Явление, при котором печатная краска прилипает к поверхности печатной подложки, является явлением адсорбции. Обычно мы называем его межфазным явлением. Оно относится к адгезии атомов и молекул одного вещества к поверхности другого. Существует еще одно подобное явление, называемое «абсорбцией», оно также является межфазным явлением. Этот процесс включает равномерное проникновение атомов и молекул одного вещества через границу раздела фаз, позволяя им проникать во внутренние пространства между атомами или молекулами другого вещества. Когда адсорбция и абсорбция происходят одновременно, для описания этого явления используется термин «адгезия». Сила адгезии, также называемая адгезией, обозначает силу, с которой краска прилипает к печатной поверхности. Для повышения этой адгезии следует уделять приоритетное внимание двум основным аспектам: пригодности краски для печати и пригодности материала подложки для печати.
1. Возможность печати чернилами
1. Решающая роль смолы в рецептурах чернил подчеркивается ее совместимостью с основой, поскольку она является ключевым компонентом носителя чернил, который напрямую влияет на прочность адгезии. В стандартной практике выбор чернил для металлических подложек требует использования эпоксидной смолы в качестве связующего из-за ее эпоксидных групп и реакционной природы, которые способствуют надежной адгезии при сшивании. И наоборот, для полиэтиленовых пластиков связующая смола должна отражать материал подложки, используя полиэтилен для оптимальной печати. Точно так же полипропилен служит подходящим связующим при печати на полипропиленовых подложках, поскольку они имеют сопоставимую полярность и молекулярную массу. Для полиуретановых материалов использование полиуретановой смолы в качестве связующего гарантирует, что слой красочной пленки обладает исключительной прочностью, износостойкостью и адгезионными свойствами при печати.
2. Эффективная печать на подложке требует точного соответствия параметров растворимости между растворителем смолы и компонентами подложки в чернилах. Когда эти параметры совпадают, растворитель оказывает эффект набухания на поверхности подложки, облегчая прохождение смолы через границу раздела и проникновение внутрь подложки. В конечном итоге этот процесс приводит к образованию прочной и долговечной адгезии между краской и подложкой.
3. Добавление подходящих добавок.
Для усиления адгезии первостепенное значение имеет включение подходящих усилителей адгезии. Эти промоторы действуют как связующие агенты, оптимизируя связь между смолой в чернилах и полимерным материалом подложки, в конечном итоге повышая адгезионную способность чернил.
Кроме того, включение сшивающих агентов играет ключевую роль в усилении адгезии. Создавая поперечные связи внутри клея, эти агенты не только снижают температуру образования пленки, но и значительно улучшают адгезию чернил. Кроме того, они повышают твердость, водостойкость, устойчивость к растворителям и скорость высыхания красочной пленки, что способствует повышению общей производительности.
2. Обработка поверхности подложек для чернил
Обработка пластмасс и полиэтиленовых пленок. Разнообразные молекулярные структуры, плотности, кристалличность и состав поверхностных полярных групп пластиков и пластиковых пленок приводят к существенным различиям в их свойствах даже в пределах одного и того же типа пластика, где плотности могут находиться в широком диапазоне. Эти факторы в сочетании с гладкостью поверхности, обусловленной производством, и включением стабилизаторов, которые придают кислотно-щелочную стойкость и антиокислительные свойства, часто приводят к плохой способности адсорбции чернил. Следовательно, значительно ухудшаются адгезия и износостойкость напечатанного слоя краски, что требует обработки поверхности перед печатью. Краеугольным камнем этой обработки является изменение полярности пластиковой поверхности, превращая обычно неполярные поверхности в поверхности, обладающие полярными группами, способными связываться с полярными группами, содержащимися в связующем веществе чернил. Это преобразование способствует прочному прилеганию чернил к пластиковой поверхности.
3. Распространенные методы обработки поверхности пластика чернилами.
