瓶子表面印刷屬于容器印刷，用曲面網(wǎng)版印刷機就可以完成。而對于用無極性的PE、PP材料加工成的塑料瓶，如洗發(fā)水、沐浴露、化妝品、殺蟲劑等包裝瓶的印刷一般皆選用光固化(UV)油墨，所以網(wǎng)印前必須對PE、PP表面進行處理方能解決油墨在其上的附著問題。那么光固化油墨的最佳固化條件是什么?PE、PP塑料瓶如何極化處理才能達到好的著墨效果?就此問題敘述如下。

一、UV油墨的基本知識

1.UV油墨的組成

a.反應(yīng)性稀釋劑(又稱稀釋劑單體)是一種分子量較小的化合物，它可降低黏度，起分散顏料樹脂和稀釋作用，決定油墨的表面特性，如黏度、硬度、柔軟性。它不揮發(fā)，并且參與UV樹脂固化交聯(lián)反應(yīng)。

b.添加劑(又稱助劑)包括顏料、潤滑劑、增厚劑、填充料、促固劑等，它影響到油墨的顏色、固化速度、墨層厚度、印刷適性及油墨的耐候性等。

c.光固樹脂，它是UV油墨的主要組成部分，即UV油墨的連接料，決定UV油墨的光澤附著力。不同的油墨用不同的樹脂來適應(yīng)不同材質(zhì)的承印物。

d.引發(fā)劑，它是激發(fā)交聯(lián)反應(yīng)的化學(xué)物質(zhì)。作為光化學(xué)反應(yīng)，引發(fā)劑--經(jīng)受到光激發(fā)吸收光子后便變得非?；钴S，產(chǎn)生自由基，能量傳遞到其它感光性高分子，產(chǎn)生連鎖反應(yīng)，把單分子物、添加劑、光固樹脂結(jié)合起來使油墨發(fā)生固化反應(yīng)。

2.UV油墨固化對固化系統(tǒng)的要求

①反射罩的類型反射罩分為聚焦型非聚焦型和多面反射型(如圖1)。

一般使用聚焦型、非聚焦型和多面反射型常用來固化光油。

②UV燈

a.UV燈的功率要滿足能穿透UV油墨達到固化的要求。

b.UV燈的最大壽命不能超過1200h，建議使用1000h就更換下來。

c.UV燈使用500h后旋轉(zhuǎn)180°，若有兩支UV燈可交替使用。

d.燈管清潔后逆時針旋轉(zhuǎn)90°，可重復(fù)3次。

e.在安裝和清洗UV燈時要小心

③固化系統(tǒng)的檢測

a.可用能量計測量UV燈的輸出能量。

b.用UV、IMAP波形顯示器顯示出UV燈的波峰圖，若顯示出的波峰圖頂端很尖，說明固化系統(tǒng)無問題；若頂端為駝峰狀，說明反射罩有灰塵；若頂端為圓形說明燈管老化見圖2。

④光固化的要素

a.UV燈的功率：即UV光的輻射量，也稱穿透力，一定要滿足紫外固化油墨的要求。若UV燈的功率不夠，即使光照時間再長，也達不到完全固化，或者重復(fù)固化次數(shù)也不能使油墨固化。所以當(dāng)UV燈的功率不夠時，就需通過高功率的燈使油墨固化。這是因為低功率的燈發(fā)出的UV光不能穿透到墨層底部，不能達到底部固化。

b.固化速度：固化速度要從兩方面來考慮，一是充分固化，二是以最佳的固化速度固化。確定最佳固化速度的方法是先以某一速度通過UV機固化，如果固化了，再加快速度直到通過固化機出來的墨層不能固化為止。這時，就能確定最佳固化速度了，即開始不固化的速度×0.8=最佳固化速度。

c.UV燈的光譜波長范圍，即UV燈的分光感度范圍一定要與UV油墨相匹配，一般要求UV燈的波長范圍為180~420nm。

⑤附著力的測試

將印件通過UV機后冷卻至室溫，可將印件劃格6mm×6mm用3M-600#膠帶測試附著力通過測試附著力可說明下列問題。

a.若膠帶上沒有墨層說明固化良好附著力強

b.若印跡全部轉(zhuǎn)移到膠帶上說明有三個問題：

●油墨系列沒選對(即與承印的材質(zhì)不匹配)；

●承印物中含有大量的增塑劑或表面脫膜劑；

●承印物表面張力太低

c.印跡邊緣不轉(zhuǎn)移而中間部分轉(zhuǎn)移到膠帶上，說明是沒有完全固化燈的功率不夠或是燈的功率滿足了但固化速度太快。

d.印跡成為鬼影表明油墨沒完全固化。

e.疊印時若第二個顏色附著力不好，膠帶測試時，僅第二層掉說明第一個顏色固化過度了。若第一個顏色測試時不掉而疊印后兩層都掉了，說明第一層固化不足。疊印時UV固化的規(guī)則為70%固化30%未固化。

