水性覆膜

水性覆膜——把低碳防伪印刷进行到底
2011-08-03 16:18:30 作者：林其水来源：《中国品牌与防伪》
低碳经济促发低碳防伪印刷
当前，随着全球人口和经济规模的快速增长，能源消耗日益增多，不仅使地球上不可再生的能源储量日渐枯竭，而且因能源使用而带来的大气污染和环境恶化问题更向人们敲响了警钟。

鉴于此“碳足迹”、“低碳经济”、“低碳技术”、“低碳发展”、“低碳生活方式”、“低碳社会”、“低碳城市”、“低碳世界”等一系列概念、政策应运而生。

通过低碳经济模式、低碳生活方式等实现可持续发展，这也预示着一个全新的低碳时代（低能耗、低污染、低排放）即将到来，当然也包括印刷工业。

面对当前印刷业的生产和发展状况，低碳防伪印刷路在何方呢？简单地说，印刷业应面对低碳时代，走低能耗、低污染、低排放为基础的低碳经济之路，将低碳印刷的理念贯穿于印前、印刷和印后加工的各个领域，通过能源高效利用和开发清洁能源，改造高污染和高耗能的设备和落后的生产工艺，积极选择使用无公害和环保型的印刷原辅材料，实现印刷业的可持续发展。

下面简单介绍适于低碳防伪印刷的水性覆膜工艺及操作要点。

水性覆膜的工艺特点
在印刷品的表面覆盖一层薄的透明塑料薄膜而形成纸塑合一防伪印刷品后加工技术称
之为覆膜，它是印刷品印后表面装潢整饰的一种主要方式。

覆膜加工后印刷品的原有色彩不改变，却大大提高了其表面的光泽度，美感和强度，使之耐水，耐腐，是提高印刷品档位和商品价值的有效手段。

传统的覆膜多采用油性（溶剂型）即涂胶湿式复合工艺，溶剂型粘合剂的主粘剂为SBS和萜烯树脂，溶剂为甲苯、120号汽油、醋酸乙酯等。

使用溶剂型覆膜胶有很大的缺陷，由于印刷油墨中的一些成分与溶剂型覆膜胶的成分接近，都含有树脂和有机
溶剂，所以纸塑复合的质量不太稳定。

特别是彩色课本，起泡问题更为突出，覆膜的封面不包书芯不会起泡，一包书芯后就起泡。

同时，溶剂型粘合剂存在闪点低、易燃、有毒、有害、污染环境及影响操作人员身体建康等不利因素。

另外，使用溶剂型胶粘剂含有对人体和环境有害的挥发物，溶剂内含有的甲苯、天拿水等易挥发有机物，对人体有很大的伤害并污染环境，不符合低碳和环保印刷的要求。

随着人们对覆膜质量要求的日益提高和环保意识的增强，无污染、亮度好的水性（乳液型）覆膜，已成为这种传统覆膜工艺的替代者。

水性覆膜使用的胶粘剂是采用高分子聚合物为主要原料，以水为分散剂，添加辅助剂经搅拌反应而成的白色乳液型胶粘剂，水性覆膜胶不含任何有机溶剂，残留的有机单体一般低于0.1%，具有无毒无害，闻起来没有气味或略带醇或酯的香味，此外，水性覆膜胶的粘接力强，流动性好，透明度好，覆膜不起皱，不起泡，不脱层，不泛黄，封面平整不脱曲，利于装订，覆膜产品质量好，虽然其粘接力与溶剂型胶相当，但经过水性胶覆膜的产品其光泽度、白度均比有机溶剂型覆膜胶好，并且水性覆膜胶稀释和清洗可采用普遍自来水，无毒、无害、无污染，采用的水性机覆膜是用冷粘法，不需加热烘干，可大量节省能源，符合低碳印刷的要求；而溶剂型覆膜胶使用时还需烘干及高压，所以功耗大，效率低，危险系数高。

此外，由于水性覆膜胶固含量高，同等重量的水性胶比溶剂胶的涂装面积大50%以上，因此水性胶覆膜的产品成本比溶剂胶低很多；由于水性胶不含有毒、易燃、易爆、污染环境的有机溶剂，还可减少火灾几率。

