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技術頻道

影響金屬印刷油墨附著性的幾個問題分析

金屬印刷的對象是非吸收性的材料——鍍錫板馬口鐵。其印刷方式與平版膠印相類似,但在工藝上又有其獨特的一面,比如:

  1.馬口鐵經印刷后油墨滯留在表面,須經過加熱才能干燥固化;

  2.由于馬口鐵表面的錫層光澤明亮,通常在彩色印刷前,都要習慣性的在鐵片上涂上一層白涂料。當然,這要根據印刷品的要求來定,也可直接涂于鐵片的正面,也就是通常所說的鍍錫面;

  3.待所有工序都印刷好之后,需進行機械加工,制作成各種形狀、大小不一的包裝物,要求涂層經機械加工后,須符合耐沖擊、抗延伸性的要求;如屬于食品級的品種,還需具備耐高壓蒸煮的條件;這就要求涂層與基材之間必須具備優良的附著性能。涂層與基材附著力的好壞,它關系到馬口鐵本身的表面性能、油墨的種類、烘烤溫度以及油墨涂層的厚薄等諸多因素。

  現就如何增強油墨涂層與基材(即鍍錫馬口鐵)之間的附著性問題,與諸位行業專家學習交流:

一、馬口鐵表面性能與油墨涂層附著性的關系

 馬口鐵是以薄鋼板作為基料的,兩面涂上純錫使之光澤明亮;根據其工藝的不同,可分為熱浸板和電鍍板兩種;主要由鋼基板、錫鐵合金層、氧化膜、油膜及錫層組成。

 首先,馬口鐵的表面通常都涂有一層極薄的油膜,其成分大多為二辛葵二酸酯或乙酰基三丁基檸檬酸酯。目的主要是為了防止馬口鐵生銹,也便于在印刷時易于將成垛的馬口鐵一張張分開。通常油膜的厚薄無固定標準,應控制在3-5mg/m2左右。不宜太厚以免影響涂層對基材表面的潤濕性,防止烘烤干燥后,印品產生縮孔等印刷故障,由于環境等季節性氣候的變化,馬口鐵也易于受潮,直接影響其涂層的不相溶性,導致層間附著力變差。為此,許多制罐廠都將油膜量超出5-7mg/m2以上的馬口鐵進行預處理一次,使其油膜完全揮發完后再使用,預處理溫度一般在200℃/15min以內,車速控制在4000r/h以內為宜。

  通常檢測馬口鐵油膜量是否合格,最簡單直接的方法是:取少量涂料倒于平置的馬口鐵上,觀察其擴散情況,一般中心點向周圍潤濕的半徑大致相等,此時,提起馬口鐵一角成45℃角,涂料能夠均勻的流向另一方向,即說明此油膜量符合印刷要求。如凝聚不散或不規則地向周圍擴散,則說明不符合印刷要求,應預烘烤后才可使用。

 馬口鐵的第二層是氧化膜,一般馬口鐵鍍錫工序完成后,錫的表面都留有一層薄薄的氧化膜,其結構很不穩定,容易導致涂層脫落,影響其附著力。所以馬口鐵每在鍍錫完成后都要進行鈍化處理,目的就是要增加其穩定性;過厚的氧化膜易使馬口鐵變顏色,尤其是經過高溫烘烤后更為明顯;通常情況下,電鍍板是經過了鈍化處理的,而熱浸板則剛好相反。因此,要選擇適用的馬口鐵,必須根據客戶對印刷品的不同要求來決定。

二、印刷涂料堯油墨與附著力的關系

  馬口鐵的印刷俗稱印鐵,生產的此類產品就叫印鐵油墨,屬于平版膠印方式,采用的是油水相斥的工作原理,此類產品要求也比較高,必須要具備以下幾種性能:耐熱性、耐溶劑性、耐機械加工性以及耐蒸煮性等,因此,要求印刷廠應根據印品的不同要求有選擇性的使用印鐵產品。

  1.打底涂料

  打底涂料是馬口鐵印刷中的第一道工序,它有助于面涂料及油墨的層間附著力,使其在進行各種機械加工成型過程中,涂層不宜受損,因此,選用打底涂料首先要考慮其對金屬表面的潤濕性能,成膜后有很好的機械加工性能。

  通常以醇酸、丙烯酸、聚酯樹脂為主,環氧樹脂為輔的配方結構模式來搭配,因這些樹脂的結構中含有脂肪族羥基、醚基以及極為活潑的環氧基,使樹脂分子與相鄰表面之間產生電磁吸力,且環氧基與含有活潑氫的金屬表面起反應生成化學鍵,因而附著力及耐水性能特別強,既無副產物的生成,也不產生氣泡,收縮率也小,不會因受熱而發生變質。

