不同方式的预处理各有何作用,印刷塑料的表面

2019-11-30 23:28栏目:包装材料
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等离子体处理

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一、承印物的印刷适性对油墨转移量的影响

通过放电装置将电离的等离子体中的电子或离子打到承印物表面,一方面,可以打开材料的长分子链,出现高能基团;另一方面,经打击使薄膜表面出现细小的针孔,同时还可使表面杂质离解、重解。电离时放出的臭氧有强氧化性,附着的杂质被氧化而除去,使承印物表面自由能提高,达到改善印刷性能的目的。 电晕处理 利用高频高压电源,在放电刀架和刀片的间隙产生一种电晕释放现象,用这种方法对塑料薄膜在印刷前进行表面处理,叫电晕处理,也称电子冲击或电火花处理。其处理作用为:通过放电,使两极之间的氧气电离,产生臭氧,臭氧是一种强氧化剂,可以立即氧化塑料薄膜的表面分子,使其由非极性转化为极性,表面张力得到提高。电子冲击后,使薄膜表面产生微凹密集孔穴,使塑料表面粗化,增大表面活性。 化学处理法 印刷前利用氧化剂对PP、PE塑料薄膜的表面进行处理,使其表面生成羟基、羰基等极性集团,同时得到一定程度的粗化,以提高油墨与塑料薄膜的表面结合牢度。 化学处理法是应用较早的一种表面处理法,对于印刷,复合前薄膜的表面处理效果好,使用简便、经济,但需较长的处理时间影响了生产效率。并且处理液一般都具有化学侵蚀性,造成环境污染及对人体的危害,目前较少采用这种工艺,一般只在不便使用其他处理方法的情况下才采用这种表面处理工艺。 光化学处理法 一般是利用紫外线照射高聚物表面,使其引起化学变化,达到改善表面张力,提高润湿性和粘合性的目的。和电晕处理一样,紫外线照射也能使高聚物表面发生裂解、交联和氧化。 要想得到较好的光化学处理效果,必须选择适当波长的紫外线,例如用波长为184mm的紫外线照射聚乙烯表面,能使其表面发生交联,但如改用2537A的波长则难有相同的效果。 火焰处理法 适用于小型塑料容器的表面处理,其目的在于用高温使表面去污,并溶化膜层表面,提高表面粘附油墨的性能。 聚烯烃经火焰处理后形成了极性基团,润湿性得以改善,而粘接性的改善则由于极性基团改善了润湿性以及产生断链而相对改善。 火焰处理效果较好,无污染,成本低廉,但操作要求严格,如不小心会导致产品变形,使成品报废。目前主要应用于较厚的塑料制品的表面处理。 防静电处理 塑料薄膜印刷中的静电会给操作带来一系列难题,直接影响印品的产量和质量。例如,在印刷小包装塑料薄膜时,由于静电粘连,薄膜间处于缺氧状态,会阻碍塑料印墨层固化的过程,若遇高温高湿环境,更易形成墨层粘连,轻则使印刷墨色移染,增加印刷、分切、整理等工序的难度,重则薄膜互相粘连,撕不开,造成印品报废。另外制袋后的储运、存放过程中也会不断放电,既影响热封又影响袋内实物与空间层次的透明度。在印刷大幅面薄膜时,因为生成的静电多,在机速高、树脂中未掺有抗静电剂的情况下,很可能引起火灾或爆炸事故。 塑料薄膜的静电形成是由于PE和PP具有优良的介电性能、电阻高、导电性差,薄膜在挤出收卷过程中因摩擦而产生静电,在印刷过程中使静电进一步产生和积累,并不易释放,使薄膜表面聚积大量的静电荷。印刷薄膜收卷后,薄膜与薄膜之间紧紧地卷在一起,使电荷不利于排斥而利于吸引,造成粘合。 关键词:薄膜印刷预处理

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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:

印刷效果是通过油墨在承印物上的合理附着来实现的,因此承印物表面的物理、化学状态直接影响油墨在其上面的转移量。

薄膜挤出、收卷过程中因摩擦易产生静电,而且不易泄漏。
当薄膜紧紧地卷在一起时,由于静电作用相互粘在一起,增加印刷、分切、整理等工序的困难。
所以,塑料薄膜在印刷、涂装前必须对其进行预处理,有时还要进行抗静电处理。

目前应用的塑料薄膜基本材料主要为聚丙烯、聚已烯、聚氯乙烯、聚酯等,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。

二、改善塑料薄膜的印刷适性

通过放电装置将电离的等离子体中的电子或离子打到承印物表面,一方面,可以打开材料的长分子链,出现高能基团;另一方面,经打击使薄膜表面出现细小的针孔,同时还可使表面杂质离解、重解。
电离时放出的臭氧有强氧化性,附着的杂质被氧化而除去,使承印物表面自由能提高,达到改善印刷性能的目的。

对属于极性结构的PS、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。

1.提高塑料薄膜表面可印性的必要性

利用高频高压电源,在放电刀架和刀片的间隙产生一种电晕释放现象,用这种方法对塑料薄膜在印刷前进行表面处理,叫电晕处理,也称电子冲击或电火花处理。
其处理作用为:通过放电,使两极之间的氧气电离,产生臭氧,臭氧是一种强氧化剂,可以立即氧化塑料薄膜的表面分子,使其由非极性转化为极性,表面张力得到提高。
电子冲击后,使薄膜表面产生微凹密集孔穴,使塑料表面粗化,增大表面活性。

在通常情况下,塑料表面处理的常用方法有以下几种:

物化理论表明,在承印物上要获取良好的可印性,承印物的表面张力应高于油墨的表面张力。
这正是各类承印物在印前做活化、粗化等前处理加工的理论基础。

印刷前利用氧化剂对PP、PE塑料薄膜的表面进行处理,使其表面生成羟基、羰基等极性集团,同时得到一定程度的粗化,以提高油墨与塑料薄膜的表面结合牢度。

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。

PP、PE膜系非极性高分子材料,化学性能稳定,表面张力小,加之合成树脂时添加的开口剂、抗静电剂、耐老化剂等影响,难和油墨粘结。

化学处理法是应用较早的一种表面处理法,对于印刷,复合前薄膜的表面处理效果好,使用简便、经济,但需较长的处理时间影响了生产效率。
并且处理液一般都具有化学侵蚀性,造成环境污染及对人体的危害,目前较少采用这种工艺,一般只在不便使用其他处理方法的情况下才采用这种表面处理工艺。

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。

2.处理塑料薄膜印刷适性方法

一般是利用紫外线照射高聚物表面,使其引起化学变化,达到改善表面张力,提高润湿性和粘合性的目的。
和电晕处理一样,紫外线照射也能使高聚物表面发生裂解、交联和氧化。

3、电晕处理:

⑴等离子体处理 等离子体是电离子的气体。
它由电子、离子和中性粒子3种成分组成,其中电子和离子的电荷总数基本相等,故整体是电中性的。
通过放电装置将电离的等离子体中的电子或离子打到承印物表面,一方面,可以打开材料的长分子链,出现高能基团;另一方面,经打击使薄膜表面出现细小的针孔,同时还可使表面杂质离解、重解。
电离时放出的臭氧有强氧化性,附着的杂质被氧化而除去,使承印物表面自由能提高,达到改善印刷性能的目的。

要想得到较好的光化学处理效果,必须选择适当波长的紫外线,例如用波长为184mm的紫外线照射聚乙烯表面,能使其表面发生交联,但如改用2537A的波长则难有相同的效果。

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和高频发生器;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。

等离子体处理装置结构如下图所示。
电极一端用限压2万伏耐高压线。
另一端用包胶钢辊,放电电极长度为347mm。

适用于小型塑料容器的表面处理,其目的在于用高温使表面去污,并溶化膜层表面,提高表面粘附油墨的性能。

②电晕处理对薄膜表面的作用与效果。

等离子体处理装置示意图

聚烯烃经火焰处理后形成了极性基团,润湿性得以改善,而粘接性的改善则由于极性基团改善了润湿性以及产生断链而相对改善。

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。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。

