CN102757740A - 双向拉伸数码预涂膜及其制备方法 - Google Patents

双向拉伸数码预涂膜及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种双向拉伸数码预涂膜，包括基材层以及与其复合的热熔胶层，所述基材层与所述热熔胶层之间设置中间层，所述热熔胶层上远离基材层的一面依序复合底涂层和粘结促进层。本发明通过在热熔胶层一侧复合粘结促进层，粘结促进层采用多层共聚酯类胶黏剂，可以跟印刷品有很好的粘结力，尤其适合应用于硅油、蜡含量重的数码打印样张，可渗透进数码印刷品的油墨层，进而扩散到纸张基材，与纸张纤维形成网状交联结构，对数码印张具有超高粘结性，而在热熔胶层与粘结促进层之间设置底涂层，提高了粘结促进层与热熔胶层之间的粘结性，实现了粘结促进层与热熔胶层牢固结合。

Description

双向拉伸数码预涂膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及数码印刷品覆膜技术领域，尤其涉及一种针对硅油、蜡含量高的数码印刷品的双向拉伸数码预涂膜及其制备方法。
背景技术
覆膜工艺是20世纪80年代后期引入我国的，由于覆膜工艺不仅可以对印刷品提供保护作用，延长其使用寿命，同时可以提高印刷品的外观效果，该工艺已迅速在全国得到普及，广泛的应用于书刊、食品、烟酒、药品等包装上。
覆膜工艺分为即涂膜覆膜工艺与预涂膜覆膜工艺。即涂膜覆膜工艺是国际六十年代兴起的对印刷品、包装品的印后覆膜工艺。但该工艺在覆膜过程中直接使用含苯溶剂，由于有毒物质苯的挥发，会对环境造成污染并给生产者和使用者的身体带来极大危害，且有机溶剂苯易燃、易爆，安全性不高。覆膜后产品质量也较难得到保证，容易形成气泡，使印刷品表面呈雾状，影响印刷品的光洁度、清晰度及色彩鲜艳度，以及容易造成开裂、褶皱和脱膜等问题。相比于即涂膜，预涂膜在生产及使用过程中，不使用易挥发、易燃、易爆的有机溶剂，不产生有毒气体，因此，有效改善了工作环境，提高了安全性能。整个覆膜过程可以在几秒钟完成，操作方便，预涂膜在市场所占份额正在逐步提高。
中国专利文献CN 101705060A公开一种“数码预涂膜”,其由基材层和热熔胶层组成,基材层和热熔胶层复合于一起,基材层为双向拉伸聚丙稀薄膜或双向拉伸聚酯薄膜;热熔胶层是经偶联处理的乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)、石油树脂的混合物,两者分别占热熔胶层的重量百分比例为：经偶联处理的乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)为85%～94%,石油树脂为6%～15%。将其使用于数码印刷品表面后，可使印刷品表面显得更加平滑光亮，提高了印刷品的光泽度，延长了产品的使用寿命。但是其存在的缺点是印刷品与预涂膜的结合牢度不够。
预涂膜的应用可以覆盖很多印刷、包装领域，但是有些特殊的领域就需求具有特殊功能的预涂膜来适应，针对数码印刷品领域，由于很多印刷品表面使用的油墨中含有硅油或蜡，硅油与蜡的无机物成分含量大，覆膜时不易与普通的预涂膜中的热熔胶结合，覆膜后印刷品与膜的结合牢度不够，会造成很多质量缺陷，如：在覆膜后的轧线、压纹处出现起层，即膜与印刷品相分离现象，因此，必须设计新型材料和生产方法，以适应重硅油或重蜡油墨印刷品覆膜需求。
发明内容
