柔印油墨从BOPP薄膜上脱落,原因在于薄膜表面非极性、表面能低,油墨无法均匀铺展,也无法与基材形成结合。电晕处理可以提高表面能,但其效果会随储存时间逐渐衰减。在更换柔印油墨树脂之前,请先用达因笔测量薄膜的表面能,并核查薄膜自电晕处理起已存放的时间。
印刷即脱落与复合后脱落是两种不同的故障
两者通常都被笼统地称为“油墨脱落”,但发生在工艺的不同环节,需要不同的处理方向。方向判断错误,会浪费大量试印批次,故障却依然存在。
印刷后立即脱落,是指油墨从离开干燥箱起就没有附着在基材上。常见现象:在刚印好的样品上贴胶带再撕下,油墨基本随胶带被带走;实地印刷区域的油墨收缩成团或出现针孔;印刷区域边缘呈锯齿状破损。原因出在油墨与薄膜的界面:薄膜表面能低、电晕处理效果已经衰减,或者表面被从薄膜本体迁移出来的添加剂覆盖。溶剂未完全挥发也会使墨层发软,容易剥离。
复合后或储存后脱落,是指刚印好的样品胶带测试合格,但与其他薄膜复合后、存放一段时间后或经过加热工序后,墨层与薄膜分离。此时初始结合力也许足以通过快速测试,却承受不住复合胶层的剥离力。当复合胶对油墨的附着力大于油墨对薄膜的附着力时,油墨就会随复合膜一起被剥离。墨层中的残留溶剂,以及柔印油墨在复合或热封工序中的耐热性,同样会影响结果。
快速的区分方法,是在三个时间点做胶带测试:印刷后立即测、样品存放一段时间后测、复合后测。印刷后立即脱落通常指向薄膜处理和油墨干燥程度。复合后脱落则需要进一步考察油墨与复合胶的相容性、残留溶剂量和加热条件。样品在第一个时间点合格、在后面的时间点失效,说明故障已转入第二类。
BOPP薄膜为什么留不住油墨
BOPP是双向拉伸聚丙烯,属于聚烯烃类。其聚合物主链只含碳、氢键,不带任何极性官能团。结果是薄膜的表面能很低,表面几乎没有可供油墨附着的位点。
油墨附着的第一个条件,是油墨必须润湿基材。当基材的表面能高于油墨的表面张力时,油墨才能润湿。如果基材低于油墨的表面张力,油墨就会收缩成液滴,造成针孔、橘皮或印刷区域不均匀。第二个条件是润湿之后,油墨中的连接料要能通过极性力或氢键与表面产生相互作用。对于未经处理的非极性聚烯烃基材,第二个条件几乎没有机会实现。
电晕处理是在薄膜一侧解决这个问题。高压放电使极薄的表层氧化,生成羟基、羰基、羧基等含氧基团。这些极性基团提高了表面能,并为连接料提供锚固点。
问题在于电晕处理的效果并不能保持不变。极性基团逐渐转入聚合物本体,被氧化的短链片段发生迁移,薄膜中的添加剂也会析出到表面,遮盖刚生成的基团。因此电晕处理的效果会随储存时间逐渐衰减。衰减速度取决于薄膜类型、添加剂体系、初始处理强度和仓储条件。即使油墨不变,今天合格的一卷薄膜,存放一段时间后也可能不再合格。
在油墨一侧,连接料起桥梁作用。在溶剂型柔印油墨中,连接料必须溶于体系所用的溶剂,油墨才有稳定的粘度和印刷稳定性。同时,连接料还必须能附着在极性较低的基材上,无论薄膜刚经电晕处理,还是电晕效果已经衰减。这两项要求的方向相反。极性强的连接料容易溶解,与氧化后的表面相互作用好,但对低表面能基材的润湿较差;极性接近基材的连接料则相反。因此,塑料薄膜上的油墨附着力是多个因素共同作用的结果,取决于表面处理程度、油墨表面张力和连接料特性,不能归因于单一因素。

如何判断您所遇故障的原因
更换油墨之前,需要先弄清问题出在薄膜还是油墨。下面两项检查在印刷车间即可完成。
印刷前用达因笔测量表面能
达因笔内装有表面张力已定的溶液,单位为达因/厘米。在准备印刷的薄膜表面划一道线。如果划痕在笔制造商规定的时间内保持连续,说明薄膜的表面能不低于该笔的数值。如果划痕收缩成珠或断裂,则说明表面能低于该数值。依次试用不同数值的笔,即可框定表面能的范围。
测量时的几点注意:
- 测量要在准备印刷的那一面进行,因为薄膜可能只有一面经过电晕处理。
- 多点测量:卷头、卷尾、中间以及幅宽两边,因为电晕处理在横向上可能不均匀。
- 保持笔头清洁,测量前避免用手接触薄膜表面。
- 需要达到的达因值取决于所用油墨的表面张力。请对照油墨的技术资料和薄膜供应商的建议,不要对所有体系套用同一个数值。
未印刷的薄膜卷达因值偏低,说明原因在薄膜,在这个问题处理之前不应更换油墨。

