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立体印刷材料的应用及其技术标准

  为了保证立体印刷的立体效果,出了考虑光栅片材质,还必须结合图像效果选择参数不同的光栅片。
  
  1。光栅片的材质
  
  光栅片的材质应具有透明度高、折射率高、光泽性好、可塑性强、稳定等性质,用于制作玩具和食品包装的材料还要求无毒无害。目前,市场上主要采用聚苯乙烯(PET)、聚丙烯(PP)和聚氯乙烯(PVC)这三种材质的光栅板。
  
  ①聚苯树脂(PET)
  
  聚苯乙烯(PET)用于制作硬塑光栅板,可用普通油墨直接印刷。聚苯乙烯原料经过注塑加工成为凹凸柱镜状光栅片。
  
  聚苯乙烯无色透明(透明度达88%-92%),折射率为1.59-1.6,无延展性、易燃。由于这样高的折射率使它有良好的光泽。它的拉伸强度为3.52-6.33MPa,弯曲强度为6.12-9.84MPa,热变形温度为70-98°C。
  
  聚苯乙烯的化学性能具有耐某些矿物油、有机酸、碱、盐、低级醇及其水溶液。遇到烃类、酮类、高级脂肪酯等侵蚀后而软化,溶于芳香烃和甲苯、乙苯及苯乙烯单体等。在某些情况下,化学试剂对聚苯乙烯的侵蚀程度可通过退火、消除应力等措施而降低。
  
  聚苯乙烯稳定性好,画面质量高,原料无毒,抗化学性高,但较难黏合加工。多用于玩具、精细广告宣传等。
  
  ②聚丙烯(PP)
  
  聚丙烯(PP)可用普通油墨直接印刷,但表面要做火花处理,油墨干燥速度比聚苯乙烯快。
  
  聚丙烯质地较聚苯乙烯软,比聚氯乙烯硬。稳定性较高,但图像质量一般。原料无毒,抗化学性低,较易黏合加工,多用于包装、文具等。
  
  ③聚氯乙烯(PVC)
  
  聚氯乙烯(PVC),用于制作软塑柱透镜光栅板。需使用热油压机,将图片与聚氯乙烯片基经过金属光栅滚筒或光栅板压制成型。
  
  聚氯乙烯是氯化烯经聚合而成的高分子化合物,难以燃烧。聚氯乙烯与聚乙烯虽同属乳白色,但聚氯乙烯能制成无色透明有光泽的薄膜,并能根据增塑剂含量制造出各种软度的薄膜。这种材料经过脉冲热封、高频热合后粘合的牢度也大。聚氯乙烯的化学性能具有较好的耐化学腐蚀性,但热稳定性和耐光性较差。140°C时开始分解出氯化氢,制造时需要加入稳定剂。聚氯乙烯含氯量为56%-58%,低相对分子质量的易溶于酮类、酯类和氯代烃类溶剂;高相对分子质量的则难溶解。
  
  聚氯乙烯稳定性低,画面质量粗糙。此外,因为聚氯乙烯光栅有毒性,不环保,在欧美国家一般不用于玩具及食品包装产品。
  
  2。根据画面的最终效果对光栅材料进行选择
  
  据立体视觉原理,如果我们能够让我们的左右眼分别看到两幅在不同位置拍摄的图像,大脑可以综合这两幅图像,从而感受到一个立体的三维空间。利用光栅板的分像作用从不同的角度观察将可以看到不同的图像,因此如果我们将光栅垂直于两眼放置,由于两眼对光栅的观察角度不同,因而两眼会看到两个不同的图像,从而产生立体感。为了获得更好的立体效果通常不是单用两幅图像制作,而是用一组序列的立体图像去构成,在这样的情况下,根据观察的位置不同,只要同时看到这个序列中的两副图像,即可感受到三维立体效果。
  
  立体光栅要求图像细腻、变化敏锐,所以要视角范围小些,这样视觉效果真实、立体感强。
  
  异变光栅将光栅平置于两眼之间,注意两眼对光栅的线纹角度要保持平行,因而两眼看到的是同一个图像,如果图像是由一列连续动画所构成,那么当双眼上下移动或把光栅上下翻动时,双眼与光栅的角度将发生变化,我们也将看到一个接一个的连续图像,即看到一个异变的效果。
  
  异变光栅要求视角范围大些,这样图像的变换范围就大,不同影像之间的交叉就少,可以清晰的感受到图像的变换。根据分析可知这种类型的光栅要求其的厚度与栅距的比值较小,这样就能获得较大的视角范围。
  
