Fænomenet, at trykfarven klæber til overfladen af tryksubstratet, er et adsorptionsfænomen. Vi kalder det normalt for et grænsefladefænomen. Det vedrører adhærensen af atomer og molekyler fra ét stof til overfladen af et andet. Der findes et andet lignende fænomen kaldet "absorption", det er også et grænsefladefænomen. Processen involverer den ensartede permeation af atomer og molekyler fra ét stof gennem grænsefladen, hvilket giver dem mulighed for at trænge ind i de indre rum mellem atomerne eller molekylerne i et andet stof. Når både adsorption og absorption forekommer samtidigt, anvendes udtrykket "adhæsion" til at beskrive dette fænomen. Adhæsionsstyrke, også kaldet adhæsion, angiver den kraft, hvormed blæk klæber til trykoverfladen. For at forbedre denne adhæsion bør to primære aspekter prioriteres: blækkets egnethed til trykning og substratmaterialets trykbarhed.
1. Blæktrykbarhed
1. Harpiksens kritiske rolle i blækformuleringer understreges af dets kompatibilitet med underlaget, idet det er en central komponent i blækvehiklet, som direkte påvirker vedhæftningsstyrken. I standardpraksis kræver blækvalg til metalsubstrater brugen af epoxyharpiks som bindemiddel på grund af dets epoxygrupper og reaktive natur, der fremmer robust vedhæftning ved tværbinding. Omvendt, for polyethylenplast, bør bindemiddelharpiksen afspejle substratmaterialet ved at bruge polyethylen for optimal trykbarhed. På samme måde tjener polypropylen som det passende bindemiddel, når der udskrives på polypropylensubstrater, da de deler sammenlignelig polaritet og molekylvægt. For polyurethanmaterialer sikrer anvendelse af polyurethanharpiks som bindemiddel, at blækfilmlaget besidder enestående holdbarhed, slidstyrke og vedhæftningsegenskaber ved udskrivning.
2. Effektiv udskrivning på et substrat nødvendiggør et tæt match i opløselighedsparametre mellem harpiksopløsningsmidlet og substratkomponenterne i blækket. Når disse parametre stemmer overens, udøver opløsningsmidlet en kvældende effekt på substratoverfladen, hvilket letter harpiksens gennemløb over grænsefladen og indtrængning i substratets indre. Denne proces resulterer i sidste ende i dannelsen af en stærk og holdbar vedhæftning mellem blækket og underlaget.
3.Tilsætning af egnede tilsætningsstoffer.
For at styrke vedhæftningen er inkorporering af egnede vedhæftningsfremmende midler altafgørende. Disse promotorer fungerer som koblingsmidler, der strømliner bindingen mellem harpiksen i blækket og polymersubstratmaterialet, hvilket i sidste ende øger blækkets vedhæftningsevne.
Endvidere spiller inklusion af tværbindingsmidler en central rolle i at styrke vedhæftning. Ved at skabe tværbindinger i klæbemidlet sænker disse midler ikke kun filmdannelsestemperaturen, men forbedrer også blækkets vedhæftning betydeligt. Derudover forbedrer de blækfilmens hårdhed, vandbestandighed, opløsningsmiddelbestandighed og tørrehastighed, hvilket bidrager til en overordnet overlegen ydeevne.
2. Overfladebehandling af underlag til blæk
Behandling af plast og plastfolie. De forskellige molekylære strukturer, tætheder, krystalliniteter og overfladepolære gruppesammensætninger af plast og plastfilm fører til væsentlige variationer i deres egenskaber, selv inden for den samme plasttype, hvor tætheder kan spænde over et bredt område. Disse faktorer, kombineret med produktionsinduceret overfladeglathed og inkorporering af stabilisatorer, der giver syre-base-resistens og antioxidationsegenskaber, resulterer ofte i dårlige blækadsorptionsevner. Som følge heraf påvirkes vedhæftningen og slidstyrken af det trykte blæklag betydeligt, hvilket nødvendiggør overfladebehandling før trykning. Hjørnestenen i denne behandling involverer ændring af polariteten af plastoverfladen, transformation af typisk ikke-polære overflader til dem, der har polære grupper, der er i stand til at binde sig til de polære grupper, der findes i blækkets bindemiddel. Denne transformation fremmer en robust vedhæftning af blækket til plastoverfladen.
