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塑料薄膜在UV包装印刷中需考虑的四个问题

印艺239期 作者:王守鸿 更新日期:2012-02-21

在塑料承印物表面进行UV油墨印刷或UV上光日趋流行,而且这是项具有挑战性的工作。塑料承印材料应用在印刷行业中已有几十年历史,随着UV油墨/光油的流行,在塑料承印物上进行UV油墨印刷给印刷厂和油墨厂家提出了新的课题,最大问题是如何使UV油墨/光油牢固地黏附在塑料承印物表面,即附着性问题。

1.塑料承印物的表面张力

塑料印刷时,塑料承印物的表面张力是首要考虑的第一个因素。很多塑料薄膜在没有经过处理前,其表面张力很低,一般需要对其进行表面处理,以提高塑料承印物的表面张力,处理后一般要达到40达因/cm甚至更高一些。通常,塑料承印物供应厂家对塑料进行了表面处理,但是处理效果很快会丧失。

对印刷厂而言,联机处理是最佳的解决方案,以保证印刷时塑料承印物的表面张力还维持在可接受范围。电晕放电(氧化作用)处理是最常见的处理方法,它被应用在各种塑料薄膜的表面处理中,而且不会损坏那些对温度敏感的塑料承印物。电晕放电采用高频高压或中频高压放电,对塑料表面进行处理,使其表面活化,呈多孔性,以提高塑料薄膜表面对油墨的黏附力,改善薄膜的印刷适性。例如;常用的PE(聚乙烯)薄膜经过电晕放电处理后,在PE分子链上生成了羧基、羰基等不饱和键。表面经过氧化后,使PE分子转化为极性分子,增加了表面能。通常,PE的表面张力处理后从31达因/cm提高到39-40达因/cm,这样就增加了PE薄膜对UV油墨/光油的润湿性和黏附性,从而提高了印迹的牢固程度。

火焰法更多被用于耐高温的塑料制品表面处理中,使塑料在瞬间高温作用下,去除表面的油污并熔化表面薄层,以提高着墨能力;也使用化学处理化,但是这种方法通常与电晕放电处理法配合使用,化学处理法利用氧化剂对聚烯烃塑料的表面进行处理,使其表面生成极性基团,从而使塑料承印物表面对UV油墨/光油能够良好润湿的附着。为了检测塑料承印物表面的处理效果,塑料薄膜印刷厂家最好配备达因测试笔。

处理后的塑料薄膜,油墨的表面张力要低于塑料薄膜的表面张力。同样地,为了使光油在油墨表面润湿良好,并且牢固地黏附在油墨的表面,光油的表面张力要低于油墨的表面张力。因此,UV油墨配方对原材料的选用十分考究,这是为了能够获得可接受的表面张力。对多种油墨配方进行研究发现,溶剂型油墨的表面张力一般比其它类型的油墨低,故能够在多种塑料薄膜表面润湿铺展开。所以,塑料承印物表面处理,尤其是UV油墨印刷时特别关键。

UV塑料印刷常用塑料的表面张力值(温度:20摄氏度)
塑料承印物       表面张力(达因/cm)
聚乙烯(PE)       31
聚丙烯(PP)       34
聚氯乙烯(PVC) 33-39
聚苯乙烯(PS)   33
聚酯(PET) 43
聚偏二氯乙烯(PVDC) 40
尼龙 46

2.塑料承印物膨胀及渗透性能

与常用的很多印刷纸张和纸板不一样,塑料承印物的表面没有让油墨/光油渗透到其内部的微孔。然而,有一些塑料承印物在接触到一些UV油墨/光油的原材料时,会产生膨胀现象。因此,利用这个特性使塑料承印物与某些UV油墨配合使用,使油墨/光油能渗透到塑料承印物的内部。在固化时,由于存在油墨/光油的内部渗透,使油墨/光油与塑料承印物表面之间能够形成强而有力的黏附效果。此外,还可以提高车间温度来增强塑料承印物与油墨/光油间的渗透效果,这也是提高UV油墨/光油与塑料薄膜间附着力的途径之一。

3.油墨的玻璃转换温度(Tg)

在物理学中,当某些物质在低于或等于该物质的「玻璃转换温度」(GlassTransitionTemperature)时,就会形成玻璃。与普通油墨/光油相比,UV油墨/光油的成分中一般含有一些分子量更小的材料,这些材料在固化时通过反应形成的墨层更厚实、交联程度更高。同时,UV油墨/光油固化后膜层的玻璃转换温度(Tg)更高,膜层更硬,因此具有良好的耐摩性和耐化学腐蚀性。

如果膜层的Tg高于烫金或覆膜工艺中的工作温度,那么成品中的UV膜层将无法牢固地黏附金箔或复合塑料薄膜。使用低Tg材料而制备的UV油墨/光油,在印后加工工艺中能够良好地黏附金箔和复合薄膜。有时候为了能够使烫金或覆膜顺利进行,只好降低工艺的工作温度。

4.固化程度

对任何一种UV油墨配方而言,必须选用恰当的光引发剂来优化墨层固化后的性能。每一种UV油墨/光油的配方与特定的、足量的UV能量配合工作。若UV能量的光谱波段、功率出现变化,那么将影响到固化之后墨层的性能。

在塑料承印物表面,可能会感觉到UV油墨/光油已经固化完毕,但实际上,很可能在整个膜层的内部并没有完全固化。接近膜层底层的固化程度,对获得良好的黏附性十分关键。膜层内部和底层没有彻底固化,那么UV油墨/光油在塑料承印物内部的渗透是没意义的。一旦固化能量发生变化,膜层的表面张力也将发生变化,最终影响后续的印后加工工艺顺利完成。

塑料包装市场是一个激动人心的市场,而UV油墨/光油是塑料包装印刷的常用材料。快速固化意味生产效率更高,不需热量干燥油墨意味对环境和工作车间的影响更小。

附着性,是UV油墨/光油在塑料包装印刷中为数不多问题之中的一个,主要原因是印刷客户不断需要新的塑料承印物材料和新应用,使膜层的附着性成了UV塑料印刷中的常见问题。只要充分考虑到上面提到的四个问题,在塑料印刷中附着性问题就可迎刃而解。

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