文 洪桂香
药品包装热转移印刷环保节能新主张
文 洪桂香
当下,药品包装上需要印刷越来越多的可变信息,这种需求迫使包装企业开始考虑热转移印刷。现在,热转印正在以迅猛的攻势逐渐占据柔性版印刷的市场。由于越来越多的企业希望成为全球性的销售商,为了符合市场的要求,产品包装上必须印有产品批号和有效日期,所以在包装上印刷的语言种类和通用符号的数量也随之增大。对于柔性版印刷来说,要印刷不同信息,需要每印刷一次就更换一次印版,很不经济。为了降低成本,一些医药企业开始使用热转移印刷。热转移印刷拥有可设计式的编程,印刷方式不受印版约束,可直接从数据库调出可变信息等优势,因此一经使用便快速替代了柔性版印刷。打印等。热压转移印刷技术首先是以网印、凹印等印刷方式,将图文印刷在热转移印刷纸或塑料膜上,然后通过加热加压,将图文转印到织物、皮革等物品上。
传统的升华热转移印刷是指通过丝网印刷将热升华转印油墨印刷到纸(或塑料膜)上,将印好图文的纸(或膜)与织物重叠在一起加热、加压或减压,纸(或膜)上的染料就成气相状态升华转移到织物上。除织物外,还可以转印到陶瓷、金属等制品上。
热升华转印技术的主要特点是转印图像色彩鲜艳,层次丰富,效果可与印刷媲美。与传统印刷不同之处在于转印油墨中的染料受热升华,渗入物体表面,凝华后即形成色彩靓丽的图像。所以热转移印刷
热转移印刷(简称热转印)是一种间接转移的特种印刷,它是利用特殊的转移印刷纸或转移印刷薄膜先印上图案,然后再转移印刷到承印物上,多用于陶瓷贴花印刷、纺织品印刷、商品标签印刷等。热转移印刷主要有热压转移印刷、升华热转移印刷、脱墨热转移印刷、植绒热转移印刷、热转印产品经久耐用,图像不会脱落、龟裂和褪色。
热转移印刷应用于软包装印刷可谓是一项新兴的印刷工艺,由国外传入我国不过10多年的时间。在国外企业将软包装技术引入我国的同时,国内也就产生了对这项技术的需求。热转移印刷行业在国外已经发展得非常成熟,在美国、澳大利亚等国家有很多跨国公司在生产热转移印刷膜、打印机以及配套的高品质的印刷字模,而且在医药软包装行业内都有广泛的应用。我们知道,液体药品(如滴注类药品等)包装早先都是装在玻璃瓶中,外面标签用不干胶印刷。但玻璃瓶在使用中容易破碎、比较笨重,并且反复利用会带来污染、反注进瓶内的空气污染等。因此,国外早已用软包装替代了玻璃瓶。
热转移印刷技术应用于软包装,其实并不陌生,例如三合一咖啡等的批号、保质期等,很多都是用热转移印刷完成的。其原理如老式机械打字机,通过加热后的字粒将字膜带上的颜料转移到产品上。在软包装上的应用则更为典型,因为滴注类药品一般都不属于OTC药物,在包装上首先必须注重实效而非美观,所以包装袋上的印刷均为热转移印刷方式。
随着我国医疗卫生事业的不断发展,人民生活水平和消费能力的提高以及对医药行业的要求逐渐与国际接轨,国家药监局近年来已经对玻璃瓶的应用做出了很多的限制。同时,市场对输液的需求量在不断上升,所以国内市场对输液软包装的需求也跟着上升。在这种情况下,在软包装上的热转移印刷技术的应用也大幅度的普及了。
在国内,整个热转移印刷行业经历了一个从无到有并逐步趋向成熟的阶段,近年的发展与国家对玻璃瓶装输液的限制有关。现在基本上已经发展成完善的配套系统,包括热转移印刷机器、打印膜和印刷模板的制造。在打印膜的制造方面,国内与国外的水平还是有相当大的差距,主要问题集中在涂布不均匀、附着效果不良等。以国内经济发展和卫生保健水平快速提高的情况来看,软包装药品市场需求的快速增长势必大力地推动热转移印刷技术在医药行业的应用,从而推动国内一系列产业的发展,尤其是热转移印刷膜的研究和生产。现在国内生产非PVC和PVC软包装袋用的热转移印刷膜有多家企业,性能也在不断提高。