3. Almindelige blækoverfladebehandlingsmetoder til plast
(1) Corona-udledningsbehandling
Corona-udladningsbehandlingen anvender en enhed, der er struktureret med en højspændingsvekselstrømsmotor, en udgangstransformer og et par elektroder. Når plastikfilmen krydser det smalle mellemrum mellem disse elektroder, udløser en højspænding ionisering af atmosfærisk oxygen, hvilket giver ozon. Denne proces giver energi til filmens overflade og initierer en koronaudladning, der foranlediger fremkomsten af polære grupper. Som følge heraf intensiveres den molekylære polaritet, hvilket hæver overfladespændingen. Samtidig eliminerer behandlingen støv og skaber mikroskopiske fordybninger, der er umærkelige for det menneskelige øje, hvilket effektivt gør overfladen ru. Denne transformation styrker substratets evne til at absorbere blæk, hvilket gør coronaudladningsbehandling til en udbredt og effektiv metode i nuværende praksis.
(2) Flammebehandlingsmetode
Flammebehandlingsmetoden fungerer efter princippet om hurtigt at udsætte plastfilmen for en oxiderende flamme. Denne hurtige passage gennem flammen eliminerer mikroskopiske ufuldkommenheder, slår usynlige grater ud, hvilket væsentligt forbedrer blækkets vedhæftning til overfladen. Essensen af denne teknik ligger i ordet "hurtig", da enhver forsinkelse risikerer at "brænde" overfladen, hvilket kan mindske blækvedhæftningen og resultere i løsrivelse af både den flammebehandlede oxidfilm og blæklaget. Behandlingstemperaturen skal således omhyggeligt holdes under plastfilmens termiske deformationstærskel for at sikre optimale resultater.
(3) Plasmabehandling
Plasmabehandling udnytter kraften fra intense elektriske felter, høje temperaturer og laserenergi til at fjerne elektroner fra neutrale atomer eller molekyler og omdanne dem til ioner - en tilstand, hvor positive og negative ladninger er i ligevægt, deraf udtrykket plasma. En RF-generator giver næring til denne proces ved at udsende laserenergi ved høje spændinger, initiere en karakteristisk glødeudladning, der ioniserer omgivende gasser, udløser en kaskade af energiserende elektroner, ioner og atomer. Disse meget reaktive partikler kolliderer med plastoverfladen, hvilket medfører strukturelle ændringer i overfladeaktive grupper, fremkomsten af nye grupper eller frie radikaler og i sidste ende en aflejringsproces. Denne dobbelte kemiske og fysiske modifikation af polymeroverfladen introducerer polaritet, hvilket gør det muligt for de nyerhvervede polære grupper at danne stærke bindinger med de polære komponenter i blækkets bindemiddel, og derved markant forbedre blækvedhæftningen.
(4) Kemisk og opløsningsmiddelbehandlingsmetode
Ved anvendelse af kemiske og opløsningsmiddelbehandlingsmetoder undergår plastoverfladen oxidation med et oxidationsmiddel. Denne oxidationsreaktion foranlediger dannelsen af hydrofile grupper og andre funktionelle dele på plastfilmens overflade, hvilket fremmer interaktioner med de polære grupper, der er til stede i blæk. Ved at udnytte oxidation styrkes adsorptionen af blæk på overfladen betydeligt. Til anvendelser med tykkere film bliver opløsningsmiddelbehandling en mulighed ved at bruge overfladeaktive stoffer eller klorerede opløsningsmidler som dichlorethan, pentachlorethan og trichlorethylen. Denne tilgang modificerer befugtningen af plastfilmens overflade og kan neutralisere tilsætningsstoffer, der indføres under fremstillingen, såsom blødgørere og antioxidanter. Parallelt hermed involverer kemiske behandlingsmetoder påføring af specifikke kemikalier, såsom kaliumpermanganat, chlorsulfonsyre og cycloalkylchromsyre, direkte på plastfilmens overflade. Denne kemiske ætsningsproces forbedrer gennem korrosion filmens evne til at væde med blæk, hvilket i sidste ende forbedrer blækkets vedhæftning og overordnede udskriftskvalitet.
(5) Behandling for fjernelse af statisk elektricitet
Nødvendigheden af eliminering af statisk elektricitet før udskrivning på plastikfilm, som i sagens natur er gode elektriske isolatorer, der er tilbøjelige til statisk ladning og støvtiltrækning, er altafgørende for at optimere blækvedhæftning. Hjørnestenen i denne proces ligger i anvendelsen af antistatiske midler, primært silikonebaserede eller overfladeaktive midler. I tilfælde af antistatiske silikonemidler involverer de forberedende trin, at overfladen fjernes for fedt og fugt ved hjælp af opløsningsmidler som methanol eller ethanol. Efterfølgende påføres midlet omhyggeligt, enten gennem børstning, rulning eller nedsænkning, hvilket sikrer en grundig dækning. Denne proces, der udføres optimalt ved temperaturer mellem 30°C til 40°C eller 60°C til 80°C i ca. 3 timer, nødvendiggør grundig tørring og en hvileperiode på 5 timer efter påføring for at tillade maksimal effektivitet, før udskrivningen påbegyndes. Alternativt virker overfladeaktive antistatiske midler på en anden mekanisme, der forbedrer ledningsevnen og reducerer overflademodstanden til at sprede statiske ladninger. Deres påføringsmetoder afspejler silikonemidlernes, der involverer rullebelægning eller nedsænkning, hvilket sikrer en tilsvarende grad af omhyggelighed under processen. Begge tilgange, gennem forskellige mekanismer, sigter mod at eliminere statisk elektricitet og forberede plastfilmoverfladen til optimal blækvedhæftning.
