用光固化油墨网印塑料瓶

广州云辉塑料包装 2020-05-22 行业动态
瓶子表面印刷属于容器印刷,用曲面网版印刷机就可以完成。而对于用无极性的PE、PP材料加工成的塑料瓶,如洗发水、沐浴露、化妆品、杀虫剂等包装瓶的印刷一般皆选用光固化(UV)油墨,所以网印前必须对PE、PP表面进行处理方能解决油墨在其上的附着问题。那么光固化油墨的最佳固化条件是什么?PE、PP塑料瓶如何极化处理才能达到好的着墨效果?就此问题叙述如下。

一、UV油墨的基本知识

1.UV油墨的组成

a.反应性稀释剂(又称稀释剂单体)是一种分子量较小的化合物,它可降低黏度,起分散颜料树脂和稀释作用,决定油墨的表面特性,如黏度、硬度、柔软性。它不挥发,并且参与UV树脂固化交联反应。
b.添加剂(又称助剂)包括颜料、润滑剂、增厚剂、填充料、促固剂等,它影响到油墨的颜色、固化速度、墨层厚度、印刷适性及油墨的耐候性等。
c.光固树脂,它是UV油墨的主要组成部分,即UV油墨的连接料,决定UV油墨的光泽附着力。不同的油墨用不同的树脂来适应不同材质的承印物。
d.引发剂,它是激发交联反应的化学物质。作为光化学反应,引发剂--经受到光激发吸收光子后便变得非常活跃,产生自由基,能量传递到其它感光性高分子,产生连锁反应,把单分子物、添加剂、光固树脂结合起来使油墨发生固化反应。

2.UV油墨固化对固化系统的要求

①反射罩的类型反射罩分为聚焦型非聚焦型和多面反射型(如图1)。

反应罩类型


一般使用聚焦型、非聚焦型和多面反射型常用来固化光油。

②UV灯

a. UV灯的功率要满足能穿透UV油墨达到固化的要求。
b.UV灯的最大寿命不能超过1200h,建议使用1000h就更换下来。
c.UV灯使用500h后旋转180°,若有两支UV灯可交替使用。
d.灯管清洁后逆时针旋转90°,可重复3次。
e.在安装和清洗UV灯时要小心

③固化系统的检测

a. 可用能量计测量UV灯的输出能量。
b. 用UV、IMAP波形显示器显示出UV灯的波峰图,若显示出的波峰图顶端很尖,说明固化系统无问题;若顶端为驼峰状,说明反射罩有灰尘;若顶端为圆形说明灯管老化见图2。
 

UV灯的波峰示意

④光固化的要素

a. UV灯的功率:即UV光的辐射量,也称穿透力,一定要满足紫外固化油墨的要求。若UV灯的功率不够,即使光照时间再长,也达不到完全固化,或者重复固化次数也不能使油墨固化。所以当UV灯的功率不够时,就需通过高功率的灯使油墨固化。这是因为低功率的灯发出的UV光不能穿透到墨层底部,不能达到底部固化。
b. 固化速度:固化速度要从两方面来考虑,一是充分固化,二是以最佳的固化速度固化。确定最佳固化速度的方法是先以某一速度通过UV机固化,如果固化了,再加快速度直到通过固化机出来的墨层不能固化为止。这时,就能确定最佳固化速度了,即开始不固化的速度×0.8=最佳固化速度。
c. UV灯的光谱波长范围,即UV灯的分光感度范围一定要与UV油墨相匹配,一般要求UV灯的波长范围为180~420nm。

⑤附着力的测试

将印件通过UV机后冷却至室温,可将印件划格6mm×6mm用3M-600#胶带测试附着力通过测试附着力可说明下列问题。
a. 若胶带上没有墨层说明固化良好附着力强
b. 若印迹全部转移到胶带上说明有三个问题:
●油墨系列没选对(即与承印的材质不匹配);
●承印物中含有大量的增塑剂或表面脱膜剂;
●承印物表面张力太低
c. 印迹边缘不转移而中间部分转移到胶带上,说明是没有完全固化灯的功率不够或是灯的功率满足了但固化速度太快。
d. 印迹成为鬼影表明油墨没完全固化。
e. 叠印时若第二个颜色附着力不好,胶带测试时,仅第二层掉说明第一个颜色固化过度了。若第一个颜色测试时不掉而叠印后两层都掉了,说明第一层固化不足。叠印时UV固化的规则为70%固化30%未固化。

