陳 莉

（四川省宜賓普什集團(tuán)3D有限公司，四川 宜賓 644007）

目前關(guān)于柱透鏡光柵材料表面的設(shè)計(jì)比較陳舊，缺乏時(shí)尚感，工藝不夠精美，因此需要區(qū)別于傳統(tǒng)包裝的優(yōu)良特性，發(fā)掘柱透鏡光柵材料在產(chǎn)品上新型表現(xiàn)力，以創(chuàng)新設(shè)計(jì)為推動(dòng)力，提高柱透鏡光柵材料技術(shù)水平，整合多材質(zhì)的應(yīng)用，增強(qiáng)視覺享受，引領(lǐng)高、中、低端產(chǎn)品發(fā)展趨勢(shì)，提高柱透鏡光柵材料表面的檔次和防偽性能，而UV油墨在柱透鏡光柵凹槽表面的附著力是亟須解決的問題。柱透鏡光柵是由許多相同柱鏡半徑和柱鏡間距的小圓柱透鏡組成的透明塑料薄片，一側(cè)是平面，另一側(cè)是具有一定曲率半徑的周期性起伏變化的半圓柱面[1]。柱透鏡光柵是微透鏡陣列成像技術(shù)，以軟件形圖像處理方式，研究表面工藝在不同基材上的承印差異，通過UV油墨在柱透鏡光柵表面絲印工藝流程的分析，尋找最理想的UV油墨附著力、輥輪溫度、輥輪壓力及轉(zhuǎn)印速度，使UV油墨在絲印過程中、定位轉(zhuǎn)移印刷過程中的附著力達(dá)到理想值，才能把轉(zhuǎn)印鋁箔很好地附著在承印物表面上，發(fā)揮其應(yīng)有的作用，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)移印刷的目的[2]。整個(gè)柱透鏡光柵材料表面在冷燙的點(diǎn)綴下既有光柵虛擬的立體圖像，又有平面真實(shí)的立體觸摸感，為柱透鏡光柵材料增加時(shí)尚感、精美度，使其具有強(qiáng)烈的視覺沖擊力和吸引力。因此緊跟市場(chǎng)潮流，提高配套服務(wù)的及時(shí)性和有效性，創(chuàng)造產(chǎn)品獨(dú)特的效果和較高的附加值，將為客戶提供無限的商機(jī)，并可成為一個(gè)應(yīng)用廣泛、利潤(rùn)豐厚且前景廣闊的高科技項(xiàng)目[3]，有可預(yù)見的廣闊市場(chǎng)和發(fā)展空間。

1 試驗(yàn)

1.1 材料

主要材料：柱透鏡光柵材料，0.65 mm/155 LPI，四川省宜賓普什集團(tuán)3D有限公司；UV油墨，UV-1160A，廣州龍珠化工有限公司；轉(zhuǎn)印鋁箔，HC008，浙江紹興虎彩有限公司。

1.2 設(shè)備

主要設(shè)備：絲網(wǎng)印刷機(jī)，YKP-800×600B，上海大揚(yáng)印刷機(jī)械有限公司；冷燙轉(zhuǎn)印機(jī)，LT-1050S，汕頭市華南機(jī)械有限公司。

1.3 工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

如圖1所示，柱透鏡光柵復(fù)合型產(chǎn)品主要由1（UV膠印油墨層）、2（柱透鏡光柵材料）、3（UV絲印油墨層）和4（轉(zhuǎn)印鋁箔層）4個(gè)部分組成。對(duì)2層柱透鏡光柵基材進(jìn)行了充分的電暈處理，1層UV油墨的附著力才能在UV膠印過程中有效增強(qiáng)。3層是柱透鏡光柵復(fù)合型工藝結(jié)構(gòu)的重要部分，3層的UV油墨黏度、硬度要達(dá)到一定的標(biāo)準(zhǔn)，才能提高UV油墨的厚度和牢固度，進(jìn)而填平2層的柱透鏡光柵凹槽部分。最后4層的轉(zhuǎn)印鋁箔才能平整的附著在3層的UV油墨表面，整個(gè)復(fù)合型產(chǎn)品表面才能達(dá)到預(yù)期的效果。

2 立體冷燙工藝流程

先利用絲網(wǎng)印版圖文部分網(wǎng)孔部分漏油墨，非圖文部分網(wǎng)孔不漏墨的原理，把UV油墨均勻倒在400 目網(wǎng)版上，采用全自動(dòng)絲印機(jī)在平行于光柵方向使刮板在絲印網(wǎng)版上的油墨部位施加一定壓力，同時(shí)另一端移動(dòng)，油墨在移動(dòng)中被刮板從圖文部分的網(wǎng)孔中擠壓到另一個(gè)面的承印物上。由于柱透鏡光柵溝槽高度是10.6 μm，在印刷過程中過墨比較大才能填平光柵溝槽，因此印刷刮刀壓力調(diào)節(jié)在22 N/cm2。