Mens de førnævnte behandlingsmetoder er vidt anvendelige på tværs af forskellige plasttyper, findes der visse plasttyper, der i sagens natur er udstyret med polære grupper på deres overflader, såsom polystyren og polyvinylchlorid (PVC). Disse materialer, der er karakteriseret ved deres ru tekstur og relativt lave tæthed, udviser unikke egenskaber, der gør forbehandling unødvendig. Som følge heraf kan de direkte udsættes for trykprocesser uden behov for forudgående overflademodifikationer.
4. Blækbehandling af metalsubstratmaterialer
Under transport- og opbevaringsfaserne er metaller beskyttet af en beskyttende belægning af rustfri olie og processmøremiddel. Disse metaller, der i sagens natur er reaktive, har imidlertid en tendens til at absorbere atmosfærisk fugt og ilt ved længere tids eksponering, hvilket fører til dannelsen af en oxidfilm. Denne oxidfilm, kombineret med det rustsikre olielag, udgør en formidabel barriere mod blækvedhæftning, hvilket forårsager frastødning og anti-befugtningseffekter. Så det bliver bydende nødvendigt at forberede metaloverfladen gennem passende behandling før udskrivningsprocessen.
5. Blækbehandling til glasoverflade
Glas, der overvejende består af SiO2, udviser en unik strukturel karakteristik, hvor siliciumatomer er indlejret i dets matrix, mens oxygenatomer dominerer dets overflade. Denne konfiguration resulterer i en høj overfladeenergi, der disponerer den for interaktioner med eksterne stoffer. For eksempel, ved eksponering for luft, reagerer glasoverfladen med brint for at generere hydrofile grupper, især OH (hydroxyl) dele, som akkumuleres på overfladen, hvilket hindrer blækvedhæftning. Ydermere udgør tilstedeværelsen af alkaliioner, især dem, der danner Na-O-bindinger, på glasoverfladen en yderligere udfordring. Disse bindinger er modtagelige for forstyrrelser i nærvær af luft og vand, hvilket forværrer problemet med blækvedhæftning. Derfor er det nødvendigt med forberedende overfladebehandlinger før trykning på glas. Det efterfølgende afsnit skitserer flere almindelige behandlingsmetoder, der anvendes til dette formål.
(1) Lipofil behandling
Lipofil behandling er en strategisk tilgang, der involverer påføring af silankoblingsmidler på glasoverfladen. Denne proces fremmer dannelsen af lipofile grupper, hvilket væsentligt forbedrer glassets affinitet over for blæk. En implementering indebærer belægning af overfladen med en 0.5 % til 1 % opløsning af koblingsmidlet opløst i ethanol, som ved hydrolyse etablerer en robust affinitet. Alternativt kan koblingsmidlet forblandes i blækket i en koncentration på 1% til 5%, hvilket tillader det spontant at diffundere på glasoverfladen efter trykning.
(2) Affedtningsbehandling
Dette trin fokuserer på at forbedre fugtbarheden ved at fjerne olier og fedtstoffer fra glasoverfladen. Dette kan opnås enten ved at vaske med opløsningsmidler som acetone eller methylethylketon (MEK), eller alternativt ved at anvende dichlorethylendamp til en effektiv affedtningsproces.
(3) Stærk syrebehandling
Stærk syrebehandling anvendes som et middel til at fjerne alkaliioner fra glasoverfladen. Denne metode er designet til yderligere at styrke vedhæftningen af blæk, hvilket sikrer optimal udskriftskvalitet og holdbarhed.
(4) Fysisk behandling
Efterfølgende kommer fysiske behandlingsmetoder i spil, hvor der anvendes enten fint slibepulver til let sandblæsning eller vandslibepapir til vandslibning. Disse teknikker har til formål at forfine glasoverfladen ved at fjerne forurenende stoffer og derved forbedre dens evne til at acceptere og klæbe til blæk.
Flere oplysninger om blæk kan du tjekke:
Hvad er præstationstesten for blæk?
Vejledning om stoffarvestoffer: (typer, anvendelser, teknikker og hvordan man køber)
VORES PIGMENTPULVERPRODUKTER
1 tanke om “Hvordan forbedrer man blæks vedhæftning på forskellige underlag?”
Det forekommer mig en glimrende idé