(1) Обработка коронным разрядом
Для обработки коронным разрядом используется устройство, состоящее из двигателя переменного тока высокого напряжения, выходного трансформатора и пары электродов. Когда пластиковая пленка проходит через узкое пространство между этими электродами, высокое напряжение вызывает ионизацию атмосферного кислорода, образуя озон. Этот процесс заряжает поверхность пленки энергией, вызывая коронный разряд, вызывающий появление полярных групп. Следовательно, молекулярная полярность усиливается, повышая поверхностное натяжение. Одновременно обработка удаляет пыль и создает микроскопические углубления, незаметные для человеческого глаза, эффективно придавая поверхности шероховатость. Это преобразование повышает способность носителя поглощать чернила, что делает обработку коронным разрядом распространенным и эффективным методом в современной практике.
(2) Метод обработки пламенем
Метод обработки пламенем основан на быстром воздействии на пластиковую пленку окислительным пламенем. Такое быстрое прохождение через пламя устраняет микроскопические дефекты, выбивает невидимые заусенцы, значительно улучшая сцепление краски с поверхностью. Суть этой техники заключается в слове «быстро», так как любая задержка рискует «сжечь» поверхность, что может уменьшить адгезию краски и привести к отслоению как обработанной пламенем оксидной пленки, так и красочного слоя. Таким образом, для обеспечения оптимальных результатов температура обработки должна тщательно поддерживаться ниже порога термической деформации пластиковой пленки.
(3) Плазменная обработка
Плазменная обработка использует силу интенсивных электрических полей, высоких температур и энергии лазера для отрыва электронов от нейтральных атомов или молекул, превращая их в ионы — состояние, в котором положительные и отрицательные заряды находятся в равновесии, отсюда и термин «плазма». Радиочастотный генератор ускоряет этот процесс, излучая лазерную энергию высокого напряжения, инициируя характерный тлеющий разряд, который ионизирует окружающие газы, высвобождая каскад возбужденных электронов, ионов и атомов. Эти высокореактивные частицы сталкиваются с поверхностью пластика, вызывая структурные изменения поверхностно-активных групп, появление новых групп или свободных радикалов и, в конечном итоге, процесс осаждения. Эта двойная химическая и физическая модификация поверхности полимера придает полярность, позволяя вновь приобретенным полярным группам образовывать прочные связи с полярными компонентами связующего вещества краски, тем самым заметно улучшая адгезию краски.
(4) Метод химической обработки и обработки растворителями
При использовании химических методов обработки и обработки растворителями поверхность пластика подвергается окислению окислителем. Эта реакция окисления приводит к образованию гидрофильных групп и других функциональных групп на поверхности пластиковой пленки, способствуя взаимодействию с полярными группами, присутствующими в чернилах. За счет окисления значительно усиливается адсорбция чернил на поверхности. Для более толстых пленок возможна обработка растворителем с использованием поверхностно-активных веществ или хлорированных растворителей, таких как дихлорэтан, пентахлорэтан и трихлорэтилен. Этот подход изменяет смачиваемость поверхности пластиковой пленки и может нейтрализовать добавки, введенные в процессе производства, такие как пластификаторы и антиоксиданты. Параллельно методы химической обработки включают нанесение определенных химикатов, таких как перманганат калия, хлорсульфоновая кислота и циклоалкилхромовая кислота, непосредственно на поверхность пластиковой пленки. Этот процесс химического травления посредством коррозии повышает способность пленки смачиваться чернилами, что в конечном итоге улучшает адгезию чернил и общее качество печати.
(5) Обработка для устранения статического электричества
Необходимость устранения статического электричества перед печатью на пластиковых пленках, которые по своей сути являются хорошими электроизоляторами, склонными к накоплению статического заряда и притяжению пыли, имеет первостепенное значение для оптимизации адгезии краски. Краеугольным камнем этого процесса является применение антистатиков, прежде всего составов на основе силикона или поверхностно-активных веществ. В случае силиконовых антистатиков подготовительные этапы включают в себя очистку поверхности от жира и влаги с помощью растворителей, таких как метанол или этанол. Затем средство тщательно наносится кистью, валиком или погружением, обеспечивая тщательное покрытие. Этот процесс, оптимально проводимый при температуре от 30°C до 40°C или от 60°C до 80°C в течение примерно 3 часов, требует тщательной сушки и 5-часового периода отдыха после нанесения, чтобы обеспечить максимальную эффективность перед началом печати. Альтернативно, поверхностно-активные антистатики действуют по другому механизму, повышая проводимость и снижая поверхностное сопротивление для рассеивания статических зарядов. Их методы нанесения аналогичны методам нанесения силиконовых средств, включая нанесение валиком или погружение, что обеспечивает такой же уровень тщательности во время процесса. Оба подхода, используя разные механизмы, направлены на устранение статического электричества и подготовку поверхности пластиковой пленки к оптимальному прилипанию чернил.
