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UV油墨印刷这种特殊材质需要注意什么?

日期:2022-11-17 阅读64次

  纯PVC塑料材料的玻璃化转变温度为80~85℃,属于硬塑料材料的范畴。而在PVC中加入一定量的增塑剂,可以降低聚合物的分子间作用力,增加分子链的流动性,从而提高PVC的柔韧性和可塑性。人们可以通过控制不同增塑剂的添加量来获得不同塑性要求的PVC塑料制品。
  目前,由于原料成本和性能的限制,市场上的软质PVC普遍含有较多的邻苯二甲酸酯类增塑剂,可制成常温下弹性较好的软质片材。其质地具有热封柔软、拉伸强度好、撕裂强度高的优点,在UV塑料印刷领域有很大的应用价值。在印刷业发达的福建泉州、浙江义乌、温州,经常可以看到UV软PVC印刷品的存在。
  与传统纸质印刷基材不同的是,软质PVC片材中增塑剂含量高,在PVC中相对不稳定,不可避免地会发生迁移或扩散,有时印刷品中的邻苯检出可能超标。另外,PVC成品存放时间长了,理化性能会下降,主要表现在印刷品表面会出现渗墨、脱落、耐折叠、耐开裂等现象。因此,用UV油墨印刷软质PVC片材时,要特别注意印刷后各种性能的变化及其老化性能。
  本文以义乌某印刷厂提供的软质PVC片材为例,从不同UV油墨的显色、附着力测试、增塑剂分析(邻苯)、防粘连测试等角度,研究了UV油墨在软质PVC片材上印刷的难点和要点。
  软质PVC片材上UV油墨的物理性能测试
  1.1的显色和附着力试验。软PVC片材上的UV油墨
  首先使用航华UV 161 S四色油墨,用颜色分析仪在软质PVC片材上显色(如图1),测试增塑剂的存在是否导致油墨转移困难,其表面着色力差。
  图1航华UV 161 S四色显影及3M胶带粘合试验
  显影固化后发现四色色相均匀饱满,着色力好。随即用3M 610胶带测试了四色油墨的附着力,发现四色油墨的附着力非常好。考虑到软质PVC片材中的增塑剂不稳定,容易沉淀,分别在15天和30天后重新测试色密度和附着力,发现都比较稳定,色相和附着力没有明显变化。
  2.不同系列UV油墨在软质PVC片材上的物理性能比较
  UV油墨有很多种。表1显示了不同系列的UV油墨在软PVC片材上的物理性能。
  表1不同系列UV油墨在软质PVC片材上的物理性能比较
  近几年用UV油墨印刷软质PVC片材时,建议优先选用航华UV 161 S系列油墨,不建议客户使用附着力高的UV VP系列油墨。UV VNL或UV SUP等系列油墨适用于附着力较差的材料。由于塑化剂在PVC中不稳定,容易析出,析出的塑化剂容易侵蚀表面的印刷油墨,造成印刷品附着力下降、油墨脱落、爆裂等负面现象。
  UV 161 S系列油墨固化速度快,膜硬度高,易耐增塑剂。UV VP系列油墨虽然附着力好,但固化后的成膜强度一般不高,容易被析出的增塑剂侵蚀,造成印刷缺陷。
  软质PVC片材的时变增塑剂及其油墨
  根据参考标准YQT 40-2013《烟草纸中邻苯二甲酸酯的测定》,采用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)检测软质PVC片材和印刷材料中增塑剂随时间的变化。就UV油墨而言,黑色油墨的UV干燥速度相对较慢,可能会残留一些未固化的成分,如丙烯酸单体等,加剧软质PVC片材中增塑剂的析出和迁移。
  实验采用UV 161 S黑和UV SUP黑两种黑色油墨在软质PVC片材上显色,然后检测增塑剂(邻苯二甲酸酯)的含量。实验分为两步。一种是简单测试软质PVC空白板、UV 161 S黑印、UV SUP黑印的邻苯二甲酸酯含量数据。另一种是半个月后再次检测三种方案的邻苯二甲酸酯含量。一方面考察了软质PVC空白片材中增塑剂随时间的变化,另一方面考察了UV油墨存在下邻苯型增塑剂的迁移变化。
