进行液体电子照相印刷的方法 |
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申请号 | CN201280075154.6 | 申请日 | 2012-09-21 | 公开(公告)号 | CN104541209A | 公开(公告)日 | 2015-04-22 |
申请人 | 惠普深蓝有限责任公司; | 发明人 | 塞格欧·班达里斯; 拉亚·斯利夫尼亚克; 因娜·佐米克; 大卫·伊詹; 阿姆农·莱维; | ||||
摘要 | 本公开公开了进行液体 电子 照相 印刷的方法,所述方法包括:提供印刷介质,以及在所述印刷介质上印刷图像,其中,所述印刷介质包括油墨接收层和第二层,这些层被共挤出,其中,至少所述油墨接收层包含选自由乙烯共聚物、α-烯 烃 共聚物、聚酰胺、聚 氨 酯、聚乙烯吡咯烷 酮 、聚乙烯亚胺和它们的混合物组成的组中的材料。 | ||||||
权利要求 | 1.一种进行液体电子照相印刷(LEP)工艺的方法,所述方法包括: |
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说明书全文 | 进行液体电子照相印刷的方法背景技术[0001] 常规的液体电子照相(LEP)印刷工艺包括将液体油墨涂布至印刷基底(例如纸或塑料)上。在印刷前,可将底漆涂布至基底上,以利于油墨从橡皮滚筒转印至基底以及油墨在基底上的粘附。本公开公开了进行液体电子照相印刷的方法、印刷介质、生产印刷介质的方法以及使用该印刷介质生产包装的方法。附图说明 [0002] 图1A为显示本公开的共挤出印刷介质的实施方式的图示。 [0003] 图1B为显示本公开的共挤出印刷介质的另一个实施方式的图示。 [0004] 图1C为显示包含本公开的共挤出印刷介质的包装的实施方式的图示。 具体实施方式[0005] 在数字胶版印刷工艺中,PIP(光电导图像板,Photo-conducting image plate)光电导图像板可由栅格电极(scorotron)或电晕装置充电,然后,PIP可选择地由激光直写头放电。随后,选择性放电的PIP可由二元输墨装置(BID)输入油墨,带电并且着色的调色剂的石蜡族液体分散体(例如 )与BID紧密接触时可转印到PIP。在转动PIP鼓的过程中可除去过量的溶剂,然后,沉积在PIP上的干燥的材料可被转印到弹性橡皮布覆盖的鼓上。加热该橡皮布,使得电子油墨干燥,并形成膜层。 [0006] 当使用多次印刷工艺时,位于橡皮鼓上的膜直接被转印到将被印刷的基底上。相反,在一次工艺中,膜保留在橡皮布上,而PIP板被净化、充电、涂上期望电子油墨颜色的油墨、转印至橡皮布,并且重复所述过程,直至图形设计的全部的油墨层在适当的位置,然后,整个设计将一次转印至基底。 [0007] 当在不同的基底(例如纸或塑料)上用液体调色剂印刷时,可使用底漆,也被称为粘结剂、粘合增强剂或促进剂。它们通常有利于油墨在基底上的粘附,并且促进油墨从橡皮鼓(或滚筒)转印至基底。 [0008] 当使用一次印刷工艺时,底漆往往更有用。 [0009] 可通过不同的技术进行底漆的涂布,包括但不限于柔性涂布、凹版印刷或丝网印刷。例如,在柔性涂布中,可将底漆制剂灌注或抽吸到盘或腔式刮片中。将具有使期望的湿涂层沉积的所需雕刻的雕刻辊部分地浸入盘中,或者与腔接触。将过量的液体用刀(刮刀)除去或者“修理”,并且使雕刻辊与橡皮辊接触,橡皮辊将底漆湿层转印至基底。然后,将湿涂的基底在烘箱中干燥。可使用的干燥器包括气流干燥器、热空气干燥器、UV或IR辐射干燥器。 [0011] 在印刷链的工艺中使用底漆涂布增加了另外的步骤。该额外的步骤可增加印刷工艺的成本和持续时间。底漆还可通过影响基底的某些特性(例如光泽度、白度和平滑度)而影响其物理性能。 [0012] 因此,去除该涂底漆步骤将有助于减小LEP印刷工艺的成本和持续时间,以及维持可在印刷过程中受到不利影响的基底的物理性能。 [0013] 在包装过程中,LEP油墨(或 )在高温条件下可遭受与流变相关的故障,致使目前使用的底漆可在底漆—基底界面中存在热故障。 [0014] 本公开的一个方面涉及进行液体电子照相(LEP)印刷的方法,该方法包括提供印刷介质以及在所述印刷介质上印刷图像,其中,所述印刷介质包括油墨接收层和第二层,这些层被共挤出,其中,至少所述油墨接收层包含选自由乙烯共聚物、α-烯烃共聚物、聚酰胺、聚氨酯、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯亚胺和它们的混合物组成的组中的材料。 [0015] 在本说明书中除非另外表明,“电子照相印刷”是指提供图像的过程,所述图像直接地或通过中间转印元件间接地从光成像基底转印。因此,图像基本不被吸收到其涂覆的光成像基底中。此外,如上所述,“电子照相印刷机”是指能够进行电子照相印刷的那些印刷机。“液体电子照相印刷”是其中使用液体油墨而非粉末调色剂的电子照相印刷。 [0016] 共挤出可被视为同时挤出多层材料,从而导致产生这些层堆叠于其中的产品。共挤出可使用两个或多个挤出机,以熔化或递送稳定的体积通过量的不同粘性材料到单个的挤出头(模),挤出头将以期望的形态挤出所述材料。该技术可用作许多工艺(例如吹塑薄膜、包覆(overjacketing)、成管、覆盖)的一部分。可通过单个挤出机输送的材料的相对速度和大小控制层的厚度。在模中未混合每个挤出机的材料。相反,这些材料层作为堆叠的多层产品组合,并从该模流出。随后该产品可经冷却、加热、恢复(healing)及其它制造步骤。 [0017] 目前公开的可通过共挤出获得的印刷介质包括以该顺序堆叠的油墨接收层和第二层。因此,该介质包括为油墨接收层的一部分的油墨接收表面以及为第二层的一部分的相对的表面。 [0018] 参照附图,进行本公开的LED印刷的方法中使用的印刷介质的一个实施方式可通过共挤出三个材料层而形成。当然,层的数目不限于三层,还可为四层、五层、六层、七层或更多层,但是三层至十层具有一定的优点。每个共挤出的组件(assembly)具有油墨接收层和第二层,并且可具有任何合适数目的层夹在其间。换句话说,如果如目前定义的,与油墨接收层以及第二层一起共挤出一个或多个另外的层,那么印刷介质可包括以该顺序堆叠的油墨接收层、所述一个或多个另外的层和第二层(即,一个或多个另外的层夹在油墨接收层和第二层之间)。以该方式并且不考虑存在多少另外的层,产生的印刷介质通常将具有可用于接收油墨(即可用于印刷)的油墨接收表面。可存在于油墨接收层和第二层之间的一个或多个另外的层还可称为“内”层。 [0019] 如图1A和1B中显示,印刷介质的一个实例由三个共挤出的区域或层构成:一个油墨接收层、一个内层和一个第二层。 [0020] 在本公开的方法中使用的印刷介质内,油墨接收层可为负责赋予诸如外观、印刷适性、触觉品质或耐候性的性能的层。第二层可为赋予下列性能的层,例如密封性能、耐材料性、与食物或药品接触的适用性,和当用于生产包装时,例如相对机器上的辊或表面运转时的摩擦性。内层可为提供共挤出组件的整体性能的层,例如颜色、不透明度、硬度、厚度、对不同因素(像湿气、氧或气味)的屏障。 [0021] 在图1A中显示的具体的实施方式中,只有油墨接收层包含选自由乙烯共聚物、α-烯烃共聚物、聚酰胺、聚氨酯、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯亚胺和它们的混合物组成的组中的材料。 [0022] 在图1B显示的另一个实施方式中,全部的共挤出层各自包含选自由乙烯共聚物、α-烯烃共聚物、聚酰胺、聚氨酯、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯亚胺和它们的混合物组成的组中的材料。 [0023] 在本公开的上下文中,所述共挤出的层可全部具有基本相同的厚度,或者各自可根据印刷介质的期望的物理化学性质而具有不同的厚度。 [0024] 用于实施本公开的实施方式的合适的层厚度可在约1μm与约300μm之间,或者约1μm和约200μm之间,或者约1μm与约100μm之间,或者约1μm与约50μm之间,或者约1μm与约20μm之间。