在软包装热转移印刷中,印刷膜的制作质量直接影响转移加工的印刷效果。根据经验,印刷图案的转移是否彻底,除了温度和接触时间外,分离层与印刷油墨的配伍性是关键因素,分离层既要与PET膜有一定的附着牢度,又要保证油墨层在印刷时不渗透过去,与PET膜产生附着牢度,如果分离层与油墨配伍性不好,会影响油墨的印刷效果,甚至出现印刷图案不上色,浅版区过渡网点缺失等问题。在传统的塑料薄膜印刷中,薄膜本身的透明和光泽效果大大促进了印刷图案的光泽,而在热转移印刷中,由于最终PET膜与印刷图案分离,图案本身的光泽主要取决于油墨本身及分离层(底胶)的光泽和透明性。所以在选择油墨和涂层时,需要考虑分离层的透明度和光泽效果,以及其耐磨性能。
标签热转移印刷归纳起来,主要有如下特点:可以少量多样打印,不造成浪费,即使只用一张也可以打印;利用条码优势,配合扫描枪使用,做到减少人工处理时间降低成本;可以自己根据需要打印各种图形,特别是企业的标志和认证通过的标示;可以打印序列号码,追踪产品;可以连接企业数据库资料,进行快速提取资料打印;可以运用于生产流水线上,随时追踪产品生产,避免余料;可以运用于仓库管理,随时掌握最新库存;可以打印车票或各种票据,速度快,质量更高;可以根据需要,选择抗高温、抗腐蚀或者粘贴性强的标签打印;可以非常快速的打印,每秒钟最快速度可以达到15cm长度;加上裁刀使用可立即裁切,用于票证非常理想;电脑编辑,打印内容及打印效果比起印刷毫不逊色;运用系统集成解决方案,以条码标签为媒介,全面提升采购、生产、仓储、物流、销售等管理系统。随着标签印刷技术的成熟和普及,热转印打印机的价格已大幅度下降,再加上如今打印耗材的降价,标签热转印打印的成本已经降到普通印刷成本之下,从而使标签热转印的竞争力大为增强。
标签的热转移印刷一般要经过两次印刷加工。首先原材料由标签机印刷、模切、排废和复卷,然后成卷的标签在条码打印机上打印。其原理是通过加热后的打印头同色带接触,依靠热量和接触压力将色带上的油墨转移到标签材料上来。简单地说,热转印打印就是用热和压力将油墨从碳带介质转印到纸或薄膜的过程,当标签通过打印机的打印头和压轴时,将油墨转印到标签上。热转印碳带是在一面涂上蜡基、树脂基或混合的油墨的聚酯或其它高密度薄膜,在没有油墨的一面涂上润滑剂以防止打印头的磨损和损坏。碳带由拉手、前引带、碳原带、后引带等组成。拉手和前引带在碳原带前,后引带在一卷的尾端。碳原带一般由顶涂层、油墨层、内涂层、带基、背涂层组成。前引带一般是透明或其它的颜色,它的主要功能和作用是可以印上产品名称、企业名称和商标等,用于市场推广和促销。通过前引带可方便地将碳带上到打印机上,方便顺利地进入工作状态。在贮运中对碳原带起重要的保护作用。后引带主要是起一个警示作用,让打印机感应到碳带结束,不同的打印机有不同的后引带,主要起镀铝、透明、张力的作用。碳带一般卷在纸质(或塑料)轴芯上,对轴芯的主要要求是不能变形和在打印时不能滑动。标签热转印就是利用这种专门的碳带,透过类似传真机打印头的工作原理,将碳带上的碳粉涂层经过加热的方式,转印到纸张或其它种类的材质上。由于碳带上的涂层物质可以根据需要来选择,产生较强的附着力,加上打印介质的选择,更能保证打印出来的字迹不受外界的影响。而这个加热过程,如何加热,则可以交给电脑来控制。目前由于已经开发出来各种专门用来打印标签的软件,所以,对于使用者来说,可说是非常方便。特别是一般标签都要产生条码,因此也成了这类软件的必备工具。
