;5—调速电机;6—压光钢带;7—冷却箱;8—冷却水槽;9—通风系统;10—传输辊;11—印品收集台

压光机的工作方式一般为连续滚压式。压光过程中印刷品由输纸台输入加热辊和加压辊之间的压光带,在热量和压力的作用下,涂料层贴附于压光带表面被压光。压光后的涂料层逐渐冷却形成一层光亮的表面层。压光带是经特殊处理的不锈钢环状钢带,在传动机构驱动下做定向、定速的转动,它的松紧度可由张紧机构随意调整。热压辊内部装有多组远红外加热源,压光的温度可以由电器控制系统任意调节。加压辊压力多采用电气液压式调压系统,在压光过程中可以实现对压光压力的准确控制与调节。压光速度由调速驱动电机或滑差电机经减速系统控制,可根据不同的压光加工要求,实现无级变速。

2.2 覆膜基础知识

2.2.1 覆膜的基本方法和特点

覆膜是将塑料薄膜覆盖于印刷品表面形成纸塑合一印刷品的加工技术,广泛应用于销售包装盒、购物袋、书籍封面、招贴广告等场合。覆膜工艺是将涂有黏合剂的塑料薄膜覆盖在印刷品表面,经加热、加压处理,使印刷品与塑料薄膜紧密结合在一起,成为纸塑合一产品的印后加工技术。覆膜又称贴塑。

覆膜工艺实际属复合工艺中的纸/塑复合工艺,是一种干式复合。覆膜时,黏合剂涂布装置将黏合剂均匀地涂在塑料薄膜表面,经干燥装置干燥后,由复合装置对塑料薄膜与印刷品进行热压复合,最后获得纸塑合一的产品,其断面如图2-9所示。

图2-9 印品覆膜后断面图

1—塑料薄膜;2—黏合剂;3—印刷品

覆膜产品的黏合牢度取决于薄膜、印刷品与黏合剂之间的黏合力,它是由于黏合剂分子对薄膜和印刷品表面的扩散和渗透的结果,而温度和压力是获得良好扩散和渗透的重要条件。黏合剂的黏合力直接影响到覆膜产品的质量,而黏合力主要表现为黏合剂与被黏物的机械结合力和物理化学结合力。

覆膜通常采用溶剂型黏合剂、水溶型黏合剂和热熔型黏合剂。热压合前,黏合剂涂布装置将胶液均匀地涂布在塑料薄膜表面,由复合装置对塑料薄膜与印刷品进行热压复合,最后获得纸塑合一的产品。

经覆膜的印刷品光亮夺目、色彩鲜艳,明显提高了印刷品的艺术品位和价值,对印刷品起到了保护作用,使之耐水、耐光、耐摩擦、防水、防污染;并且不会改变印刷品图文信息和色彩。

覆膜工艺按所采用的原料及设备的不同,可分为即涂覆膜工艺与预涂覆膜工艺。即涂覆膜工艺是指在工艺操作时先在薄膜上涂布黏合剂,然后再热压,完成纸塑合一的工艺过程。这种覆膜需要在覆膜设备上安装黏合剂涂布设备,先涂布黏合剂,然后将薄膜与印刷品黏合,最后烘干,完成覆膜。即涂覆膜工艺的具体方法有湿式覆膜和干式覆膜两种。而预涂覆膜工艺是将黏合剂先涂布在塑料薄膜上,经烘干收卷后,在无黏合剂装置的设备上进行热压,完成覆膜工艺过程。预涂覆膜由于覆膜时省略了黏合剂调配及涂布、烘干等工艺流程,不存在溶剂对薄膜的溶胀和对油墨的分解,不会出现黏合剂二次软化产生失黏和对薄膜溶胀而出现起泡、胶膜问题;对油墨的干燥程度要求也不严格;不需要清洗涂胶机构等部件。具有操作方便、生产灵活、无毒害、不污染环境等优点。

覆膜有三种方法,一种是把黏合剂涂布在塑料薄膜表面上通过压辊与基材(印刷品)黏合在一起,然后烘干或不烘干直接卷取,称为湿式覆膜;另一种是把黏合剂涂布在塑料薄膜上,经烘干除去黏合剂溶剂,然后与基材黏合在一起,称为干式覆膜;第三种是预涂膜覆膜,把黏合剂涂布在塑料薄膜表面,烘干后备用,需要时将预涂膜与基材黏合在一起。

湿式覆膜需要在覆膜设备上安装黏合剂涂布设备,先涂布黏合剂,然后将薄膜与基材黏合,最后烘干,一次性将覆膜工作完成。湿式覆膜工艺操作简单,黏合剂用量少,成本低,覆膜速度快,无溶剂挥发,有利于环境保护。覆膜产品表面不易起泡、起皱。

干式覆膜是先烘干后黏合,在同一台机器上完成黏合剂涂布、烘干、热压和复卷割膜工作。干式覆膜工艺操作简单,黏合剂用量少,成本低,覆膜速度快,覆膜质量较好;但有溶剂挥发,污染环境。

预涂膜覆膜是把黏合剂涂布在塑料薄膜上,经烘干、复卷后备用,在无黏合剂涂布装置的覆膜设备上进行热压完成覆膜工作,覆膜设备不需要黏合剂涂布和干燥装置。预涂膜覆膜操作方便,生产灵活,无溶剂气味,不污染环境,劳动条件好,这种覆膜方法不会产生气泡、脱层等故障,表面透明度高,极具应用前景和推广价值。

纸张进行图文印刷后,由于纸张纤维的作用,印刷品表面的光亮度、耐磨度、抗水性、耐光耐晒性以及防污染性均较差,虽然油墨层具有一定的光亮度和抗水性,但效果仍不理想。

在印刷品表面覆盖一层透明塑料薄膜,能起到保护和增加印刷品光泽的作用,还可使图文的颜色更鲜艳,更富有立体感的视觉艺术效果,改善了耐磨强度,防水、防污、耐光、耐热等性能。极大地提高了书刊封面和其他覆膜商品的艺术效果和耐用强度。对保护包装装潢的印刷效果,延长货品寿命,提高商品的竞争能力,作用十分显著。

覆膜是印刷品表面整饰加工技术之一,覆膜技术广泛应用于书刊封面、包装盒面,特别是高级包装盒面、精美画册、挂历、台历、印刷宣传品、各种说明书的表面整饰以及各种纸制包装制品的表面装潢处理。