UV油墨的光固化過程是指液態(tài)低分子油墨連結(jié)料在紫外光作用下發(fā)生光化學(xué)聚合反應(yīng)轉(zhuǎn)化成立體網(wǎng)狀大分子而變成固態(tài)的過程。附著UV油墨的光柵通過傳送帶進(jìn)入紫外光照射的通道，液態(tài)低分子油墨連結(jié)料在紫外光作用下發(fā)生光化學(xué)聚合反應(yīng)，轉(zhuǎn)化成網(wǎng)狀大分子而變成固態(tài)[4]。

預(yù)固化絲印有冷燙膠水（UV光固樹脂和熱黏樹脂）的圖案通過UV紫外光照射后分子結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，使膠水半固化，圖案已經(jīng)凝固定型，圖案表面存在膠黏力，圖案的定型和膠黏力直接影響冷燙質(zhì)量和還原厚度，既要控制好UV干燥時(shí)間，又要防止產(chǎn)品其表面熱干燥過快、受熱不均勻而導(dǎo)致凸顯不好，因此必須保持油墨層要有良好的可塑性、UV油墨凸起來填充光柵凹槽和提高整體UV油墨高度。鋁箔壓合在承印物上，使鋁箔與圖案黏合，形成具有凸感的圖案。半干狀態(tài)的油墨在合壓作用下，轉(zhuǎn)印鋁箔與承印物（光柵材料表面不同光固圖案）接觸，具有一定熱量的電熱輥使轉(zhuǎn)印鋁箔受熱，溫度保持在65 ℃，壓力在42 N/cm2，恰當(dāng)?shù)臏囟群途鶆蚱胶鈮河〔拍軤C出高質(zhì)量產(chǎn)品。壓印輥后方設(shè)置2個(gè)高壓氣刀，高壓氣刀吹氣方向?qū)?zhǔn)壓印位吹氣就能將轉(zhuǎn)印鋁箔與光柵材料快速剝離。附著轉(zhuǎn)印鋁箔的柱透鏡光柵通過傳送帶進(jìn)入固化通道，在通道內(nèi)均勻分布2組7200 W燈管，UV光固化機(jī)傳送速度控制在0.33 m/s，UV油墨迅速固化，進(jìn)而呈現(xiàn)出柱透鏡光柵立體圖像和全息圖像的組合，具有手感凹凸、視覺感較強(qiáng)的效果。如圖2所示。

3 結(jié)果與討論

3.1 不同墨層厚度比較

不同墨層厚度附著力效果如圖3所示。由圖3可知，在柱透鏡光柵表面進(jìn)行的壓印輥內(nèi)部安裝了加熱管，能對(duì)壓印輥進(jìn)行加熱，加熱溫度分輥內(nèi)溫度和輥表溫度，分別由探頭檢測(cè)顯示在控制臺(tái)上。要根據(jù)圖案的凸感和精細(xì)程度調(diào)節(jié)燙印溫度，一般調(diào)節(jié)在60 ℃～90 ℃。弓形輥通過調(diào)節(jié)手輪使弓形輥轉(zhuǎn)動(dòng)，壓印輥壓力調(diào)節(jié)使其兩端平衡，距離支承輥0.2 mm。絲印油墨通過UV紫外光照射后分子結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，使膠水半固化填平柱鏡光柵凹槽，并使圖案凝固定型形成凸起，在其表面進(jìn)行轉(zhuǎn)印鋁箔，經(jīng)光固機(jī)受熱光固后更穩(wěn)定，轉(zhuǎn)印鋁箔不易被拉扯掉。由此可見，絲印油墨填平柱透鏡光柵凹槽后，附著力和耐刮效果明顯增強(qiáng)。將柱透鏡光柵表面UV油墨（或轉(zhuǎn)印鋁箔）的面積與黏拉后柱透鏡光柵表面UV油墨（或轉(zhuǎn)印鋁箔）殘留面積的百分比進(jìn)行比較，單位面積的UV油墨（或轉(zhuǎn)印鋁箔）殘留的百分比越大，說明柔韌性、附著力的性能越好[5]。然后對(duì)不同厚度的墨層進(jìn)行附著力測(cè)試，單位面積內(nèi)殘留的油墨面積越大，附著力等級(jí)越高，越穩(wěn)固。

用量不同的UV油墨，凝固定型會(huì)產(chǎn)生不同的干涉。填平絲印油墨要控制填平，用量過低會(huì)使油墨易脆、易脫落；用量過大會(huì)使油墨不能完全固化及固化后材料的物理性產(chǎn)生負(fù)面的影響。該文通過3組試驗(yàn)，對(duì)不同用量的UV油墨效果做了對(duì)比，不同厚度UV油墨有不同的附著力等級(jí)。參照GB/T 7706—2008進(jìn)行UV油墨附著力測(cè)試。黏拉后油墨脫落小于18%，設(shè)定等級(jí)為1；黏拉后油墨脫落小于12%，設(shè)定等級(jí)為2；黏拉后油墨脫落小于8%，設(shè)定等級(jí)為3。得到的結(jié)果是厚度為35 μm的UV油墨效果比其他2種厚度的UV油墨效果都好。這樣才能獲得圖文清晰干凈、平整牢固、光澤度高且無臟點(diǎn)的良好效果[6-7]。見表1。