根据使用水性覆膜胶和溶剂型覆膜对印刷品覆膜后的耐温、耐湿、耐油等性能的常规对比试验，将溶剂型的覆膜印刷品与水性覆膜胶的覆膜印刷品，同时放入烘箱，在70℃下做耐温试验。

25min后，溶剂型覆膜的印刷品出现起皱，28min后，水性覆膜胶覆膜的印刷品才出现起皱，说明水性覆膜胶达到了印刷品覆膜耐温要求。

而将两种覆膜印刷品同时浸入水中，浸泡24h后用手搓揉，使纸纤维与膜分离，观察膜上残留的墨层与纤维的多少，试验表明水性覆膜胶的耐水性能优于溶剂型覆膜胶。

用水性覆膜胶和溶剂型覆膜胶的产品各包一些油墨，观察有无脱胶、起泡等现象。

试验对比表明，溶剂型1天就
发现起泡，而水性覆膜胶放置5天未发现起泡、脱胶现象。

说明水性覆膜胶耐油性优于溶剂型。

水性覆膜胶适用性较强，它可以用于水性机，也可用于油性机，水性机结构简单、价格便宜，开车速度快（一般是油性机开车速度的2倍）。

好的水性覆膜胶固含量比油性胶高约1倍，而且是湿覆合，覆合后先靠纸纤维的吸收和散发水分使胶干燥透明，并与塑料薄膜粘合牢固。

水性覆膜机的开发问世，使水性覆膜工艺得到大力推广应用，水性湿式覆膜以其覆膜印刷品的高强度、高品位、易回收、无污染等特点深受广大客户青睐。

正因为水性覆膜有如此多的优点，使它在近几年得以迅速发展，逐渐成为市场的主旋律产品。

目前广泛用于食品、饮料、儿童玩具等产品的印刷包装。

水性覆膜生产中应注意的问题
（一）影响水性覆膜质量的主要因素
水性覆膜的质量除与原材料本身性能、质量有关外，还受到以下因素的影响：（1）印刷品墨层状况的影响。

印刷品墨层状况主要指纸张上图文面积的大小和墨层厚度及油墨性能等，它们对覆膜的影响主要表现为对印刷品与薄膜的粘合强度的影响。

印刷品为大实地、墨层厚并且图文面积大时，油墨改变了纸张空隙多的表面特性，阻碍了粘合剂的渗透和扩散，使得印刷品与塑料难以粘合，易出现脱层、不易干燥等质量问题。

（2）冲淡剂的影响。

油墨中如果用白墨做冲淡剂，因白墨中有明显的粉质颗粒使其与连结料结合不紧，对粘合有阻碍作用，会造成粘结不牢。

（3）水性胶的影响。

水性胶对印刷品上的喷粉有一定的“吃粉”能力，能提高覆膜的光泽度。

但若喷粉太多，会出现雪花状的白斑。

增大胶量可改善此种情况。

此外，如果采用金、银墨印刷，则若胶量太大，水分会浸湿金、银墨，造成金、银墨印迹发黑。

（4）油墨干燥情况的影响。

油墨未完全干燥也会造成覆膜后产品起泡、脱层。

（5）普通水性覆膜机的影响。

因普通水性覆膜机不带烘道，胶液主要通过渗透干燥，所以不适合对金、银卡纸及烫印产品进行覆膜。

而特殊的水性覆膜机加装了烘道，类似油性覆膜机，可
对金、银卡纸进行覆膜，但速度较低。

（6）纸张的影响。

