不吸收性材质印刷之纳米处理技术

　　资料来源：《华印刷科技会讯》第67期
　　主讲：广辉国际有限公司赖东  阳副总经理

　　在特殊印刷的领域中，塑料类被印材无法直接进行印刷，需经过表面处理方式，将被印材表面经过极性化及表面粗糙化，以利油墨可顺利附着于表面上，表面改质技术虽已行之有年，然而其应用广度及规模在最近10年内方有显着的成长。此项成长大多归因于迅速及可靠的表面特性处理技术的发展及流传。这些方法包括化学，光化学及高能物理以改善聚合物表面。化学方法包括如卤化、加成、蚀刻及氧化的反应。光化学方法包括如氧化性及非氧化性解降，卤化及光接枝的表面反应。物理方法包括电晕放电，电浆，电子及离子束的处理等。本文将介绍电晕处理、紫外线处理及离子浆处理等方式。

　　▼电晕处理

　　电晕处理原理即是利用静电放电(electrostatic discharge)方式以改善塑料薄膜的涂装附着性，解决聚丙烯或聚乙烯薄膜的印刷方面所产生附着性的问题。除此之外，薄膜表面产生的水份和高固份放射固化油墨(high solids radiation cumable ink)都会导致表面能的增加，例如:聚氯乙烯和聚酯都是属于此种薄膜。一般薄膜采取的前处理包括:燃烧处理、电晕处理或增进附着性的涂装作业。

　　电晕处理系统包括:发电机(generator)、高电压变压器(high voltage transformer和处理机器(treating machine)。而处理机器基本上是一个电容器(capacitor)，处理的材料被安置在电极之间，让电压逐渐增加直至达到电晕处理的目的。因此，电晕处理可以增加表面氧化，促使化学键的断裂而造成更多的氢氧基团(hydroxyl groups)、碳基团(carbonyl bonds)和过氧化氢键，则薄膜表面会改变得粗化(rougheng)，使表面污染降低。

　　塑料薄膜通常被安置在辊筒(roller)之间，并给予双极性物质处理，且通过电极与电极表面相离约数公分。电晕处理随着时间的减少，其影响因素包括:上升温度(elevated temperature)和湿度(humidity)，除此之外，还有涂装后减少表面能及改善滑性的添加剂，因此，电晕处理需避兔块状的产生及表面能的增加而影响松卷与卷绕。

　　电晕处理使用于薄膜的各种变化及有关的报导，所适用的范围是聚丙烯和低表面能塑料，当空气间隔提升至5omm，则电压为5600OKHz，如此，才能控制电晕的放电情形。

　　▼紫外线处理

　　紫外线处理通常适用于汽车工业生产聚丙烯缓冲器的燃烧处理方面，其处理方法分为二阶段:首先把缓冲器以喷涂方式涂上一层底漆(primer)，使其形成一层3~5um的薄膜。而底胶主要是二甲苯(benzophenone)或氧化聚合物(chlorinated polymer)，其目的在于添加于表面而达到改善聚丙烯的特性，故底漆均匀涂装于塑料可以达到防止紫外线的照射，因此，适用于缓冲器的上涂装作业。

　　▼离子浆处理

　　近来离子浆处理方法极受重视，其方法可以增进塑料薄膜表面的附着性及改善其物性，例如:耐磨性(wear resistance)、降低气体渗透性(gas permeability)。离子浆方法是于冷态(cold)或非平衡状态(non-equilibrium)的低压真空室(low pressure vacuum chamber)下利用电压产生离子浆，而冷态离子浆通常应用于电子工业方面，例如:电路溶融与屏蔽光子的抵抗罩，还有清净接触面的作用，如此，才能涂上绝缘涂料(insulating coatings)。此种设备与前处理设备相比较下相当昂贵，所以此方法应用的范围受局限，而其所具有的优点是工程干净(clean)，只有少许的挥发性的有机物(VOCｓ)产生。但是，此方法却能促使塑料薄膜表面产生极高的表面能及反应性，除此之外，其还具有再生的功能，此方法亦可提供电子应用上很好的接着性(bonding)及合成化合物(potting compound)。

　　离子浆处理法广泛的应用于塑料表面处理方面，而离子浆的产生是利用彼此间的成份及电子来完成，或把电子放置于圆周而成份位于中央部位，AC离子通常是利用微波或电频率，而真空室所进入的气流必须维持在每分钟50~lOOcm3，利用此方法所处理的表面深度大约0.O2μm，要进行此种方法之前，必须先清除表面脏物，通常塑料表面受到电子、正离子和光子(photon)所冲击，还有离子浆的种类、压力及威份所影响，其影响因素如下：

　　存在于接合处表面的有机污物，当利用离子浆方法后，污物会被破坏而产生蒸气现象。

　　由于离子浆破坏了化学键，故产生移蚀(ablation)现象而使塑料表面产生了小分子，此种现象是由于具有半结晶状态约非结晶塑料之结晶状态较容易去除，因而改变了表面状态。

　　利用离子浆处理方法可以破坏塑料表面链接及移蚀(ablation)表面分子，

　　而产生了 新的化学基团，例如:含有氧分子的离子浆极性官能基(如氢基)可以增加表面能。