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马口铁印刷中附着力问题

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马口铁印刷中附着力问题

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【摘要】:
金属印刷的对象是非吸收性的材料一低碳镀锡薄钢板,俗称马口铁。马口铁印刷原理与平版胶印相类似,但在工艺上又有特殊的一面,比如:  1.马口铁经印刷后油墨滞留在表面上,须通过某种形式的热能使之干燥固化;  2.马口铁表面锡层光泽明亮,以光谱特性分析属黑色相。因而在彩色印刷前,必须在马口铁表面涂上一层白涂料。当然有时根据产品图案的特殊艺术效果,也可部分涂上白涂料或直接利用马口铁镀锡面本身的外观;  3.

金属印刷的对象是非吸收性的材料一低碳镀锡薄钢板,俗称马口铁。马口铁印刷原理与平版胶印相类似,但在工艺上又有特殊的一面,比如:


  1.马口铁经印刷后油墨滞留在表面上,须通过某种形式的热能使之干燥固化;


  2.马口铁表面锡层光泽明亮,以光谱特性分析属黑色相。因而在彩色印刷前,必须在马口铁表面涂上一层白涂料。当然有时根据产品图案的特殊艺术效果,也可部分涂上白涂料或直接利用马口铁镀锡面本身的外观;


  3.马口铁印刷成品后。需转入下道工序进行机械加工,制作成各种形状的容器或其他包装物。而在其机械加工过程中,马口铁表面的油墨涂层必须耐机械冲击,抗延伸。特殊产品如罐头容器等,其油墨涂层还要具备耐高压蒸煮的物理性能。这就要求油墨涂层与马口铁表面之间必须具有优良的附着力。


  马口铁表面油墨涂层附着力的好坏,一直是专业人员在实践中长期探讨、认真研究的问题。它关系到马口铁本身的表面性能,印刷过程中使用的油墨、涂料的种类、烘烤温度以及油墨涂层的厚薄等许多方面的因素。现就如何增强油墨涂层与马口铁之间的附着力的问题,谈谈个人肤浅的看法。


  一、马口铁表面性能与油墨涂层附着力的关系


  马口铁是一种以钢板为基料,两面镀上纯锡,使之光泽明亮的低碳薄钢板。镀锡薄钢板又以镀锡工艺的不同,分为热浸镀锡板和电镀镀锡板两种。


  马口铁的结构是由钢基板、锡铁合金层、锡层、氧化膜和油膜构成的。如图所示:
  从马口铁结构上看,其表面涂有一层极薄的油膜,目的是防止马口铁在储存、运输过程中生锈,以便于在印刷时易于将成垛的马口铁一张张掀开。油膜成分大多是二辛癸二酸酯或乙酰基三丁基柠檬酸酯。目前世界各国生产的马口铁对油膜厚薄无一定标准,一般涂油量控制在2~4mg/m2,但也有的在6mg/m2以上。如果涂油量过多就会影响马口铁冲刷质量,使涂料、油墨层不能完全地润湿马口铁表面,在烘烤固化后的油墨层上生成圆形或椭圆形的孔隙缺陷,俗称"眼孔"。"眼孔"会导致油墨层与马口铁之间的附着力下降。因此,马口铁表面涂油量在6mg/m2以上的,印刷前就要预烘一次马口铁,使其上过多的油膜挥发掉。预烘温度一般在200℃、15min之间,车速4200r/h。


  另外,由于生产环境的不良,如马口铁在印刷前因受潮使其表面布满细小的水珠,季节性气候太冷等等,都会促使马口铁表面对涂料、油墨涂层的不相溶性,影响其附着力。类似这种现象,在印刷前预烘一次基本上会排除。


  检测马口铁表面油膜是否合格,最易掌握的方法是涂料的液体张力、流延试验。如取少量的涂料将它缓慢地倒在平置的马口铁表面,注意观察涂料。此时涂料液体很快地向周围扩散,且液体中心点向周围润湿的半径大致相等,再将马口铁一头提起,使其与平面成45度角,此时液体均匀地流向另一头,则马口铁油膜量符合印刷要求。如果涂料在马口铁表面凝聚不散或不规则地向周围扩散,则油膜量不符合印刷前要求,马口铁应预烘后印刷。