本发明的目的在于解决上述技术问题，提供一种双向拉伸数码预涂膜及其制备方法，能够使预涂膜具有高粘结性，以使其与硅油、蜡含量高的数码印刷品粘结牢度高。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种双向拉伸数码预涂膜，包括基材层以及与其复合的热熔胶层，所述基材层与所述热熔胶层之间设置中间层，所述热熔胶层上远离基材层的一面依序复合底涂层和粘结促进层。粘结促进层可以跟硅油、蜡含量高的数码印刷品有很好的粘结力，其可以深入纸张纤维，实现与纸张牢固结合；为了提高粘结促进层与热熔胶层之间的粘结性，从而在热熔胶层的表面设置底涂层，以将粘结促进层与热熔胶层牢固结合。
进一步的，所述基材层采用双向拉伸薄膜，所述热熔胶层采用共聚聚乙烯。
其中，双向拉伸薄膜包括双向拉伸聚酯(BOPET)薄膜或者双向拉伸尼龙（BOPA）薄膜或者双向拉伸聚丙烯(BOPP)薄膜。双向拉伸聚酯(BOPET)薄膜具有如下优点：①良好的机械性能，且刚性好，强度高；②耐寒、耐热性优良，适应的温度范围为-70～150℃；③良好的阻水、阻气和保香性；④耐油脂及大多数溶剂、弱酸碱性液体。双向拉伸尼龙（BOPA）薄膜与其他传统薄膜相比，具有透明性好、光泽度高、气味阻隔性强、耐油耐热性强等优点，同时由于BOPA薄膜无毒无害，所以近年来成为了食品包装行业的热门材料，特别适合于冷冻、蒸煮、抽真空包装。双向拉伸聚丙烯(BOPP)薄膜一般为多层共济薄膜，是由聚丙烯颗粒经共挤形成片材后，再经纵横两个方向的拉伸而制得的，由于拉伸分子定向，所以这种薄膜的物理稳定性、机械强度、气密性较好，透明度和光泽度较高，坚韧耐磨，是目前应用最广泛的印刷薄膜。
共聚聚乙烯为一种不需溶剂、不含水分的固体可熔性聚合物，在常温下为固体，加热到一定温度后成为具有流动性、具有一定粘性的液体；熔融后的热熔胶，呈浅黄色或无色，由基本树脂、增粘剂、粘度调节剂和抗氧剂等成分组成。目前，涂覆级热熔胶产品主要依靠进口，国内无合适涂覆级别的产品，韩国的韩华、三星等公司有供应。所述热熔胶层采用乙烯-醋酸乙烯（EVA）共聚物、乙烯-丙烯酸乙酯（EEA）共聚物、乙烯-丙烯酸（EAA）共聚物、乙烯-丙烯酸甲酯（EMA）共聚物、低密度聚乙烯（LDPE）中的一种或者几种混合物。
优选的，所述基材层的厚度为10μm～50μm，所述热熔胶层的厚度为10μm～50μm。
更优选的，所述基材层的厚度为12μm～30μm，所述热熔胶层的厚度为10μm～30μm。
进一步的，所述中间层采用聚乙烯亚胺（PEI）。
其中，聚乙烯亚胺（PEI）分子式是：(CH2CH2NH)n，根据聚合物的平均分子量在1000～10000的范围选择n值，上海DIC油墨有限公司有产品供应，本公司采用美国进口产品。
更进一步的，所述中间层采用固含量为0.4％～1.5％的聚乙烯亚胺(PEI)水溶液，中间层的厚度为0.01μm～0.03μm，其涂覆干重为0.009g/m2～0.011g/m2。
进一步的，所述底涂层采用含有消泡剂的水性表面处理剂，所述粘结促进层采用含有消泡剂及流平剂的有机或者无机胶黏剂。
更进一步的，所述底涂层采用胺类表面处理剂或者偶联剂，其含有1％～10％的消泡剂，所述底涂层的厚度为0.01μm～0.07μm，其涂覆干重为0.02g/m2～0.05g/m2；所述粘结促进层采用共聚酯类胶黏剂，并含有2％～10％的消泡剂，以及含有0.1％～1.5％的流平剂，所述粘结促进层的厚度为0.05μm～0.6μm，其涂覆干重为0.2g/m2～0.6g/m2。
再进一步的，所述底涂层采用固含量0.1％～5％的胺类表面处理剂，其含有4％～8％的消泡剂，所述底涂层的厚度为0.02μm～0.06μm，其涂覆干重为0.02g/m2～0.04g/m2；所述粘结促进层采用固含量1％～20％的共聚酯类胶黏剂，并含有4％～7％的消泡剂，以及含有0.5％～1％的流平剂，所述粘结促进层的厚度为0.1μm～0.5μm，其涂覆干重为0.2g/m2～0.5g/m2。
