UV油墨附着机理 – PET,PP,PE,BOPA,BOPET,BOPP塑料薄膜表面UV印刷技术系列之六

UV油墨的附着是一种表面物理化学作用。UV油墨在基材表面润湿,UV油墨粘接料分子与基材表面紧密接触产生范德华吸引力、化学键力、机械楔头作用,从而牢固附着于基材表面,在这个过程中UV油墨成分与薄膜的兼容性起重要的帮助作用。

1、润湿。附着牢度是印刷基材薄膜与油墨连接料分子间作用力相互作用的结果,所以印刷基材薄膜与油墨之间处于浸润(润湿)状态,油墨在印刷基材薄膜上充分扩展(铺展)是形成良好附着牢度的先决条件,如果浸润不完全,就会有许多气泡出现在油墨和塑料薄膜界面上,致使印刷墨层的附着牢度大大下降。

润湿就是指油墨取代印刷基材薄膜与空气的界面上的空气,形成一个新的印刷基材薄膜与油墨的界面。塑料薄膜的表面张力越大,润湿性越好,降低油墨的表面张力值,有助于提高油墨对薄膜的润湿性。固液界面张力越低,越有利于提高润湿性和附着力。

另外,浸润和扩展的速度与印刷基材薄膜的表面结构、油墨的粘度以及表面张力等都有关系。液体(油墨)的粘度对浸润速度的影响很大,低粘度的液体可以马上充满基材表面上的缝隙;而高粘度的液体往往需要较长时间才能在基材表面浸润的扩展。

2、兼容性。油墨的连接料与基材的极性相近,兼容性好;两者的溶解度参数接近。在分子热运动的影响下,长链分子及其链段将发生扩散运动,使聚合物之间形成相互交织的交接,从而提高了油墨对薄膜的附着力。

3、附着力的产生

a)范德华力,即分子间的引力,包括取向力、诱导力和色散力。取向力为极性分子永久偶极间由于静电作用而产生的引力,极性材料粘力强。诱导力是由极性分子对其它极性或非极性分子发生影响而产生的力。色散力可以看作是分子的“瞬时偶极矩”相互作用的结果。色散力较弱,但因为色散力具有加和性,所以随着分子量的增加,高分子之间的色散力就相当可观了。

范德华力的作用距离很小,随着距离增大,其作用力将很快衰减。从吸附理论来看,只要油墨能在固化之前完全浸润塑料薄膜表面,使固化后的油墨同塑料薄膜表面密切接触,那么仅范德华力就足以达到所要求的附着力。范德华力能否发挥作用,关键在于油墨能否完全润湿塑料薄膜表面,这与表面张力有关。另外,也与溶解度参数等有关。

b)化学键和氢键。化学键包括共价键、配价键等,其键能较强。

大多数塑料薄膜都具有良好的化学稳定性,表面没有活性其团,故通常难以同油墨发生化学作用。但是,通过表面处理可以使薄膜表层发生氧化,从而产生活性基材,在薄膜和油墨中的树酯之间生成化学键。尽管化学键的键能较大,但在单位面积上的成键数量不会很多,所以仅由化学键所产生的粘结强度也不会很高。

氢键是一种弱化学键,略大于范德华力,氢键有饱和性和方向性,有扩散作用。

c)锚固作用。如果油墨分子中所含的线型烷烃基穿过高分子材料的环状结构,或聚合物线型的紧束部位,或进入结晶部位,使得线型烷烃基的庞大端部不能脱出,就会发生锚固作用。锚固点不可能很密,只能作为范德华力的一种补充,在原有的基础上进一步提高油墨的附着力。

d)机械楔头作用。一般物体的表面即使肉眼看来十分光滑,但在放大镜下观察,也可以看到其表面是比较粗糙的,遍布沟壑。而塑料薄膜表面相对比较光滑,经过处理后,其表面会变得粗糙,并形成密集的小孔。这样,既增大了油墨与薄膜之间的有效粘结面积,又可使油墨中的树脂灌入薄膜表面的细孔,由于楔头的作用溶剂挥发后树脂就会保留在细孔中,从而使油墨的附着力提高。

应当说明的是,对于塑料薄膜上的印刷墨层来说,这种机械作用是十分有限的,并不是决定墨层附着牢度的主要因素,而只是增加油墨附着牢度的一种方法。当然,对于多孔性材料,如布织物及纸等,机械楔头作用是十分重要的。

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