  马口铁表面结构的第二层是氧化膜。马口铁镀锡工序完成后,在锡表面上有一层很薄的氧化膜,其成分多为二价锡或四价锡的氧化物及其水合物,结构很不稳定。有人认为氧化膜越薄,附着力越好,反之则差,这种说法不无道理。马口铁镀锡后要进行钝化处理,钝化处理的目的是使马口铁表面稳定化,阻止表面氧化膜的增长。过多的氧化膜会使马口铁在长期储存中变色,特别是经印刷烘烤后变色更厉害。又由于其结构不稳定性,导致氧化膜上面的油墨层脱落,使油墨附着性能散失,出现产品质量问题。电镀马口铁表面通常都经过化学或电化学钝化处理。而热浸马口铁在生产过程中不进行钝化处理。因此,生产厂家在制作各种精美包装金属容器时,要根据产品造型、机械加工特点,正确选择马口铁材料。


  二、印刷涂料。油墨与刚着力的关系


  马口铁印刷又称印铁,属平版胶印类,基本原理是利用油水不相溶的物理现象来进行印刷的。因此,印铁油墨除应具备胶印油墨的印刷适性外,还必须具备几种性能,如耐热性,耐溶剂性,耐加工成型性,耐蒸煮性等。所队印刷马口铁产品,应有所选择地使用涂料和油墨。


  1.底漆涂料


  底漆涂料是马口铁表面印刷工艺中必不可少的第一道涂层。它的主要作用是既能牢固地附着在马口铁表面,同时又能容易地与其上的各色油墨附着、粘合,使马口铁印刷产品在进行弯曲、冲击、拉伸、卷边等加工成型时,油墨涂层不致因为机械加工而受损。因此,选用底漆涂料时要求漆科对金屑表面有很好的湿润性能,成膜后有很理想的抗机械强度。一般认为,醇酸、环氧等树脂都具备这些性能。这是由于树脂结构中含有脂肪族羟基、醚基及极为活泼的环氧基。羟基和醚基的极性,使得树脂分子和相邻表面之间产生电磁吸力,且环氧基与含有活泼氢的金属表面起反应生成化学键,因而附着力特别强。 另外,树脂固化时没有副产物生成,不会产生气泡,因而收缩率小,在没有加固化剂时是热聚性树脂,不因受热而变质,且耐水性强。


  选用优良的底漆涂料,还要有科学严谨的生产工艺。漆料应均匀地涂布在马口铁表面上,涂膜厚度应控制在1.5~2g/m2左右。涂膜若过薄则起不了作用,过厚会引起收缩应力,影响附着力。烘烤的实际温度应比理论上的标准烘烤温度低10~15℃左右,人为地留些漆料中未反应的极性基团,这样在套印第一色油墨时,油墨中的有机溶剂将底漆溶胀,使膜墨两界面高分子链缠结密着,增强涂层问的附着力。


  2.印刷油墨


  要合理地选用油墨品种。马口铁表面光滑似镑,尽管在彩色套印前对其表面涂布上一层底漆涂料,但如果对连接料中合成树脂与马口铁表面的粘附性问题考虑不足,制作出的油墨附着力就不能满足马口铁印刷适性。一般宜用油改性醇酸树脂连接料为主的油墨。


  醇酸树脂是用植物油或脂肪酸等进行改性后的聚酯树脂,按性能可分为干性和不干性两大类;按含植物油或脂肪酸量的多少,又可划分为短、中、长三种油度。干性醉酸树脂在油墨中主要有豆油、脱水蓖麻油等成分,这种树脂可自干,也可加入氨基树胎合用。所制作出的印铁油墨,经高温固化,具有附着牢固,光泽高,疏水性较强,保色保光等特点,能满足马口铁印刷适性及产品加工的要求。