  如果用立体光栅制作异变效果,往往导致消影不彻底;而用异变光栅制作立体效果,会使立体感不强。所以要根据所需表现的效果来选择合适的光栅板。
  
  3。光栅栅距精确测量的方法
  
  光栅栅距一般是通过使用一系列有栅距标称的光栅测试条进行精确匹配。光栅栅距测试条的种类有很多,不同的软件厂商使用的测试条不同,但其基本原理是基本相似的。就是利用光栅板的分像特性,加载不同的光栅栅距参数制作出一系列黑白相间的图案,使当光栅板与所标称的栅距相符合时,在一定的角度观察就会呈现特定的图样。
  
  由一系列的黑白相间的条纹组成,测试时用光栅片压在光栅测试条上观察,当看到其中某一条能在一定的角度观察时呈现出全白的图案,当换一角度观察时能呈现出全黑的图案时,则该测试条下的栅距数值就是该光栅板的实际栅距。
  
  上世纪90年代前,纸品、包装、印刷用胶粘剂、光油、覆膜胶多为溶剂型高分子聚合物作基料配制而成。由于基料中大量采用有机溶剂作稀释物,随着产品的应用,有机溶剂最终都要挥发散逸污染空气,浪费资源,再加上有机溶剂多为易燃易爆物质,存在严重的火灾隐患。上世纪90年代后,随着国外环境法规的不断强化,西方工业发达国家不断开发出以水代替有机溶剂的包装印刷用水性胶粘剂与水性光油系列产品。美国的国民淀粉化学有限公司、富乐化工、阿克苏?诺贝尔公司、德国的汉高化学品公司等开发的产品,由于性能优良、价格适中,作为一种环境友好型环保水性材料,一问世就受到市场青睐。据文献资料披露这几家水性产品的产量自1991年起至2005年止,每年以20%~30%的速度持续增长。2005年共生产出产品150万吨,占全球包装印刷用水性胶粘剂与水性光油产品年产量的15%。国内的包装印刷用水性胶粘剂与水性光油研制开发起步较晚,本世纪初前后5年,虽然有少数厂家向市场推出水性化产品,但大多技术含量低,应用性能差,与国外产品相比还存在很大差距。有些厂家的产品技术路线一般是利用国产的一些非专用乳胶与其他一般水溶性聚合物共混拼合来实现,或是以淀粉改性为主,拼加少量非专用乳胶,所得的产品都存在较多性能缺陷,难以适应印刷业发展需要。近年来有通过合成手段来制备一些水性乳胶,但工艺陈旧,技术起点不高,产品也缺乏市场竞争力。因此,中高产品中,国外产品在国内仍占有70%的市场份额。
  
  本世纪以来,包装印刷用水性胶粘剂与水性光油的应用正处于方兴未艾的发展阶段。这是因为水性产品不仅符合国际潮流发展趋势,同时也符合我国现行的可持续发展的政策。2005年国内包装印刷工业总产值约3000亿元,而耗胶(含胶粘剂、光油与覆膜胶)量约为450万吨,其中华东市场(江苏、上海、浙江一带)和华南市场(主要以珠三角一带),各约占五分之二的市场份额,国内其他地区约占五分之一的市场份额。水性胶粘剂与水性光油、水性覆膜胶(含镀铝膜转移胶)的市场需求比例约为2.5:0.5:1。即水性胶粘剂市场需求量约为280万吨,水性光油约为56万吨,水性覆膜胶约为110万吨。
  
  发展趋势
  
  市场需求持续快速增长
  
  我国大多数胶粘剂与配套产品的需求量预计将以高于10%的速度增长,至2010年总产量达730万吨,产量年平均增长率为11.5%,总价值570亿元,平均年增长率为11.8%。
  
  环保节能型胶粘剂及其配套产品加快发展
  
  由于我国积极推进经济增长方式根本性转变,以提高资源利用效率为核心,加快产品结构调整,强化节约意识。在这一方针指导下,环保节能型胶粘剂产品深受关注,将会得到更快发展,预计在“十一五”期间将以每年12%~20%的速度增长。其中以(甲基)丙烯酸酯类乳液型胶粘剂排五大系列产品中的首位。
  
  高性能、高品质及高新技术产品有较大发展
  
  随着我国经济的发展和全球经济技术一体化的进程加快,市场对产品的需求和选择越来越苛刻,高性能、多功能和环保节能化胶粘剂产品,将受到市场的青睐。预计这些高新技术产品将会以高于20%的速度发展。
  