首先是纸张变形的影响。

因水性胶的初粘性较差，刚开始未干燥时粘性很小。

如果纸张严重变形，在覆膜后，会因纸张的变形在凹凸处出现纸张与膜脱开的现象，造成干燥后产生气泡。

其次是纸张厚度及挺度的影响。

当纸张较厚或挺度较高时，水性覆膜拖梢带膜稍长，会影响后工序齐纸。

（二）水性覆膜生产中应注意的问题
由于水性覆膜工艺较复杂，相关的因素也较多，需要合适的材料和良好的技术水平。

为保证质量量，在正常生产中要特别注意以下问题。

（1）防止产品卷曲。

发生卷曲是水性覆膜产品生产中最常见且较棘手的问题。

从产品观察可知，覆膜产品的发生卷曲主要为膜短（是指薄膜复合经分切的必然回缩）纸长（是指印刷纸张因所含水分在覆膜过程或之后增加，自身几何尺寸伸展的一种自然现象）所致，那么，是什么原因造成膜短纸长，应怎样防治卷曲这个问题呢？①覆膜拉伸变形。

由于薄膜拉力过大，将使它产生伸长变形，产品分切后外力撤除，薄膜将恢复原状，致使产品向薄膜一侧卷曲。

此外，如果收卷拉力太大也将使薄膜和印刷品同时产生变形，但变形量不一样。

外力撤除后，产品将向纸张一侧卷曲，薄纸尤其明显。

此时就要适当调整薄膜的松紧张力，只要保证薄膜能很平整与纸张贴合，则收卷力越小越好。

②环境因素。

这也是引起产品卷曲的重要原因。

如环境湿度大，覆膜产品充分干燥后，纸张会产生脱湿变形，成品将向纸张一侧卷曲。

因此，要注意调节给膜涨紧螺钉旋入深度，减小制动力，减小收卷动力轮（磨擦链轮）的磨擦力。

注意控制车间湿度，在没有雪花点的情况下，尽量减小涂胶量。

③BOPP薄膜问题。

薄膜是在无自主动力驱动下的被动牵引转动放料的。

为了克服放料轴／座间、各道展平辊／薄膜间、收料机构／压合机构间的摩擦力，必须有更大的牵引力，但这也同时加剧了B OPP薄膜在这种更大牵引力作用下的更明显的拉伸延展形变率（约≥4%）。

由于薄膜收缩产生的拉力大于纸张延伸的张力，收缩后更挺括的薄膜作用于吸水后变柔软的纸张，使韧性更足的薄膜，必然拉动吸水后变长、变柔软的纸张，发生向薄膜方向的明显卷曲。

根据覆膜中产生卷曲故障的原因，要解决水性覆膜产品明显卷曲的问题，一般可考虑采用以下方法。

①纸张吸湿后的延展伸长，虽随水分的增加而增加，但并非是固定的正比率关系。

当达到一定数值时，其增量变化趋缓并受到抑制。

而且变形的发生往往滞后于吸湿。

根据这个特点，可先将复合纸基材置于相对湿度60%的环境中进行调湿处理，其时间应一般控制在在6h以上，使复合基材（纸张）有个复合前的吸湿预延展。

②选用固含量大（＞55%）的水性（乳液型）胶粘剂，通过降低水溶液的含量，减少纸张基材对水分的吸收量（约可降至＜3．68克／对开纸、降幅为82%＝，从根本上减缓纸张的吸湿变形。

