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金属包装uv印刷有哪些优势?

金属包装uv印刷有哪些优势?

作者:
金裕达摩院
来源:
铁盒定制厂家
发布时间:
2020/04/02 16:19
浏览量

随着科学技术的发展,金属印刷技术取得了相当大的进步,近年来最大的突破就是将在纸质印刷领域获得成熟应用的UV固化技术引入并践行成功。与传统热固化油墨相比,UV印刷具有低能耗、高效率、高性价比等优点。

不同于纸质印刷,金属印刷一般需要采用烤漆类型的底漆。由于UV油墨无法向底漆和金属内渗透,所以难以如在纸张上印刷一般形成良好的附着力,这已成为行业的一大难题。

通过对附着力的理论学习,可以找到上述UV油墨附着力差的根结所在,据此再想办法解决。下面我们从底漆、油墨和工艺三方面来进行分析。

底漆

底漆作为UV油墨的承载物,附着力就是二者之间的作用力,底漆的性能必然影响UV油墨的附着。目前金属印刷的底漆主要有清漆和色漆两种,在此讨论的性能指标与常规的加工性能指标不同,更强调形成涂层后表面的性能,包括表面张力、极性、耐性、表面粗糙度、反应基团、静电吸附等,它们是影响UV油墨附着力的关键因素。

表面张力 从附着力的形成机理来看,承载物只有被附着物有效润湿,二者才能在界面处发生力的作用,从而形成有效附着。这种润湿性的主要参数为承载物和附着物的表面张力,润湿规律是表面张力低的附着物能够在表面张力高的承载物上完全润湿,从而形成较强的附着,反之则会产生排斥力,附着力变差。根据这一理论,将底漆的表面张力提高可以对UV油墨附着力起到积极作用。

金属包装印刷

图1 从附着力的形成机理来看,承载物只有被附着物有效润湿,二者才能在界面处发生力的作用,从而形成有效附着。

目前印铁所用底漆主要为聚酯氨基烤漆体系,在选材时要考虑提高涂料表面张力。例如在选用氨基树脂时,应注意甲醚化氨基树脂比丁醚化氨基树脂表面张力高,同时会降低表面张力的有机硅类助剂往往不能使用。

极性 关于UV油墨与底漆这种有机涂层之间的附着力,分子间的作用力占比非常大,这些作用力主要包括氢键和范德华力,分子的极性对此有着极大的影响。一般而言,分子的极性越强,作用力越大。

印铁底漆所用材料极性不是很强。极性主要是一些反应官能团来提供,在烘烤固化过程中,随着这些官能团发生化学反应而消失,涂层的极性将下降。这就能够解释,在生产过程中,烘炉的温度和时间会影响涂料的固化,进而影响到UV油墨的附着力。另一方面,在选择涂料原材料时,应该多选择极性强的材料,以改善UV油墨附着力。

耐性 在实际应用中,当墨层固化得非常好,即耐性极佳时,UV油墨往往附着不良。这主要是因为UV油墨在固化之前,它对承载物有一定的侵蚀渗透作用,可极大地提高UV油墨的附着力。

表面粗糙度 表面粗糙度对附着力也有着很大的影响。光滑的表面会产生镜面效应,使得层间附着力非常差。最常见的例子是,在墙面漆和木器漆的施工过程中,往往需要采用打磨的方式来提高涂料的附着力,其主要的作用机理有两点。一是粗糙的表面从微观上看存在许多的孔洞、“隧道”、裂缝等,附着物在润湿过程中会渗透入这些点,通过机械咬合而起到锚定作用,从而增强附着力。二是粗糙的表面能够大大提高物体的表面积,使承载物和附着物的界面作用显著提高,进而提高附着力。在涂料中加入适量的填料可降低涂层的光泽度和平整度,再加上填料本身的吸附作用,往往能够提高UV油墨的附着力。

反应基团 氢键和范德华力都只是次价力,如果承载物和附着物能够发生化学反应,形成化学共价键,这种力则是主价力,强度远高于次价力。所以在底漆中加入一些富有活性反应基团的助剂,加以控制使其在涂层中保留,印刷时经由UV光照射与UV油墨中的活性基团发生化学交联,这样就能大大增强附着力。

油墨

UV油墨作为附着力的另一个参与者,它的性能与底漆一样重要。配方设计者需要从多方面来改善油墨的附着力。重点依然是在表面张力、材料极性两个方面,同时固化速率和助剂的选择也是影响因素。

表面张力和材料极性UV油墨的主体树脂一般都是一些富含不饱和键的预聚体树脂,如丙烯酸酯类、聚氨酯改性丙烯酸酯类、聚酯改性丙烯酸酯类、环氧改性丙烯酸酯类等。根据前述润湿规律,相比底漆,UV油墨应适当地降低表面张力,以便更好地在承载物上润湿铺展。同时,UV油墨所选的材料也应有较强的极性,旨在更好地与承载物产生分子间作用力。这些都可以通过所选用的预聚体树脂的性能来实现。

固化速率UV油墨的附着力会受到固化速率的显著影响。附着力不良的一大主因就在于固化太快,具体表现有二。一方面,在未完全润湿铺展时就被固化,不能达到良好的界面作用力。另一方面,化学反应会导致材料收缩,所产生的与附着力方向不一致的内应力在快速固化时得不到释放,这将影响附着物和承载物之间的附着力。

UV油墨的固化速率主要取决于所选材料的不饱和键含量和光引发剂的种类、用量,以及能量灯的功率。

助剂的选择为了使UV油墨达到预期的效果,往往需要很多的助剂,如流平剂、阻聚剂、分散剂等。此外,也可以选择一些附着力促进剂来增强油墨层的附着力。

 

工艺

这里是指UV油墨印刷的控制,主要包括以下几个方面。

UV灯UV灯的功率是影响UV油墨固化的主要因素。功率过低,能量值不够,油墨层固化不彻底。功率过高,能量值过足,油墨固化太快,内应力增强,附着力变差。

需要说明的是,UV灯存在老化现象,长时间使用后能量会慢慢降低,因此需要经常使用能量仪对UV固化设备进行测试,确保能量值在一个合理的范围内。

近年来行业开始引入UV LED光固化灯。相比传统汞灯,其波长更窄,针对性更强,油墨的固化速度更快。此外,由于它是冷光源,没有预热的效果,很难让油墨同底漆结合,导致附着力更差。

金属包装

图2 如何解决UV LED体系的附着力是目前涂料和油墨供应商的主要研究方向(感谢佛山市顺德区富林机械制造有限公司提供图片)。

不过,由于UV LED灯的光强度能够调节,因而可通过实践找出最佳附着力的UV固化强度。另外也可以考虑加红外预热系统。总之,如何解决UV LED体系的附着力是目前涂料和油墨供应商的主要研究方向。

油墨层厚度对于一些具有特殊要求的色彩,需要较厚的油墨层才能达到颜色丰满度和艳丽度,而墨层越厚,UV光波越难穿透,导致出现表干里不干的现象,进而影响油墨的附着力。同时,较厚的墨层还会产生更大的收缩,从而产生更强的内应力,也会降低附着力。

水墨平衡 在UV印刷过程中,润版液会对油墨产生影响。pH值不当易导致水墨不平衡,油墨被乳化,进而影响油墨的固化,最终对油墨的附着力造成不良影响。

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