在等离子体处理过程中,单位面积的处理能量为:

火焰处理效果较好,无污染,成本低廉,但操作要求严格,如不小心会导致产品变形,使成品报废。
目前主要应用于较厚的塑料制品的表面处理。

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。

W=P/V•L=uI/V•L

塑料薄膜印刷中的静电会给操作带来一系列难题,直接影响印品的产量和质量。
例如,在印刷小包装塑料薄膜时,由于静电粘连,薄膜间处于缺氧状态,会阻碍塑料印墨层固化的过程,若遇高温高湿环境,更易形成墨层粘连,轻则使印刷墨色移染,增加印刷、分切、整理等工序的难度,重则薄膜互相粘连,撕不开,造成印品报废。
另外制袋后的储运、存放过程中也会不断放电,既影响热封又影响袋内实物与空间层次的透明度。
在印刷大幅面薄膜时,因为生成的静电多,在机速高、树脂中未掺有抗静电剂的情况下,很可能引起火灾或爆炸事故。

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。

式中u——处理电压;

塑料薄膜的静电形成是由于PE和PP具有优良的介电性能、电阻高、导电性差,薄膜在挤出收卷过程中因摩擦而产生静电,在印刷过程中使静电进一步产生和积累,并不易释放,使薄膜表面聚积大量的静电荷。
印刷薄膜收卷后,薄膜与薄膜之间紧紧地卷在一起,使电荷不利于排斥而利于吸引,造成粘合。

③、电晕表面效果鉴定方法:

I——处理电流;

江苏申凯包装高新技术股份有限公司成立于2002年,公司注册资本8000万RMB,天交所上市企业,,股权代码000057,高新技术企业,公司总投资超过2.1亿RMB,拥有20000余平方米普包厂区;拥有13000平方米的药包厂区,11000平方米的办公面积。
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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。

L——处理电极宽度;

文章转自

B、热合粘性化:处理过的薄膜感到特别沾粘,绝热纸其粘性与牢度成正比。

V——走料速度。

C、斯考茨粘胶袋试验法: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。

如果用不同的处理速度对材料进行处理,可得出单位面积的处理能量与接触角θ的关系,并画出θ与W关系曲线。

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。

⑵电晕处理 电晕处理实际上是等离子处理的一种,是低密度的等离子处理。

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。

利用高频高压电源,在放电刀架和刀片的间隙产生一种电晕释放现象,用这种方法对塑料薄膜在印刷前进行表面处理,叫电晕处理,也称电子冲击或电火花处理。
其处理作用为:

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。

①通过放电,使两极之间的氧气电离,产生臭氧,臭氧是一种强氧化剂,可以立即氧化塑料薄膜的表面分子,使其由非极性转化为极性,表面张力得到提高。

②电子冲击后,使薄膜表面产生微凹密集孔穴,使塑料表面粗化,增大表面活性。

⑶化学处理法 印刷前利用氧化剂对PP、PE塑料薄膜的表面进行处理,使其表面生成羟基、羰基等极性集团,同时得到一定程度的粗化,以提高油墨与塑料薄膜的表面结合牢度。

常采用重铬酸钾——硫酸溶液处理聚烯烃表面,处理液的配方、处理过程的时间和温度,都对处理效果有一定的影响。
一般来说,处理时间长,处理温度高、效果较好,但应注意,时间过长或温度过高,虽然增加了表面极性,但同时还将引起表面氧化、老化,粘接强度反而降低。

化学处理法是应用较早的一种表面处理法,对于印刷,复合前薄膜的表面处理效果好,使用简便、经济,但需较长的处理时间影响了生产效果。
365bet日博官网,并且处理液一般都具有化学侵蚀性,造成环境污染及对人体的危害,目前较少采用这种工艺,一般只在不便使用其他处理方法的情况下才采用这种表面处理工艺。

⑷光化学处理法 一般是利用紫外线照射高聚物表面,使其引起化学变化,达到改善表面张力,提高润湿性和粘合性的目的。
和电晕处理一样,紫外线照射也能使高聚物表面发生裂解、交联和氧化。