③在保证BOPP薄膜涂胶的可靠操作时，对薄膜张力控制宜小不宜大。

还应及时根据薄膜放料直径的减小而逐步再放松张力控制，同时要保持各道展平辊的洁净及润滑状态良好，尽量减少滚动摩擦阻力对薄膜拉伸形变的影响。

④对复合卷曲明显的产品，在未分切前再做加热回压的补救处理。

具体做法为：将复合产品的膜面朝向压橡胶辊，纸面朝向加热辊筒，再进行一次热压合。

通过水分从纸张反面散发的尺寸缩变与再次压合定型，改变卷曲现象。

⑤尽量采用无溶剂复合工工艺。

可对现有覆膜机进行简单技术改造，以确保避免严重卷曲故障的发生，使卷曲达到国际标准，并且保证复合产品达到零污染，在印后加工中将低碳印刷进行到底。

（2）注意控制印品喷粉。

虽然水性胶水可以溶解印刷品表面喷粉，但若印刷品喷粉过大，多余部分就不能被胶水完全溶解，就会出现大面积雪花故障。

这主要由于水性胶水本身也受溶解度的限制。

因此要注意控制印品喷粉。

当覆膜产品出现雪花点时，可用下述方法解决。

首先要协调上下工艺，在印制时尽量减小喷粉量；其次，应该适当增大胶水量，加大胶水溶解喷粉的能力；第三，在覆膜前应将印刷品表面悬浮喷粉清扫干净。

（3）要注意清洁。

由于水性覆膜胶干燥很快，如果静止没有流动，会干燥成胶皮，成固体块状。

如果附在涂胶辊或施压辊上，就会造成局部涂胶过小、或施压时局部施压过大。

所以在覆膜过程中要保持涂胶辊及施压辊干净。

如果周围环境中灰尘太多成胶水中有干燥胶皮及切下的薄膜碎片等，覆膜产品就会有雪花，所以覆膜中要注意环境卫生，对于用不完的胶水应及时倒回胶桶密封好，另外，建议采用上胶前过滤的方法。

水性覆膜产品常见故障的排除
故障现象：产品粘接不牢，纸塑脱离
主要原因和解决方法：这种故障容易出现在满版印刷品覆膜中。

主要原因是（1）涂胶量不足。

由于胶量太少固含量也少，使胶层太薄而缺乏粘接力。

（2）油墨密度过大（特种油墨，或满版使油墨面积过大），印刷品表面油墨层较厚。

由于油墨表面光滑，胶水难以润湿、扩散、渗透，从而造成粘接不牢。

（3）胶水变质。

（4）薄膜超保质期限或表面处理不合要求，膜的表面张力不够。

（5）覆合压力过小。

针对上述原因，可采用以下方法解决：（1）适当增大涂胶量，增加涂胶层厚度。

另外，可针对此种产品，要求胶水生产厂家加大胶水的固含量。

（2）加大胶水的固含量和胶层厚度，提高覆膜机的外界温度，贴合后放置时间增长。

（3）检查胶水是否变质，是否使用已超过保质期的胶水，保证选用的胶水质量符合要求。

（4）更换保质期内的薄膜，检查薄膜电晕处理是否失效，其张力是否达到40
达因（一般来说，使用前先用达因笔检测贴合面，应不低于39达因）。

（5）适当增加覆合压力。

故障现象：经向条纹
主要原因和解决方法：（1）因使用胶太稠或因空机运转时间长后使槽内胶变稠而造成拉丝。

（2）覆合压力过小。

（3）上胶辊表面不平，或同向划伤而导致上胶厚薄不匀。

（4）膜本身卷曲凹凸不平从而引起涂胶不均匀。

解决的方法：（1）重新调兑胶或换胶。

（2）适当增加压力。

（3）将上胶辊磨平或换上胶辊。

（4）将膜展平或更换新膜。

故障现象：横身条纹
主要原因和解决方法：主要是由于跳动造成膜表面涂胶横向厚薄不均匀，而跳动包括上胶辊偏心、收卷辊跳动、压力辊跳动等。

解决的方法是对有问题辊进行修复后再使用，或更换新的辊筒。

故障现象：斜向条纹
主要原因和解决方法：主要原因有：张力不一致（包括退解膜左右张力不一致、压辊两端压力不一致、收卷时两端张力不一致等）而造成膜变形不平；上胶辊两头大小不一，使上胶量不一样，导致膜摩擦力差异；膜各导辊平行度不够从而导致膜产生斜向皱纹。