在普通药品包装中的应用,药品包装印刷原先多用柔版印刷,但如今在药品包装上需要印刷越来越多的可变信息,这对柔版印刷是一个难题。因为要印刷不同信息,需要每印刷一次就更换一次印版,不仅费时费力,而且成本较高。而热转移印刷拥有可设计式的编程,印刷方式不受印版约束,可以直接从数据库调出可变信息等优势,因此一经使用便快速替代了柔性版印刷。热转移印刷在普通药品包装印刷中的主要应用是用于标签印刷。标签热转移印刷的使用非常广泛,几乎遍及所有的商品标签印刷。热转印行业在国外已经发展得非常成熟,在美国、澳大利亚等国家有很多跨国公司在生产热转印膜、打印机以及配套的高品质的印刷字模,而且在医药软包装行业内都有广泛的应用。
热转移印刷在普通药品包装印刷中的主要应用是用于标签印刷。标签热转移印刷的使用非常广泛,几乎遍及所有的商品标签印刷。比如说,当我们打开手机机壳,即可看到内部密密麻麻带有条码的标签。特别是几乎所有的电器产品背后,都有一些利用热转印技术打印的标示标签,而像笔记本电脑,甚至就有不止一张的各式各样以这种打印方式打印的标签。一般高级包装箱都有以热转印打印出来的一张产品标示贴纸和条码标签。在购买服装时,服装上的吊牌也通常都有采用热转印打印方式印刷的标签。还有在火车站购买的火车票、登机牌、行李牌等等,也都是运用热转印的技术所打印。
热转移印刷工艺方式分为转印膜印和转印加工两大部分,转印膜印刷采用网点印刷(分辨率达300dpi),将图案预先印在薄膜表面,印刷的图案层次丰富、色彩鲜艳、千变万化、色差小、再现性好,能达到设计图案者的要求效果,并且适合大批量生产;转印加工通过热转印机一次加工(加热加压),将转印膜上精美的图案转印在产品表面,成型后油墨层与产品表面溶为一体,逼真漂亮,大大提高产品的档次。热转印的原理是预先把彩色图案印在耐热基材薄膜上,再配合专用的转印设备,以烫印的方法转印到产品的表面,热转印工艺品质可靠技术稳定、良好的材料配方与设备的紧密配合。热转印工艺的特点:操作简单、生产工序少、效率高、无污染、占地小、投资少。印刷后附着力好、光泽度高、图文清晰、套色准确、色彩鲜艳、安全无毒,而且烫印后可以进行喷油喷砂、二次注塑、折弯冲剪等后加工处理。热转印后形成的彩色图像,具有色彩鲜艳、图案清晰、手感柔软、不退色、牢固性强、耐水洗等特点。由于热转印技术可以使得个人随心所欲地将个性化的照片或标识印制在一些日常生活用品上的想法成为现实的这一特征,所以热转印可以适用于各种服装制品,如应用到T恤衫、牛仔服、休闲服、运动服等,在校庆、社团聚会、促销宣传、塑造形象等多形式活动中,热转印的各种服饰往往更是被优先考虑使用的。通过热转印这样的制作、点缀、美化等,形成商品的增值。热转印在药品包装中应用的技术要求基本可以归纳如下:
一是无毒无害,也即对其材质成分的要求。目前,市场上的药包用热转移印刷膜的材料基本上包括:基材为PE;转移部分为颜料和树脂颗粒;
二是转移效果。包括三方面,即打印效果、附着效果和灭菌后转移到外袋的情况。也就是说,打印要清晰,以便阅读内容。因为打印内容多为药物说明书,所以对清晰度的要求颇高。附着效果是指打印后不能有脱落和再次转移到别的物体上的现象。因为软包装输液在灭菌过程中内外包装接触紧密而且要经过长时间的高温过程,所以要求颜料耐受高温;
三是颜料及其载体必需能耐受高温。因为软包装输液的灭菌温度都在110℃以上,所以要求颜料在经过高温高压后,原有物理和化学指标不变,并在产品有效期内保持稳定;
四是打印温度和压力的控制。这是对打印机器的要求。就当前的机械技术水平而言,在设定了打印温度后,保持和控制都并不是太复杂的事情;压力的设置就更显简单了;