  主要原料供应将会有很大改善,外资企业继续发展
  
  “十一五”期间,外资来华的企业数量增加,生产规模继续扩大,资金投入不断增大,高新技术产品将明显增加。不少全球著名企业在中国大陆设立研究中心,加强了高新技术产品的研发,进一步提升产品档次。如Bayer、BASF、3M、Rohm&Haas、德国汉高(Henkel)、美国国民淀粉(Nationalstarch)等公司。预计在“十一五”期间,外资企业在我国将朝着生产规模大、高新技术产品多的态势发展。其产品销售额将由现在的占中国大陆胶粘剂销售总额的40%提高到45%~50%。
  
  产品生产格局加快向规模化、集约化的优势企业集中
  
  目前,国内胶粘剂生产企业数量多,规模小。据2003年统计,全国有3500余家,但上规模上水平的企业不足100家,其中因各种原因每年有15%~20%的企业倒闭。多数企业生产技术落后,产品档次低,技术创新和科研开发能力差,产品老化,品种单一,跟不上快速发展的市场需要。行业重组与“大洗牌”的势态已经显现,产品生产格局加快向规模化、集约化的优势企业集中。
  
  国内外行业产品的科技发展趋势
  
  国内外包装、印刷用胶作为一种新型的印刷辅料,因环保与节能降耗的需要而经历着新的变化。
  
  油性材料向水性材料发展
  
  如水性覆膜胶取代油性覆膜胶,水性上光油取代油性上光油,水性胶粘剂取代溶剂型胶粘剂。
  
  单功能型向多功能型改性
  
  如:极性/极性的单粘型;纸/纸的裱粘接向极性/非极性双性粘接改性型;纸/膜的粘结;防霉、防蛀型功能胶粘取代普通胶粘。用纳米材料改性或通过特殊合成工艺手段使普通胶粘赋予耐磨、抗回粘、耐高温、耐盐雾、高粘力、柔韧等的多功能。
  
  制造技术的更新
  
  立足于分子水平设计开始,从合成方法上寻求突破。这方面由一般经典型聚合过程产生的线性高分子结构,通过特殊合成方法向自交联型的内交联型、外交联型、内外多重交联的改性;由合成的高分子的无序线性缠绕结构向核壳结构,IPN互穿网络结构的转变,这些技术上的突破是建在分子结构水平上,由微观结构的改变而带来物质宏观物理、机械性能的突破。
  
  水性有皂聚合向无皂聚合(自乳化)方法上的改进,使产物的耐水、少泡、MFT值下降,胶体的流变力学性能大为改善。
  
  生产工艺及装置的突破,由劳动密集型、粗放型生产工艺向技术密集,集约化规模生产工艺的转变。
  
  产品内在化学材质构成的发展
  
  为适应不同基材,不同粘结方式的需要,包装印刷用主要水性胶粘剂的内在化学材质构成,由低至高经历了由植物胶、动物胶到聚乙烯醇胶,聚醋酸乙烯胶到醋丙胶、EVA胶到聚丙烯酸酯类胶到聚氨酯胶,聚氨酯改性丙烯酸胶的方向发展。其中根据用途的不同,结合经济成本的需要,存在一种胶与另外的一种胶或多种胶进行共混冷拼改性。而更先进的办法是在前者共混需要的多种主要化学成份,通过共聚的办法制造,如聚氨酯改性聚丙烯酸酯胶。这样可期望获得更优的综合应用性能。
  
  粘结理论在应用中的发展
  
  粘结理论有:物理吸附粘结理论、化学键粘结理论、弱界层粘结理论、扩散粘结理论、静电引力粘结理论及机械作用力粘结理论等,这些与粘结相关的理论除机械作用力粘结理论外,在粘合剂的合成制造与应用二个层面会带来一些技术突破。如在合成方面会引进一些功能单体,功能助剂以改善相同界面与不同界面间的粘接行为;在合成的分子结构设计方面会采用一些新的方法,如合成IPN结构,自交联结构,核壳结构或无皂乳液聚合办法;在改变胶体的流变力学行为,改善胶体对基材的湿润与流平性能方面,功能助剂的影响至关重要。而所发生的技术改良或技术突破的基本出发点是与胶粘剂的粘结理论应用密切相关。在胶粘剂应用的层面,首先要考虑基材的化学性质,然后在粘结理论的指导下选择不同性质的胶粘剂以适应不同基材的化学性质需要。近些年来,粘结理论对指导胶粘剂的合成,对解释胶粘剂润湿、流变、渗透、叠合行为研究与认识界面粘接的行为本质等方面都具有十分重要的意义。
  

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