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包裝和酒液狀態，深得消費者和廠商們的喜愛。而現在注塑PET透明盒表面裝飾量產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。本文通過結合注塑  PET透明盒的特性，從確立全自動量產工藝的角度出發，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，從而影響產品質量。目前比較常見的全自動絲印機承印物固定方式有內撐式工裝定位、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、形狀、表面強度和質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，且承印面有平面、圓弧面、平轉圓、圓轉平的區分，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

絲網印版的目數表示了單位面積內的網孔數量，也決定了印刷時油墨透過網版的墨量大小，所以不同的油墨要搭配不同目數的印版。有時候為了得到更好的凹凸感，還需要特意降低絲網版的目數，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，我們將測試網版的目數定在了  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框和 SAATI 網紗進行繃版，繃好的網版張力用絲網張力儀測得數值為  12N/cm2，在網版基本條件一致的情況下，再制作圖案大小不一的絲網印版，并進行測試。

(2)絲印油墨測試

傳統的溶劑型絲印油墨中含有機溶劑，在烘干過程中會產生揮發性氣體，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，也是保證絲印產品質量的重要一步。光源穩定的能量輸出、照射面積、照射時間等關鍵參數都是需要我們進行測試的。

實驗結果

1. 承印物的固定方式

內撐式工裝定位方式(如圖 1所示)是將整個工裝插入透明盒內  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，出現了漏印的情況，而  70肖氏硬度的膠刮表現則較好。在透明盒平轉圓和圓轉平的絲印測試中，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，網版下墨均勻，而使用 70肖氏硬度的膠刮測試時，出現了圖案拉影的現象。

3. 絲網印版

在對絲網印版的測試中首先進行的是確定絲網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，我們要既能保證絲印質量，還要能獲得更高的絲網印版耐印次數和更長的膠刮壽命。通過使用內框尺寸為350mm×350mm  的網框制作多張圖案大小不一的絲網印版進行測試，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);縱向寬度<(350-120)mm。

在網版的測試中，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 的線條出現了印 刷斷線的現象。

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 目的網版搭配中砂油墨印刷 2mm  寬的測試線條時，網版只是進行了少量印刷后，就出現了堵版的情況 ( 如 圖 5 所示  )。經過對材料參數進行分析，我們認為造成網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匹配的油墨才能保證油墨與承印物之間的聯接正常，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 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，均未出現油墨層被膠帶粘掉的情況。當然，不同油墨中的光引發劑略有差異，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  和旋轉兩種動作。為減低能耗，我們測試縮小光源面積時，通過持續移動透明盒和光的折射進行油墨固化，但樣品出現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，我們在測試中發現，因為透明盒的透明特性，在 UV 光照射時，透明盒變成了一個“發光體”(如圖 6  所示)，光線產生了很強的折射，當折射到絲網印版上時極易造成網版堵版。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。

結語

根據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論：

1) 據 PET 盒的薄壁深腔和透明兩種特性，在保證盒體外觀質量的 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定的印刷壓力。

3) 在選用絲網印版時，圖案大小與網框尺寸一定要匹配。網版內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，需與承印物的材質和網版目數匹配。

5) 光源的選擇也盡量選擇節能環保的 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。