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印刷塑料的表面处理分析

2010-04-17 11:41 ???:2784

      对在没有吸收性的塑料薄膜上进行印刷，相对于纸张印刷就需要解决许多印刷适性问题，其中最大的是塑料薄膜对印刷油墨附着性、亲和能力的问题：
目前应用的塑料薄膜基本材料主要为聚丙烯（PP）、聚已烯（PE）、聚氯乙烯（PVC）、聚酯（PET）等，其表面特性因分子结构基材的极性基团，结晶程度和塑料的化学稳定性等不同而且很大的差异，这些因素对印刷油墨层的粘附牢度影响很大，例如聚乙烯材料，它的分子结构为∈CH2-CH2∈n，因不含极性基团，化学稳定性高，能耐三酸二碱，甚至氢氟酸的腐蚀，在常温下溶于一般的有机和无机溶剂，但对烃类、油类的稳定性较差，可能引起溶胀或变色，在70℃以上能少量溶于氯化烃，四氢化萘等溶剂，另外从乙烯聚合成聚乙烯，在制造聚乙烯粒料过程中，按不同要求掺入了一定数量的助剂，附加剂，下开口剂，当吸膜定型后，这些助剂就浮在膜面，形成肉眼看不见油层，能使薄膜抗老化，透明度提高，光泽度增加，柔软性增加，但这些对印刷是完全不利的，使膜面不易粘合。其他物质因此在印刷之前，应视不同的塑料表面特性而确定是否需经过表面处理，以提高其印刷油墨粘附牢度。
对属于极性结构的PS（聚苯乙烯）、PVC，印刷前不需要做表面预处理，但对于其表面结构是非极性的PP、PE、PET等，其化学稳定性极高，不易被大多数油墨溶剂所渗透和溶解，与油墨印刷的结合牢度很低，所以在印刷之前必须经过表面处理，表面处理的目的在于使塑料表层活化生成新的化学键使表面粗化，从而提高油墨与塑料表面的结合粘附牢度。
在通常情况下，塑料表面处理的常用方法有以下几种：
1、化学法：是强氧化的一种方法，由于膜面受到侵蚀形成羰基（>C=0）键。化学氧化处理是先将薄膜经过四氧化碳脱脂，然后浸入H2SO4 88.5%,K2Cr207 4.4%或H2CrO4 7.1%溶液中处理数分中，经水清洗和风干后，尽快地送去印刷。
2、溶剂处理：利用某些有机溶剂或氯烃等洗擦处理表面，使聚烯烃的非结晶部分产生不同程度的熔解，形成粗糙不表的表面，然后以热空气进行干燥，通常用以下几种溶剂进行表面处理：二甲苯50%与乙醇50%相混，含有一定浓度的过氧化二苯甲酰等。
3、电晕处理：
①电晕处理原理与方法：电晕处理经常用在薄膜吹塑含温线上，因为塑料薄膜中常加入抗氧剂和爽滑剂等助剂，这些助剂有时效性，电晕处理后，即刻印刷，效果最好。电晕处理装置中包括一个高压交流电机，输出变压器和两个电极；其中一个电级是联接在高压金属极（耐压10-40KV）和高频发生器（1-4KHZ）；另一个电极是接地钢轮或刃刀，它和高压电极保持1.5---3mm距离，金属极板的宽度比被处理薄膜的宽度略窄5---10mm，以避免直接放电短路，将处理的薄膜连续的送进两个电极之间，由于高压电使空气中的氧高度电离而产生臭氧，使薄膜表面受到氧化处理，臭氧是一种强氧化剂，可以使膜面氧化，在活性点生成极生基团，从而易于接受油墨，经过处理的表面发生极化，产生静电吸附，并在膜面产生细微的糙化作用，从而改变了薄膜表面与印刷油墨的化学性结合和机械性结合。电晕处理效果，主要取决于振荡器的输出功率、电极与薄膜表面之间的距离，薄膜的材质及其薄膜通过电极的速度，调节电晕放电的强度，以形成云雾状的紫暗色火花为最佳状态。
