塑料薄膜的印前處理
一、承印物的印刷適性對油墨轉移量的影響
印刷效果是通過(guò)油墨在承印物上的合理附著(zhù)來(lái)實(shí)現的,因此承印物表面的物理、化學(xué)狀態(tài)直接影響油墨在其上面的轉移量。
二、改善塑料薄膜的印刷適性
1.提高塑料薄膜表面可印性的必要性
物化理論表明,在承印物上要獲取良好的可印性,承印物的表面張力應高于油墨的表面張力。這正是各類(lèi)承印物在印前做活化、粗化等前處理加工的理論基礎。
PP、PE膜系非極性高分子材料,化學(xué)性能穩定,表面張力小,加之合成樹(shù)脂時(shí)添加的開(kāi)口劑、抗靜電劑、耐老化劑等影響,難和油墨粘結。
2.處理塑料薄膜印刷適性方法
⑴等離子體處理 等離子體是電離子的氣體。它由電子、離子和中性粒子3種成分組成,其中電子和離子的電荷總數基本相等,故整體是電中性的。通過(guò)放電裝置將電離的等離子體中的電子或離子打到承印物表面,一方面,可以打開(kāi)材料的長(cháng)分子鏈,出現高能基團;另一方面,經(jīng)打擊使薄膜表面出現細小的針孔,同時(shí)還可使表面雜質(zhì)離解、重解。電離時(shí)放出的臭氧有強氧化性,附著(zhù)的雜質(zhì)被氧化而除去,使承印物表面自由能提高,達到改善印刷性能的目的。
等離子體處理裝置結構如下圖所示。電極一端用限壓2萬(wàn)伏耐高壓線(xiàn)。另一端用包膠鋼輥,放電電極長(cháng)度為347mm。
等離子體處理裝置示意圖
在等離子體處理過(guò)程中,單位面積的處理能量為:
W=P/V?L=uI/V?L
式中u——處理電壓;
I——處理電流;
L——處理電極寬度;
V——走料速度。
如果用不同的處理速度對材料進(jìn)行處理,可得出單位面積的處理能量與接觸角θ的關(guān)系,并畫(huà)出θ與W(J/㎡)關(guān)系曲線(xiàn)。
⑵電暈處理 電暈處理實(shí)際上是等離子處理的一種,是低密度的等離子處理。
利用高頻(中頻)高壓電源,在放電刀架和刀片的間隙產(chǎn)生一種電暈釋放現象,用這種方法對塑料薄膜在印刷前進(jìn)行表面處理,叫電暈處理,也稱(chēng)電子沖擊或電火花處理。其處理作用為:
①通過(guò)放電,使兩極之間的氧氣電離,產(chǎn)生臭氧,臭氧是一種強氧化劑,可以立即氧化塑料薄膜的表面分子,使其由非極性轉化為極性,表面張力得到提高。
②電子沖擊后,使薄膜表面產(chǎn)生微凹密集孔穴,使塑料表面粗化,增大表面活性。
⑶化學(xué)處理法 印刷前利用氧化劑對PP、PE塑料薄膜的表面進(jìn)行處理,使其表面生成羥基、羰基等極性集團,同時(shí)得到一定程度的粗化,以提高油墨與塑料薄膜的表面結合牢度。
常采用重鉻酸鉀——硫酸溶液處理聚烯烴表面,處理液的配方、處理過(guò)程的時(shí)間和溫度,都對處理效果有一定的影響。一般來(lái)說(shuō),處理時(shí)間長(cháng),處理溫度高、效果較好,但應注意,時(shí)間過(guò)長(cháng)或溫度過(guò)高,雖然增加了表面極性,但同時(shí)還將引起表面氧化、老化,粘接強度反而降低。
化學(xué)處理法是應用較早的一種表面處理法,對于印刷,復合前薄膜的表面處理效果好,使用簡(jiǎn)便、經(jīng)濟,但需較長(cháng)的處理時(shí)間影響了生產(chǎn)效果。并且處理液一般都具有化學(xué)侵蝕性,造成環(huán)境污染及對人體的危害,目前較少采用這種工藝,一般只在不便使用其他處理方法的情況下才采用這種表面處理工藝。
⑷光化學(xué)處理法 一般是利用紫外線(xiàn)照射高聚物表面,使其引起化學(xué)變化,達到改善表面張力,提高潤濕性和粘合性的目的。和電暈處理一樣,紫外線(xiàn)照射也能使高聚物表面發(fā)生裂解、交聯(lián)和氧化。
