塑料承印材料与塑料油墨

  新型塑料材料的引入和广泛使用以及相关油墨系统的研制生产,使丝网印刷工业得到了很快的发展。因为印刷厂的终端使用产品包含油墨和承印材料,因此油墨和承印物生产商之间的合作自然也就紧密,以提高对相互产品的认识和了解。

  从丝网印刷厂的角度说,与他的油墨和承印材料供应商保持紧密合作是相当重要的。因此,本文将讨论主要塑料承印物、它们的识别以及与专门油墨系统的匹配。 
 
  主要的两大类塑料材料 

  我们主要关注的两个方面就是热塑塑料和热固塑料。 

  热塑塑料是指通过加热可以重新定型或形状发生改变的塑料。它包括丙烯酸树脂(Acrylics)、纤维衍生物、聚苯乙烯(PS)、和乙烯基材料等。

  热固塑料,一旦定型和固化,就不能重新转变,主要有酚醛树脂、聚酯、蜜胺、环氧树脂。应该知道,然而,聚酯也可能为热塑塑料,如聚乙烯(PE)等。热固聚酯为交叉链连接结构,应用于玻璃强化塑料中。印刷厂必须知道:在接活之前,应该清楚所要印刷产品的最终用途,以及相应的性能要求,如热/磨/溶剂和化学抵抗性,还有耐候性和防晒性也都必须知道,也便于就每项具体的印刷选择合适的油墨。

  在很多情况下,塑料承印物里都含有增塑剂,它会潜入到承印物表面的墨层。尤其是热塑塑料产品,虽然在此还有一些例外:Mylar、ABS,聚苯乙烯(PS)和丙烯酸树脂(Acrylics)不含可移动的增塑剂。然而当这些增塑剂出现时,有必要让油墨达到一个与塑料产品相平衡的水平。在多数情况下,这要在印刷后24小时才能达到。这就是为什么在正式印刷之前,试印后至少要等候这么长时间的原因。不同情况所需要进行的试验会有所变化,但最明显的附着力测试除外。比如,对凸字浮雕、热模切等加工,印刷厂必须对塑料表面进行变形和稳定性测试。同样,对于抵抗性,油墨层对该塑料产品表面可能接触到的物品是否有抵抗性?在印刷塑料容器时,例如,印刷厂必须弄清容器将要盛装物质的性质,因为这将直接与油墨选择有关。 
 
  几种主要的油墨 

  塑料油墨可以按不同的干燥方式进行分类:挥发、氧化或聚合。清漆,例如,完全通过溶剂挥发来实现干燥,形成一个物理化学胶合层,其中涉及到溶剂对承印物表面的作用,在一定程度上溶解塑料表面造成一些腐蚀。(这一物理化学胶合有时候被不正确地称为化学胶合,但这所谓的化学反应在此并没有发生)。 

  氧化和聚合油墨,另一方面,乃为专门的高强度的附着力的结果而形成的胶合。这被称为机械胶合。 

  在氧化和聚合固化油墨中,有醇酸瓷漆、调制醇酸、环氧酯和环氧油墨。他们在热固塑料方面找到了他们最为广泛的应用,热固塑料就是一旦定型和固化就不能重新改变。这类油墨还可以,然而,用于一些耐强性溶剂的热塑承印物表面,如聚乙烯(PE)和聚酯,如Mylar 。它可以用于其它热塑材料的装饰,假定印后不再进行成型处理。这些油墨在干燥和固化后为高度交链,不具备再成型特性。 

  在考虑所印物品的最终用途时,检查是否需要有高强度的溶剂和刮磨抵抗性是很重要的。如果真的需要,那就需要环氧油墨。另一方面,像聚乙烯(PE)瓶子等产品常常都需要有高强度的溶剂或产品抵抗性,刮磨抵抗力方面一般即可,因为使用完后常常都会扔掉。醇酸瓷漆,大多数情况下,能够在这些产品上获得满意的效果,与环氧油墨比较,应该优先选用。因为环氧油墨户外的耐气候性不好。同时,要么为双包装,有油墨又有催化剂,要么为单包装,要求在高温下才能固化。
    漆类丝网油墨基本都用于热塑材料印刷。这些油墨的底料有多种不同类型的树脂:丙烯酸树脂(Acrylics)、醋酸纤维树脂、乙酸丁酸(CAB)树脂、乙基纤维树脂、硝基纤维树脂、聚氯乙烯(PVC)树脂或者前面部分树脂的组合。 

  油墨生产商一直在努力地研制油墨配方,以使印刷厂能够大幅度地减少油墨种类清单。清漆类油墨,例如,可以广泛用于各种塑料材料,而且还表现出良好的附着力。它们在硬质塑料真空成型领域尤其有用,即使在风干后附着力还处于最低水平,但在真空成型工艺过程中通过成型作用在油墨与承印物之间形成部分熔合。这也说明附着力测试应该是在真空成型工艺结束后再进行。 