覆膜技术应用广泛,成本较低,对于增强印刷品的光亮度和提高印刷品的耐用强度效果明显,发展前景良好。特别是预涂膜覆膜技术更具有应用前景和推广价值。

2.2.2 常用覆膜材料

1.覆膜常用的黏合剂

覆膜常用的黏合剂有溶剂型、醇溶型、水溶型和无溶剂型等。溶剂型黏合剂具有很好的稳定性,但是仍然大量地使用芳香烃类、有机酯类溶剂,有碍操作者健康并污染环境;醇溶型和水溶型黏合剂低毒甚至无毒,有很大优势,且成本低,但黏合牢度不够理想,性能稳定性较差。溶剂型、醇溶型、水溶型黏合剂的综合性能见表2-1所示。

表2-1 覆膜常用黏合剂综合性能比较

2.覆膜常用的塑料薄膜

塑料薄膜的种类繁多,常用于覆膜的塑料薄膜主要有聚乙烯薄膜、聚丙烯薄膜、聚酯薄膜及新型双向拉伸聚丙烯薄膜,其中最常用的是双向拉伸聚丙烯薄膜。

(1)聚乙烯薄膜

聚乙烯简称PE,聚乙烯薄膜一般用挤塑(成型)法或压延法生产,PE薄膜无色、无味、透明、无毒,水及化学品对它不发生影响,在常温下不溶于大部分溶剂。聚乙烯是惰性材料,很难进行黏合,故在覆膜前必须进行电晕等表面处理。PE薄膜根据其密度大小可分为低密度聚乙烯、中密度聚乙烯和高密度聚乙烯。

(2)聚丙烯薄膜

聚丙烯简称PP,聚丙烯薄膜按制法、性能和用途可分为吹塑型薄膜(IPP)、不拉伸的T型机头平膜(CPP)和双向拉伸薄膜(BOPP)。其中BOPP薄膜由于拉伸分子定向,机械强度、对折强度、韧性、气密性、防潮阻隔性、耐寒性、耐热性和透明度等都很优良,并且无毒无味,是覆膜应用最广泛的薄膜材料。

由于BOPP薄膜属非极性物质,使用前必须经电晕处理,以达到所需表面张力的要求。BOPP薄膜贮存时间越长,电晕处理效果越差,黏合牢度也越差。时间过长需要重新进行电晕处理。

(3)聚酯薄膜

聚酯简称PET,是一种透明度和光泽度都很好的薄膜材料。同时它具有以下的特点:机械强度大,其拉伸强度大约是聚乙烯的5~10倍,挺度高和耐冲击力强;耐热性好,熔点在260℃,软化点在230~240℃,在高温下收缩仍然很小,具有非常好的尺寸稳定性,在高温下长时间加热仍不影响其性能;耐油性,耐酸性好,不易溶解,有很好的耐酸性腐蚀力,能耐有机溶剂、油脂类的侵蚀,但在接触强碱时易劣化;有良好的气体阻隔性和良好的异味阻隔性;透明度好,透光率在90%以上;对水蒸气的阻隔性能不及聚乙烯和聚丙烯;防止紫外线透过性较差;容易带静电,印刷前应进行静电消除处理。用于覆膜的聚酯薄膜也是双向拉伸的PET薄膜。

2.2.3 覆膜设备的基本结构及工作原理

1.即涂覆膜机的基本结构及工作原理

即涂型覆膜机工作原理是将卷筒塑料薄膜涂敷黏合剂后经干燥,由加压复合部分与印刷品复合在一起的专用设备。即涂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,图2-10为其结构简图。

图2-10 即涂型覆膜机结构简图

1—放卷部分;2—涂布部分;3—印品输入台;4—复合部分;5—辅助层压部分;6—复卷部分;7—干燥通道

图2-10中成卷的塑料安装在放卷架上,张力恒定的薄膜平展地输出,若分切后成卷的薄膜宽于被覆膜的印刷品,可用切边刀把多余的薄膜去掉,使薄膜宽度符合印刷品的要求后由匀胶辊将胶盘中的黏合剂均匀地涂布在薄膜的一个面上,经涂胶后的薄膜通过烘道进行烘干,然后与待覆膜的印刷品一起压合,在一定的温度和压力下,印刷品与涂胶的薄膜压合成纸塑复合制品后被收卷部分收卷,完成整个覆膜工作。

即涂覆膜机的基本结构为放卷部分、上胶涂布部分、干燥部分、复合部分、印刷品输入部分、收卷部分等。

2.预涂覆膜机的基本结构及工作原理

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。图2-11为预涂膜覆膜机工作原理图。

图2-11 预涂膜覆膜机工作原理图

1—收卷部分;2—预涂膜;3—压合机构;4—液压手柄

预涂黏合剂的塑料薄膜材料呈卷筒状放在进卷机构的送膜轴上,开机前将预涂薄膜按规定前进方向经调节辊和导向辊等机构进入复合机构,这时从印刷品输入装置输入的纸张印刷品也一起进入复合机构,经过复合机构的热压辊和橡胶压辊进行热压合后,传送到收卷机构的收料轴上。收卷机构在电动机带动下,按调好的速度拉动已覆膜的印刷品,预涂膜也按上述路线向前输送。卷成卷筒的覆膜印刷品,经割膜成为单独覆膜产品。

预涂覆膜机的基本结构为放卷部分、印刷品输入部分、复合部分、传动系统、计算机控制系统等。

2.3 烫印基础知识

2.3.1 烫印的基本方法和特点

烫印也称烫箔,俗称烫金。它是指以金属箔或颜料箔,通过热压或其他方式转印到印刷品或其他物品表面,提高产品的装饰效果,它属于产品整饰加工的一种方法。烫金可分为金属箔烫金、电化铝箔烫金和粉箔烫金,目前大部分采用的是电化铝箔烫金工艺。

由于包装品的用途、要求不同,烫金的形式也有所不同,根据烫金温度可分为冷烫工艺和热烫工艺;根据烫印效果可分为平面烫金、立体烫金和全息烫;根据烫印材料可分为金箔烫金、银箔烫金、铜箔烫金、铝箔烫金、粉箔烫金、电化铝箔烫金;其中较为常见的是电化铝箔平面热烫金加工。