⑥影响油墨厚度的因素比较

见表1。

影响油墨厚度的因素比较

⑦添加剂的影响

加入添加剂会影响油墨的一些性能如加入引发剂可提高附着力但会影响油墨的柔软性并且加入的量过多会立即引起交联而不能印刷。

⑧工艺条件

●UV油墨印刷中所用丝网一般选高张力低延伸率S级平纹丝网或UV丝网且网框强度要好;
●网版上的张力一致(±2N/cm),张力不一致会导致墨层不均匀;
●网距一般为2~4mm可根据张力大小调整;
●刮板硬度为60~90,一般手工用硬度为70机印为80;
●承印物的预处理,由于承印物材料表面状况不同,因此对承印物进行表面处理以增加其与油墨的附着力是极其重要的。对于塑料片材可用蘸酒精的清洁布轻擦以除去浮在承印物表面的增塑剂及不纯的化学物质如灰尘、油腻,对于表面张力低的PP、PE、PU、PET等材料可根据印件是塑料成品件还是薄膜分别进行火焰处理、电晕处理以增加其表面张力,从而改善其附着力。经表面处理后使承印物表面张力达到>45×10-5N/cm为佳;
●油墨在使用前要充分搅拌,特别是加入添加剂后一定要搅拌均匀,否则就会产生有的固化力强有的没有固化,或未充分固化,附着力差,印件还会产生粘连等问题;
●UV灯的功率一定要满足要求,并调整好固化速度。
●固化后冷却至室温,用3M-600#胶带进行划格测试,固化后24h使附着力和耐溶剂性达到最佳;
●洗网,普通洗网水洗网,但不能用酒精。因为酒精能损坏模版的感光膜层。

⑨气候对UV油墨的影响

●温度的影响:温度高,UV油墨的黏度变低,印刷后易产生毛牙和糊版现象;温度低,黏度高,易产生不完全固化现象。因此要求夏天油墨要冷藏,网印车间温度不能过高;冬天从冷气仓中拿出来时应提前放至室温,并适当放慢固化速度。
●湿度的影响:湿度不影响油墨,但影响承印物的表面状态及油墨对承印物的网印性能,因为各种颜色对光的反射不同,故UV油墨随颜色的不同对油墨的固化是有影响的。七种颜色对光的反射波长与光固化快慢的关系见表2。

七种颜色的反射波长与 光固化快慢的关系


白黑色反射波长为575~490nm。

二、PE、PP、PET等塑料瓶印前处理要求及参数

目前,还没有直接用于未处理的PE、PP瓶子上的UV油墨,所以要印PE、PP等塑料瓶在印前必须对PE、PP进行极化处理,否则UV墨不能牢固附着。

1. 极化处理的方法

大多数企业用火焰处理的方法这种火焰处理的结果是利用火焰中含有的O、NO、OH和NH等自由基,能把高聚物如PE、PP等表面氧抽取出来,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,使无极性的PE、PP达到极化作用,从而改变了其表面的润湿性,保证了油墨的附着牢度。
用于制作塑料瓶的几种塑料的表面张力值见表3。

几种塑料的表面张力值


水的表面张力为72.5×10-5N/cm油表面张力为(25~50)×10-5N/cm。

2. 火焰处理的参数

目前,使用火焰处理的企业大多数使用煤气作燃烧源,应控制空气与煤气的比例为7:1才能达到蓝紫色火焰。这时,火焰温度可达1270℃左右,火焰内芯长度控制在619mm,火焰芯顶端至表面为1015mm,接触时间为14s,旋转速度100~150r/min,可处理的表面深度在40~90Å,使PE、PP表面能达到45×10-5N/cm以满足油墨附着的牢度要求。

3. 对PE、PP塑料瓶火焰处理后的极化效果的检测

当PE、PP经火焰处理后,必须达到表面张力值才能确保UV墨的牢固度,因此,火焰处理效果的检测是很重要的,其方法有测试笔(用乙二醇乙醚35%+甲酰胺65%混合液)检测和浸水检测。目前普遍应用净水来检测即将火焰处理过的PE、PP塑料瓶全部浸没在净水中,然后将瓶子从水中取出,稍停片刻(约10s)让多余的水流掉,观看瓶子被处理部位表面是否是布满了一层均匀的水膜,若是布满了并持续15s以上的亲水,则说明该火焰处理已达到可印刷的要求,若瓶子表面水膜不连续甚至像雨后荷叶上的水珠情况,这时就必须调整火焰处理参数,来满足要求例如空气与燃气的燃烧比例,火焰有效成分与PE、PP接触的时间和距离等等。