 在正常的印刷過程中,除了要選擇優良的打底涂料外,科學合理的生產工藝、漆膜的厚薄、均勻的涂布以及烘烤的溫度等等都是關鍵,尤其是漆膜的厚度,涂薄了不起作用,涂厚了易引起涂膜的收縮引力,影響其附著性;烘烤的溫度在理論上也應該要比實際溫度低一點,但幅度不宜太大,一般控制在10~15℃左右,人為的留些未反應完全的極性基團,以便在套印色彩時,油墨中的有機溶劑可將底漆溶脹,使涂層間的兩界面高分子鏈更加密著,增強涂層間的附著性。

  2.印刷油墨

 由于馬口鐵的鍍錫層比較光滑,盡管已打了一層底油,但在制作油墨過程中,如果忽略了合成樹脂對其表面的黏附性,生產出來的油墨就不能滿足其印刷的適應性了。

  通常金屬印刷油墨選用油改性的醇酸樹脂比較適宜,這類樹脂采用植物油或脂肪酸等進行改性聚合而成,按其性能可分為干性和不干性兩大類;按其所含植物油或脂肪酸量的多少,又可分為短、中、長油度;干性樹脂主要有豆油、脫水蓖麻油等成分,可自干,也可與氨基樹脂拼用,制成的油墨經烘烤固化后,附著牢固、光澤高、疏水性強、保光保色性好等特點,基本能滿足馬口鐵印刷適性及產品機械加工的要求。

  馬口鐵的印刷由于其工藝的特殊性,產品的印刷往往要經過多次套印色彩、烘干,且又是非吸收滲透性的光滑表面,因此在印刷過程中應控制好各色墨層間的厚度,墨層如果太厚,其層間內聚力就大,無形中就影響了整個涂層對基材表面之間的粘附力,直接導致整個涂層的附著性下降,特別是印刷白墨時,由于白墨中的鈦白粉所占比例比較大,其墨層厚度應控制在14±2g/m2,只有這樣才能既保證了白墨的色度,也維護了墨層的附著性。

  3.罩光油

  經過了多種色彩的套印后,需要在油墨的表面涂上一層保護膜,它就是罩光油。涂上罩光油以后,既增加了整個印刷品的美觀度,又達到了理想的粘附力。關鍵是其光澤度、柔韌性、耐磨性、耐沖擊強度等都很大程度的得到了提高。

常用的罩光油多由以下三大類樹脂組成:

  A.環氧樹脂:因其所含的極性比較高且有不易被水解的脂肪羥基和醚鍵,使其不僅附著性好、耐化學品性高;又因其結構為剛性的苯核和柔性的烴鏈交替排列,促使其物理機械加工性能增強。不過由于極性基團的存在,涂膜存在一定的親水性,一般可通過交鍵結構的隔離作用來解決其耐水性。

   B.醇酸樹脂:由于其含有蓖麻油、椰子油及合成脂肪酸的中、短鏈產物,具有飽和度高、耐氧化性好等特點;與氨基樹脂、環氧樹脂等共聚合,制成的涂層具有附著牢固、堅韌、耐熱、耐候、耐溶劑等特點,在印鐵行業用途比較廣泛。

  C.丙烯酸樹脂:此類樹脂一般采用羥基丙烯酸酯,如丙烯酸羥乙酯和丙烯酸共聚,在樹脂中引進羥基和羧基,以氨基樹脂作為交聯劑,此類罩光油常用于食品罐的印刷,具有耐酸、耐堿、抗水性好,耐高溫不變黃等特點,且符合衛生標準。

  其實不管是那一類型的罩光油都有其不同的優劣性,應根據印刷品的不同要求來選擇適宜的罩光油,但不論如何選擇都必須要先了解清楚其產品的各種技術參數,以便印刷能夠正常進行。

三、烘烤溫度對附著力的影響

 一般情況下,印鐵產品的涂層是采用熱固化的形式來干燥的,這也是膠印油墨與其不同的主要差別之一,由于每個產品所用的原材料都不盡相同,烘烤的溫度也是隨之變化。在整個的印刷過程中,烘烤溫度是影響產品質量的關鍵:

  a.如果溫度過低,樹脂中的化學分子鍵未充分交聯固化成膜,不但無附著性而言,還會造成背面的蹭臟,出現反印;并且在下一道的印刷工序中,由于油墨的粘連而出現分張困難;尤其關鍵的是印張的背面為容器的內壁,如果是食品罐將直接污染其所盛裝的內容物。

  b.如果溫度過高,分子鍵產生斷裂,涂層就易脆化,涂層也就經不起機械加工以及高溫蒸煮而產生爆漆。因此,烘烤溫度的誤差值應控制在±3℃之間,循環的風量也應控制在21600m3/h,除此之外,還應定期檢查機臺的運速情況,以保證每道涂層都有一個適宜的烘烤時間。

  總而言之,其附著性的好壞,牽涉到諸多方面的因素,有客觀存在的,也有主觀造成的,其答案也是人見人智、各有春秋。以上文字也僅是代表我的個人觀點,由于知識面的限制,其中定有不盡人意的地方,懇請業內同仁批評指正,共同學習。

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