塑料薄膜上的UV油墨附着力差,通常是因为薄膜表面能低,或是油墨固化不足、固化时收缩剧烈,将墨膜从基材上拉开。应先用达因笔(达因是表面能的计量单位)检测薄膜表面能,并检查墨层的表层固化和深层固化情况,然后再调整配方。这两类原因的处理方法不同。
UV油墨从塑料薄膜脱落与UV油墨未干是两种不同的故障
这两种故障常被笼统地归为“附着力差”,但故障所在位置不同,处理方法也不同。
油墨从薄膜脱落,指墨膜已经硬化、干燥。贴上胶带再撕开时,油墨整片剥落,露出光滑的塑料薄膜表面。故障位于界面,即油墨与薄膜的接触面:油墨无法润湿基材,或基材上没有可供墨膜锚定的位点。这类UV油墨从塑料薄膜脱落,通常与薄膜的表面能以及油墨收缩时产生的应力有关。
油墨未干,即UV固化不完全,表现不同。表面发粘,用手指擦拭会留下划痕,还可能闻到未反应单体的气味。故障位于墨体内部:聚合反应没有贯穿整个墨层厚度,或在表面尚未完成。墨层固化不足就无法牢固附着,即使薄膜表面处理得很好也一样。
这两种故障可能同时出现在同一卷薄膜上。例如,厚墨层底部固化不良而发软,同时薄膜上的电晕处理效果已经衰减。如果只加强表面处理而不解决固化问题,故障会再次出现;如果只提高灯的功率而薄膜仍然无法被润湿,油墨照样剥落。因此,在采取措施之前,要先确定故障出在哪里。
后文先解释各项原因的机理,再说明如何在车间现场加以区分。

塑料薄膜上UV油墨附着力差的原因
表面能低是首要原因。PE、PP和BOPP薄膜为非极性,液态油墨会收缩成珠,而不是在薄膜表面均匀铺展,也就是油墨无法润湿。电晕处理使表面氧化,生成极性基团以提高表面能,但这一效果会随库存时间延长而衰减。薄膜中的助滑剂和抗静电剂也会迁移到表面,形成一层薄膜,把油墨与基材隔开。存放时间长的卷材,或电晕处理后放置已久的卷材,容易同时出现这两种现象。
第二个原因是固化收缩。UV油墨通过自由基聚合固化。光引发剂吸收UV后产生自由基,自由基打开低聚物和单体的丙烯酸酯双键,反应在几分之一秒内完成。低聚物是分子量较大的树脂链,在很大程度上决定墨膜的硬度、柔韧性和耐化学性。稀释单体是小分子,用于降低粘度以便印刷,并在固化时参与形成网络。多官能单体含有多个反应基团,因此形成很高的交联密度。每形成一个新的键,分子之间就比原来靠得更近,所以体积减小。
墨膜收缩,而基材使其保持不动,于是在界面上产生拉应力。在没有锚定位点的塑料基材上,这种应力足以把油墨从基材上拉开。固化后仍有一部分应力残留在墨膜中,所以有些情况下油墨起初附着良好,几天后才脱落。
第三个原因是固化不足。空气中的氧会与表面附近的自由基反应并终止链式反应,产生氧阻聚,使墨面发粘。UV灯的功率随运行时间衰减,反光罩积污会减少到达墨层的UV量,机速过高则缩短照射时间。墨层较厚,或深色油墨吸收大量UV,会使UV无法到达底部,造成表面已干而墨层底部仍未固化。
上述因素还带来一个配方上的取舍。为了让墨膜更硬、耐化学性更好,配方设计人员通常会提高交联密度。这往往会加大收缩并降低在塑料基材上的附着力。因此,一个硬度达标的配方,换到另一种基材上仍可能附着不良,在PET薄膜或其他塑料薄膜上进行UV油墨印刷时也是如此。