优选的，所述基材层、所述中间层、所述热熔胶层、所述底涂层、所述粘结促进层的宽度均相同。
一种双向拉伸数码预涂膜的制备方法，包括如下步骤：
步骤a：基材层放卷
将双向拉伸薄膜基材安放于放卷机上并通过气胀轴放卷；
步骤b：涂布中间层
①、在基材层的复合面涂布中间层之前，应根据情况对复合面进行表面处理；当基材层采用双向拉伸聚丙烯(BOPP)薄膜时，需对复合面进行电晕处理；由于双向拉伸聚丙烯(BOPP)薄膜属于非极性材料，其表面不具有好的可粘性，即其表面润湿张力小，所以双向拉伸聚内烯(BOPP)薄膜必须经过电晕处理。为了使其与中间中间层聚乙烯亚胺(PEI)水溶液很好的粘接在一起，需要对其表面进行电晕预处理以获得具有一定活性的极性基团。因此，需要对双向拉伸聚丙烯(BOPP)薄膜的准备涂覆聚乙烯亚胺(PEI)水溶液的表面(与PEI结合的一个表面)进行电晕处理，以获得一定量诸如羰基一类的极性基团，以润湿张力(达因值)来表示电晕处理的程度，达到双向拉伸聚丙烯(BOPP)薄膜表面的达因值优选为36；当基材层是双向拉伸聚酯(BOPET)薄膜或者双向拉伸尼龙(BOPA)薄膜，由于双向拉伸聚酯(BOPET)薄膜和双向拉伸尼龙(BOPA)薄膜均是极性材料，可以不进行电晕处理。
电晕处理是经高频高压电火花处理，使双向拉伸薄膜表面的链状分子断裂，链断裂时产生的自由基与空气电晕产物发生氧化、交联反应，在双向拉伸薄膜表面产生极性基团，部分极性基团注入薄膜内部使表面粗化，从而增大了薄膜的表面张力。电晕处理操作过程，本领域技术人员熟知，不详细叙述。
②、在基材层的处理表面通过涂布设备采用辊涂方式均匀涂布一层已配置好的中间层材料，再利用烘干设备将涂布有中间层的基材层烘干，烘干温度优选为85℃～95℃左右，烘干后中间层的厚度优选为0.01μm～0.03μm，其干重为0.009g/m2～0.011g/m2。
步骤c：复合热熔胶层
①、挤出复合生产线的挤出机挤出热熔胶，在生产线的复合工位处设置有臭氧发生器，由臭氧发生器产生臭氧喷吹到挤出的热熔胶层材料的流延处，同时生产线的导辊将已经烘干的复合有中间层的基材层输送至复合工位，流延于复合工位的热熔胶通过啮合辊挤压结合于中间层的表面，形成复合膜，再经过冷却(温度为18℃)处理；
臭氧发生器产生臭氧的浓度优选为40％，功率为800W，气体流量为3.5SCXFM，臭氧可使热熔胶流延表面产生一些极性基团；
②、厚度测量与调整：利用β射线在短距离内具有极强的穿透性和精确的测量性能来测量厚度，测量后将其结果反馈给计算机，计算机控制挤出机的螺杆转速和模头部位的模唇开度，以便于获得厚度均匀一致的预涂膜。
步骤d：涂布底涂层
①、涂布度涂层之前，对热熔胶层表面进行电晕表面处理，由于热熔胶层极性较弱，为了使其拥有良好的粘结力，需要对热熔胶层表面进行电晕预处理以获得具有一定活性的极性基团，以润湿张力(达因值)来表示电晕处理的程度，达到热熔胶层表面达因值在50～54范围内；
②、将底涂层通过辊涂方式涂布于热熔胶层上远离中间层的表面，并进行烘干固化处理；
步骤e：涂布粘结促进层
将粘结促进层通过辊涂方式覆盖于底涂层的表面，进行烘干固化处理，然后通过收卷机收成卷材；
步骤f：分切
将收卷后的卷材预涂膜分切成客户所需规格。
相对于现有技术，本发明的有益效果：
1、本发明通过在热熔胶层一侧复合粘结促进层，可以跟印刷品有很好的粘结力，并可以深入纸张纤维，实现与纸张牢固结合；而在热熔胶层与粘结促进层之间设置底涂层，提高了粘结促进层与热熔胶层之间的粘结性，实现了粘结促进层与热熔胶层牢固结合；