烫印的原理实质是转印,是把烫金纸上面的图案通过热和压力的作用转移到承印物上面的工艺过程。烫印时,烫金纸的黏结层熔化,与承印物表面形成附着力,同时烫金纸的离型剂的硅树脂流动,使金属箔与载体薄膜发生分离,载体薄膜上面的图文就被转移到承印物上面。

与印金、印银相比,由于金、银墨长时间与空气接触会发生氧化反应,使金、银色逐渐变暗、变黑,影响产品外观效果。而烫金使用的电化铝箔化学性质稳定,可以长时间不变色,长时间接触空气不变色、变暗,能长久保持金属光泽。此外电化铝箔材料的颜色除传统的金色、银色外,还有红色、蓝色、绿色等各种颜色,且成本较低,加上烫金工艺简单,易于操作,因此有较好的经济效益。

目前,烫金的应用范围十分广泛,除了用于书刊封面的点缀,还广泛地应用于月历、年历、贺卡、产品说明书等,特别是包装装潢印刷品的表面装饰。烫金技术之所以能被广泛地应用和得以迅速发展,主要是它自身工艺的特点适应了社会的需要,首先,由于金属箔具有特殊的金属光泽和华贵、富丽堂皇的本色,可以在印刷品画面上产生强烈的对比,从而使不同的印刷品增添了鲜艳的色泽而获得晶莹夺目的效果,增加了产品的档次,使用户在阅读书籍和使用印刷品的同时得到美的享受。其次,是烫印的对象广泛,它不但可以在印刷品、纸张表面烫印,还可以在塑料、皮革、棉布等表面进行烫印;在用颜色和图案来增加效果的场合,烫印的用途更是无限的,而且工艺操作简单。第三,烫金能赋予产品较高的防伪性能,如采用全息定位烫印方式,就能起到很好的防伪作用。此外烫金还是一种干式加工方法,工件烫印后可立即包装、运输。所以烫印技术目前得到广泛的应用,适用范围还在不断扩大。

烫金的最大特点是独特的金属光泽和强烈的视觉对比,采用这种技术加工的印刷品显得格外华贵,因此,已成为提升商品包装与画册装帧价值的常用手段。

2.3.2 常用烫印材料

烫印材料是指在纸张、织品、皮革、涂布面料等材料上,用热压方法烫粘上各种图文的材料,如金属箔、电化铝箔、粉箔等材料,也包括烫印时的各种助粘材料。金属箔是将一些延展性好的带有光泽和外观好看的金属经过压延成极薄的箔片,然后在一面涂上黏合剂,便可用于烫金操作了。金属箔的种类有金箔、银箔、铜箔和铝箔几种,其中金箔使用较多,使用时间也最长。

1.金箔

金箔也称赤金箔,是用纯金延展成的极薄箔片烫印材料。纯金外表十分华丽、质地柔软、化学性能稳定,不容易氧化而失去光泽,而且延展性能是金属中最好的一种,用于烫金的金箔其延展的厚度仅有lμm左右。

采用金箔进行烫印难度较大,需要有一定的操作技能和经验,烫印出的产品颜色和光泽具有很长的持久性,但金箔价格昂贵,因此限制了它的使用范围,只限于有价值的贵重书籍、珍贵画册和一些高档的包装品上进行装饰使用,而一般书刊和包装品的金色均用电化铝箔代替了。

2.银箔

银箔是以纯白银经延展成箔的烫印材料。白银质软,延展性仅次于纯金,因此纯银箔比赤金箔略厚。白银外表华丽、化学性能较稳定、宜长久保存,但价格比金便宜得多,也是一种贵重材料。在没有电化铝箔以前,银色的印迹都是用白银制箔烫印的。

银箔的加工、包装与烫印加工与金箔基本相同,但银箔较厚,烫印时赤金箔方便省事。银箔的使用历史也很长,使用数量却很少,因为一般有保存价值的书籍和高档包装品的装饰均以用金为主、用银为辅。

3.铜箔

铜的延展性不如纯金和白银,因此铜箔的制作方法是在用树脂或蜡类物质浸润过的透明纸基上,压上一层树脂黏结料,并在上面涂撒预先磨好的黄铜粉,再用胶辊将其压匀,待树脂黏结层干燥后,铜粉成为薄片状,制成铜箔烫印材料。

铜的表面呈金黄色,很像黄金,故又称假金箔。但是铜在空气中易被氧化而变成暗褐色,烫印后的图文经过一段时间后会失去原有光泽,且铜箔的铜粉是涂撒在纸基的树脂胶(或虫胶)层上被黏结的,粘不牢时会脱离散掉,也容易因摩擦而脱落。因此常把铜箔烫印在封面的凹处,或加大烫印压力使印迹压深,以减少使用时的摩擦,降低铜粉脱落的可能。

4.铝箔

铝箔是用金属铝直接压延成薄片的一种烫印材料。在没有电化铝箔以前,除需要用白银烫印银色外,其余均用铝箔代替,因此铝箔也称假银箔。

铝的质地柔软、延展性能好,具有银白色的光泽,如果将铝压延后的薄片,用硅酸钠等物质裱糊在胶版纸上,制成铝箔片,还可在上面印刷油墨,作为各种高级包装纸使用。

但铝箔本身易氧化使颜色变暗,摩擦触摸都会掉色,因此不宜用在长久保存的包装品上。铝箔的烫印加工方法和要求与铜箔基本相同。

常用烫印材料一般就是电化铝箔,电化铝箔由两个主要的薄层组成:聚酯薄膜片基和转印层。这两个主要的薄层又可分解为5种不同材料组成的层次(见图2-12)。

图2-12 电化铝箔结构

1—聚酯薄膜片基;2—隔离层;3—染色层;4—镀铝层;5—胶黏层

①聚酯薄膜片基。片基层是转印层的载体,常采用有很好拉伸强度的双向拉伸聚酯薄膜为基膜片基(也有使用双向拉伸涤纶薄膜)。片基厚度为12~25μm,用于向印刷品表面转印的其他各层物质依此黏附在片基表面上。

②隔离层。隔离层也称为脱离层、剥离层,其厚度为0.01μm。它的作用是隔离镀铝转印层与片基层形成直接亲和,保证在烫印时镀铝转印层能完整与片基层脱离。也可用黏附力较小的连结料均匀地涂布在片基层表面。

