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特种印刷材料的适性特种印刷材料的适性特种印刷的分类与应用绪论

特种印刷材料的

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出处:搜塑 浏览:20 更新时间:2009-3-19 16:31:00

特种印刷的印刷材料主要包括印版、承印材料和呈色材料等。除了印版种类较多外,承印材料和呈色材料

也非常广泛,品种繁多。如承印材料就有金属、塑料、合成树脂、玻璃、陶瓷、搪瓷、皮革等,各种材料的性

质差别很大,承印材料表面状态也各不相同,有平面的,也有曲面的。呈色材料不仅仅是由油墨呈色,还有的

印刷方法不使用油墨,而是模压的干涉波纹。所有这些材料与普通印刷一样也有一个材料的印刷适性的问题,

绝大多数承印材料的表面无吸收性,给油墨的附着产生很多技术难题,因此材料的印刷适性也就更为复杂。由

于特种印刷涉及的材料比较多,不可能——分析,在此仅对一些主要的印刷材料进行重点介绍。

一、版材

特种印刷所使用的印刷方法除了少数(如数字印刷)具有其独特的印刷工艺外,其他多

数是采用常规的平版、凸版、凹版、孔版印刷。因此,其印刷的印刷适性要求应视特种印刷所选用的印刷方法

而定。如金属印刷,若是采用平版印刷,那么其印版与普通平版大体上是一致的,必须保持印版表面的亲水、

亲墨的平衡,以达到一定的质量要求,但是由于其承印对象不同,金属印刷的承印表面是金属,表面对油墨的

吸附和固着过程不完全相同,由于油墨性质和粘度的差别,对印版式的适性要求有所不同。再如,柔性版印刷

其版材虽然也发球凸版印刷范畴,但由于版材柔软而富有弹性,变形较大,耐溶剂性差,因此,柔性版印刷的

传墨性、印版与油墨的为60线/cm时,最多也只能再现3%的网点,高光到中间调网点增加比较大,反差降低,

图像边缘容易产生挤墨现象,印刷作业难度较大。因此,各种印版除了其本身的适性外,还必须考虑与油墨、

承印物之间的适性关系。

二、承印材料

特种印刷承印材料种类繁多,常被认为是几乎除了空气和水以外,没有不可被印刷的材

料,可见其承印材料(见附录二)极其广泛。有柔软的塑料薄膜,也有刚性很强的金属板材;有平面的,也有

曲面微米的金属箔片,也有厚达数厘米的板材;有平面的,也有曲面的;有多孔的纺织纤维制品,也有表面光

滑的玻璃、搪瓷、陶瓷制品;有小到仅数平方毫米的电子元器件,也有大到数平方米的装饰板等。从印刷角度

而言,在如此复杂的承印材料中,一个共同的难题是使印刷油墨针对不同材料必须牢固粘附,经久耐用,保证

产品印刷的质量要求。为此,要求各种印刷材料表面应具有一定的印刷适性,如对油墨的吸附性、润湿度等。

由于特种印刷的承印材料种类繁多,在此仅对某些具有一定代表性的承印材料的性质、印刷适性进行介绍。

1.金属及其表面的印刷适性处理

用于印刷的金属主要有铝板、铝箔、镀锌钢板、无锡钢板等。一般来说,油墨对金属表

面的润湿属于一种粘附润湿。因此,从粘附功理论来讲,如果油墨润湿金属承印材料的粘附功为W

a

,油墨(粘

附剂)的表面张力为γ

Sg

,油墨与金属材料之间的界面张力为γ

Sl

,那么它们三者的关系应为:W

a

= γ

Sg

- γ

Sl

+

γlg 。显然,W a 愈大则油墨与金属表面之间的界面粘附愈牢固。因此必须提高承印材料的表面张力γSg 。或

者说,提高油墨的表面张力γ

lg

,降低油墨与金属之间的界面张力γ

Sl

,同样可增加金属表面对油墨的粘附功,

从而提高油墨的粘附力。

纯金属的表面能一般是比较高的,通常都超过100mN/m 以上(见表1-1金属表面张力),而印刷油墨表面

能则往往较低,只有30mN/m ,因此从热力学的观点出发,油墨对金属的粘附润湿是一个自发的过程,能够较

好地润湿金属表面。但是,普通金属表面常常被一些有机或无机化合物所污染,致使金属表面产生较大的变

化。一般金属表面常以氧化层出现,如铁和空气或水接触后,铁被氧化成Fe

2

O

3

和FeO的氧化层,结果使铁的

表面能降低,接触角增大削弱了金属表面的润湿性。

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少也会有不同几何形状的细孔或呈现不凹凸不平的粗糙度,因此适当的粗糙度,可增加金属的比表面积,会有

利于粘附,但表面过于粗糙则由于深凹处积存空气反而会使粘附力降低。因此金属承印材料使用前必须进行适

性处理,以最大限度地提高对油墨的粘附力,具体方法有以下几种:

(1)采用溶剂或清洗剂将金属表面的防锈油脂、脏污以及氧化物等异物清洗干净,提高金属表面的活性。

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2)

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对于某些金属,如铝可以通过磷酸、铬酸电解液进行阳极氧化处理,获得特殊的多孔性氧化层结构,

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不但可以增加铝的比表面积,而且还可形成毛细现象增加吸附能力。