  对清漆类油墨,必须进行仔细地检测其耐候性,因为在一些塑料表面,当通过紫外线或加热后可能会失去附着力。

  油墨生产商采用一个通过仔细平衡的溶剂系统,旨在减少印刷中出现的问题。出于这个原因,丝网印刷厂只能用油墨供应商提供或推荐的溶剂,这是相当重要的。过量的不恰当的慢干剂,例如,可能让人误以为墨层已干,于是就堆放起来,结果印刷品还在不断地挥发。这就会造成印刷品集结成堆或相互粘连。对这种情况,必须研制一种配方,能够让丝网印刷厂印刷乙烯基压敏软片时风干后能够立即堆放,而又不至于出现粘连。这些系统具有一个额外的优势,就是在较低的温度下能够快速干燥。这意味着压敏贴纸能够在传输带上快速风干而不卷边,或者在很短的过道中不需要加热。一个生态学优势就是这些油墨配方都符合反污染条例的规定。 

  我已经提到了慢干剂的不正确使用这个例子,毫无疑问,很多的读者经历过承印物卷边最终导致多色印刷套位不准的问题。这种卷边或起皱折通常是因为稀释剂过量所造成。

  不是所有漆类油墨的附着力都依靠溶剂的作用。在一些情况下,清漆中活性溶剂的出现会带来一些问题,尤其是印刷增塑后的热塑塑料,如苯乙烯或丙烯酸树脂(Acrylics)等更是如此。这些产品,特别是在成型或注塑以后,会变得更“疯狂”:一种由于干固墨层的碎裂所造成的结果。这些碎裂实际上是塑料材料表面的碎裂继而传递到墨层表面的碎裂。也就是当过量的活性溶剂加入,导致塑料材料内部压力和张力的释放,最终导致碎裂的结果。在非增塑的聚苯乙烯(PS)和丙烯酸树脂(Acrylics)承印物表面也会出现碎裂,常常是在印刷成型物品表面时出现。然而,同样的油墨用于同样的承印物材料,只要是在成型之前进行印刷就可以避免这种情况。为了减少多数产品表面的碎裂,制造商研制了专门的油墨配方,但印刷厂必须意识到碎裂可能发现得很晚,有时候是在完成以后很长时间才发现。这就是为什么承印物必须提前测试或提供给油墨生产商测试后再进行正式印刷的另一个原因。 

  油墨在塑料承印物表面的附着力也可能受注塑脱离剂的严重影响。生产中用到的很多润滑剂都可以通过惰性溶剂将它们从塑料表面清除,而不会伤害塑料本身。硅润滑剂是一个特殊情况,可能需要使用碱性清洗液。许多的塑料材料都是通过活性剂来处理以减少表面静电,同时清除表面的灰尘和脏物。

  油墨生产商在油墨配方中使用了很多种色料,每种色料的防晒性和耐久性系数都应该很容易获得。“防晒性”和“耐久性”常常被误解:某种单一色料,从其本身来讲,可能具有很好的稳定性,但是,如果这种颜色与白色或其它颜色混合时,其稳定性可能会锐减。同样的道理,如果一种颜色通过加入与之相配的无色调和剂,以得到不同程度的透明或半透明效果的话,其稳定性可能又会出现大幅地降低。[next] 

  塑料材料的识别

  当对即将印刷的塑料材料类型不是很确信时,建议进行一些简单的试验来识别其特性和属类名称。有各种各样的方法来测试承印物材料,下面的一些提示或许会有些帮助: 

      1、乙烯基材料 

  乙烯基材料属于热塑塑料,有硬质的和软质的两种。一种检测乙烯基材料的方法就是通过被我称作的“热铜丝试验法”。当把加热后的铜丝置于乙烯基软片表面时,会马上恢复到火焰状态,产生黄色火焰。铜丝一旦被移走,火焰燃烧即停止。如果火焰可以接触到乙烯基软片,若为聚氯乙烯(PVC)的话,在火焰底部总可以看到有绿色火焰。燃烧乙烯基材料将会产生黑烟,有一股明显的氯气味道。 

  2、丙烯酸树脂

  跟乙烯基材料一样,丙烯酸树脂(Acrylics)亦为热塑塑料,但有与之不同的特性。对丝网印刷厂来说,这种材料在户外展示方面应用广泛。丙烯酸树脂材料可以进行真空成型加工,但若真要进行这种加工的话,必须格外仔细地选择油墨。丙烯酸树脂(Acrylics)油墨含有一些特别的树脂,这种树脂与丙烯酸树脂(Acrylics)拥有相同的底料系统。对丙烯酸树脂(Acrylics)材料,必须仔细检测其耐溶剂性能,因为很多情况下都会受到一些侵害,包括清洗液、丙酮和氧化剂等。建议使用专门的丙烯酸树脂(Acrylics)油墨配方,虽然合成涂料和一些清漆类油墨也适合。