要想得到較好的光化學(xué)處理效果,必須選擇適當波長(cháng)的紫外線(xiàn),例如用波長(cháng)為184mm的紫外線(xiàn)照射聚乙烯表面,能使其表面發(fā)生交聯(lián),但如改用2537A的波長(cháng)則難有相同的效果。
使用光敏劑可以使光化學(xué)處理更為有效,二苯甲酮是較好的光敏劑,當用紫外線(xiàn)處理后,它會(huì )被升華除去。
在此,二苯甲酮是通過(guò)生成共振穩定的二苯甲酮自由基來(lái)催化光引發(fā)反應的。烷基自由基可繼續進(jìn)行自由基傳播和自由基終止反應,表1為聚烯烴薄膜等經(jīng)紫外光照射后粘附力提高的情況。
⑸火焰處理法 適用于小型塑料容器的表面處理,其目的在于用高溫使表面去污,并溶化膜層表面,提高表面粘附油墨的性能。
將待處理的容器投入煤氣火陷中,火焰內芯長(cháng)度控制在6—19mm,火焰芯頂端至表面為6—25mm,接觸時(shí)間為0.1—1s,旋轉速度為100—150轉/min?;鹧嬷泻刑幱诩ぐl(fā)狀態(tài)的O、NO、OH和NH等自由基,它們能從高聚物表面把氫抽取出來(lái),隨后按自由基機理進(jìn)行表面氧化,并引入了一些極性的含氧基團,發(fā)生斷鏈反應。
聚烯烴經(jīng)火焰處理后形成了極性基團,潤濕性得以改善,而粘接性的改善則由于極性基團改善了潤濕性以及產(chǎn)生斷鏈而相對改善。
火焰處理效果較好,無(wú)污染,成本低廉,但操作要求嚴格,如不小心會(huì )導致產(chǎn)品變形,使成品報廢。目前主要應用于較厚的塑料制品的表面處理。
⑹涂層處理法 涂層處理法是在薄膜上涂以特定的涂料,以改變其表面吸附性能。涂料配方如表2:
將上述配方制成的涂料在塑料薄膜表面涂布,風(fēng)干10s后,用高壓水銀燈照15s,固化后,即可提高薄膜表面的張力。
3.表面張力的簡(jiǎn)易測定方法
用脫脂棉球蘸上已知表面張力的測定液(見(jiàn)表3),涂在已電暈處理的薄膜上,涂布面積在30mm2左右,在2s內收縮成水球狀,則薄膜電暈處理強度不足,需要重新提高電暈強度再行沖擊。若試液在2s內不發(fā)生水紋狀收縮,則表明薄膜已達到處理效果。薄膜印刷要求表面張力達到38×10-3N/m(38dyn/cm)。
①1dyn/cm=10-3N/m
三、防靜電處理
塑料薄膜印刷中的靜電會(huì )給操作帶來(lái)一系列難題,直接影響印品的產(chǎn)量和質(zhì)量。例如,在印刷小包裝塑料薄膜時(shí),由于靜電粘連,薄膜間處于缺氧狀態(tài),會(huì )阻礙塑料印墨層固化的過(guò)程,若遇高溫高濕環(huán)境,更易形成墨層粘連,輕則使印刷墨色移染,增加印刷、分切、整理等工序的難度,重則薄膜互相粘連,撕不開(kāi),造成印品報廢。另外制袋后的儲運、存放過(guò)程中也會(huì )不斷放電,即影響熱封又影響袋內實(shí)物與空間層次的透明度。在印刷大幅面薄膜時(shí),因為生成的靜電多,在機速高、樹(shù)脂中未摻有抗靜電劑的情況下,很可能引起火災或爆炸事故。
塑料薄膜的靜電形成是由于PE和PP具有優(yōu)良的介電性能、電阻高、導電性差,薄膜在擠出收卷過(guò)程中因摩擦而產(chǎn)生靜電,在印刷過(guò)程中使靜電進(jìn)一步產(chǎn)生和積累,并不易釋放,使薄膜表面聚積大量的靜電荷。印刷薄膜收卷后,薄膜與薄膜之間緊緊地卷在一起,使電荷不利于排斥而利于吸引,造成粘合。
紙張印刷可通過(guò)靜電消除器來(lái)消除靜電,但這種方法應用到塑料包裝印刷上效果甚微。
塑料包裝一般采用墨內摻入抗靜電劑的方法來(lái)消除靜電。常用的抗靜電劑有一般的界面活性劑,官能團型高分子和有機或無(wú)機鹽化合物,這類(lèi)物質(zhì)有微弱的電離性,能使塑料薄膜產(chǎn)生抗靜電效果。據有關(guān)資料介紹,日本使用離子發(fā)生器,通過(guò)噴嘴在塑料薄膜表面產(chǎn)生陽(yáng)離子和陰離子,也可達到處理靜電的效果。