要想得到较好的光化学处理效果,必须选择适当波长的紫外线,例如用波长为184mm的紫外线照射聚乙烯表面,能使其表面发生交联,但如改用2537A的波长则难有相同的效果。

使用光敏剂可以使光化学处理更为有效,二苯甲酮是较好的光敏剂,当用紫外线处理后,它会被升华除去。

在此,二苯甲酮是通过生成共振稳定的二苯甲酮自由基来催化光引发反应的。
烷基自由基可继续进行自由基传播和自由基终止反应,表1为聚烯烃薄膜等经紫外光照射后粘附力提高的情况。

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⑸火焰处理法 适用于小型塑料容器的表面处理,其目的在于用高温使表面去污,并溶化膜层表面,提高表面粘附油墨的性能。

将待处理的容器投入煤气火陷中,火焰内芯长度控制在6—19mm,火焰芯顶端至表面为6—25mm,接触时间为0.1—1s,旋转速度为100—150转/min。
火焰中含有处于激发状态的O、NO、OH和NH等自由基,它们能从高聚物表面把氢抽取出来,随后按自由基机理进行表面氧化,并引入了一些极性的含氧基团,发生断链反应。

聚烯烃经火焰处理后形成了极性基团,润湿性得以改善,而粘接性的改善则由于极性基团改善了润湿性以及产生断链而相对改善。

火焰处理效果较好,无污染,成本低廉,但操作要求严格,如不小心会导致产品变形,使成品报废。
目前主要应用于较厚的塑料制品的表面处理。

⑹涂层处理法 涂层处理法是在薄膜上涂以特定的涂料,以改变其表面吸附性能。
涂料配方如表2:

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将上述配方制成的涂料在塑料薄膜表面涂布,风干10s后,用高压水银灯照15s,固化后,即可提高薄膜表面的张力。

3.表面张力的简易测定方法

用脱脂棉球蘸上已知表面张力的测定液,涂在已电晕处理的薄膜上,涂布面积在30mm2左右,在2s内收缩成水球状,则薄膜电晕处理强度不足,需要重新提高电晕强度再行冲击。
若试液在2s内不发生水纹状收缩,则表明薄膜已达到处理效果。
薄膜印刷要求表面张力达到38×10-3N/m。

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①1dyn/cm=10-3N/m

塑料薄膜印刷中的静电会给操作带来一系列难题,直接影响印品的产量和质量。
例如,在印刷小包装塑料薄膜时,由于静电粘连,薄膜间处于缺氧状态,会阻碍塑料印墨层固化的过程,若遇高温高湿环境,更易形成墨层粘连,轻则使印刷墨色移染,增加印刷、分切、整理等工序的难度,重则薄膜互相粘连,撕不开,造成印品报废。
另外制袋后的储运、存放过程中也会不断放电,即影响热封又影响袋内实物与空间层次的透明度。
在印刷大幅面薄膜时,因为生成的静电多,在机速高、树脂中未掺有抗静电剂的情况下,很可能引起火灾或爆炸事故。

塑料薄膜的静电形成是由于PE和PP具有优良的介电性能、电阻高、导电性差,薄膜在挤出收卷过程中因摩擦而产生静电,在印刷过程中使静电进一步产生和积累,并不易释放,使薄膜表面聚积大量的静电荷。
印刷薄膜收卷后,薄膜与薄膜之间紧紧地卷在一起,使电荷不利于排斥而利于吸引,造成粘合。

纸张印刷可通过静电消除器来消除静电,但这种方法应用到塑料包装印刷上效果甚微。

塑料包装一般采用墨内掺入抗静电剂的方法来消除静电。
常用的抗静电剂有一般的界面活性剂,官能团型高分子和有机或无机盐化合物,这类物质有微弱的电离性,能使塑料薄膜产生抗静电效果。
据有关资料介绍,日本使用离子发生器,通过喷嘴在塑料薄膜表面产生阳离子和阴离子,也可达到处理静电的效果。

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