③染色层。染色层也称为颜色层,是电化铝箔的色彩层,其厚度为1μm。在烫印热压力共同作用下,染色层因有机硅脂的隔离作用,迅速从薄膜片基上全部转移到印刷品基材表面。染色层经烫印后表面光滑明亮,以自身具有的颜色覆盖在图文表面。

④镀铝层。镀铝层厚度为0.02μm,它的作用是给染色层一个能产生金属光泽的底衬。利用铝具有高反射率、能较强地反射光线的光学特性,使与染色层反射出的色光综合成为有金属光泽参与和烘托的彩光。

⑤胶黏层。胶黏层厚度为1.50μm,它是把由甲基丙烯酸甲酯与丙烯酸的共聚物热塑性树脂、古巴胶或虫胶、松香溶于有机溶剂,或经表面活性剂聚合,制成溶剂型或乳液型黏合剂,通过涂布机均匀涂布在真空镀铝层的表面,经烘干后形成的。烫印加工时,胶黏层受热熔融,产生良好的亲和力,在烫印机的热压力作用下,转印层在隔离层作用下向印刷品载体表面转移,把电化铝箔黏结到被烫印整饰加工的印刷品表面。

2.3.3 烫印设备的基本结构及工作原理

烫印设备按烫印方式可分为平压平、圆压平、圆压圆三种,其中平压平式较为常用。按自动化程度,烫印机又可分为手动、半自动及自动三种。根据整机型式的不同,烫印机又可分为立式和卧式两种。

1.平压平型烫印机的基本结构及工作原理

平压平型烫印机是目前装机数量最多的机型。其烫印的工作原理如图2-13所示。

平压平型烫印机的基本结构有:机身机架(包括机身及输纸台、收纸台等)、烫印装置(包括电热板、烫印版、压印版和底板)、电化铝箔传送装置等。

图2-13 平压平烫印原理

1—烫印版;2—电化铝箔;3—烫印物

2.圆压平型烫印机的基本结构及工作原理

圆压平烫印机属于大中型机器,大多由圆压平印刷机改装而来。其烫印工作原理如图2-14所示。

圆压平型烫印机的基本结构,机身机架(包括机身及输纸台、收纸台等)、烫印装置(包括电热板、烫印版、压印版和底板)、电化铝箔传送装置等。

图2-14 圆压平烫印原理

1—烫印版压辊;2—箔膜;3—烫印物

3.圆压圆型烫印机的基本结构及工作原理

圆压圆型烫印机代表着高速烫印机的最新发展方向。其烫印工作原理如图2-15所示。

图2-15 圆压圆烫印原理图

1,3,7,10—气动辊;2—箔纸;4—箔驱动轮;5—全息探测器;6—废箔卷;8—烫印辊;9—烫印版;11—承压辊;12—卷筒纸

圆压圆型烫印机的基本结构有:机身机架(包括机身及输纸台、收纸台等)、烫印装置(包括电热板、烫印版、压印版和底板)、电化铝箔传送装置等。

2.4 压凹凸基础知识

2.4.1 压凹凸制版方法和特点

凹凸压印是一种不用油墨的压印方法。凹凸压印加工是将承印物置于一组图文对应的凹版和凸版中,在一定的压力下两模版对压,使印刷品基材发生塑性变形,压印出浮雕状凹凸图文和花纹。压凹凸包括图文压印和花纹图案压印(压花)两种。

凹凸压印式浮雕艺术在印刷中的运用,相当于印刷时不用油墨而是直接利用印刷机加大压力进行印刷。如果质量要求高,凹凸立体效果显著。还可采用热压的方式,即在加压的同时给模板以较高的加热温度。

盲文印刷实际上也是采用凹凸压印的方法,制成有触摸感的印刷品。在锌皮上打出字符孔,覆盖在盲文用纸上,用特制的乙烯类印墨喷注后,加热成点子,这种点子很牢固,多次用手触摸也不会磨损。

凹凸压印技术多用于印刷品和纸容器的印后加工。如高档的商品包装纸、样本封面、书刊装帧、商标、纸盒、日历、贺年片、瓶签等包装的装潢。效果生动美观,立体感强。

压凹凸制版方法如下。

1.制凹版

凹凸压印需要制作两块印版,即凸版和凹版。这两块版在高精度下复合挤压,配合完成压印工作。

凹版又称阴版,版面上对应的图文部分比版平面凹下1~1.5mm,一般由铜板或钢板制作而成。加工方法是先对钢板进行化学腐蚀,而后雕刻制成图文凹模。腐蚀后的铜版或钢版,版面深浅一致,轮廓不明显、缺乏层次,版口毛糙,这些缺陷必须通过雕刻加工来弥补。雕刻时应考虑如下的情况:如果画面是圆形的物品,则版口修成圆边;如果是字和线条,则修成直边;若为了突出立体造型,可以把版口修成斜面。

2.制凸版

凸版又称阳版,版面上对应的图文部分比版平面高出一块。凹版制成后,还需配置一块与凹版图纹相反的石膏压印凸版。

(1)传统石膏凸模的制作

将制好的铜(钢)凹版粘置在平压机的金属底板上校平,并在压印平板上用黄纸板糊好,然后用树胶液或糯米粉浆调和石膏糊,快速把石膏糊涂在粘有黄板纸的平板上,稍加摊平,铺上一层薄纸。为防止石膏粉落入版纹之中,再盖上一层塑料薄膜。压印前在凹版上轻轻地刷一层煤油,防止压印时粘坏石膏模子。第一次压印力要小,能略显出影子即可;第二次压印时,在凹版后面加垫一张较厚的白板纸,待石膏粉快干时压印上去,待石膏粉完全固化干燥后,铲除四周多余的石膏,石膏压印凸版即制成了。

(2)新型PVC预制凸模工艺

这种新型PVC预制凸模工艺过程是将塑料板材与模具重合后,放入具有加热及冷却系统的模切机内,通过控制调节温度与压力,得到与模具形状一样、凹凸相反的制品,具体步骤为:

①将裁切好的聚氯乙烯板进行表面清洗,去除毛点、油污,同时采用去污剂或弱酸(碱)液清洗凹模与模框。

②在凹模聚氯乙烯板的接触面涂刷脱模剂,硅脂、硅油及二者的混合物是常用的脱模剂。

③将凹模聚氯乙烯板装入模框中,盖上盖板后送入模切机。注意凹模与模框壁间应留有适当空隙,以便让多余的熔融状料液流出。

④升温前适当加压使被压物密合,当达到温度预定值后加压,压力一般为9.8~29.4MPa。具体数值应视版面大小、图纹深浅、线条粗细而调整。

⑤当温度冷却至室温后卸压,脱模。

⑥将图纹以外的边角裁切后,检验成品质量。

传统的石膏复制凸模工艺都是先制好凹模版,再在压印机上复制,速度低。另外,石膏强度低,随着压印的继续,会因挤压而下塌。新型PVC预制凸模工艺,具有机械强度好,成型速度快的优点。且聚氯乙烯(PVC)材料来源较丰富,价格较低廉。

(3)新型凸模的固定

①将凹版用双面胶固定在铝板上,再用螺钉将铝板定位于电热板上,注意凹版的图纹重心应在电热板的中轴线上,以使压力均衡。

②粘贴双面胶。将双面胶粘贴在新凸模的背面。

③吻合凸模。将新凸模吻合在凹模板上,用玻璃胶固定四角。

④凸模转移固定。开机合上平板,在压力作用下新凸模通过双面胶固定在平板上。

2.4.2 压凹凸工艺流程

凹凸压印的工艺流程包括制凹凸版、装版、压印。图2-16为凹凸压印示意图。上层为凸模版1,下层为凹模版3,两版形成凹凸的阴阳模版,中间是待加工的纸板2,上、下模版在一定的压力下对压,便在纸板2上形成凹凸的图文或图案。

图2-16 凹凸压印示意图

1—凸模版;2—纸板;3—凹模版

1.制凹凸版

凹凸压印需要制作两块印版,即凸版和凹版。这两块版在高精度下复合挤压,配合完成压印工作。

2.压印

(1)压凸纹

压凸纹一般在平压式凸版印刷机或特制的压凸机上进行。这种机器的特点是压力大、结构坚固,能压制版面较大的凹凸产品。

压印操作方法是将已印好的印刷品放在凹与凸两块印版之间,用较大的压力直接压印。压轧较厚的硬纸板时,可利用电热器将铜(钢)凹版加热,以保证压印质量。

(2)压花

在纸板等表面压制不同纹理的花纹的加工称为压花。压花加工多采用专门的压花机完成。

压花的原理如图2-17所示。纸板1通过上下排列的压花滚筒2和橡皮滚筒3进行压花。

压花滚筒用无缝钢管制成,表面用机械雕刻或化学腐蚀处理出各种花纹。滚筒内部通冷水使压制的花纹冷却定型,保证了压花效果。同时又避免了橡皮滚筒的橡皮布长时间受热老化。

橡皮滚筒是无缝钢管外包耐热橡皮制成的。一般采用肖氏硬度85~90的橡皮,滚筒表面要求平滑。使用一段时间,橡皮受热易发生膨胀,从而影响橡皮滚筒的平滑度。解决的方法是对不平表面进行磨修或车削加工。

压花滚筒2两端轴上装有丝杠提升机构,当需要调节压花滚筒与橡皮滚筒间的线压力时,可通过丝杠提升机构,使滚筒2向上或向下运动,以调整滚筒2、3间的缝隙,从而调整两滚筒对纸板1的压力。

图2-17 压花加工

1—纸板;2—压花滚筒;3—橡皮滚筒

2.5 模切压痕基础知识

2.5.1 模切压痕的排版方法和特点

模切工艺就是用模切刀条根据产品设计要求的图样组合成模切版,在压力作用下,将印刷品或其他板状坯料轧切成所需形状的一种工艺。

压痕工艺则是利用压线刀和压线模,通过压力在板料上压出线痕,或利用滚线轮在板料上滚出线痕,以便板料能按预定位置进行弯折成型,用这种方法压出的痕迹多为直线形,故又称压线。压痕还包括利用阴阳模在压力作用下将板料压出凹凸或其他条纹形状,使产品显得更加精美并富有立体感。

在大多数情况下,模切压痕工艺往往是把模切刀和压线刀组合在同一个模版内,在模切机上同时进行模切和压痕加工,故可简单称之为模压。

模压加工技术主要是用来对各类纸板进行模切和压痕,同时也可用于对皮革、塑料等材料进行模切和压痕加工。

模压加工操作简便,成本低、投资少、质量好、见效快,对加工后的制品可大幅度提高档次,在提高产品包装附加值方面起着重要的作用。模压加工的这些特点,使其越来越广泛地应用于各类印刷纸板的成型加工中,已经成为印刷纸板成型加工不可缺少的一项重要技术。

模切版的制版较好的方法是用胶合板制作模切版材。先将纸盒图样转移到胶合板上,用线锯沿切线和折线锯缝,再把模切和折缝刀线嵌入胶合板,制成模切版,它具有版轻、外形尺寸准确、可以保存等优点。

也有用计算机控制激光制模切版的,把纸盒的尺寸、形状、纸板克重输入计算机,然后由电子计算机控制激光束移动,在胶合板上刻出纸盒的全部切线的折线,最后嵌入刀线。

其工艺流程为:绘制纸盒样图→绘制拼版设计图→复制拼版设计图→拼版设计图转移到胶合板上→钻孔和锯缝→嵌线→制作模切版阴模版。

①绘制纸盒样图。绘制纸盒的黑白稿刀线图,要求线条准确,符合尺寸要求,如图2-18所示。

图2-18 纸盒样图

②绘制拼版设计图。根据纸盒样图和可印刷的最大纸张尺寸进行拼版设计,拼版设计要考虑节约纸张和便于模切后自动清除废边。按拼版设计绘制拼版设计图。

③复制拼版设计图。复制两张拼版设计图,一份供制印版印刷用,一份供模切版制版用,这两张版须保证一致性,模切时才能精确套准。

④拼版设计图转移到胶合板上可用手工描绘或照相复制。

⑤钻孔和锯缝。有专用锯缝机,该机是上下移动的线锯。在两只盒芯相连处钻孔,便于穿线锯,沿切线和折线锯开。线锯的厚度应与模切刀线和折缝刀线的厚度相适应。

⑥嵌线。根据盒子形状用铡线机、弯线机、冲孔机等把刀线轧断、弯圆或弯成各种角度。

横切刀线的高度是23.8mm,厚为0.7mm,嵌入模切版上的模切线必须高度一致。折缝刀线的高度和厚度取决于纸张的厚度。折缝刀线高度为模切刀线高度减去纸张厚度即可。