如何判断UV油墨附着力差源于薄膜还是油墨
在同一卷薄膜上做胶带测试和达因笔检测
印刷后做划格胶带测试:用刀具划出穿透墨膜的方格,贴上胶带并压紧,再沿固定角度撕下,然后评估被剥离的油墨量。建议印刷后立即测试,一天后和几天后再各测一次,因为UV油墨的附着力会随时间变化。
同样在这卷薄膜上,用达因笔分别检测卷材边缘和中部,因为不同区域的表面能可能不同。检测结果应与油墨供应商的要求值对照,不要对所有体系套用同一个数值。同时记录电晕处理日期和印刷日期,以便与卷材的库存时间对照。
通过剥离面和随时间变化的结果来区分
观察胶带测试后的剥离面,可以判断故障位置:
- 剥离面干净、薄膜光滑: 故障在薄膜表面,即油墨未润湿或没有锚定位点。
- 墨层下表面发粘、发软: 深层固化不足,UV尚未到达墨层底部。
- 起初附着良好,几天后逐渐变差: 怀疑是收缩和残余应力,或薄膜中的添加剂迁移到了表面。
如果同一卷薄膜的边缘与中部结果不同,应考虑电晕处理不均匀。如果在同一薄膜上,结果随颜色或墨层厚度而异,故障很可能出在固化上。

如何解决UV油墨附着力差
薄膜与印刷机方面的处理
故障源于基材时,印刷前对薄膜重新做电晕处理,或在处理后尽早印刷,使效果来不及衰减。对于难附着的薄膜,尤其是助滑剂较多的薄膜,使用底涂(primer),形成带有锚定位点的中间层供油墨附着。
故障源于固化时,应根据运行时间检查灯的功率,并按灯制造商的建议更换灯管。清洁反光罩,因为灰尘和飞墨会减少到达墨面的UV量。降低机速以增加UV剂量;如果底部未固化,就减小墨层厚度,深色油墨尤其如此。建议一次只改一个参数,每次调整后都做胶带测试,以便知道哪一步真正起作用。
油墨配方方面的处理
在基材和设备都已检查、故障仍然存在时,就需要重新审视配方。选用收缩率较低的UV固化树脂和更柔韧的低聚物,因为较柔软的网络释放应力的能力更好。降低多官能单体的比例,因为这类单体会形成很高的交联密度,同时可考虑对塑料基材有附着能力的稀释单体。需要权衡的代价是硬度和耐化学性可能下降,所以要对照印刷品的使用要求。调整光引发剂体系,使UV能固化到墨层底部,尤其是对深色油墨。
Covestro等UV固化树脂供应商会在TDS中公布低聚物和稀释单体的指标。阅读TDS时,您的团队需要关注四项指标:粘度、官能度、收缩率和推荐基材。官能度反映形成交联密度的能力。收缩率需要在相同测试条件下对比不同原料。推荐基材说明该原料已在哪类薄膜上使用过。
常见问题
为什么UV油墨印在PP薄膜上会脱落?
PP薄膜为非极性,油墨难以润湿,而且电晕处理效果会随时间衰减。油墨固化时还会收缩,在本来就没有锚定位点的界面上产生拉应力。应先检查达因值和电晕处理日期,然后再看墨层底部是否未固化。
UV油墨印在塑料薄膜上需要多少达因?
所需的达因值应按油墨供应商的建议和薄膜种类确定,没有适用于所有体系的统一数值。该数值会在油墨的TDS或推荐基材中给出。用达因笔检测卷材边缘和中部;如果卷材已经存放过,印刷前要重新检测。
UV油墨印在塑料薄膜上需要底涂吗?
需要,当薄膜难附着且电晕处理不足以保持稳定时,例如存放时间长或助滑剂较多的PE、PP薄膜。底涂形成的中间层,对薄膜和油墨都有锚定位点。决定之前,建议在同一卷薄膜上,对有底涂和无底涂的样品分别做胶带测试。
UV油墨已经干了却仍然脱落,是什么原因?
原因通常是收缩造成的残余应力,或是助滑剂在印刷后迁移到薄膜表面,所以油墨起初附着良好,随后逐渐变差。深层固化不足也会造成表面感觉已干、底部仍软。按天重复做胶带测试,再观察剥离面加以区分。
结论
塑料薄膜上UV油墨附着力差主要有两个原因方向:油墨与薄膜的界面问题,或墨体固化不足。固化收缩常被忽略,因为它要在油墨干燥之后才显现,有时要等几天。按顺序进行的检查流程,可以避免在故障出在薄膜或设备时去改动配方。
- 修改之前,先区分是从薄膜脱落还是未干,因为两种故障的处理方法不同。
- 在改动配方之前,先检查达因值和电晕处理日期。
- 按天重复做胶带测试,以发现由收缩和残余应力引起的故障。
- 按印刷基材调整配方:低聚物、稀释单体和引发体系,并对照TDS上的指标。
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