  马口铁印刷由于其工艺的特殊性,印刷某种产品,往往要多次套色、烘干,且又是非吸收渗透性的光滑表面,所以在施工过程中应控制好各色的墨层厚度。墨层偏厚,墨层间内聚力就大.无形中抵消了底漆涂料与马口铁表面之间的附着力,导致整个涂膜层的附着力下降。特别是涂布或印刷白墨时,由于白墨中二氧钛(钛白粉)颜料占比例大、墨层厚度应控制在(14±2)g/m2为宜,既保持白墨色度,又维护墨层的附着力。


  3.涂布光油


  马口铁多色套印结束后。还要在油墨表面涂布一层光油。涂布光油不仅给马口铁产品外观图文增加光泽度,使之鲜艳夺目,而且光泊中的部分羟基和醚键在油墨表面张力作用下渗透到墨层,增强了墨层表面的柔韧性、耐冲击强度、耐磨性,达到理想的附着力。此外,光油经高温固化后形成的涂膜,将油墨涂层与外界隔离,使马口铁产品表面能耐物理性和化学性的物质侵蚀。


  常用的光油,多为环氧树脂型、醇酸树脂型、丙烯酸脂型。环氧树脂型光油因含有极性高而不易水解的脂肪羟基和醚键,使其涂膜不仅与被涂物面的附着力好,且耐化学品性高。又因其结构为刚性的苯核和柔性的烃链交替排列,促使涂膜的物理机械性能增强。当然,由于极性基团的存在,使涂膜会有-定的亲水性,这就要求生产光油材料的厂家调整配方,通过交键结构的隔离作用,也能得到良好的耐水性能。


  醉酸树脂型光油,含有蓖麻油、椰子油及合成脂肪酸的中、短链产物等,属中、短油度醇酸树脂。饱和速度高,耐氧化性好,与硝酸纤维素、氨基树脂、五氧树脂等共聚合,制成烘烤干燥的涂膜,具有附着牢固,强韧、耐热、耐溶剂性和耐候性等特点.被大量用于马口铁光油中……


  丙烯酸型光油,一般采用羟基丙烯酸酷如丙烯酸经乙酯和丙烯酸共聚,在树脂中引进羟基和羧基,以氨基树胎作为交联剂。该光油经高温烘烤不泛黄,有很好的耐热、耐酸碱及抗水等性能,常用于在食品罐头用的马口铁上涂布。


  各种类型的涂市光油都各有其优劣性,在实际生产中,应根据承印产品的特点、用途,正确使用光油类型。但不论选用哪种类型的光油、使用前应了解光油的固体含量,油质的纯净度及涂布的粘度,烘烤温度等技术数据,以保证涂膜的硬度(耐磨)、光泽度和附着力。


  三、烘烤温度对马口铁附着力的影响


  马口铁印刷,其表层油墨是利用热固化形式干燥,这是金属印刷区别于平版胶印的主到寺征之一。由于每一工序所使用的涂料、油墨所含的树脂、颜料成分不同,因此烘烤温度也不尽相同。严格控制每道工序的烘烤温度,是马口铁产品质量的关键所在,它将直接影响整个油墨膜层的附着力。如果烘烤温度伯低,树脂中的化学分子键未充分交联固化成膜,非但无附着力可言,还会造成马口铁背面粘脏,出现反印,下道工序因油墨粘连,使马口铁分张困难,影响套色(马口铁背面系容器内壁,出现粘脏会污染容器中的内容物)。但烘烤温度过高,化学分于键断裂,墨膜层脆化干裂,经受不住机械加工及高温杀菌而脱落。因此,要严格控制每道工序的烘烤温度,定期检测烘房内的温度,力求达到烘房内的实测温度值与烘房温度显示仪的温度值误差在13℃之间。同时在印刷过程中,循环风量应达到21600m3/h。烘房的电热管、自动温控器、温度显示仪等工作必须正常。机台运转速度也应控制在一定范围内,以保证油墨涂层有合适的烘烤时间。


  马口铁印刷,其附着力的好坏,牵涉到诸多方面的因索,有客观存在的,也有主观造成的。本文仅是个人的看法,其中定有不足之处,还望与行业同仁共同研究探讨。