2、粘结促进层采用多层胶黏剂，与印刷品接触的最外侧粘结促进层可渗透印刷品内，进而扩散到纸张基材，与纸张纤维形成网状交联结构，尤其适合应用于硅油、蜡含量重的数码打印样张，粘结促进层可渗透进数码印刷品的油墨层，对数码印张具有超高粘接特性。实验数据下表所示：
Figure BDA00001849561900071
由上表的数据可知本发明的数码预涂膜对数码样张的平均粘结力要远远大于普通预涂膜。
附图说明
图1是本发明实施例一、实施例二所述的双向拉伸数码预涂膜的结构示意图；
图2是实施例一所述的双向拉伸数码预涂膜的工艺流程图。
图中：
01、基材层；02、中间层；03、热熔胶层；04、底涂层；05、粘结促进层；1、放卷机；2、电晕处理器；3、第一涂布槽；4、第一涂布辊；5、烘干通道；6、冷却辊；7、臭氧发生器；8、挤出机；9、啮合辊；10、第二涂布槽；11、第二涂布辊；12、第三涂布槽；13、第三涂布辊；14、收卷机。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
实施例一：
如图1、图2所示，一种双向拉伸数码预涂膜，包括基材层01，基材层的一面依序设置有中间层02、热熔胶层03、底涂层04、粘结促进层05。
其中，基材层01、中间层02、热熔胶层03、底涂层04、粘结促进层05的宽度均为1600mm。
基材层01采用双向拉伸聚丙烯(BOPP)薄膜，中间层02采用固含量为1％的聚乙烯亚胺(PEI)水溶液，热熔胶层03采用乙烯-醋酸乙烯(EVA)热熔胶，底涂层04采用固含量2.5％的胺类表面处理剂，其含有6％的消泡剂，粘结促进层采用固含量10％的共聚酯类胶黏剂，并含有5％的消泡剂、0.8％的流平剂。
本实施例所述的双向拉伸数码预涂膜的制备方法包括如下步骤：
步骤a：基材层放卷
将厚度为15μm双向拉伸聚丙烯(BOPP)薄膜安放于放卷机1上通过气胀轴放卷，将其展开；
步骤b：涂布中间层
①、基材层双向拉伸聚丙烯(BOPP)薄膜的复合面通过电晕处理器2进行电晕处理，使双向拉伸聚丙烯(BOPP)薄膜表面的达因值为36；
②、第一涂布辊4将第一涂布槽3内的聚乙烯亚胺(PEI)水溶液均匀涂布于双向拉伸聚丙烯(BOPP)薄膜的电晕处理表面上；
③、涂布有聚乙烯亚胺(PEI)水溶液的双向拉伸聚丙烯(BOPP)薄膜经过烘干通道5进行烘干，再通过冷却辊6进行冷却，烘干后中间层的厚度为0.015μm，干重为0.009g/m2～0.01g/m2之间；
步骤c：复合热熔胶层
①、挤出复合生产线的挤出机8挤出乙烯-醋酸乙烯(EVA)热熔胶，在生产线的复合工位处设置有臭氧发生器7，由臭氧发生器7产生臭氧喷吹到挤出的热熔胶的流延处，同时生产线的导辊将已经烘干的复合有聚乙烯亚胺的双向拉伸聚丙烯(BOPP)薄膜输送至复合工位，并与流延至复合工位的热熔胶通过啮合辊9挤压结合，形成复合膜，再经过冷却辊6冷却(温度为18℃)处理，热熔胶层的厚度为25μm；
②、厚度测量与调整：利用β射线在短距离内具有极强的穿透性和精确的测量性能来测量厚度，测量后将其结果反馈给计算机，计算机控制挤出机的螺杆转速和模头部位的模唇开度，以便于获得厚度均匀一致的预涂膜。
步骤d：涂布底涂层
①、涂布涂层之前，先对热熔胶层表面通过电晕处理器2进行电晕表面处
理，达到热熔胶层表面达因值在36～38范围内；
②、第二涂布辊11将第二涂布槽10内的胺类表面处理剂底涂层均匀涂布于热熔胶的表面，再通过烘干通道5进行烘干处理，烘干后底涂层的厚度为0.03μm；