表1 產(chǎn)品附著力的不同等級(jí)

3.2 不同轉(zhuǎn)印冷燙壓力比較

電熱輥溫度65 ℃，柱透鏡光柵表面UV油墨厚度35 μm，轉(zhuǎn)印冷燙時(shí)間0.6 s，光固傳遞速度0.33 m/s時(shí)，使用不同的輥輪壓力（30 N/cm2，42 N/cm2，52 N/cm2）。轉(zhuǎn)印冷燙壓力對(duì)產(chǎn)品附著率的影響見表2。由表2可知，在柱透鏡光柵附著UV油墨部位進(jìn)行轉(zhuǎn)印冷燙，當(dāng)電熱溫度、速度一定時(shí)，冷燙壓力過小，UV油墨在電化鋁箔附著力不夠，油墨易脫落；冷燙壓力過大，柱透鏡光柵會(huì)變形，導(dǎo)致圖案變形、褪色和產(chǎn)生氣泡；冷燙壓力達(dá)到42 N/cm2時(shí)，柱透鏡光柵表面轉(zhuǎn)印鋁箔更平整、更均勻，單位面積轉(zhuǎn)印鋁箔附著率大，效果好，UV油墨不脫落、不起泡且不褪色。

表2 轉(zhuǎn)印冷燙壓力對(duì)產(chǎn)品附著率的影響

3.3 不同轉(zhuǎn)印冷燙時(shí)間比較

電熱輥溫度65 ℃，柱透鏡光柵表面UV油墨厚度35 μm，輥輪壓力42 N/cm2，光固傳遞速度0.33 m/s時(shí)，使用不同的轉(zhuǎn)印冷燙時(shí)間（0.3 s，0.6 s，1.2 s）。轉(zhuǎn)印冷燙速度對(duì)產(chǎn)品附著率的影響見表3。

表3 轉(zhuǎn)印冷燙速度對(duì)產(chǎn)品附著率的影響

3.4 不同光固傳遞速度比較

電熱輥溫度65 ℃，柱透鏡光柵表面UV油墨厚度35 μm，輥輪壓力42 N/cm2，轉(zhuǎn)印冷燙時(shí)間0.6 s時(shí)， 使用不同光固傳遞速度（0.16 m/s，0.33 m/s，0.5 m/s）。固傳遞速度對(duì)產(chǎn)品附著率的影響見表4。由表4可知，UV油墨的固化速度直接關(guān)系到油墨的干燥程度,并會(huì)對(duì)UV油墨的附著力產(chǎn)生重要影響。固化傳遞速度0.16 m/s，UV油墨干燥過度，部分油墨會(huì)出現(xiàn)易脆、破裂等現(xiàn)象，附著力不強(qiáng)，效果不好；固化傳遞速度0.5 m/s，UV油墨在1.2 m長(zhǎng)的固化通道停留時(shí)間太短，UV油墨沒有得到充分干燥，沒有附著力牢度，效果不好；固化傳送速度在0.33 m/s，單位面積UV油墨的殘留率越大，附著力越強(qiáng)，整體外觀效果就越好。因此，在UV光能量固定的需要的干燥時(shí)間就越長(zhǎng)，固化傳遞速度就要放慢；UV油墨層越薄，需要的干燥時(shí)間就越短，固化傳遞速度就要加快。

表4 光固傳遞速度對(duì)產(chǎn)品附著率的影響

4 結(jié)論

綜上所述，通過對(duì)UV油墨墨層厚度、紫外光照射、電熱輥溫度、輥輪壓力以及轉(zhuǎn)印冷燙時(shí)間的特性分析，可得光固機(jī)固化傳遞速度決定了油墨的干燥程度、油墨的附著力。在立體冷燙過程中，對(duì)附著不同UV油墨墨層厚度的柱鏡光柵表面進(jìn)行紫外光照射，調(diào)整不同輥輪壓力、轉(zhuǎn)印鋁箔轉(zhuǎn)印時(shí)間都會(huì)影響轉(zhuǎn)印冷燙的效果。該文通過測(cè)試得到了最佳工藝技術(shù)參數(shù)：電熱輥溫度固定在65 ℃，柱透鏡光柵表面UV油墨厚度35 μm，轉(zhuǎn)印冷燙時(shí)間0.6 s，輥輪壓力42 N/cm2，光固傳遞速度0.33 m/s，轉(zhuǎn)印鋁箔與凸出的UV油墨牢固地粘接在一起。單位面積內(nèi)殘留的油墨面積越大，附著力等級(jí)越高，越穩(wěn)固，效果更好，且不脫落、不起泡和不褪色。近年來，UV油墨技術(shù)正逐步走向成熟,對(duì)開發(fā)PET復(fù)合型包裝具有重要意義，立體冷燙技術(shù)應(yīng)用也越來越廣泛。