在刀线嵌好后,两边要贴上泡沫橡皮,以便纸板从模切版上弹出来,如图2-19所示。

图2-19 嵌线示意图

⑦制作模切版阴模版。阴模版是为了获得良好的折缝,在钢板上贴好绝缘纸,放入机器,放好复写纸,再盖一层卡纸,开动机器加压获得压痕,在压痕上开出折缝线槽。

2.5.2 模切压痕的工艺方法和特点

一般模切压痕工艺的流程为:

以模切压痕加工的主要对象纸盒为例,一般需要经过的过程为:

模切压痕的工艺主要是制模切版和模切压痕加工过程。

1.制模切版

模切版的制作可大致分为两个阶段:第一阶段是先做好底板,第二阶段是将弯曲成型的各种钢片,按照要求,排放在底板内。

模切底板有金属底板和木板底板两类。金属底板有衬铅排版、浇铅版、钢型刻版等。目前常用的是衬铅排版。衬铅排版是用大小空铅排成版面。将比空铅略高的带锋口的钢线,弯曲成所需要的形状,按照图文的要求嵌在底板上,做成模切版。不带锋口的钢线可制成压痕版。

木底板有胶合板、木板、锌木合钉板等。近几年胶合板比较常用。把拼版设计图转移到胶合板上,在线条处钻洞锯缝。再把刀线和折缝线嵌进去,在空白处钉上橡皮,制成模切压痕版。

2.装模切版

模切上版指的是将制作好的模压版准确地安装固定在模切机的版框中的工作过程。模切版装好后,就可以开机进行模切加工了。

上版前,须校对模切压痕版,确认符合要求后,方可开始上版操作。

调整版面压力。安装完模切版后,需要调整版面压力。首先调整钢刀的压力:垫纸后,先开机压印几次,目的是将钢刀碰平、靠紧垫版,然后用面积大于模切版版面的纸板进行试压,根据钢刀切在纸板上的切痕,采用局部或全部逐渐增加或减少垫纸层数的方法,使版面各刀线压力均匀一致;再调整钢线的压力,一般钢线比钢刀低0.8mm,为使钢线和钢刀均获得理想的压力,应根据要模压的纸板性质对钢线的压力进行调整。

橡皮粘塞在模版主要钢刀刃口的两侧,利用橡皮弹性恢复力的作用,可将模切分离后的纸板从刃口部推出。通常橡皮要高出刀口3~5mm。

对模切压痕加工后的产品,应将多余边料清除,称为清废。即将盒芯从坯料中取出并进行清理。清理后的产品切口应平整光洁,必要时用砂纸对切口进行打磨或用刮刀刮光。

除纸容器的加工外,软包装加工近年来也日益增多。单软包装材料对内装物品的保护性差,所以现在多用复合材料,做成袋状,把内装物品密封。

制作工艺流程为:印刷→复合→裁切→制袋。

承印材料一般有塑料薄膜、纸或铝箔。

印刷大都采用凹版印刷,也有采用柔性版印刷的。

复合用复合机和热熔的聚乙烯贴合,或用各类复合机把薄膜和薄膜贴在一起。具体的复合方法及使用材料根据内装物品的要求而定。

2.5.3 模切压痕设备的基本结构与工作原理

用以进行模切压痕加工的设备称为模切(压)机。无论是何种类型的模压机,其机构均主要由模切版台和压切机构两大部分组成。被加工板料放于这两者之间,在压力作用下完成加工。

根据模切版和压切机构两部分主要工作部件的形状不同,模切机可分为平压平、圆压平和圆压圆三种基本类型;而在平压平模压机中版台及压板的方向位置不同,又可分为立式和卧式两种,见图2-20所示。

图2-20 模压机的分类

1.平压平模压机的基本结构与工作原理

这种模压机的版台及压切机构形状都是平板状的,当版台和压板的平面在垂直位置时为立式平压平模压机,见图2-21所示。

图2-21 立式平压平模压机

1—机座;2—曲张滑槽;3—平导轨;4—圆柱滚子;5—压板;6—模切版台;7—电磁离合器;8—连杆

工作时,版台固定不动,压板经传动压向版台而对版台施压。按压板运动轨迹不同又可分为两类:一种是压板绕固定铰链摆动,故在开始模压的那一瞬间,压板工作面与模版面之间有一定倾角,使模切版较早地切入纸板下部,这就容易造成模切版下部压力过重而上部还未切透的现象。此外模压力 P 的分力还会引起纸板的横向位移。

另一种压板运动机构见图2-22。工作时,压板4在连杆3的带动下,先以圆柱滚子8为支点,在机座的平导轨9上摆动,待压板的工作面由倾斜转到与模压板5平行的位置时,再以平移的方式平行压向模切版。

图2-22 立式平压平模压机压板运动机构

1—曲线滑槽;2—压板轴;3—连杆;4—压板;5—模压板;6—版台;7—曲柄齿轮;8—圆柱滚子;9—平导轨;10,12—定位滑块;11—定位圆柱销

立式平压平模压机具有结构简单、维修方便、易于掌握其操作和更换模切压痕版等优点,但劳动强度较大,生产效率低,每分钟工作次数多为20~30次,常用于小批量生产。国产立式平压平模压机有MLB880等型号。

卧式平压平模压机的版台和压板工作面均呈水平位置,下面的压板由机构驱动向上压向版台而进行模切压痕。

由于卧式模压机压板的行程较小,用手动放进或取出纸板是比较困难的,故通常都带有自动输纸系统,其总体结构与单张纸胶印机类似,整机由纸板自动输入系统、模压部分、纸板输出部分以及电气控制、机械传动等部分组成。有的还带有自动清废装置,如图2-23所示。