步骤e：涂布粘结促进层
第三涂布辊13将第三涂布槽12内的共聚酯类胶黏剂粘结促进层均匀涂覆于底涂层的表面，再通过烘干通道5进行烘干处理，烘干后粘结促进层的厚度为0.4μm，然后通过收卷机14收成卷材；
步骤f：分切
将收卷后的卷材预涂膜两侧边缘累计切掉20mm，最终产品宽度为1580mm，厚度为40.445μm，厚度偏差≤2μm。
实施例二：
如图1所示，一种双向拉伸数码预涂膜，包括基材层01，基材层的一面依序设置有中间层02、热熔胶层03、底涂层04、粘结促进层05。
其中，基材层01、中间层02、热熔胶层03、底涂层04、粘结促进层05的宽度均为1600mm。
基材层01采用双向拉伸尼龙（BOPA）薄膜，中间层02采用固含量为1％的聚乙烯亚胺(PEI)水溶液，热熔胶层03采用将乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)与乙烯-丙烯酸甲酯共聚物(EMA)的混合物，按照混合重量比：乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)为50％，乙烯-丙烯酸甲酯共聚物(EMA)为50％，加入高速搅拌机内混合均匀，搅拌混合时间约3分钟。乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)中的VA含量为18％，熔融指数为15g/10min，乙烯-丙烯酸甲酯共聚物(EMA)的熔融指数为17g/10min；底涂层04采用固含量2.5％的胺类表面处理剂，其含有6％的消泡剂，粘结促进层采用固含量10％的共聚酯类胶黏剂，并含有5％的消泡剂、0.8％的流平剂。
本实施例所述的双向拉伸数码预涂膜的制备方法包括如下步骤：
步骤a：基材层放卷
将厚度为15μm双向拉伸尼龙（BOPA）薄膜安放于放卷机上通过气胀轴放卷；
步骤b：涂布中间层
①、第一涂布辊将第一涂布槽内的聚乙烯亚胺(PEI)水溶液均匀涂布于双向拉伸尼龙（BOPA）薄膜的表面上；
②、涂布有聚乙烯亚胺(PEI)水溶液的双向拉伸尼龙（BOPA）薄膜经过烘干通道进行烘干，再通过冷却辊进行冷却，烘干后中间层的厚度为0.015μm，干重为0.009g/m2～0.01g/m2之间；
步骤c：复合热熔胶层
①、挤出复合生产线的挤出机挤出热熔胶，在生产线的复合工位处设置有臭氧发生器，由臭氧发生器产生臭氧喷吹到挤出的热熔胶的流延处，同时生产线的导辊将已经烘干的复合有聚乙烯亚胺的双向拉伸尼龙（BOPA）薄膜输送至复合工位，并与流延至复合工位的热熔胶通过啮合辊挤压结合，形成复合膜，再经过冷却辊冷却(温度为18℃)处理，热熔胶层的厚度为25μm；
②、厚度测量与调整：利用β射线在短距离内具有极强的穿透性和精确的测量性能来测量厚度，测量后将其结果反馈给计算机，计算机控制挤出机的螺杆转速和模头部位的模唇开度，以便于获得厚度均匀一致的预涂膜。
步骤d：涂布底涂层
①、涂布涂层之前，先对热熔胶层表面通过电晕处理器进行电晕表面处理，达到热熔胶层表面达因值在36～38范围内；
②、第二涂布辊将第二涂布槽内的胺类表面处理剂底涂层均匀涂布于热熔胶的表面，再通过烘干通道进行烘干处理，烘干后底涂层的厚度为0.03μm；
步骤e：涂布粘结促进层
第三涂布辊将第三涂布槽内的共聚酯类胶黏剂粘结促进层均匀涂布于底涂层的表面，再通过烘干通道进行烘干处理，烘干后粘结促进层的厚度为0.4μm，然后通过收卷机成卷材；
步骤f：分切
将收卷后的卷材预涂膜两侧边缘累计切掉20mm，最终产品宽度为1580mm，厚度为40.445μm，厚度偏差≤2μm。

