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吹塑成型制品装饰

概  述
一般要根据用户要求去装饰制品,以便提高购买力。在许多情况下,装饰时需要标出此容器里将装什么或怎样使用此产品。几种装饰吹塑制品方法的实例如下:
l 标签——在模塑后或在模具中贴;
l 贴花膜;
l 网印;
l 烫印;
l 字版印刷;
l 彩绘。
上述的每一项加工过程都很专业化,也有很大的选择性,其中有些可做可不做。这部分的内容太多以至于本章不可能都涉及到,特别是一些规则和经验技术更难涉及。塑料表面装饰将是本章专门讨论的主题,相关塑料技术的其他方面也将在本章中讨论。
7.2 表面处理
为了能够涂覆多种塑料制品,必须使各种胶、油墨、颜料等能够粘附到塑料制品表面上,以便使制品具有一定的功能性。在多数塑料制品的装饰中(尤其是聚烯烃塑料),第一步首先是表面处理,改善装饰面上的表面张力,使其能被装饰。确定是否需要处理的一个有效方法是水试验法,当水喷洒到塑料制品表面时,处理很好的表面会湿透。而在处理很差或没处理的表面上会形成珠状的水层。一个实例是将水洒在刚刚打过蜡的汽车上时,水会成珠状,此情形就像未处理的塑料制品表面。另一个简单可行的实验是使用商业上适用的记号笔,记号笔所用的油墨是根据不同范围的表面张力制做的。
7.2.1 表面处理方法
有几种塑料制品表面的处理方法。处理聚烯烃塑料制品的最普通方法是火焰处理法,这种方法是把被处理的制品表面曝露于气体火焰上。另一种可行的处理方法是电晕,使制品表面受到电流放电。这种处理方法在较小的容器上普遍使用,但大型的吹塑制品上不常用。除了聚烯烃使用的这些方法外,其他表面处理技术还包括:
1) 用以水为基础的化学物质清洗;
2) 溶剂清洗和蚀刻;
3) 机械腐蚀喷砂;
4) 化学蚀刻;
5) 树脂中填加化合物。
7.2.2 火焰处理
用火焰处理的目的是使制品表面氧化而变得易湿润。火焰氧化的部分与塑料表面接触时间很短,一般不到1s的时间。火焰处理方法适用于不规则形状的物体,适用的产品如图7.1~图7.4所示。
7.2.3  电晕放电
这个过程是由两个电极间发生的电晕放电产生的等离子通过聚合物表面实现的,这种方法常用在平面塑料件上,例如薄膜,偶尔也用在不规则形状的制品上。
7.2.4用以水为基础的化学物质清洗
许多表面杂质静电离膜剂或其他灰尘粒子和添加剂可能迁移到制品的表面上来,它们可以用水洗的方法除去。一个清洗周期可分为下面三个步骤:
1) 清洗剂处理;
2) 几次漂洗;
3) 最后用去离子水漂洗。
7.2.5溶剂清洗和蚀刻
用溶剂清洗可采用涂抹、浸没、喷涂或蒸汽减压等方法完成。
最有效的方法是涂抹,但它经常使杂质分散到表面而不是除去。较好的加工方法是浸没,特别是用机械或超声波清洗。当下一步是漂洗时,最好采用浸没或喷涂法清洗。
碳氟高聚物常常采用化学蚀刻法,因为它们不与其他处理剂起反应。ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)塑料制品通常用表面镀金属的方法进行化学蚀刻。
蚀刻溶液是易氧化的化学物质并具有高腐蚀性,而且难以贮运和处理。
7.2.6在树脂中添加化合物
此法通过与树脂不相容的易迁移到树脂表面的添加剂而改变塑料材料的表面张力。
7.3喷 涂
这种装饰方法主要用来喷涂不规则吹塑制品,有关喷砂设备和加工过程在几本出版物中已经讨论过了,这里不再赘述。
7.3.1空气喷涂和无空气喷涂
空气喷涂和无空气喷涂是在吹塑中使用最普通的喷涂设备,其操作是由能使液体产生雾化的喷枪组成。由喷枪产生的小喷涂粒子被喷送到塑料制品表面,在液体载体干燥后仍能保持其粘性。
可采用几种雾化技术进行喷涂。
7.3.2漏板
喷涂加工过程对于大面积、不规则表面、复杂制品和独立表面的应用是极好的。独立表面还可以采用漏板的方法,使用漏板方法中最简单的方法是利用纸带或纸去覆盖塑料表面,操作后漏板经常用高质量的自动分离机将其分离。纸带必须能抵抗喷彩中使用的溶剂并能够承受干燥时的条件,并在需除去时容易分离。纸带边缘的清晰度依赖于纸带的质量。