五是模版,即印刷字模的要求。对应不同的包装材料,对模版的导热性能有不同的要求。模版的材质基本有铜、锌铁、铝合金等。更重要的是,针对软包装的打印,不能有表面毛刺。也就是说,对模版表面后期处理的工艺要求严格。
由于技术不断进步,目前已运用热转印技术成熟开发出的商品包括上百种商品。针对不同的转印物和设备,热转印的工艺有所不同,以下就几种常见的热转印工艺做一个简单描述。
热转印制版分为:接到图稿后首先跟客人确认好图案的尺寸和内容,然后再对图稿进行分色:分色分为两个部分:在设计软件里面调出黑、蓝、红、黄颜色;如有其它小文字或者细线条尺寸小于2mm需要以专色版来做。定制版材先确定好客户图案印刷版面,然后再切割相对应尺寸的铁皮,切好铁皮后再把铁皮卷成圆柱型,之后再将铁皮连接处以电焊固定,待固定完成后再将其两端用法兰厚(版盖)敲打在版的两端以固定版材不会再变形。
待版的形状已确认好后,再通过抛光形式对版的表面进行处理。待平滑以后再送往电镀车间对版表面进行镀铜,时间大约为45min、铜厚度为3mm。镀铜工序完成以后需要将版材进行研磨,把覆盖在铜表面的杂质研磨掉,等平滑后再进行打蜡处理。版打蜡完毕之后就进入到最关键的电雕车间进行雕刻图案,把拆好色客户的图案装上电雕机按不同的颜色的深浅进行电雕。电雕完毕后再进行镀铬;完成电镀后再进行水洗抛光,待最后一道抛光工序结束后就可以送版至打样车间,进行打样检查,打样需要检查样膜上图案的尺寸、内容、颜色是否与客户要求一致,之后将版材用纸皮包装后方可出厂。
热转印膜的载体有多种,应用最广泛的是PET,它具有尺寸稳定性好,张力均匀,耐热效果好,离型性好的特点。特别是在彩色阶调原稿的再现方面具有明显的优势。薄膜的规格如宽度、厚度尺寸及牌号按厂家要求选定。同时要检查薄膜平整度,筒料是否有“突筋”、“荷叶边”等不符合质量要求的情况。离型剂是一种具有离型性、成膜性和粘合性的低粘度的透明树脂,因为离型剂中溶剂挥发速度较快,所以在涂布过程中要注意控制粘度,即控制离型剂的固含量,固含量一般控制在23%左右,若固含量低于19%,涂布离型剂后的热转印膜转印效果不理想。同时注意离型剂的透明性,不然会影响印刷层的效果。
热转印油墨属于凹印油墨,油墨的干燥主要依靠溶剂的挥发,基材薄膜确定之后,根据印刷品的用途和承印材料的性质或按施工单要求选择合适的油墨。检查油墨的细度、黏度、色相、着色力等指标,看是否全部符合印刷质量对该油墨的要求。热转印用胶黏剂为热熔胶,是无色透明或浅黄色粘稠液体,涂布干燥成膜后膜质透明,在涂布好离型剂和油墨的表面具有优秀的复合牢度和卓越的柔韧性,耐磨擦,抗水和酸碱等介质能力强,耐候性能良好。
涂布过程当材料准备充分后,就可以上印刷机进行印刷。一般离型层、印刷层和胶黏层都在同一凹印机上进行涂布印刷。将基材薄膜装在放卷轴的中央,从压印辊与印版滚筒中间穿过,然后穿过恒张力牵引辊进入收卷轴,根据卷筒直径大小调节输纸张力,根据涂布不同的材料设定不同的烘干温度。先调配好离型剂,倒入涂布槽中搅拌均匀,开启凹版印刷机涂布,涂布后的基材薄膜在烘干装置上烘干,烘干温度可根据离型剂要求的温度或厂家提供的数据进行设定。离型剂在基材薄膜表面固化时间很短,但要使转印效果较好就必须让溶剂挥发完全后再准备涂布油墨,所以烘干温度可适当高一些,或在2~4个色组上干燥。离型剂涂布厚度控制在5μm左右,不能过厚或过薄,过厚会使离型层容易从基材薄膜上脱落,过薄会导致热转印时印刷层不能完全转移。热转印膜的印刷层一般采用凹版印刷。将涂布好离型剂的基材薄膜卷筒从压印辊筒和印版辊筒中间穿过,印版辊筒在油墨槽中转动,印刷出图文,再经过烘干装置对印刷后的墨层进行烘干,使干燥速度加快。热转印油墨的干燥根据其溶剂来选择烘干温度,若溶剂属于快干型的甲苯,干燥温度可适当降低;若为慢干型的二甲苯,则烘干温度应提高一些。同时注意热转印膜的印刷色序与一般印刷色序相反,即先印透明度高的油墨,再印透明度低的油墨,最后根据需要还要印一层白墨。不透明白墨的作用是遮盖承印物本身的颜色,使转印到有色物体上的图文层次及色调不受影响。