在任何情况下,共挤出物的总厚度可在约8μm与约800μm之间。对这些值仅进行简单陈述,因为实际上,可基于例如挤出机的物理性能的参数以及经济考虑而调节膜和层的厚度。从中获得良好结果的实施方式包括共挤出,其中,油墨接收层的厚度在约1μm与约15μm之间,并且第二层的厚度在约20μm至约60μm之间。 [0025] 当然,这些描述的实施方式不是限制性的,并且应考虑到其它多层印刷介质也包含在本公开的范围内。 [0026] 目前公开的油墨接收层包括选自由乙烯共聚物、α-烯烃共聚物、聚酰胺、聚氨酯、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯亚胺和它们的混合物组成的组中的材料,或由选自由乙烯共聚物、α-烯烃共聚物、聚酰胺、聚氨酯、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯亚胺和它们的混合物组成的组中的材料组成。 [0027] 在本说明书中除非另外表明,乙烯共聚物是指乙烯丙烯酸和乙烯甲基丙烯酸甲酯。乙烯丙烯酸共聚物的实例包括Honeywell EAA和来自陶氏的 系列。 [0028] 在本说明书中除非另外表明,α-烯烃共聚物是指聚-阿尔法-烯烃(或聚α-烯烃,有时缩写为PAO)。阿尔法-烯烃(或α-烯烃)为在α碳原子的位置具有碳碳双键的烯烃,换句话说,双键在分子中第一个碳与第二个碳之间。在聚合物烷基支链基团的生产中用作共聚单体的普通的阿尔法-烯烃包括但不限于1-己烯、1-庚烯、1-辛烯等。该共聚物的实例包括来自Mitsui chemicals America NY的 或来自美国陶氏化学的[0029] 在本说明书中除非另外表明,聚酰胺是指包含酰胺基的聚合物,其中分子主链中的重复单元通过酰胺基连接到一起。该聚合物的实例包括,例如来自德国Henkel的6239。 [0030] 在本说明书中除非另外表明,聚氨酯(也称为PUR和PU)为由氨基甲酸酯(urethane)链连接的有机单元的链组成的聚合物。 [0031] 在本说明书中除非另外表明,聚乙烯吡咯烷酮是指包含N-乙烯吡咯烷酮的聚合物,或通过N-乙烯吡咯烷酮的聚合形成的聚合物。该共聚物的实例包括来自德国BASF的聚乙烯吡啶酮 [0032] 在本说明书中除非另外表明,聚乙烯亚胺是指具有伯胺、仲胺和叔胺的含胺聚合物。该共聚物的实例包括来自BASF的 [0033] 本发明公开的第二层可包括可通过挤出加工(即可挤出)的热塑性聚合物。合适的热塑性聚合物可包括聚乙烯(PE)聚合物、聚丙烯(PP)聚合物、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚酰胺(PA)聚合物。该热塑性聚合物通常用在塑料袋、医用袋、成型填充、密封包装、用于茶杯和托盘的盖子、包裹、用于塑料瓶的标签、模具标签或收缩套标中的IML的生产中。聚乙烯聚合物的实例为低密度聚乙烯(LDPE)。在一个实施例中,聚乙烯(PE)聚合物、聚丙烯(PP)聚合物、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚酰胺(PA)聚合物可为第二层中包含的唯一热塑性聚合物。在一个实施例中,第二层包含LDPE作为唯一的热塑性聚合物。 [0034] 在本公开的实施方式中,所述印刷介质可包括含有低密度聚乙烯(LDPE)的第二层以及油墨接收层,所述油墨接收层含有选自由乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)聚合物、乙烯丙烯酸(EAA)共聚物、乙烯甲基丙烯酸甲酯(EMMA)聚合物、乙烯α-烯烃聚合物(例如聚合物)和它们的混合物组成的组中的材料。 [0035] 在一个实施方式中,所述第二层可包含与所述油墨接收层相同的材料。 [0036] 如果存在,另外的内层可具有与以上限定的第二层相同的组成。 [0037] 合适的EVA聚合物包括杜邦 Ultra FL 02020或EVA树脂escore 123。 [0038] 本发明公开的第二层还可包含添加剂,通常可加入的添加剂包括加工助剂,例如一种或多种用于改善热塑性材料的摩擦系数(COF)的制剂、防结块剂、用于赋予颜色的颜料以及用于赋予物理性能或屏障特性的填料。 [0039] 在另一个实施方式中,在本公开的方法中使用的印刷介质为膜的形态。 [0040] 本公开的进行LEP印刷的方法特别适于用在液体电子照相一次印刷工艺中。 [0041] 本公开的另一方面涉及印刷介质,该印刷介质包括如上所述的印刷介质以及LEP油墨层,其中,所述油墨层与所述油墨接收层直接接触。 [0042] 在本说明书中除非另外表明,术语“与……直接接触”通常意思是在油墨和油墨接收层之间不存在其它层。换句话说,在接受油墨层之前,不用底漆涂布基底或印刷介质。 [0043] 在另一方面,本公开公开了生产印刷介质的方法,该方法包括共挤出油墨接收层和第二层,从而获得如上所述的印刷介质,以及使用LEP工艺在所述介质上印刷图像。 [0044] 用于实现本公开的印刷介质的合适的印刷系统包括任何的 数字深蓝印刷机器。 [0045] 如以上所表明,因此,本公开的油墨接收层足以完成(establish)充足的油墨粘附和油墨转移而无需使用通常的底漆涂布。因此,文中公开的生产印刷介质的方法可不包括在印刷图像的步骤之前,用粘合促进剂涂布所述油墨接收层的步骤。 [0046] 在另一方面,本公开涉及通过本公开的生产印刷介质的方法获得的印刷介质。 [0047] 本发明公开的可获得的印刷介质包括PE膜、PET膜、双向拉伸聚丙烯(BOPP)膜、流延聚丙烯(CPP)膜或PA膜。 [0048] 在另一方面,本公开涉及生产包装的方法,该方法包括提供如上所述的印刷介质,用粘合剂涂布印刷介质、提供膜以及使印刷介质与膜接触。可将所述粘合剂涂布至LEP油墨层上,使得所述膜转而涂布至所述粘合剂涂布的LEP油墨层上。 [0049] 在包装材料中,印刷介质的第二层可包含低密度的聚乙烯(LDPE),而膜包含聚酯聚合物。 [0051] 参见图1C,本公开的印刷介质可用于生产包装。本公开允许制造无底漆的包装。所以,制造该包装的方法包括更少的加工步骤,并因此更加经济。 [0052] 在例如Fundamentals of packaging technology,Walter Soroka,CPP editor,institute of packaging professionals 4th edition 2009USA page 392中描述了用于实施本公开的生产包装的方法的合适的生产包装的系统。例如,可使用层压工艺。层压工艺通过粘附结合至少两个膜,从而形成单个层压膜。可使用不同的粘合剂技术进行该粘附,包括但不限于溶剂型(或者并且水性)的粘合剂、无溶剂的粘合剂、可UV固化的粘合剂或挤出层压粘合剂。 [0053] 用于与本公开的方面结合使用的合适的LEP油墨包括基于乙烯丙烯酸或乙烯甲基丙烯酸或乙烯醋酸乙烯酯的油墨。 [0054] 根据下面提供的实施例,更多的实施方式和优点对技术熟练的读者来说将变得显而易见。 [0055] 实施例 [0056] 使用下面的挤出机获得印刷介质: [0057] -工业吹塑薄膜Brampton Eng.(加拿大)3层挤出机,和 [0058] -铸造技术Dr.Collin Gmbh(德国)lab 3层挤出机。 [0059] 材料 [0060] -获自比利时Exxonmobil的 Ultra FL 02020EVA树脂。 [0061] -获自美国新泽西州的Honeywell的Honeywell EAA树脂。 [0062] -获自新加坡Mitsui的 树脂。 [0063] -获自英国Ineos的 19N 430-LDPE树脂。 [0064] 常规的厚度测量步骤 [0065] 厚度测量通过将材料消耗除以膜尺寸而进行,并且通过显微镜测量共挤出的横截面而确认。在Olympus BX51或Olympus 3D测量激光显微镜OLS 4000上进行显微测量。 [0066] 共挤出印刷介质的生产 [0067] 样品1 [0068] 通过使用Dr Collin Gmbh挤出机共挤出 Ultra FL 02020EVA树脂作为油墨接收层以及 19N 430LDPE树脂作为内层和第二层而获得印刷介质,油墨接收层具有4~10μm之间的厚度,内层具有20~40μm之间的厚度,第二层具有约10μm的厚度。计算印刷介质的总厚度在34与60μm之间。 [0069] 样品2 [0070] 通过使用Dr Collin 3层铸造挤出机共挤出Honeywell EAA树脂作为油墨接收层和 19N 430LDPE树脂作为内层和第二层而获得印刷介质,油墨接收层具有4~10μm之间的厚度,内层具有20~40μm之间的厚度,第二层具有约10μm的厚度。计算印刷介质的总厚度在为34与60μm之间。 [0071] 样品3 [0072] 通过使用Dr Collin Coex 3层铸造挤出机共挤出EMMA Sumitomo WD301树脂作为油墨接收层和 19N 430LDPE树脂作为内层和第二层而获得印刷介质,油墨接收层具有4~10μm之间的厚度,内层具有20~40μm之间的厚度,第二层具有约10μm的厚度。计算印刷介质的总厚度在为34与60μm之间。 [0073] 样品4 [0074] 通过使用Dr Collin Gmbh的挤出机共挤出 树脂作为油墨接收层和 19N 430LDPE树脂作为内层和第二层而获得印刷介质,油墨接收层具有 4~10μm之间的厚度,内层具有20~40μm之间的厚度,第二层具有10μm的厚度。计算多层的总厚度在为34与60μm之间。 [0075] 参考样品(对比样品) [0076] 通过使用塑料挤出机共挤出 19N 430-LDPE树脂作为油墨接收层、内层和第二层而获得印刷介质,油墨接收层具有4~10μm的厚度,内层具有20~40μm的厚度,并且第二层具有约10μm的厚度。计算多层的总厚度在34与60μm之间。 [0077] 印刷介质的生产 [0078] 样品1至4和对照样品的印刷介质各自与载体PET膜组合,并在HP indigo WS6000数字印刷机上印刷。将从共挤出机获得的辊装在印刷机中而无需任何进一步的制备。 使用标准设定的压力和温度参数。目标印刷品为合成的产品,其包含不同颜色和20%至 450%的覆盖的小块(patcheso),包括用于印刷黄色、品红、青色和黑色的基本颜色,该印刷还包括使用白色Electroink.DOW 811A+CatF作为层压粘合剂。 [0079] 实施例1: [0080] 样品1/HP-Indigo INK/DOW 811A+CatF/SRF Limited-PET膜Petlar PR。 [0081] 实施例2:样品2 [0082] 样品2/HP-Indigo INK/DOW 811A+CatF/SRF Limited-PET膜Petlar PR。 [0083] 实施例3: [0084] 样品3/HP-Indigo INK/DOW 811A+CatF/SRF Limited-PET膜Petlar PR。 [0085] 实施例4: [0086] 样品4/HP-Indigo INK/DOW 811A+CatF/SRF Limited-PET膜Petlar PR。 [0087] 参考实施例: [0088] 参考样品/HP-Indigo INK/DOW 811A+CatF/SRF Limited-PET膜Petlar PR。 [0089] 常规层压步骤 [0090] 将印刷的膜装载至主拆卷机上。将PET膜装载至第二拆卷机上, 811+Cat F在涂布状态。然后,将粘合剂涂布的印刷膜转移到烘箱中干燥(温度范围为60~120℃)。将层压设备的速度设定为20~400米/分钟。在溶剂蒸发后,使用热夹将印刷和涂布的膜结合到PET膜上[用压力使橡胶辊靠着加热的金属辊]。然后,使用复卷机缠绕层压的多层,并在室温(约20~25℃)与40℃之间的温度下固化7~10天。 [0091] 可转移性能的评价 [0092] 通过视觉检查总的转移使用的不同颜色的点、线、面以及通过视觉评估对印刷膜的油墨覆盖百分比来评价可转移性。在印刷品上直接使用光学设备验证全部的视觉检查。 [0093] 粘附性能的评价 [0094] 通过ASTM F以及通过Finat方法21 Tape测试进行粘附评价。在固化步骤后,根据ASTM904F测试层压强度。 [0095] 磨损性能的评价 [0096] 使用Sutherland磨损测试仪b。 [0097] 表1总结了当评价本公开的印刷介质的电子油墨可转移性、粘附和磨损时获得的结果。 [0098] [0099] 表1 [0100] 耐热性评价 [0101] 然后,检测上面获得的印刷介质的耐热性。 [0102] 热填充测试 [0103] 根据以下步骤用实施例2中获得的印刷介质制造袋子: [0104] ·常规层压步骤: [0105] -将印刷的膜装载至主拆卷机上。将PET膜装载至第二拆卷机上,811+Cat F在涂布状态。然后,将粘合剂涂布的印刷膜转移到烘箱中干燥(温度范围为60~ 1200℃)。将层压设备的速度设定为20~400米/分钟。在溶剂蒸发后,使用热夹将印刷和涂布的膜结合到PET膜上[用压力使橡胶辊靠着加热的金属辊]。然后,使用复卷机缠绕层压的多层,并在室温(约20~25℃)与400℃之间的温度下固化7~10天。可使用三种不同的技术:溶剂型、无溶剂/较少溶剂或者挤出层压。 [0106] ·袋子制造。两种常规类型: [0107] -预制袋子: [0108] ·将固化的层压板放在袋子制造机器上。 [0110] ·将袋子装载至填充机器上。 [0111] ·机器打开袋子并填充产品。 [0112] ·使用密封技术以关闭袋子入口。 [0113] -成型填充&密封[FFS]: [0114] ·将层压板装载至FFS机器上。 [0115] ·使用压力和能量,即热或微波,以产生袋子,用包装的产品立即填[0116] 充袋,并密封袋子的入口。 [0117] 然后,使用以下步骤评价每个袋子: [0118] 1.用400cc的75~95℃热水填充140×220mm的袋子。 [0119] 2.在2~4bar的压力下于150~210℃通过焊接机焊接0.5~2秒而密封填充的袋子的入口。 [0120] 3.将填充的袋子在室温下放置在桌子上24小时。 [0121] 4.在一些测试中检查填充的袋子: [0122] a.视觉测试: [0123] i.查看坑、气泡、不同的颜色以及与最初的袋子相比的所有任何变化。 [0124] b.机械测试: [0125] i.密封强度→值不小于最初值的90%。 [0126] ii.层压强度→值不小于最初值的90%。 [0127] c.货架期: [0128] i.填充的袋子经受适当的条件(机械的和视觉的)最少24个月。 [0129] 对热填充袋上的印刷品的分析显示印刷品在热填充工艺中未被损坏。从热填充袋的视觉分析未观察到印刷品的裂纹或油墨脱落。 [0130] 巴氏灭菌法测试 [0131] 通过涂布4gr干燥/sqm的溶剂型层压粘合剂 811(获自Dow–Rohm&Haas)的层,并在45℃下固化7天,而将实施例2的印刷介质层压至PET 12微米的透明膜上。从而获得层压的包装。 [0132] 如下用层压的包装制造袋子: [0133] ·在四个末端密封所述袋子。 [0134] ·浸入沸水浴或温水浴或热空气中(76℃~100℃)20~60分钟的时间[0135] ·将袋子取至室温23~28℃中1小时至24个小时。 [0136] ·将巴氏消毒的袋子放入纸箱中。 [0137] 然后,视觉检查袋子,检查: [0138] -层间的任何分离,通常显示为袋子表面上的“气泡”, [0139] -印刷图像的颜色变化,作为未测试样品的参照, [0140] -分层, [0141] -层间的明显分离, [0142] -液体通过密封的边界或/和通过膜自身从袋子泄漏。 [0144] 相反,使用 数字印刷并用相同的层压粘合剂层压至PE(聚乙烯)膜的涂底漆的PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)膜包装进行测试,在高于80℃的温度下显示出印刷和层压完整性(隧道结构分层)的明显缺陷,表明本公开优于使用底漆的包装。 |