硬漏板可反复使用,一般是由金属或塑料制成,使其能易覆盖在被喷涂的物体上隔离不需喷涂的表面。塑料漏板常用聚氨酯或硅橡胶制造,金属漏板经常是用铜或镍用标准的机械加工方法或电加工的方法二次加工而成。这些漏板使用后可放在清洗溶剂罐中反复清洗,当改变喷涂材料时,漏板经常要清洗2~3次。典型的喷涂漏板断面如图7.5所示。
7.3.3蒸汽去油脂
蒸汽去油脂是一个有效的加工方法,这个方法是将制品放在用带有底部溶剂储槽的容器内完成的。当溶剂被加热时,蒸汽就会凝结在较冷的塑料表面上,产生的冷凝物会溶解制品表面的杂质并除去它们。这个过程通常约需1min的时间。聚烯烃塑料最有效的溶剂是甲苯和它们的氯化物。
7.3.4 机械磨蚀——喷砂
机械磨蚀法有下列几种:
用非金属细砂干喷(石英砂、氧化硅、氧化铝);
湿磨蚀喷砂(氧化铝的悬浮液);
手工打磨或机械喷砂,用自来水和研磨粉。
7.3.5化学蚀刻
这个加工过程必须把塑料表面置于活泼的化合物溶液中,它需要把制品浸在浴槽中一段时间,然后冲洗、干燥。处理的结果是使表面产生氧化的化学变化,从而增加了制品表面的可湿性(临界表面张力),一些表面物质也同时被除去,使表面产生微观的粗糙。
7.4标签
生产标签有三个步骤:生产、印刷、模切。
标签基料是用传递贴合技术生产的,必须将所需的粘合剂施加到释放辊上,经干燥和层压把释放的粘合剂传递到基料面上并使两种材料粘合在一起,图7.6是传递贴合的工艺流程示意图。
标签的印刷几乎都是用窄织物法,这样将大的标签坯料料卷分成需要的宽度,印刷是在多颜色窄织物印刷机上用胶版印刷或凸版印刷。
7.4.1标签贴合
小标签可用自动化设备贴合,大标签经常用手贴合,标签贴合时用水溶剂或热熔胶贴合固定。然而对吹塑制品(通常是聚乙烯)常预先用压合粘合剂涂到标签基料上。当释放纸从边缘辗过时,标签与基料分离并连续向前移动,如图7.7(a)所示。大标签常有裂缝使之能够容易用手把坯料剥去,如图7.7(b)所示。
7.5丝网印刷
丝网印刷是特殊的加工过程,在丝网印刷中油墨被挤压通过网孔而印刷,印刷图案由网面积决定,其原理如图7.8所示。橡胶刮板迫使油墨通过网孔,在所需要的面积上连续涂覆,如图7.9所示。加工过程允许很厚的油墨涂覆,而这种厚油墨的涂覆是不能采用其他的印刷方法印刷的。这种印刷方法简单,适应性广,因此设备昂贵。然而,它印刷速度慢,一般不用在生产量高的生产上。
7.5.1丝网印刷机
丝网印刷机可分为从基本上是手工操作的装置到完全自动化机器的三种样式:平板床式、旋转式、圆筒式,如图7.10所示。在平板床机器上,印刷基料和丝网是固定不动的,橡胶刮板沿着丝网移动涂覆油黑,生产速率达到每分钟100个制品。
旋转丝网印刷机有一个由金属网构成的滚筒,橡胶刮板位于滚筒里面,油墨用泵将送到滚筒内部。在这个加工过程中,橡胶刮板是静止的,网板和基料是移动的。圆筒式印刷机是由固定的橡胶刮刀,移动的印刷基料和网板组成。加工过程类似于旋转机器,但基料要间歇供给,其速率可达每小时8000片。
7.6凸版印刷
在凸版印刷方法中,将油墨过量地施加于一个雕刻的钢板上(刻板),多余的油墨被刮刀除去,因此油墨可留在雕刻的凹入部分内。一个软的硅橡胶凸版把刻版上的油墨粘着并传递到制品上。步骤和基本的印版形状如图7.11和图7.12所示。
7.6.1凸版印刷设备
虽然最近出现了旋转类型的印刷机,但凸版印刷仍然统治着往复式的加工。往复加工过程很慢,每分钟的生产速率在30~40个往复过程,因而可使用多头设备,如图7.13所示。这种设备比打印和丝网印刷更贵。
7.7烫印
这种加工是在热和压力的作用下将载体上的颜料通过凸/凹镜转印到需印刷的制品上的过程。烫印是通过加热的模具与被修饰产品的接触来完成的。其过程是将烫印箔放到两者之间,然后将模具上的雕刻图案通过凸/凹镜转印到制品上。平面模具能用来烫印制品表面上的高点,例如字体。注意在吹塑大型工业制品中,壁厚常不均匀,这时印刷板需要有效地烫印到制品中以确保烫印完全。对于这种大面积的印刷其印刷板要尽量简单,如图7.14所示。
圆筒和平面烫膜的旋转印刷见图7.15。
7.7.1烫印箔
有时将烫印箔称为辊叶,它由几层组成:
1) 薄膜载体;
2) 剥离涂层;
3) 装饰涂层;
4) 粘合涂层。
经常选用聚酯薄膜(0.25mm厚)做载体,因为它有足够的强度和耐温性可以承受转印操作。