三、网印工艺参数

1.油墨在印刷前要彻底搅拌并将溅在油墨罐盖上的油墨全部刮入搅拌均匀;
2.丝网及网版:选用目数>355目/英寸(1英寸=2.54cm)的黄色高强度低延伸PET丝网网版张力18~25N/cm用直接感光胶或毛细感光膜片膜层厚度15~25μm;
3.胶刮:硬度为80聚氨酯尖胶刮
4.网版:清洗用普通洗网水
5.固化条件:中/高压水银灯波长280~380nm、峰值在365nm较好;功率80~120W/cm;固化速度应根据光固化能量的需求调整。

四、目前用于塑料瓶印刷中较好的UV油墨

美国诺固光固化油墨

●PPC系列:可网印处理过的PE、PP塑料瓶同时还可以网印在免处理的PET瓶子上能得到高附着力的效果且高光泽耐水性好如果网印琥珀色等有色的PET瓶子时在该墨中加硬化剂可使油墨的附着力更好;
●PCI系列:高光泽可网印已处理的PE、PP瓶子附着力好耐水性好。

五、UV油墨印刷中易出现的故障及处理意见

1. 无附着力

①油墨与承印物不相容的处理建议:

●光照处理:网印前选波长170~200nm的紫外光照射承印物表面;
●火焰处理:采用大于0.6mm厚度的承印物的极化处理方法;
●电晕处理:采用小于0.6mm的厚度或薄膜的极化处理方法;
●选错了油墨:油墨中的黏结树脂与承印物材质不相匹配。

②承印物表面受污染的处理建议

●去除承印物表面的污物;
●酒精揩拭承印物上的增塑剂脱膜剂等;
●添加油墨专用的附着力增强剂。

2. 叠印过程中油墨的层间附着力差

①前一层油墨固化过度而阻塞的处理意见:

●减少前一次油墨的光固化程度,只要达到70固化即可,以使UV油墨表面润湿性好;
●在油墨中添加专用的层间附着力增强剂;

②添加的助剂过量:

●控制助剂的加入量将助剂减少1/2;
●控制UV固化的参数,如UV灯功率提高固化速度等等。

3. 不能固化或表面发黏

①因油墨层太厚而不能固化的处理建议:

●改变网版参数,如选用平纹丝网提高网版张力,降低网距减少丝网版感光层厚度;
●提高胶刮的硬度(>75)及使用锐利胶刮;
●提高印刷速度,改变刮印压力和刮印角度等;
●加入少量专用稀释剂,适当降低油墨的黏度;
●在油墨中加入固化增强(促固)剂。

②对UV灯功率(能量)不足的处理建议:

●擦净UV灯管和灯罩,增强UV灯的反射效果;
●UV灯老化应更换,一般UV灯使用寿命1200h就应更换;
●提高UV灯管的单位长度内的功率,保证达到80~120W/cm;
●UV灯管使用一定时间后,灯管应旋转90再用。

③黑色、白色、黄色或这些颜色的混合色所导致光固不足的原因及建议:

●调整光固化参数,如UV灯功率,减少固化时间;
●在油墨中添加固化增强剂,加快油墨的反应时间。

4. 光泽度低

①油墨固化不完全的原因,处理的建议同3;
②油墨使用前必须做到充分搅拌,若未搅拌就会造成光泽度低。

5. 油墨固化后成斑块状

①油墨膜固化不充分引起,处理建议同3;
②墨膜不平整所致的处理意见:
●胶刮刃口要平整;
●网版的张力及张力的均匀性要好;
●UV固化时受热集中,因此,必须提高固化速度。

6. 网印油墨在承印物上出现细小“鱼眼”

①油墨与承印物不相容引起。此时应提高承印物表面能,可以通过在油墨中添加适量的消泡剂控制气泡的产生,或者湿润承印物表面,改善其表面印刷状态来解决。
②表面有碎屑粉尘引起。这时就必须清洁承印物表面,可使用无水乙醇等溶剂擦洗,改善油墨与承印物的亲和性。
总之在使用UV油墨的过程中,必须注意控制油墨与承印物的适印性,以及控制好UV油墨光固化的几个要素,并且要保证PE、PP等塑料瓶表面得到良好的极化处理,就会取得非常好的印刷效果!

 

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