②电晕处理对薄膜表面的作用与效果。
A、表面氧化：氧在电晕机处理高压电的作用下产生电离形成臭氧（03）。臭氧是一种强氧化剂，它可以立即氧化聚乙烯分子，可以在聚乙烯上生产羰基，不饱和键等。空气中的氮化也同样可以被电离成离子体与聚乙烯分子产生作用，在聚乙烯分子链上生成胺型基团，并可继续被氧化，生成一系列含氧化物。表面氧化之结果，使聚乙烯薄膜转化极性，由低表面能转化为高表面能，使其对印刷油墨的润湿性，粘附性增加，从而提高印刷品之印迹牢度。
B、表面极化：非导性塑料薄膜在高压频电场作用下，分子内的电荷产生位移，而在表面形成感应电荷，这种感觉电荷的存在就可以在极性的油墨分子产生库仓吸收。
C、表面观察粗造：电晕处理后薄膜表面粗化，用扫描显微照相观察表明：塑料薄膜膜面摩擦系数增大，能改变原来膜面光滑的形状，有利于薄膜印刷的干燥和粘附牢度。
③、电晕表面效果鉴定方法：
A、湿性试验法：因经过氧化后表面粗化，这时若将水或油墨滴在处理过的表面上，就会很快从表面扩展开来。
B、热合粘性化：处理过的薄膜感到特别沾粘，绝热纸（如玻璃）其粘性与牢度成正比。
C、斯考茨（Scatch）粘胶袋试验法：将压敏胶带牢固地加压到薄膜印刷表面，然后快速拉开并记下油墨的转移量，一般油墨的迁移量不超过1%，被认为合格，也可以采用橡皮膏或粘胶带对印刷墨面作粘拉试验来检查处理效果。
D、折皱试验：即将印刷表面搓揉或折皱，油墨不应出现脆裂或成小碎片剥落，否则表明油墨与膜面的结合牢度是不满意的。
E、薄膜电晕处理效果的润湿力试验法。印刷工艺规定产品质量要达到快干和墨迹厚实，层次清晰，但有时也有会产生印膜脱色和墨层在印刷之中被粘结掉的情况，可采用润湿力试验法检验薄膜电晕效果，其方法是聚乙烯或聚丙烯塑料薄膜表面用棉球棒蘸取甲酰胺和乙二醇乙醚混合液，在要试验的薄膜上涂布一粗道，此液膜保持两秒钟以上时，再用以下表面张力高的混合液试验，液膜在两秒钟内破裂成小液滴时，再用以下表面张力低的混合液试验，从而选定恰当的混合液表面张力作为润湿张力的试样。薄膜的润湿张力大，说明与油墨的粘合性能好，凡印小面积图纹时塑料薄膜的润湿张力在360un/cm为佳，印大色块，实地薄膜的润湿张力在380un/cm前为佳。
　　聚烯烃润湿张力测定液配比表：
甲酰胺（%）　　乙二醇乙醚（%）　　润湿张力（un/cm）　　备注
        19　　    81　　                        330　　      在相对湿度50%-5%，温度23℃+2℃条件
         26.5　　73.5　　                     340　　
           35　　 65　　                       350　　
          42.5　　57.5　　                    360　　
         48.5　　51.5　　                     370　　
为了使油墨在聚乙烯等薄膜表面润湿，并提高其印迹牢度，必须通过电晕处理，使它从原来310un/cm的表面张力提高到380un/cm，从而使油墨保持不脱色、坚牢；也就是说，如果聚乙烯薄膜表面张力达不到油墨的表面张力数值，则印墨就会掉色，对印墨转移性能低的塑料薄膜进行电晕处理，从而使表面生成的活性游离基氧化，产生亲油层，进一步提高油墨的转移性，由于放电引起的表面极性化和粗糙化，因而可以改善印墨的转移性能。