剥离涂层常由蜡或树脂组成,当它们与热模接触时就会液化使薄膜同装饰涂层容易剥离。
为了在制品上提供图像,装饰涂层上的颜料经常是由几种涂料组成,一般常在金属涂层上面再涂一种透明的涂层,以便清晰显示颜色
7.8贴花法
图像贴花是在热和压力的作用下,使用传统的或特殊结构的烫印机转压而成。这种烫印图像可永久地保持在制品表面上。如图7.16所示
7.8.1热转印优点
l 比直接印刷的成本低,图像质量等于或优于直接印刷;
l 不存在怕墨水浪漫、溶剂侵蚀和清洁的问题,节省能源;
l 图像得到后产品能够立即被进行处理;
l 对表面不平整的制品加工更容易;
l 此加工可以与另一个加工操作-----塑料模塑协调进行,以便节省时间和劳力;
l 不需很高的技术就可操作此工艺;
l 可以节省最终制品的费用。
7.9 在模内贴标签
如果瓶子或小制品的容量小于6L,并且年生产量在200万-800万个时,可考虑采用在模内贴标签的方法。这种方法刚实行时极受欢迎,但对于大容量的制品,此方法受到模塑后贴标签和装饰方法的强有力的挑战。[10]
7.9.1模内贴标签设备
近几年建立和维护模具中贴标签体系较容易,因为一些机械制造业使模塑机得到了较大发展,使之能更适于装配贴标签体系,可完成机械加工、模塑、贴标签、硬件包装等工序。例如,Batten-field 公司生产了一种长行程的机械,这种机械有更大的空间去装配横肉贴标签的设备,所以它比常用的摇摆式机械手设备或梭式机械更适用。Krupp Kautex公司也有一个长行程的KBS-1毓机械。格莱汉姆工程(Graham Engineering)公司介绍了一种新型的长行程机械,这种6000孪生机Graham 机械在一个单滑座上并列着两个夹具。拜克姆(Bekum)认为此模型在模内贴标签过程中已经成功地用在了他的B.M-704摇摆机械手系列中,如图7.17所示[10]
7.9.2模内贴标签加工过程
一般模内贴标签加工过程适用于矩形和椭圆形容器。常用的纸标签是用普通纸坯制做的,这种纸坯的一面印有图案,另一面为以后的热合进行了涂覆。模头切下标签后将其放到储存箱中,然后由机械手将标签夹起并插到模具中。用塑料标签可以解决纸标签不平的缺点,而且其作用就像是个绝缘体,还能减少标签处塑料区域的冷却速率。塑料标签的其他优点是它们能直接回收利用。模内标签可以用任何普通的印刷方法印刷,图7.18是模内贴标签的操作过程[11]
7.9.3模内贴标签模具
将已经为模内贴标签工艺进行过改进或为其设计的模具调整到真空功位并停在贴标签的位置。由于负压(真空)的影响,模具增加的容量与从真空中得到的收缩减少成比例。当对这样的窗口进行容积充灌测量时,必须要对充灌的高度做补偿调整。例如,一个高为152mm的立方体窗口,允许收缩量为0.24mm/cm,这样吹塑模具形腔可达到156mm.在吹塑期间,如果对模具抽真空同时施加4.137X105~6.2055X105Pa的正常吹塑压力时,将会使制品外部尺寸达到154mm或者增加了0.086L。这种尺寸的增加会使昂贵的逆子模具报废[12]
7.9.4成型周期
成型周期受两种因素的影响:机械延时和加工延时。
机械延时与机械手或注塑装置在模具内放标签及到模具位置的速度有关。加工延时则与逆子 被标签覆盖住的那部分面积的额外部分地时间有关,国为这部分面积未能与模具直接接触。补天浴日的标签与热型坯接触可使棱成为一个热的绝缘体[10]
7.9.5 美学
内贴标签具有美观大方的特点。模塑瓶子时,模内的标签被封住,使标签无缝、无边、表面光滑,看起来就像无标签的丝网印刷的一样。透明标签虽然比普通的纸标签贵一倍,但作为模内标签仍比纸标签常用,国为它的光泽性好,可与印刷吕媲美。塑料标签的热传导性也改善了它与塑料瓶的粘合性。当用于和常处于受热受潮等场合的制品上时还不会出现纸标签常有的起泡现象。与丝网印刷相比,模内标牌的包装可以达到10种颜色,而丝网印刷只限于6种颜色的印刷[10]
7.10 结论
装饰塑料吹塑制品有多种选择:如标签、彩印、丝网印刷、烫印、凸版印刷和喷涂等,每一种加工方法都有其各自的特点为,但本书不可能全部一一详细介绍。

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