⑥影響油墨厚度的因素比較

見表1。

⑦添加劑的影響

加入添加劑會影響油墨的一些性能如加入引發(fā)劑可提高附著力但會影響油墨的柔軟性并且加入的量過多會立即引起交聯(lián)而不能印刷。

⑧工藝條件

●UV油墨印刷中所用絲網(wǎng)一般選高張力低延伸率S級平紋絲網(wǎng)或UV絲網(wǎng)且網(wǎng)框強度要好；

●網(wǎng)版上的張力一致(±2N/cm)，張力不一致會導(dǎo)致墨層不均勻；

●網(wǎng)距一般為2~4mm可根據(jù)張力大小調(diào)整；

●刮板硬度為60~90，一般手工用硬度為70機印為80；

●承印物的預(yù)處理，由于承印物材料表面狀況不同，因此對承印物進行表面處理以增加其與油墨的附著力是極其重要的。對于塑料片材可用蘸酒精的清潔布輕擦以除去浮在承印物表面的增塑劑及不純的化學(xué)物質(zhì)如灰塵、油膩，對于表面張力低的PP、PE、PU、PET等材料可根據(jù)印件是塑料成品件還是薄膜分別進行火焰處理、電暈處理以增加其表面張力，從而改善其附著力。經(jīng)表面處理后使承印物表面張力達到>45×10^-5N/cm為佳；

●油墨在使用前要充分攪拌，特別是加入添加劑后一定要攪拌均勻，否則就會產(chǎn)生有的固化力強有的沒有固化，或未充分固化，附著力差，印件還會產(chǎn)生粘連等問題；

●UV燈的功率一定要滿足要求，并調(diào)整好固化速度。

●固化后冷卻至室溫，用3M-600#膠帶進行劃格測試，固化后24h使附著力和耐溶劑性達到最佳；

●洗網(wǎng)，普通洗網(wǎng)水洗網(wǎng)，但不能用酒精。因為酒精能損壞模版的感光膜層。

⑨氣候?qū)V油墨的影響

●溫度的影響：溫度高，UV油墨的黏度變低，印刷后易產(chǎn)生毛牙和糊版現(xiàn)象；溫度低，黏度高，易產(chǎn)生不完全固化現(xiàn)象。因此要求夏天油墨要冷藏，網(wǎng)印車間溫度不能過高；冬天從冷氣倉中拿出來時應(yīng)提前放至室溫，并適當(dāng)放慢固化速度。

●濕度的影響：濕度不影響油墨，但影響承印物的表面狀態(tài)及油墨對承印物的網(wǎng)印性能，因為各種顏色對光的反射不同，故UV油墨隨顏色的不同對油墨的固化是有影響的。七種顏色對光的反射波長與光固化快慢的關(guān)系見表2。

白黑色反射波長為575~490nm。

二、PE、PP、PET等塑料瓶印前處理要求及參數(shù)

目前，還沒有直接用于未處理的PE、PP瓶子上的UV油墨，所以要印PE、PP等塑料瓶在印前必須對PE、PP進行極化處理，否則UV墨不能牢固附著。

1.極化處理的方法

大多數(shù)企業(yè)用火焰處理的方法這種火焰處理的結(jié)果是利用火焰中含有的O、NO、OH和NH等自由基，能把高聚物如PE、PP等表面氧抽取出來，隨后按自由基機理進行表面氧化，并引入了一些極性的含氧基團發(fā)生斷鏈反應(yīng)，使無極性的PE、PP達到極化作用，從而改變了其表面的潤濕性，保證了油墨的附著牢度。

用于制作塑料瓶的幾種塑料的表面張力值見表3。

水的表面張力為72.5×10^-5N/cm油表面張力為(25~50)×10^-5N/cm。

2.火焰處理的參數(shù)

目前，使用火焰處理的企業(yè)大多數(shù)使用煤氣作燃燒源，應(yīng)控制空氣與煤氣的比例為7:1才能達到藍紫色火焰。這時，火焰溫度可達1270℃左右，火焰內(nèi)芯長度控制在619mm，火焰芯頂端至表面為1015mm，接觸時間為14s，旋轉(zhuǎn)速度100~150r/min，可處理的表面深度在40~90Å，使PE、PP表面能達到45×10^-5N/cm以滿足油墨附著的牢度要求。

3.對PE、PP塑料瓶火焰處理后的極化效果的檢測

當(dāng)PE、PP經(jīng)火焰處理后，必須達到表面張力值才能確保UV墨的牢固度，因此，火焰處理效果的檢測是很重要的，其方法有測試筆(用乙二醇乙醚35%+甲酰胺65%混合液)檢測和浸水檢測。目前普遍應(yīng)用凈水來檢測即將火焰處理過的PE、PP塑料瓶全部浸沒在凈水中，然后將瓶子從水中取出，稍停片刻(約10s)讓多余的水流掉，觀看瓶子被處理部位表面是否是布滿了一層均勻的水膜，若是布滿了并持續(xù)15s以上的親水，則說明該火焰處理已達到可印刷的要求，若瓶子表面水膜不連續(xù)甚至像雨后荷葉上的水珠情況，這時就必須調(diào)整火焰處理參數(shù)，來滿足要求例如空氣與燃氣的燃燒比例，火焰有效成分與PE、PP接觸的時間和距離等等。