图2-23 自动卧式平压平模切机示意图

1—送纸部分;2—模压部分;3—清废部分;4—出纸堆垛部分

其中纸板输入部分1和输出部分4与单张纸胶印机原理基本相同。模压部分2常由肘节、凸轮轴或双肘杆系统施压。一般施压系统都设有压力渐进和压力延时装置,可按模压工艺的需要选择保压时间。压力调整由专门机构完成,可在机器运行中或停机时随时调节。图中3为清废排屑部分。卧式平压平模压机工作安全可靠,其自动化程度和生产效率都比较高,是平压平模压机中先进的机型。国产这类机型有MQW860、MY820型等;国外有瑞士BOBST公司的SPlO2-BM型。

2.圆压平模压机的基本结构与工作原理

圆压平模压机主要由做往复运动的平面形版台和转动的圆筒形压力滚筒组成。在工作行程中,版台向前移动,压力滚筒压住纸板,并以与版台相同的表面线速度转动,对纸板进行模切和压痕。回复行程时,版台向后返回,压力滚筒的工作面不与模切版接触。

这类模压机根据压力滚筒在一个工作循环中不同的旋转情况,又可分为停回转、一回转、二回转等几种,正反转圆压平模压机属简易型,其正反行程都可以是工作行程。

因圆压平模压机采用了圆筒形的压力滚筒代替压板,故模切时不再是“面接触”,而是“线接触”,使机器在模压时所承受的压力较小,而且较均匀地分布在一段长的时间内,因而机器的负载比较平稳,可进行较大幅面的模切。但压力滚筒与版台对滚时产生的分力容易引起刀线刃口的变形或移位。

3.圆压圆模压机的基本结构与工作原理

圆压圆模压机的版台和压切机构两者的工作部分都是圆筒形的,工作时,送纸辊将纸板送到模压版滚筒与压力滚筒之间,由两者将其夹住对滚时进行模压,模压版滚筒旋转一周,就是一个工作循环。

圆压圆模压机的模切方式,一般分为硬切法和软切法两种。硬切法是指模切时模切刀与压力滚筒表面硬性接触,因而模切刀较容易磨损。软切法是在压力滚筒的表面覆盖一层工程塑料,模切时,切刀可有一定的切入量,这样既可保护切刀,又能保证完全切断,但需定期更换塑料层。

由于圆压圆模压机工作时,滚筒连续旋转,因而其生产效率是各类模压机中最高的。但模切版要弯曲成曲面,制版、装版比较麻烦,成本也比较高,技术上有一定难度,所以,圆压圆模压机常用于大批量生产。

当前,先进的模切设备大多向印刷、模切组合全自动的方向发展,将模压机构和印刷机连成一条自动生产线,其结构形式多种多样。这种生产线由四个主要部分组成,即进料部分、印刷部分、模切部分、送出部分等。

进料部分间歇地将纸板输入到印刷部分,可根据不同的用料形式、尺寸、种类等方便、准确地进行调整。印刷部分可由4~8色印刷单元组成,可采用凹版印刷、胶版印刷、柔性版印刷等不同方法。这部分具有较先进的印刷功能,并配备有各自的自动干燥系统。模切部分可以是平压模压机,也可以是圆压模压机,且都备有清废装置,可自动排除模切后产生的边角废料。

输送部分是将模压加工完成后的产品收集整理并送出,从而保证进料部分、印刷部分和模切部分能够顺利地实现高速连续化作业。图2-24是这类模压机的一个例子。

图2-24 双色印刷模切及自动排废装置简图

1—纸板;2—印刷;3—模切;4—吸力自动排废;5—风扇;6—吹风;7—输送部;8—成品输送;9—床台;10,11—吸力传送带;12—真空进料

2.6 成型加工基础知识

2.6.1 糊盒工艺方法和特点

糊盒是承印物经过模切压痕后,按纸盒成型要求在需要涂布黏合剂的位置涂上黏合剂,再折叠并压合成型的工艺过程。

在纸盒加工环节中,糊盒通常是最后一个环节,其质量好坏直接影响最终成品率。

从加工方法上可分为手工糊盒和机器糊盒。我们这里讲的是机器糊盒加工。有糊单边、糊四角、糊双边、糊单边兼扣底等。

所谓机器糊盒加工就是将模切压痕加工的、已经过除废处理的印品平放在机器输纸器内,由输纸飞达自动传输,经预折、回折、打磨、涂胶、压合(黏合)及固化成型的工艺过程。

1.纸盒的分类方式

纸盒一般用纸板经折叠、粘贴或其他连接方式制成,主要用于产品的销售包装。纸盒的分类根据材料的使用特征、制作方式、形状、结构形式、包装对象不同而不同。

①按纸盒的制作方式来分,有手工纸盒和机制纸盒。

②按纸格的形状来分,有方形、圆形、扁形、多角形、异型纸盒。

③按包装对象来分,有食品、药品、化妆品、日用百货、文化用品、仪器仪表、化学药品包装纸盒。

④按材料特征来分,有平板纸盒、全黏合纸板盒、细瓦楞纸板盒、复合材料纸盒。

⑤按纸板的厚度来分,有薄、厚纸板盒;按纸盒的结构及封口形式来分,有折叠式纸盒、摇盖式纸盒、卓盖(扣盖)式纸盒、抽屉式纸盒、包折式纸盒和压盖式纸盒。

⑥按运输方式来分,有折叠纸盒和固定纸盒两种。

2.糊盒机的类型

糊盒主要有两种方式,即传统的手工糊盒和使用自动糊盒机糊盒。与传统的手工糊盒相比,自动糊盒机具有操作简便、黏结牢固、卫生高效、质量稳定、计数准确等优点,是现代印后加工的主要方式。

根据糊盒机自动化程度的不同,可分为半自动糊盒机与全自动糊盒机。

(1)半自动糊盒机。

半自动糊盒机主要应用于大型的包装盒和瓦楞纸箱以及其他全自动糊盒机不能糊制的纸盒。半自动糊盒机结构简单,设备外形较大、结实、可靠,使用和调试容易。使用频率高,几乎所有盒子都可以在半自动糊盒机上制作。工作流程为:自动进纸→磨边→涂胶→经胶带送出→人工折叠成型,再由一侧的气压压台定型(单边配有6个工位)。用机器糊制的纸盒外表美观,粘口坚固,又省胶,其产量取决于工人的熟练程度。