Claims (10)

1.一种双向拉伸数码预涂膜，包括基材层以及与其复合的热熔胶层，其特征在于，所述基材层与所述热熔胶层之间设置中间层，所述热熔胶层上远离基材层的一面依序复合有底涂层和粘结促进层。
2.根据权利要求1所述的双向拉伸数码预涂膜，其特征在于，所述基材层采用双向拉伸薄膜，所述热熔胶层采用共聚聚乙烯。
3.根据权利要求1所述的双向拉伸数码预涂膜，其特征在于，所述中间层采用聚乙烯亚胺（PEI），聚乙烯亚胺(PEI)的分子式：(CH2CH2NH)n，根据聚合物的平均分子量在1000～10000的范围选择n值。
4.根据权利要求1所述的双向拉伸数码预涂膜，其特征在于，所述底涂层采用含有消泡剂的水性表面处理剂，所述粘结促进层采用含有消泡剂及流平剂的有机或者无机胶黏剂。
5.根据权利要求2所述的双向拉伸数码预涂膜，其特征在于，所述基材层包括双向拉伸聚酯(BOPET)薄膜、双向拉伸聚丙烯(BOPP)薄膜、双向拉伸尼龙（BOPA）薄膜，所述基材层的厚度为10μm～50μm；
所述热熔胶层采用乙烯-醋酸乙烯（EVA）共聚物、乙烯-丙烯酸乙酯（EEA）共聚物、乙烯-丙烯酸（EAA）共聚物、乙烯-丙烯酸甲酯（EMA）共聚物、低密度聚乙烯（LDPE）中的一种或者几种混合物，所述热熔胶层的厚度为10μm～50μm。
6.根据权利要求3所述的双向拉伸数码预涂膜，其特征在于，所述中间层采用固含量为0.4％～1.5％的聚乙烯亚胺(PEI)水溶液，中间层的厚度为0.01μm～0.03μm，其涂覆干重为0.009g/m2～0.011g/m2。
7.根据权利要求4所述的双向拉伸数码预涂膜，其特征在于，所述底涂层采用胺类表面处理剂或者偶联剂，其含有1％～10％的消泡剂，所述底涂层的厚度为0.01μm～0.07μm，其涂覆干重为0.02g/m2～0.05g/m2；
所述粘结促进层采用共聚酯类胶黏剂，并含有2％～10％的消泡剂，以及含有0.1％～1.5％的流平剂，所述粘结促进层的厚度为0.05μm～0.6μm，其涂覆干重为0.2g/m2～0.6g/m2。
8.根据权利要求7所述的双向拉伸数码预涂膜，其特征在于，所述底涂层采用固含量0.1％～5％的胺类表面处理剂，其含有4％～8％的消泡剂，所述底涂层的厚度为0.02μm～0.06μm，其涂覆干重为0.02g/m2～0.04g/m2；
所述粘结促进层采用固含量1％～20％的共聚酯类胶黏剂，并含有4％～7％的消泡剂，以及含有0.5％～1％的流平剂，所述粘结促进层的厚度为0.1μm～0.5μm，其涂覆干重为0.2g/m2～0.5g/m2。
9.根据权利要求1～8任一项所述的双向拉伸数码预涂膜，其特征在于，所述基材层、所述中间层、所述热熔胶层、所述底涂层、所述粘结促进层的宽度均相同。
10.一种双向拉伸数码预涂膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤a：基材层放卷
将基材层安放于放卷机上进行放卷；
步骤b：涂布中间层
在基材层的复合面采用辊涂方式均匀涂布中间层，并进行烘干固化处理；
步骤c：涂覆热熔胶层
热熔胶通过挤出机挤出，并通过辊涂方式涂覆于中间层上远离基材层的表面，再进行冷却处理；
步骤d：涂布底涂层
将底涂层通过辊涂方式涂布于热熔胶层上远离中间层的表面，并进行烘干固化处理；
步骤e：涂布粘结促进层
将粘结促进层通过辊涂方式覆盖于底涂层的表面，进行烘干固化处理后收卷；
步骤f：分切
将收卷后的卷材预涂膜分切成客户所需规格。
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