解决的方法主要是保证覆膜的张力一致，检查各导辊、上胶辊，对不符合要求者应修理或更换。

故障现象：印品有雪花点
主要原因和解决方法：（1）印刷品喷粉太大。

如果印刷品喷粉过大，不能被胶水完全溶解，印品就可能出现雪花。

（2）上胶量太小。

胶量太小时，印刷品整个表面都会出现雪花。

（3）施压辊压力调控不当。

当施压辊压力太大时，会把印刷品边缘处的胶水挤出，此时就会导致印刷品边缘出现雪花；但若压力太小也会出现雪花。

（4）涂胶辊上有干燥胶皮。

在涂胶辊有干燥胶皮处，其施胶量就相应较小，就会使覆膜产品在此处出现雪花。

（5）施压辊上有胶圈。

印刷品边缘挤出的胶水或从薄膜针孔处挤出的胶水粘在施压辊上，时间久了会形成干燥胶圈，后面的印刷品覆膜时就会在此处出现微小雪花。

（6）胶水中有杂质。

如果周围环境中灰尘太多或胶水中有干胶皮及切下的薄膜碎片等，覆膜产品就会有雪花。

解决的方法：（1）适当增大胶量或在覆膜前清扫印刷品喷粉。

（2）根据实际情况，适当增大涂胶量。

（3）重新调整控制施压辊压力。

（4）检查涂胶辊上是否有干燥胶皮等污物，并将其清除干净。

（5）要注意检查施压辊，并及时擦拭施压辊。

（6）要注意环境卫生，没有用完的胶水应倒回胶桶密封好，或采取上胶前过滤的方法。

故障现象：产品有气泡
主要原因和解决方法：（1）施压辊压力太小。

施压辊压力太小往往会造成整个印刷品表面均有气泡的故障。

（2）顶纸。

如果是由于覆膜时前后纸顶在一起（主要表现在厚纸），则就会在两张纸的搭接处产生气泡。

（3）印刷品荷叶边。

印刷品的存放一般都是成千上万
张叠放在一起的。

这就造成纸张的吸湿不会在整个面积上均衡进行，边缘区域要快些，从而产生荷叶边现象。

由于有荷叶边的印刷品在复合压力下会变平，而出施压辊后又会恢复原状。

这样就容易产生气泡。

解决的方法：（1）观察分析故障现象，适当加大施压辊压力。

（2）如果印刷品咬口大，可逆时针调节无级变速器手轮，使两张纸有一定的搭接量；咬口小时则可使两张纸适当拉开些距离，但分切后会出现尾膜。

所以拉开的距离不宜太大。

（3）给荷叶边的印刷品加湿或散开晾干。

故障现象：印品变色
主要原因和解决方法：印品变色主要出现在大面积印金及烫金产品。

主要是由于胶水中化学性质活跃的元素和金粉发生化学反应使产品变成黑色。

因此，解决印品变色的方法就是要针对印金产品采用特种金墨或特种胶水，此外，也可改变工艺，即对于烫金产品可先覆膜后再烫金，效果就比较好。

故障现象：搭边处粘接不实
主要原因和解决方法：这主要表现在厚纸。

收卷时纸张会产生一定的卷曲变形，且收卷直径越小越明显。

刚出施压辊还未干燥的覆膜品往往就会在搭边处被卷曲的纸张顶开，造成此处粘接不实。

因此，为提高成品率，此时应尽量减小搭边宽度，以保证粘接不实的宽度在模切咬口范围内。

故障现象：产品出现皱褶
产生原因及解决方法：造成覆膜产品出现皱褶的主要原因是薄膜传送辊不平衡、薄膜两端松紧不一致或呈波浪边、胶层过厚或是电热辊与橡胶辊两端不平、压力不一致、线速度不等，此外，施压辊压力太大也是一个重要原因。

据此，可分别采取调整传送辊至平衡状态、更薄膜、调整涂胶量并提高烘干道温度、调整电热辊与橡胶辊的位置及工艺参数、适量减小施压辊的压力等措施。

总之，使用新型的水性覆膜胶可以说是未来印刷品覆膜发展的方向，水性覆膜胶不仅在使用过程中无溶剂挥发、安全、环保，不对生产人员身体健康造成伤害，而且使用水性覆膜胶进行覆膜加工，产品质量稳定，综合成本下降，具有较大的社会和经济效益。

目前，虽然水性覆膜工艺中还存在一些工艺问题。

但是，我们相信随着科技的进步，水性覆膜胶的不断完善和印刷技术人员素质的提高。

覆膜工艺一定会跟上时代的步伐，走上低碳印刷的防伪道路。