如何提高UV光固化油墨在PET,BOPP,PP, PE底材上的附着力

UV光固化技术的发展为印刷在非传统的非吸收性承印材料上印刷创造了可能。 这些非吸收性承印材料包括金属箔,镭射膜,透明塑料薄膜,PVC/PET卡以及由PET,PVC,BOPP等塑料膜同卡纸复合而成复合纸。UV光固化印刷色彩饱和度高、印品光泽度高,特别是在高档的产品包装中使用日益广泛。但是,在PET、PVC、BOPP,PP, PE这些塑料承印物上, UV光固化油墨附着力低,容易发生脱墨问题。本文将PET、PVC、BOPP,PP, PE这些塑料承印物材料的性质,UV光固化油墨在PET、PVC、BOPP,PP, PE这些塑料承印物附着力低的原因,和解决方法上详细讨论一下UV光固化油墨如何在PET、PVC、BOPP,PP, PE塑料上增加附着力。

1)非吸收性承印材料种类
常见的UV光固化难以附着的非吸收性承印材料包括PET,BOPP,PP和PE。

PET:polyethylene terephthalate, 中文叫做聚对苯二甲酸乙二(醇)酯。传统上,PET主要是被应用于食品包装薄膜和纺织品纤维。近年来,随着材料化学和印刷技术的发展,PET 作为包装材料,如标签材料,复合纸用塑料膜,热缩标签,用量在逐年增加。PET在包装材料上的成功应用是由于它它的韧性和透明度。PET无色、无毒、质轻,具有优良的绝缘性、气密性,抗白化、耐腐蚀、耐折、耐热、可回收利用。基于以上特点,PET被广泛应用于高透明度的包装、冷藏食品包装、医疗用品包装或电器绝缘材料、教学图片等。
PE: polyethylene,中文叫聚乙烯。聚乙烯是一种世界上产量最大的合成树脂。仅用在包装材料中年消耗量有数百万吨。由于聚乙烯材料易得,价格便宜,耐化学品性优良,耐热性良好,耐高低温,机械强度高,耐磨擦性突出, 特别适用于食品、药品、饮料等行业的商品标签。可制成高透明、加工性能好、强度大、环保的包装材料。 但由于其很稳定的非极性性能,印刷适性较差,必须进行表面处理。

PP: polypropylene的简称,中文简称聚丙烯。PP有优异的抗化学溶剂、抗酸抗碱能力,在包装领域, PP早期主要用于胶带类产品,随着技术的发展和环保要求,用压延和发泡工艺制成的PP 合成标签材料应运而生,广泛应用在日用化妆品、洗发水、超市冷冻标签、电器标签等方面。PP薄膜的印刷和模切适性也很好,同时还具有优异的刚性和透明性。超透明PP标签材料已成为大多数化妆品、洗发水标签的理想代替材料。

BOPP: bi-axially oriented polypropylene。中文是双向拉伸聚丙烯薄膜。 BOPP膜无色、无嗅、无味、无毒,并具有高拉伸强度、冲击强度、刚性、强韧性和良好的透明性。经过处理的BOPP膜可以套色印刷而得到精美的外观效果。可热封的BOPP薄膜广泛应用于面包、衣服、鞋袜等包装,以及香烟、书籍的封面包装。

2)UV光固化油墨在PET、PE、PP 和BOPP塑料承印材料上附着力问题的原因

从材料科学的角度,UV光固化油墨在PET、PE、PP 和BOPP塑料承印材料上存在附着力方面的几大缺陷:

一是UV光固化油墨缺乏对底材的渗透力。这是由于UV光固化涂料配方的局限性。为了优化固化后的性能,UV光固化油墨在选材上会尽量少用低分子量的树脂体系。这样的配方系统使得树脂本身的粘度增加,流动性减少。因此, UV光固化油墨对底材的渗透性不如溶剂涂料体系。