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(3)在金属表面上涂敷结合剂以增加其对油墨的粘附力。

2.玻璃及其表面的印刷处理

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我们知道制造玻璃的主要原料是SiO

2、Al

2

O

3

、Fe

2

O

3

等氧化物,玻璃是这些氧化物经加热呈熔融状态

后,再经冷却而制成的,它是一种无定形的固体,广泛应用于制造玻璃器皿、建筑材料和装饰工业。

玻璃在各方向具有同性,受热时,从固态变成为粘滞态是渐进变化的,而且熔融态和固态是可逆的。

从化学结构上看,无论是硅酸盐还是硼酸盐的熔体在冷却变为玻璃时都含有许多负离子团,随着温度的下降,

这些负离子团聚合为大型的离子团并形成网络结构。例如,硅酸玻璃在熔体中就含有(SiO

4)4- 、(Si

2

O

7

)6-

等负离子团,在这些负离子团聚合成的网络结构中,硅原子处于锥体中心,氧原子则处于四个顶角并和相邻的锥体所共有。由于玻璃表面层质点存在着剩余键力而形成较强的表面张力,一般在200~30mN/m,也属于高能表面,有益于油墨的吸附,尤其是更容易吸附带正离子的物质。

玻璃的另一个重要特性是亲水性,这是因为硅酸盐玻璃表面的极性基团具有很强的吸附力,水使硅氧键断裂并形成硅醇基,其化学反应式为:H

2

O+Si—O—S i→2(SiOH)

这种硅醇基极性稳定,从而使玻璃表面成为强极性的亲水表面,往往可以使水的润湿接触角趋于零。

由于玻璃表面能较高,所以即使新制成的玻璃表面一旦遇到空气也会很快被一层吸附膜所覆盖,从而降低了表面能,使润湿性变差。表1-2为玻璃和陶瓷的表面张力值。

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性,使之对油墨易于润湿,以达到其印刷适性的要求,其处理方法有。

(1)采用表面处理剂对玻璃表面进行处理

例如使用一种有机硅氧烷偶联剂均匀涂擦在干净的玻璃表面上,硅氧烷水解生成硅醇基,这些硅醇基和玻璃表面可以形成氢键,也可以缩合为硅氧键从而形成牢固的化学结构,而有机硅氧烷的另一端是有机基团,其与油墨有良好的亲和力,甚至可以发生化学交联,从而提高玻璃表面与油墨的吸附强度。

(2)采用脱脂和化学方法等综合处理

例如先用丙酮、甲乙酮清洗玻璃表面使之脱脂,然后用铬酸、重铬酸盐、硫酸液在室温下浸泡10~20min,再用蒸馏水洗净并干燥。

(3)采用机械方法处理

例如用水磨砂进行水磨,或在中性洗涤剂中进行机械打磨,以增加比表面积,减小润湿接触角,便于油墨的润湿,最后用蒸馏水充分洗净,室温下干燥。

3.瓷及其表面的印刷适性处理

陶瓷的主要原料是长石、石英、粘土和一些化学原料,其制造过程是将原料制成坯体(上釉或不上釉),然后经高温烧结而成。因此其化学组成主要是以硅酸盐为主体,从结构上看是由结晶物质、玻璃态物质以及微孔所组成复杂系统,它广泛应用于绝缘材料、电子器件、建筑材料和日常生活器皿等。

陶瓷表面与玻璃一样也具有较商的表面能,一般为200~450mN/m ,见表1-2。陶瓷在高温烧结中会产生一系列物理化学变化,最后形成以O2- 离子为中心的负离子团网络,一些体积较小的阳离子介于网络之中。由于表面的离子具有剩余的键力而呈高能态,其键力的强弱取决于离子极性化的程度,极性化越强的离子其表面能越高,反之则低。因为陶瓷的表面能高,所以陶瓷易于吸附油墨,但是暴露在空气中的陶瓷也在极易在表面形成一层吸附膜,从而导致表面能和表面活性的降低,润湿性变差。因此,印刷之前必须经过化学清洗剂处理,去除表面上的污垢、油脂和脏物以提高陶瓷的表面活性。

4.塑料及其表面的印刷适性处理

塑料分为热塑性塑料和热固性塑料,广泛应用于生活制品、电子器件、工业建筑和装饰装潢等,还有

近年来新开发的层压技术,将塑料薄膜与其他材料层压制成的复合材料。由于塑料具有防潮、抗氧化、密封性好、质轻和表面光滑等特点已成为包装工业新的一族。塑料表面如果通过彩色印刷更可获得色泽鲜艳、图案层次清晰、光泽度极好的塑料印刷品,备受人们青睐。

用于印刷的塑料种类繁多,主要有聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)、尼龙(PA)、双向拉伸聚丙烯(BOPP)、聚酯(PEI)、聚偏二氯乙烯和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)等。

(1)塑料表面的特性

塑料表面的印刷与纸张表面的印刷有很大的区别,主要表现在塑料的表面对印刷油墨的附着性比较

差,这是由塑料的表面特性所决定的,而且随分子结构形式、极性基团的多少、结晶程度和塑料的化学稳定性的不同而变化,塑料表面的特性主要有以下几个方面。

①分子结构非极性

②大多数塑料薄膜印刷的塑料分子结构基本上是不带极性的,如聚乙烯的分子结构为- CH

2 - CH

2

,不含

极性基团,惰性比较强,不容易接受印刷油墨。

塑料是属于高分子聚合物,其表面张力一般都比较小(见表1-3),大多数仅在30~50mN/m之间,表面张力越小,越不易被液体所润湿,如聚乙烯、聚丙烯等塑料。因此要想使油墨与塑料承印材料的表面有良好的接触,承印材料的表面就必须得到充分的润湿,即承印材料的表面的张力必须等于或大于印刷油墨的表面张力,才有可能润湿。

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