为不致将印刷层的图文破坏,胶黏层要在印刷层完全干燥的情况下进行。胶黏层可直接在凹版印刷机最后一个色组进行涂布,涂布后的基材薄膜再进行烘干,烘干温度根据不同的基材薄膜决定,最后由收卷装置进行收卷。收卷的气胀轴与放纸轴相同,收卷的卷取力由收卷电机来控制牵引辊的牵引力,一般与放纸处的张力相同,使机台正常运转。当一根卷取轴卷完后,可切割后换卷到另一轴上。热转印膜卷按照要求将被裁切成不同宽度的成品。为节约成本,通常将热转印图文按照大小均匀分布制作在一块印版上,使用时再裁切。同时最重要的是裁切机必须具有自动纠偏装置,否则会影响图文的整体效果。印刷过程中要随时补充离型剂、油墨和胶黏剂,及时将卷筒薄膜续放在给纸机构上,保证印刷连续正常进行。还要定时抽样检查热转印膜各材料的涂布的情况,印张上有无白点、脏污、条痕等弊病,并及时排除印刷故障。
热转移标签纸一般可分有涂料和无涂料两种,它们的表面吸墨性和光滑程度各不相同。打印色带分为蜡基油墨、树脂基油墨和蜡、树脂合成油墨。条码打印机也有若干品种,而且有些标签还需要在印刷后的油墨表面印刷。所以打印机、标签纸、色带等对标签制印的质量都有很大的影响。例如,热转印打印机的质量就决定了标签打印的效果。因此,在选购打印机的时候,除了在价格上考虑之外,更要考虑质量,购买时必须注意是否有厂家的技术支持、售后服务的保障、销售方的技术能力等等。因为标签经常打印在比较特殊的材料上面,而且打印量都比较大,操作环境也更为复杂。此外,选择合适的标签纸、色带等打印材料也非常重要。在选购标签纸和色带时要注意与自己打印机的适用性。例如,在购买碳带时除了需要根据打印机确定碳带的色基、碳带的宽度和长度外,为保证打印质量,还要考虑以下问题:
在热转印打印方式下,碳带与标签纸在长度方向上是同步消耗的,就宽度方向而言,碳带的宽度应大于等于标签纸的宽度,小于打印机的最大打印宽度。由于每种打印机的物理尺寸不同,可以装载的最大纸卷长度和所能打印的最大宽度也不同。另外,打印头的工作温度与碳带的感度特性配合也会对最终的打印效果产生很大的影响。胶版纸表面相对粗糙,应配合蜡基或混合基的碳带使用;而PET纸表面比较光滑,要配合树脂基的碳带使用。
如果希望打印出来的标签内容具有较好的耐久性,则应选择树脂基碳带。标签应具有耐刮擦、耐涂抹、耐腐蚀、耐高温的性能,这时也应选择树脂碳带或混合基碳带。在高速打印的情况下应选择感度高的碳带。不同介质的标签需要配合不同的碳带。打印介质是指标签打印机可以打印的材料,从介质的形状分主要有带状、卡状和标签,从材料分主要有纸张类、合成材料和布料类。决定使用何种碳带的主要是介质的材料。例如,纸张类:按表面光泽度分为高光、半高光和亚光;还有特种纸,如铝箔纸、荧光纸、热敏/热转印纸等。一般情况下,打印高光纸张类介质采用树脂增强型蜡基碳带或混合基碳带。特别是镜面铜版纸,它虽叫铜版,但表面是一层合成材料的光膜,应按合成材料对待。半高光纸张可用的碳带种类为树脂增强型蜡基和一般蜡基碳带。合成材料如:PET、PVC、BOPP、PE、PS、POLYIMIDE等。