  如表2所示,这种软质PVC片材中的增塑剂主要是邻苯二甲酸二(2-乙基)己酯(DEHP),其含量较高,其他17种邻苯二甲酸酯除外。在油墨的UV显色后立即测量邻苯含量,但是邻苯数据小于空白纸的数据。应该是油墨和片材结合紧密,测试时提取的邻苯成分较少,所以数据较小。
  表2软质PVC片材中18种邻苯的检测结果(单位:mg/kg)
  随着时间的增加,半个月后,塑化剂析出,其中空白底物的邻苯含量从9090mg/kg上升到9671mg/kg,上升速度相对较慢,而UV超级黑邻苯的数据从8283mg/kg上升到10781mg/kg,UV 161 S黑邻苯的数据从6927mg/kg上升到11839mg/kg。
  偶尔市场上会有客户反馈:软质PVC印刷品有邻苯二甲酸酯超标投诉,数据往往在5000mg/kg以上。对此,首先需要测定印刷基材中邻苯增塑剂的含量。一般UV油墨本身含量较少。同时,我们想提醒我们的客户,在印刷UV油墨后,我们必须确定印刷品的所有性能以及性能随时间的变化。
  耐粘附性的耐温试验
  当大量的印刷品叠放在一起长期存放时,印刷品表面之间的接触往往会产生粘连或脏污的问题,导致印刷品报废,从而造成较大的经济损失。这种情况在高温高湿的阴雨天气尤为突出。对于软质PVC片材,由于增塑剂的不稳定性,更容易出现类似的问题,所以在使用软质PVC片材印刷UV油墨时必须特别注意。
  防粘连测试方法:显影四种UV黑墨水,充分固化,切成4cm×4cm正方形小色块,面对面叠放,加载加压,置于恒温恒湿仪中进行防粘连测试。测试参数为温度65℃,湿度85%,载荷4kg,测试时间为48小时。
  测试表明,UV 161 S系列油墨防粘连********,色块不粘连,剥离后色相无明显变化。SUP和UV VNL系列油墨的面对面防粘连效果尚可,有轻微粘连。附着力最好的UV VP系列油墨很难剥离,色块明显卡死。主要原因是UV VP系列油墨附着力好,固化相对较慢,成膜密度低,增塑剂析出。测试结果如表3所示。
  表3不同系列UV油墨的防粘连测试
  所以在实际印刷过程中,需要保证UV油墨充分固化,防止印刷后叠粘。在保证附着力的情况下,应优先使用UV 161 S油墨印刷,如UV SUP或UV VNL印刷。堆放后要注意粘和脏的问题,必要时要加入增强剂,提高表面的平整度。
  结论
  根据以上实验数据和印刷经验,将UV油墨在软质PVC片材上印刷的难点和要点总结如下。
  (1)首先确认软质PVC片材的性质,尤其是增塑剂因素。尽量选择不含塑化剂或特定塑化剂迁移缓慢的板材,并确认板材表面干燥清洁。当最终客户要求塑化剂限量时,请及时确认其限用类型和限量值,避免因邻苯超标造成的印刷废弃物损失。
  (2)用UV油墨印刷软质PVC片材时,确保UV油墨在印刷过程中充分固化。如果固化不彻底,一方面可能会造成印刷品划痕、堆码粘连等问题;另一方面,丙烯酸类小分子、光引发剂等未固化成分可能对软质PVC片材造成一定的腐蚀,加剧增塑剂的迁移和析出,增加对环境和健康的危害,同时可能对油墨造成一定的损害,从而影响产品质量。
  (3)一般软质PVC片材的达因值在40以上比较适合印刷。用UV油墨印刷时,首选UV 161 S系列油墨。例如,当塑料基材表面达因值较低,需要附着力时,可以考虑UV SUP或UV VNL系列油墨,必要时在油墨中加入UV增强剂或UV增滑剂,提高印刷品的平滑度和耐刮性。但不建议选择高附着力的UV VP系列油墨,因为高附着力UV油墨的成膜强度一般不高,容易受增塑剂析出的影响,出现掉墨、变色、粘连等印刷不良现象。
  (4)印刷后应特别注意印刷品的储存稳定性,特别是软质PVC片材中增塑剂的不稳定因素,环境湿度、温度、堆放等因素的影响都可能引起印刷品的性能变化,应定期检测印刷品的表观色相、附着力、防粘连等性能。