  丙烯酸树脂(Acrylics)承印物最容易通过眼睛识别,不过,火焰测试也可以使用。将会产生黄色火焰,与乙烯基不一样的地方是,当火焰移走后将继续燃烧。丙烯酸树脂(Acrylics)也有一股不好闻的气味,并为丙烯酸树脂(Acrylics)所独有。在这种情况下,可以采用进一步的识别测试:在燃烧过程中,丙烯酸树脂(Acrylics)将会产生明显的劈啪声。另外一种识别丙烯酸树脂(Acrylics)的方法就是撕丙烯酸树脂(Acrylics)的边缘或用钢锯切一段:将会觉察到单体特有的气味。

  3、纤维素衍生物和纤维酯塑料

  这些是最为古老知名的热塑材料。这些材料当中,最早之一的一种材料的商业名称为“赛璐珞”。它们的使用在不断地减少,因为有些材料虽然有较强的抗挤压能力,但高度易燃、防晒性差。我们将主要看一下归到此类的其中两种材料:

  乙酸纤维——这种材料的印刷可以选择光亮乙烯基油墨、清漆类油墨和一些所谓的多用途塑料油墨。乙酸纤维主要有两种类型:二元乙酸纤维,对丝印油墨,通常来说基本没有什么大问题。三元乙酸纤维,会出现较为严重的附着力问题,可能需要特别配方。燃烧起来火焰中心为黄色,周围为蓝色。当火焰移走后还会继续燃烧。开始燃烧的时候有酸醋味道。

  乙酸丁酸纤维——这种材料可用于户外采购点展示牌,比乙酸纤维材料有更好的耐水性和耐候性。最明显的不同就是丁酸酯在密闭的容器内有一股难闻的味道。它的印刷可选择丙烯酸树脂(Acrylics)类油墨和一些清漆类油墨。一旦燃烧,就会产生与乙酸纤维一样的火焰,但同时还会有熔化的塑料滴下,气味与油脂腐臭味极为相似。

  4、烯烃材料

  最常见的两种为聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP)。聚乙烯(PE)广泛地应用于瓶子工业,因为这种材料强度大、质轻以及抗碎性能好。它可以注塑、冲压或成型,同时又易于上色。聚乙烯(PE)材料在印刷之前,必须进行表面处理,要么火焰处理,要么电晕处理。环氧油墨和合成漆通常被推荐用于这种材料表面的印刷。

  聚丙烯(PP)是常见的最轻的热塑材料之一,除了良好的表面硬度和和较强的抗刮磨性能外,比聚乙烯(PE)材料的刚性强。广泛用于瓶盖、药杯和一些家庭用品的制造。同样,通常也需要印前处理,环氧型油墨在多数情况下都适合。

  烯烃材料可以通过火焰特征来识别,即中心为蓝色,周围为黄色。换句话说,所产生的火焰与纤维素衍生物的火焰恰恰相反。烯烃材料能够熔化,滴成小滴,其气味与石蜡相似。

  有些承印物包含两种或两种以上的塑料材料,其中的一种为冲压、带凹槽的聚乙烯(PE)/聚丙烯(PP)共聚物。这种材料具有较为广泛的应用,如购买点广告、包装等。它们有着不同的商业名称。通常来说,这种产品的供应,要么已经过电晕处理,要么表面已带有涂层。必须记住,但是,电晕处理效果不会无限地持续。专门的油墨配方能够保证有好的附着力,即使是一些处理不均匀或不够好的产品。另外,这种专门的油墨配方还具有良好的耐水性能。即使是一些油墨在这种材料上表现出前期附着力较好,经过连续的雨水作用可能被很大程度地削弱,这也是为会么建议采用这种专门油墨配方的原因。

  5、聚苯乙烯

  这属于热塑塑料类。低强度的聚苯乙烯(PS)以其硬度、刚性、热和外形尺寸的稳定性以及灵活制造等方面区别于别的材料。虽然它比较硬,然而,聚苯乙烯(PS)制品也经常容易破碎。低强度的聚苯乙烯(PS)材料对溶剂的侵害也非常敏感。我们,然而,也注意到其它的共聚物,如高强度类的丁二烯-苯乙烯,以及常常被称为ABS的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物(本文后面另作讲述)。这些类型的强度要大得多,对溶剂的敏感性也比低强度的聚苯乙烯(PS)要弱一些。

  定向结构的聚苯乙烯(PS)在冲压过程中是按双轴定向方式生产的。克服了聚苯乙烯(PS)材料自身的易碎性、提高了强度,同时保留了普通聚苯乙烯(PS)材料原来的优点,如清晰度和外形尺寸的稳定性。