金属化PET主要有激光彩虹膜、拉丝膜、金(银)色(高光,亚光)等。这些材料与纸张类材料相比强度要大、美观,对环境的适用范围更广,但对碳带的要求要高,主要选用混合基和树脂基碳带。一般来说,蜡基碳带的成本最低,混合基碳带的成本次之,树脂基的碳带成本最高。以上说的只是一般情况,但材料种类繁多,中间区别很大,为了得到满意的打印效果,应根据各自的情况多次试验,才能找到合适的碳带。当然也可以将具体特殊的要求明确提出,由供应商帮助选择和适用的产品。
由于药品包装用柔性版印刷是很常见的,这种方式很通用,操作形式多样,且价格低廉,所以较多厂家认为如果是在金属箔、薄膜上印刷,采用柔印比热转印更为合适,故采用的印刷方式就是以柔性版印刷为主;但另一些厂家认为柔印虽然经济、快速,但当印刷内容发生变化时,就无法与热转印相比了。当有内容或编码在印刷过程中需要更换时,如果是柔印,就必须更换印版,有时甚至需要另制新的印版,而每块印版的制版费就需要500美元。但当操作人员在修改文字内容或有效日期时,如果采用热转印方式,他们需要做的仅是在键盘上输入相应内容,并传送给打印机即可。现在,印刷或包装企业经常会遇到这样的情况,在印刷过程中需要更换印刷内容,因为市场要求产品必须打印条形码、产品批号或有效日期等,而且还要求印刷多种文字。对于药品包装企业来说,不能从柔性版印刷中真正受益的,并不是因为速度,而是当包装家用医药品时的填充封装问题。成型、填充和封合一体机工作时一般是间歇性的,因此连续高速作业能力不再是决定因素。况且热转印的速度也并非蜗牛爬那样慢。热转印系统采用一种边缘式喷头,在印刷时有一个角度,并非垂直印刷,因此可以在任何形状的基材上进行高速作业。但也有一些人认为热转印的费用太贵,柔性版印刷要比热转印更简便,也更划算。
最好的方式不是强迫柔印退出市场,而是与热转印一起互补使用。使用两种系统相结合的方法可以让用户获得两个领域的优势——印制标准信息内容时,采用成本低、易于操作的柔印系统,印制可变信息内容时,采用易于编程的热转印系统。有的厂家采用一种安装在填空封装机上的热敏打印机,用于在聚乙烯材料上印制可变信息。因为热敏打印机是不能编程的,所以只能印刷很有限的可变信息,因此不得不人工更换打印机上的金属字母。但在使用了热转印打印机后,该公司能够打印包括零件编号、产品描述、数量、批号、使用有效期等信息,且这些内容都由计算机编程生成。但在用多种文字印制公司名称、联系信息、企业标志这样的标准信息时,该企业还是采用联机柔性版印刷机。新系统由两台横向安装于柔版印刷机顶部的热转印打印头组成。为了区别可变信息和固定信息,热转印的可变信息颜色为黑色,而采用柔印印刷的不变信息为紫色。两种印刷方式联合使用,并非对所有公司都有效。油墨和印版很麻烦,即使不更换文字内容,也需要频繁更换印版,因为印版存在磨损问题。此外,当采用两种不同的印刷系统时,需要培训不同的技术人员,以便对印刷机进行正确的维修和保养。医药包装企业依赖于一种有组合功能的印刷系统,以满足他们的首选目标。因为对于某些医药公司而言,这种组合方式是非常成功的。如果还能够经济地、成功地满足对于可变数据印刷的新需求,那包装工程师们就会立即将它们应用在更高效率的生产线上。
随着高新技术在印刷领域中的广泛应用,各种新颖先进的包装也不断涌现,而传统的印刷技术有时难以适应有着更高要求的药品包装。在新的包装印刷方式中,热转移印刷技术已在药品包装中得到推广应用。它不仅具有印刷信息变化灵活,而且适用于不同承印物及各种异形表面的印刷,它所印刷的标签还具有一定的防伪效果。随着热转移印刷技术不断完善和油墨等材料的发展,可以肯定,热转移印刷在未来药品包装印刷中将发挥更大的作用。