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谈谈如何提高印刷油墨在塑料、金属、玻璃等多种基材上的附着力


       印刷油墨固着在印刷基材的表面属于吸附现象。吸附是一种界面现象,是一种物质的原子和分子附着在另一种物质表面的现象;吸收也是一种界面现象,一种物质的原子和分子均匀地透过了界面进入到另一种物质的原子或分子内部就是吸收。吸附和吸收同时存在时称为附着,附着性是油墨对承印面粘附的牢度,亦即附着力。要提高油墨对承印物的附着力,主要应该从两个方面着手,即油墨的印刷适性和承印材料的印刷适性。

一、油墨的适性。

       1、油墨配方中树脂与承印物相匹配。树脂是油墨连接料的关键材料之一,它直接影响固着牢度。通常经验来看,印刷金属承印物油墨中连接料树脂应选用环氧树脂,它具有环氧基,具有反应活性,形成交联聚合后附着力强;印刷聚乙烯塑料,连接料应该用聚乙烯;印刷聚丙烯,要用聚丙烯作为连接料,因为它们的极性及分子量相同;要印刷聚氨酯材料,油墨中连接料用聚氨酯树脂,用它印刷后膜层通常坚韧耐磨,附着良好。

       2、树脂溶剂和承印物溶解度参数要相近。油墨中的树脂、溶剂和承印物的溶解度参数相近时才可有效地印在承印物上,这样溶剂会对承印物表面有溶胀作用,油墨中树脂会越过界面进入到承印物内部,形成牢固的附着。

       3、添加合适的助剂。

       添加合适的附着力促进剂。有效的附着力促进剂能起到偶联作用,能够促使油墨中的树脂与高分子承印材料产生偶联连接,从而可提高油墨的固着效果。

       添加交联剂。交联剂的作用是能形成粘合剂的交联,降低粘合剂成膜温度,提高油墨固着效;同时墨膜的硬度、耐水性、耐溶剂性、干燥速度也大大提高。

二、承印物表面处理。

       1、塑料及塑料薄膜处理。塑料表面分子结构、密度、结晶程度、极性基团不同会导致性能有很大差异,即使是同一种塑料其密度也有高、中、低的差异;加之塑料表面光滑,在制作时产品中往往会添加稳定剂,具有一定的抗酸碱性和抗氧性, 所以许多种类塑料表面对油墨的吸附性很差,影响墨膜的牢固性、耐磨性,所以必须在印前对塑料进行表面处理。处理的基本原理是改变塑料表面的极性。塑料表面通常是非极性的,经过处理以后,使塑料表面具有极性基团。极性基团能与油墨连接料中的极性基团连接,从而使油墨牢固地附着在塑料表面。

      塑料表面的常见处理方法有以下几种。

       (1)、电晕放电处理。电晕处理装置基本结构是一个高压交流电机,一个输出变压器,两个电极。处理时让塑料薄膜从两个电极中间穿过,由于高压电使空气中的氧高度电离而产生臭氧,使薄膜表面活性化,产生电火放电,生成极性基团。分子极性增大,表面张力提高,同时消除了尘埃,产生了肉眼看不见的坑穴,使表面粗化,增强了对油墨的吸附性。电晕防电处理是目前普遍应用的方法。

       (2)、火焰处理法。原理是让塑料薄膜快速通过氧化火焰,轰击出肉眼看不见的毛刺,对油墨的粘附性大大提高。这种方法处理时重在“快速”,否则会“烧坏”表面,使油墨的粘附性降低,造成火焰处理的氧化膜和油墨一起脱落。处理时所用的温度应低于塑料薄膜的热变形温度。

       (3)、等离子体处理。等离子体在强电场、高温、激光的作用下,中性原子或分子会失去电子电离为离子,这种离子包含的正负电荷相等,故称等离子体。射频发生器在较高的电压下发射激光能量,产生特征辉光放电现象,使通过的气体物质产生许多激发态电子、离子和原子,它们再去轰击塑料表面,使塑料表面活性基团产生变化或形成新的基团或自由基,产生沉积,达到了聚合物表面化学改性及物理改性的目的,产生了极性,会与油墨连接料中的极性基团连接,从而使油墨附着力增强。

       (4)、化学药品及溶剂处理法。用氧化剂处理塑料表面,使塑料薄膜表面氧化生成亲水基团或其他官能团,与油墨中的极性基团连接,增强对油墨的吸附性。对于较厚的薄膜可用溶剂处理。常用的溶剂有表面活性剂或氯系溶剂,如二氯戌烷、五氯乙烷、三氯乙烯等,经处理能改变塑料薄膜表面的润湿性,破坏塑料薄膜在制造前所加的稳定剂,如增塑剂、抗氧化剂等。药品处理法是在塑料薄膜表面涂上化学药物,如高锰酸钾、氯磺酸,环烷基铬酸等,使塑料表面通过化学腐蚀来提高油墨的浸润能力。

       (5)、除静电处理。塑料薄膜有较好的绝缘性,电阻很大易带静电且很难清除,必须在印前对塑料进行除静电处理,以消除静电,除去尘埃异物,从而增强油墨的吸附性。除静电的方法主要是用除静电剂去除静电。硅系除静电剂,首先用甲醇或乙醇等醇类除去油脂和水分, 再用毛刷或滚筒反复涂布除静电剂或者将塑料薄膜浸渍在除静电剂中,在30~40℃温度和60~80℃的温度下处理3小时,涂后进行干燥,干燥后放置5小时印刷;表面活性剂除静电剂,此种方法除静电的原理和硅系除静电剂不同,主要是通过增加导电性,降低表面电阻来实现的,其方法也可用滚涂法和浸渍法,和硅系溶剂处理大同小异。

       以上处理方法是对大多数塑料而言的,但有些塑料表面具有极性基团,表面粗糙,密度低,如聚苯乙烯、聚氯乙烯等可不必处理,可直接印刷。

       2、金属承印材料的印前处理。

      金属表面由于在运输储存过程中涂了一层防锈油和工艺润滑油,且金属比较活泼,长期暴露在空气 中,吸收空气中水分和氧气形成一层氧化膜,正是由于这层防锈油和氧化膜,它会对油墨产生排斥及反润湿现象,所以印前必须对金属表面进行处理。

       3、玻璃表面处理。玻璃的主要成分为SiO2,硅主要在玻璃内部, 氧原子在玻璃表面,这种结构具有很高的表面能, 很容易与其他物质作用,如遇到空气会与空气中的氢结合,形成亲水基因,OH(羟基)这种亲水基团浮在玻璃表面,油墨的附着很困难;玻璃表面有碱离子,形成Na-O键,这种键很容易在空气和水中断键导致油墨难以附着。因此要对玻璃表面进行处理才能印刷,常见的处理方法如下。

       (1)、感脂处理。感脂处理是在玻璃表面涂布各种硅氧烷偶联剂,形成感脂基团,提高玻璃对油墨的亲和力。一种方法是将0.5~1%的偶联剂乙醇溶液涂布在玻璃表面,它水解后形成良好的亲和力;另一种方法是把1~5%的偶联剂预先加在油墨中,印刷后自行扩散至玻璃表面。

       (2)、去脂处理。去除油脂提高润湿性,用丙酮、甲乙酮清洗脱脂,或用二氯乙烯蒸汽脱脂。

       (3)、强酸处理。通过强酸处理,去除碱离子提高油墨附着力。

       (4)、物理处理。用细粉磨料进行轻度喷砂处理或用水磨砂进行水磨,可除去玻璃表面的附着物,提高亲墨性。

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