(2)全自动糊盒机。

全自动糊盒机通常有三种类型。

①普通型糊盒机。具备最基本的两边折叠和两边边贴功能,这种糊盒机占市场比例最高,适用范围最广,是代替人工糊盒最基本的糊盒设备。

②预折的糊盒机。普通纸盒基本上是方形(即四条边),普通型糊盒机和手工糊盒只能折两条边。另外两条边只有压痕却没有折过,因此打开纸盒不太容易。经过预折的纸盒容易打开,适合自动装货包装机,尤其是药盒。基本上都采用预折糊盒机。

③锁底的糊盒机。这类糊盒机结构复杂,调试难度高。它不但具备以上两种类型糊盘机的功能,而且还可以对盒子的底部进行折叠和粘贴,这种盒子在使用时容易打开。盒子底部已粘好,不用人工再插底,这种盒子俗称为锁底盒。

一般高档的包装盒(如化妆品盒)均采用锁底结构。锁底糊盒设备价格较高。

3.糊盒的特点与应用

在机制纸盒中,大部分属于折叠纸盒。它是一种韧性薄纸板盒,经印刷、模切压痕、黏合而成。其最大特点是以折叠状盒片储存、运输,因而大大节省了仓储空间和运费;适合于自动包装,使用时可在自动包装机上完成打并、成型、装填、封口等工序;便于销售和陈列,适用于各种印刷方法,有利于商品的宣传和推销;易于加工,成本低廉,通过排刀、模切压痕、折叠、黏合等工序较容易把纸板加工成所需要的各种形状的纸盒,其加工成本要比金属、玻璃、塑料便宜得多;能起到固定商品、保护商品的作用。

一些老式的糊盒机只能糊制一些简单的折叠纸盒,如直线盒、锁底盒等。随着技术的进步,糊盒设备也得到了很大的发展,具体表现在以下几方面。

①盒型适应性方面。可以满足生产商对复杂盒型的加工要求,能适应的盒型更加多样化,如四角盒、六角盒和异型盒等。

②稳定性方面。稳定性显著提高,故障率降低,提高生产效率。

③糊盒速度方面。一些新型的自动糊盒机正常生产速度已经可以达到450m/min或500m/min,最高甚至可以达到650m/min,远远超过原本100m/min左右的速度。

④自动化程度方面。现在大装置自动糊盒机的自动化程度越高,对操作人员的依赖性就越低,同时还可提高生产效率,降低操作人员的劳动强度。同时,自动糊盒机在操作性方面将越来越趋于人性化,体现“以人为本”的设计理念。

⑤使用寿命方面。随着自动糊盒机运用材料和加工工艺的改进,其使用寿命也显著增长。

2.6.2 糊盒设备的基本结构与工作原理

目前糊盒设备的基本结构是由给纸、预折、上胶、复折压合、保压固化、压实收集灯部分组成,整机动力由一台整流无级变速电机提供,也有采用多台调速电机驱动的。

自动糊盒机的工作原理是启动电源后,整条传送带开始运动,将模切好的半成品纸盒放置在糊盒机进纸位,由传送带自动将单张盒片根据挡纸头架已设定好的送纸间距送入中段皮带(若半成品纸盒经过覆膜或上光等表面处理,进入中段后,可同时由胶枪在内侧边缘上胶)传送带将纸盒输送至后段糊盒部位加压打包。

自动糊盒机(图2-25)是最为广泛使用的现代糊盒设备,它主要由输纸、预折、上胶、折叠、加压弹出、压实收集装置组成。整台动力由一台或多台无级调速电机提供。

图2-25 自动糊盒机

1—输纸装置;2—预折装置;3—上胶装置;4—折叠装置;5—加压弹出装置;6—压实收集装置

为了将纸盒坯料糊盒成型,必须根据不同的盒型对糊盒设备的输纸装置、预折装置、上胶装置、折叠装置、加压弹出装置和压实收集装置进行合理调整。

1.输纸装置

输纸装置是将纸堆上的料一张一张地分开,传递到预折装置。输纸采用下送式连续抽纸的方式,输纸胶带和主传送皮带的速差可由变速器进行调节。输盒是通过传动机构上的电磁离合器与制动器进行的,离合器在输盒按钮板上和遥控器按钮板上及触摸屏上均有控制键。输盒按钮板上按钮可完成输纸、主机开启、停止、加速、减速等功能。

2.预折装置

预折装置是根据压痕线将纸盒弯曲150°左右,再返回到原来的形状,主要是为了糊盒时不会出错。折叠纸盒糊盒压折以后能容易打开。预折装置可安装预折附件,特长的预折装置和与之匹配的附件均是经过特别设计的,目的是减小调机和产品转换时间。

3.上胶装置

上胶装置是通过胶轮或喷胶装置给纸盒黏合部上胶完成黏合。上胶装置既可以采用机械滚轮式,也可以选用电子喷胶装置。折叠纸盒糊盒生产中,上胶过程直接影响到产品质量、生产效率和生产成本,是一道重要的工序。

4.折叠装置

折叠装置是将第二和第四折痕完成折叠,同时将上完胶的黏接舌粘上完成糊盒。折叠装置上部运送器为可调整压力的上输送装置,可以轻易提起,胶带容易更换,而且折叠部配备可拆卸的中间输送组,方便小纸盒的折叠。折叠器长度经过准确计算,可以精确地处理各种形式的包装盒。

5.加压弹出装置

加压弹出装置的作用是把折好的纸盒折缝压实,并采用光电计数器自动计数,并将不合格的产品剔除,最后加速弹射到压实装置。

6.压实收集装置

压实收集装置在机械上是独立的装置,但动力仍由主电机提供,有的机型的压实收集装置由单独电机拖动。在糊盒机的这一段内,糊好的纸盒以一定的压力夹在上下输送带中间,同输送带一起移动完成收料,输送带运动速度要适中,要让纸盒停留其中一定的时间,让黏合更加牢固。

本章复习题

1.上光的定义和特点是什么?

2.覆膜的定义和特点是什么?

3.烫印的定义和特点是什么?

4.压凹凸定义和特点是什么?

5.模切压痕定义和特点是什么?

6.糊盒定义和特点是什么? q2YlsokNlNsn7M8bd2FqpQYouIQQ3qQT+V+zd+hk7Eh7tdPPt3P5E19fmGEmzYsp

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