三、網(wǎng)印工藝參數(shù)

1.油墨在印刷前要徹底攪拌并將濺在油墨罐蓋上的油墨全部刮入攪拌均勻；

2.絲網(wǎng)及網(wǎng)版：選用目數(shù)>355目/英寸(1英寸=2.54cm)的黃色高強度低延伸PET絲網(wǎng)網(wǎng)版張力18~25N/cm用直接感光膠或毛細感光膜片膜層厚度15~25μm；

3.膠刮：硬度為80聚氨酯尖膠刮

4.網(wǎng)版：清洗用普通洗網(wǎng)水

5.固化條件：中/高壓水銀燈波長280~380nm、峰值在365nm較好；功率80~120W/cm；固化速度應(yīng)根據(jù)光固化能量的需求調(diào)整。

四、目前用于塑料瓶印刷中較好的UV油墨

美國諾固光固化油墨

●PPC系列：可網(wǎng)印處理過的PE、PP塑料瓶同時還可以網(wǎng)印在免處理的PET瓶子上能得到高附著力的效果且高光澤耐水性好如果網(wǎng)印琥珀色等有色的PET瓶子時在該墨中加硬化劑可使油墨的附著力更好；

●PCI系列：高光澤可網(wǎng)印已處理的PE、PP瓶子附著力好耐水性好。

五、UV油墨印刷中易出現(xiàn)的故障及處理意見

1.無附著力

①油墨與承印物不相容的處理建議：

●光照處理：網(wǎng)印前選波長170~200nm的紫外光照射承印物表面；

●火焰處理：采用大于0.6mm厚度的承印物的極化處理方法；

●電暈處理：采用小于0.6mm的厚度或薄膜的極化處理方法；

●選錯了油墨：油墨中的黏結(jié)樹脂與承印物材質(zhì)不相匹配。

②承印物表面受污染的處理建議

●去除承印物表面的污物；

●酒精揩拭承印物上的增塑劑脫膜劑等；

●添加油墨專用的附著力增強劑。

2.疊印過程中油墨的層間附著力差

①前一層油墨固化過度而阻塞的處理意見：

●減少前一次油墨的光固化程度，只要達到70固化即可，以使UV油墨表面潤濕性好；

●在油墨中添加專用的層間附著力增強劑；

②添加的助劑過量：

●控制助劑的加入量將助劑減少1/2；

●控制UV固化的參數(shù)，如UV燈功率提高固化速度等等。

①因油墨層太厚而不能固化的處理建議：

●改變網(wǎng)版參數(shù)，如選用平紋絲網(wǎng)提高網(wǎng)版張力，降低網(wǎng)距減少絲網(wǎng)版感光層厚度；

●提高膠刮的硬度(>75)及使用銳利膠刮；

●提高印刷速度，改變刮印壓力和刮印角度等；

●加入少量專用稀釋劑，適當(dāng)降低油墨的黏度；

●在油墨中加入固化增強(促固)劑。

②對UV燈功率(能量)不足的處理建議：

●擦凈UV燈管和燈罩，增強UV燈的反射效果；

●UV燈老化應(yīng)更換，一般UV燈使用壽命1200h就應(yīng)更換；

●提高UV燈管的單位長度內(nèi)的功率，保證達到80~120W/cm；

●UV燈管使用一定時間后，燈管應(yīng)旋轉(zhuǎn)90再用。

③黑色、白色、黃色或這些顏色的混合色所導(dǎo)致光固不足的原因及建議：

●調(diào)整光固化參數(shù)，如UV燈功率，減少固化時間；

●在油墨中添加固化增強劑，加快油墨的反應(yīng)時間。

4.光澤度低

①油墨固化不完全的原因，處理的建議同3；

②油墨使用前必須做到充分攪拌，若未攪拌就會造成光澤度低。

5.油墨固化后成斑塊狀

①油墨膜固化不充分引起，處理建議同3；

②墨膜不平整所致的處理意見：

●膠刮刃口要平整；

●網(wǎng)版的張力及張力的均勻性要好；

●UV固化時受熱集中，因此，必須提高固化速度。

6.網(wǎng)印油墨在承印物上出現(xiàn)細小“魚眼”

①油墨與承印物不相容引起。此時應(yīng)提高承印物表面能，可以通過在油墨中添加適量的消泡劑控制氣泡的產(chǎn)生，或者濕潤承印物表面，改善其表面印刷狀態(tài)來解決。

②表面有碎屑粉塵引起。這時就必須清潔承印物表面，可使用無水乙醇等溶劑擦洗，改善油墨與承印物的親和性。

總之在使用UV油墨的過程中，必須注意控制油墨與承印物的適印性，以及控制好UV油墨光固化的幾個要素，并且要保證PE、PP等塑料瓶表面得到良好的極化處理，就會取得非常好的印刷效果!