  还有一种为聚苯乙烯(PS)泡沫。这种材料,然而,对溶剂特别敏感,通常都需要专门的油墨配方。对多数的聚苯乙烯(PS)材料,丙烯酸树脂(Acrylics)类油墨配方是最为安全的。聚苯乙烯(PS)材料的识别,其火焰为亮黄色。当火焰移走后该材料会继续燃烧。

  6、ABS 

  ABS代表丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物。正如名称所暗示,其主要的元素是丁二烯和苯乙烯。用作印刷,于是,ABS具有很多类似的性质,以及能够采用很多类型的丙烯酸树脂(Acrylics)类的油墨配方。它可以是真空成型、吹塑、冲压或轧光等。具有特别好的化学抵抗性能、物理强度以及光亮度。但不幸的是,通过火焰测试无法识别ABS材料,很明显,由于含有苯乙烯和丁二烯组合成份。

  7、酚类

  酚类为热固型材料,在电子和家用电器行业具有较为广泛的应用。该材料具有良好的耐热性能和绝缘性能。可以模注成表面具有良好光洁度的硬质物件。它虽然具有较好的耐溶剂性和较低的吸水性,但曝露在强光底下会有发黄的现象。这种材料的印刷,建议选用环氧油墨。

  当火焰靠近这种材料时,不会燃烧但会出现碳黑状物质。同时,还会发出酚类所特有的气味。

  8、胺类塑料

  这种热固类包括蜜胺和尿素。从半透明到非透明颜色,存在各种不同的胺类塑料。这种材料硬度高、抗刮、不受酒精/油类/脂类的侵蚀。该材料还用于包装行业以及电子元件行业的填充。应该使用环氧油墨。当靠近火焰时,酚类材料会燃烧得很明亮,但火焰很快就会熄灭,随及形成炭黑状物。换句话说,很难将蜜胺和尿素从其它酚类中识别出来。

  9、聚碳酸酯材料

  这些为热固型塑料,最近为印刷厂所感兴趣。这种材料可以模注、浇铸或冲压。具有很好的耐潮、耐温和耐挤压性。实际上,它不可能破裂,多用于公共场所的警示标牌等方面。它还用于一些必须进行消毒处理的瓶子的生产。必须指出,然而,聚碳酸酯(PC)对溶剂的敏感程度比丙烯酸树脂(Acrylics)材料要高。

  一些乙烯基油墨以及丙烯酸树脂(Acrylics)配方油墨适合于这种材料。通过火焰测试不能识别聚碳酸酯(PC)材料,但要区别于丙烯酸树脂(Acrylics)材料,可以用破碎试验法。丙烯酸树脂(Acrylics)材料在铁锤的作用下会变得粉碎而聚碳酸酯(PC)材料反倒会击碎铁锤!

  10、聚酯材料

  这种材料在压敏领域有着广泛的应用。最为常见的产品是DuPont’s Mylar软片。这种材料为热塑塑料,必须采用专门的油墨配方,除非材料表面事先有底涂处理。有了底涂以后,在底涂表面可以印刷合成漆或涂料。[next] 

  一些建议和注意事项

  当然还有其他很多种没有谈到的塑料材料,上面所讨论的塑料材料是丝网印刷厂使用最多的。既然它们对油墨的适配性各有不同,丝网印刷厂在选择油墨时就变得很困难。当印刷这些材料时,在时间安排上必须要求有足够的时间进行测试。为了避免印刷出现问题,每家油墨生产商都会有相关的建议和使用说明书。油墨生产商将在自己的实验室条件下对客户所提供的承印材料进行试印,主要对油墨附着性方面进行测试。假定有足够的时间,油墨生产商可以就溶剂耐抗性、耐候性以及其它的性能提出建议。即使是这样,必须记住的是,油墨实验室的操作条件与多数印刷厂家的生产车间都会有所不同。所以,必须要有一定的误差空间。只有在实际印刷条件下进行的试验才比较安全。

  印刷厂必须时刻记住,不能完全依靠和相信承印物供应商和油墨供应商通过口头甚至书面形式所传达的信息。例如,必须记住,如果丝印厂在印刷客户提供的产品时,只凭理解认定它为聚酯材料,其惯用方式就是咨询油墨供应商选用什么样的油墨用于聚酯材料,而油墨供应商在没有亲自看到或进行物理试验的情况下,只能给出一些相关的建议。他们不可能做出任何具体的保证:首先,丝网印刷厂从客户那儿得到的信息的准确性没有保障。第二,如果是聚酯材料,它可以是带有涂层的,所以,甚至不需要用于聚酯材料的专门油墨。正确的方法应该是将承印物样品送到油墨供应商处进行印刷测试。

[时间:2010-04-12  来源:中国网印及制像协会]

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