二是PET、PE、PP 和BOPP塑料承印材料的表面张力比较低。在理论上,要在塑料薄膜上获得良好的印刷适性,薄膜的表面张力应高于UV光固化油墨的表面张力,同时表面要有一定的粗糙度以形成吸附力。 而PET、PE、PP 和BOPP塑料承印材料属非极性高分子材料,化学性能稳定,表面张力小,低于UV光固化油墨的张力,对油墨附着能力差。而有的薄膜虽然表面张力与UV光固化油墨张力相当甚至更高,但其表面光滑,无毛细孔表面吸附力小使其印刷适性变差。

三是在固化过程中UV光固化树脂的应力大。固化过程中的应力则来自两个方面。 一方面,在固化过程中涂料层体积收缩,造成与底材的在变形上的差异,在涂层与底材之间的界面上产生应力。 另一方面,UV的固化为快速反应,材料在短时间内剧烈防热,这种反应会造成涂层材料本身的结构不均匀性,造成涂层本身的内应力。这些弱点在多孔的基材上,如木材或纸张,表现不出来。但在PET、PE、PP 和BOPP塑料承印材料上等平滑的基材上则比较明显。

3)增加UV光固化油墨在PET,BOPP,PP, PE塑料上增加附着力的方法

电晕处理,火焰处理和底涂处理是目前比较流行的三种在PET,BOPP,PP, PE塑料上增加UV光固化油墨附着力的方法。其中,在印刷用材料上,最通常采用的是电晕处理和底涂处理。

电晕处理:是一种电击处理方法,把电晕装置的正负极分别接地面和诱电空气喷嘴,利用高电压高周波使电击分子,如氧气,从诱电空气喷嘴喷出,带着高能量的游离电子加速冲向正极,即塑料,是塑料表面发生化学反应,生成有机性的化学键,这样便可以改变非吸收性材料的极性并增加表面粗,增强与油墨结合的能力,达到提高墨层附着牢度的目的。

优点:
• 适用范围广:电晕技术可以处理包括PET、PVC、BOPP,PP, PE的各种底材。
缺点:
稳定性差:电晕处理过的材料表面张力稳定性差,随着时间的推移,电晕效果会逐渐减弱。尤其在湿度较大的环境下储存,电晕效果减弱更快。这是应为非极性材料中的油性分子会迁移到材料表面,使表面张力再度降低。通常电晕产生的表面张力的增加会在数小时之内消失,所以对于非连续生产式的印刷工艺,这项技术效果不大。
投资需求巨大:由于稳定性的问题,为了达到良好的印刷效果,印刷厂需要对材料进行联机电晕处理,投资要求巨大。

火焰处理:火焰法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,以提高著墨能力。一般适用于不规则形状的材料或於耐高温的塑料制品表面处理中,但通常不用于覆膜纸的处理中。

底涂处理:底涂处理通过涂膜的方式在复合纸表面形成一层具有良好附着力的薄膜,增加UV光固化油墨对复合纸表面表面的附着力,提高复合纸的适印性,比如美国华津思的HJ5100系列产品。HJ5100高附着力水性UV光固化底油是采用美国先进材料技术开发的专用于UV光固化底涂的水性涂料,有特殊官能团和润湿剂,可以与各种光滑基材表面的极性团有效结合,在底材表面迅速形成高光泽,透明的薄膜。在使用了HJ5100高附着力水性UV光固化底油的非吸收性承印材料表面, UV光固化油墨可以达到理想的附着效果。
优点:
稳定性好:底涂处理过的复合纸性能稳定且表面张力不受时间影响
成本低,适用范围广:底涂处理无需特殊设备和工艺,适用范围广
缺点:
适用范围有选择性:底涂处理的方式更适用于PET。在BOPP,PP, PE,可以考虑同电晕的方式混合使用。这是因为底涂的材料中不含非极性的油状分子,可以有效的消除由于这类分子的迁移而造成的电晕效果不稳定的根本原因。

因为电晕处理和底涂处理的优缺点,厂家需要根据各自特定的需要决定。电晕处理适用范围广,但投资大,稳定性差,最适合大规模的连线生产。底涂处理成本低,稳定性好,适用中小企业,或需要在处理过后性能稳定的应用,如复合纸标签。附著性,是UV光固化油墨/光油在塑料包装印刷中为数不多问题之中的一个。只要采取合适的技术,在塑料印刷中附著性问题就可迎刃而解。

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