Хотя вышеупомянутые методы обработки широко применимы к различным типам пластиков, существуют определенные пластики, наделенные полярными группами на своей поверхности, такие как полистирол и поливинилхлорид (ПВХ). Эти материалы, характеризующиеся шероховатой текстурой и относительно низкой плотностью, обладают уникальными свойствами, которые делают ненужной предварительную обработку. Следовательно, их можно непосредственно подвергать процессам печати без необходимости предварительной модификации поверхности.
4. Обработка чернилами металлических подложек.
На этапах транспортировки и хранения металлы защищены защитным покрытием из нержавеющего масла и технологической смазки. Однако эти металлы, по своей природе химически активные, обладают тенденцией поглощать атмосферную влагу и кислород при длительном воздействии, что приводит к образованию оксидной пленки. Эта оксидная пленка в сочетании с нержавеющим масляным слоем представляет собой мощный барьер против прилипания чернил, вызывая отталкивание и предотвращающий смачивание. Поэтому становится обязательным подготовить металлическую поверхность путем соответствующей обработки перед процессом печати.
5. Обработка чернилами стеклянной поверхности.
Стекло, состоящее преимущественно из SiO2, обладает уникальной структурной характеристикой: атомы кремния встроены в его матрицу, а атомы кислорода доминируют на его поверхности. Такая конфигурация приводит к высокой поверхностной энергии, предрасполагающей ее к взаимодействиям с внешними веществами. Например, под воздействием воздуха поверхность стекла вступает в реакцию с водородом с образованием гидрофильных групп, особенно ОН (гидроксильных) фрагментов, которые накапливаются на ее поверхности, препятствуя адгезии чернил. Кроме того, наличие на поверхности стекла ионов щелочных металлов, особенно тех, которые образуют связи Na-O, создает дополнительную проблему. Эти связи подвержены разрушению в присутствии воздуха и воды, что усугубляет проблему прилипания чернил. Следовательно, перед печатью на стекле необходима подготовительная обработка поверхности. В следующем разделе описываются несколько распространенных методологий лечения, используемых с этой целью.
(1) Липофильное лечение
Липофильная обработка представляет собой стратегический подход, заключающийся в нанесении силанового связующего агента на поверхность стекла. Этот процесс способствует образованию липофильных групп, значительно улучшая сродство стекла к чернилам. Одна из реализаций предполагает покрытие поверхности 0.5-1% раствором связующего агента, растворенного в этаноле, который при гидролизе обеспечивает устойчивое сродство. В качестве альтернативы связующий агент можно предварительно смешать с чернилами в концентрации от 1% до 5%, что позволит ему самопроизвольно диффундировать на поверхность стекла после печати.
(2) Обезжиривание.
На этом этапе основное внимание уделяется повышению смачиваемости путем удаления масел и жиров с поверхности стекла. Этого можно добиться либо промывкой растворителями, такими как ацетон или метилэтилкетон (МЭК), либо, альтернативно, использованием паров дихлорэтилена для эффективного процесса обезжиривания.
(3) Обработка сильной кислотой
Обработка сильной кислотой используется как средство удаления ионов щелочи с поверхности стекла. Этот метод предназначен для дальнейшего усиления адгезии чернил, обеспечивая оптимальное качество печати и долговечность.
(4) Физическое лечение
В дальнейшем в игру вступают методы физической обработки, в которых используется либо мелкий абразивный порошок для легкой пескоструйной обработки, либо водная наждачная бумага для водной шлифовки. Эти методы направлены на улучшение поверхности стекла путем удаления загрязнений, тем самым улучшая его способность воспринимать и прилипать к чернилам.
Более подробную информацию о чернилах вы можете проверить:
Каковы параметры тестирования производительности чернил?
Руководство по красителям для тканей: (типы, применение, методы и как купить)
НАШИ ПИГМЕНТНЫЕ ПОРОШКИ
1 мысль на тему «Как улучшить адгезию чернил к различным поверхностям?»
Мне кажется отличная идея