核查薄膜自电晕处理到印刷的时间和仓储条件
对每一卷出现故障的薄膜,记录以下时间节点:薄膜生产日期、电晕处理日期、上机印刷日期。需要弄清电晕处理是在薄膜供应商处在线完成,还是在贵厂印刷机上完成,因为这决定了薄膜需要等待的时间。
同时记录仓储条件:温度、湿度,卷材是否仍保持原包装还是已开封,以及卷材在仓库中的位置。向表面迁移的添加剂会受到这些条件的影响。
然后,对同类薄膜的新卷和已存放的卷比较达因值。达因值随薄膜存放时间明显下降,说明需要缩短存放时间或重新做电晕处理。如果达因值仍达标而油墨仍然脱落,检查方向就要转向油墨一侧:干燥程度、残留溶剂、与复合胶的相容性,以及连接料的树脂类型。
解决方法
薄膜一侧的处理——重新电晕处理,缩短存放时间
如果薄膜存放已久、达因值下降,而印刷机配有在线电晕装置,在印刷前立即重新做电晕处理是最简单的做法。处理后,开机前再用达因笔测量,确认表面已达到所需水平。检查电极、功率以及电极与薄膜的间距,因为电极脏污或偏位会造成幅宽方向处理不均匀。
处理过度同样有害。表面氧化过深会形成弱层,油墨附着在该弱层上,胶带测试时整个弱层连同油墨一起剥离。因此应逐级提高功率,每级之后重新测量。
在仓储方面,应缩短从电晕处理到印刷的时间:按印刷计划安排薄膜,先用旧卷,将带包装的卷材存放在温度稳定的仓库中。对于存放时间较长的卷材,上机前先测达因值,而不是只依据生产日期判断。
油墨一侧的处理——选择能附着在低极性基材上的连接料树脂类型
当薄膜已达到达因值而油墨仍然脱落时,就需要考察连接料。对于溶剂型柔印油墨,可以纳入试验的有三类树脂:溶剂型丙烯酸树脂、溶剂型聚氨酯树脂和氯醋丙(乙烯基丙烯酸)共聚树脂。油墨用丙烯酸树脂与油墨用聚氨酯树脂的分子链结构不同,因此在极性、溶剂溶解性以及与体系中其他树脂的配合方式上也各不相同。
选择柔印油墨树脂时,查阅所考察每个牌号TDS上的各项指标:在体系溶剂中的溶解性和相容性、固含量、溶液粘度、供应商注明的适用基材,以及与其他树脂的配合能力。如果油墨需要经过复合或热封工序,还应对照TDS或供应商公布的耐热数据。TDS上没有的指标,需要向供应商询问,不要自行推测。
没有哪一类树脂适用于所有基材。不同制造商的BOPP薄膜,在处理层和添加剂体系上各不相同,因此只有在正在使用的薄膜上直接试验,结果才有意义。试验流程:在车间实际达因值条件下印样,印刷后立即、样品存放一段时间后以及复合后分别做胶带测试,再在相同条件下比较各类树脂。

常见问题
BOPP薄膜电晕处理后多久失效?
对所有类型的薄膜并没有统一的时间界限。衰减速度取决于添加剂体系、初始处理强度和仓储条件。可靠的做法是在印刷前测量实际卷材的达因值,并按天记录其变化,从而了解您所用的薄膜失效有多快。
在BOPP上进行柔印,达因值多少才够?
足够的水平取决于所用的油墨。薄膜的表面能需要高于油墨的表面张力,并且留有余量以抵消储存期间的衰减。具体数值应取自油墨的技术资料和薄膜供应商的建议,然后用附着力测试加以确认。
BOPP薄膜是否需要使用底涂(primer)?
没有通用的答案。如果薄膜达到达因值,且油墨在印刷后、存放后和复合后都通过了胶带测试,就暂时不需要增加中间层。在已经处理薄膜并重新检查过连接料之后油墨仍然脱落时,底涂是需要考虑的方向,同时要试验其与油墨和复合胶的相容性。
结论
柔印油墨从BOPP薄膜上脱落,是因为薄膜表面能不足,油墨无法润湿并形成结合。常见原因是电晕处理效果随存放时间衰减。只有在薄膜已达到所需达因值而油墨仍然脱落时,才应转而考察连接料。
- 用三个时间点的胶带测试区分印刷后立即脱落与复合后或储存后脱落,因为印刷后立即通过胶带测试的样品,在复合后仍可能失效。
- 印刷前在卷材的多个位置测量达因值,并记录电晕处理日期。
- 分级重新做电晕处理,避免处理过度。
- 依据TDS上的指标选择连接料树脂类型,并在正在使用的薄膜上直接试验。
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