UV油墨印刷這種特殊材質需要注意什么?
時間:2022-03-30 來源:
單純的PVC塑料材質的玻璃化溫度在80~85℃,屬于硬質塑料材料范疇,但在PVC中加入一定量的增塑劑后,可以減小聚合物的分子間作用力,增加分子鏈的移動性,從而提升PVC的柔韌性、可塑性等性能。人們通過控制不同種類增塑劑的添加量,可以得到不同塑性要求的PVC塑料產品。
目前,受原材料成本及性能限制,市場上的軟質PVC一般都含有較多的鄰苯二甲酸酯類增塑劑,可制作在常溫下有良好彈性的軟質片材,其質地具有柔軟熱封性好、拉伸強度佳、撕裂強度高等優點,因此在UV塑料印刷領域具有較大的應用價值。在福建泉州、浙江義烏及溫州等印刷業發達的地區,我們經??梢钥吹経V軟質PVC印品的存在。
與傳統紙張類印刷底材有所不同,軟質PVC片材中較高的增塑劑含量在PVC中相對不穩定,不可避免地會產生遷移或擴散,有時印刷成品的鄰苯類檢測也可能會超標。另外,長期存放的PVC制成品的物化性能會降低,主要表現為印刷品表面油墨滲色、脫落及耐折裂不良等現象。因此,在使用UV油墨印刷軟質PVC片材時要特別注意印刷后的各項性能及經時性能變化。
本文以義烏市某印刷廠提供的軟質PVC片材為例,從不同UV油墨展色、附著力測試、增塑劑分析(鄰苯)、抗粘連測試等角度研究UV油墨在軟質PVC片材上印刷的難點和要點。
1.UV油墨在軟質PVC片材上的展色及附著力測試
首先使用杭華UV 161 S四色油墨通過展色儀在軟質PVC片材上展色(如圖1所示),測試其表面是否因增塑劑的存在而造成油墨轉移困難,著色力不佳。
圖1 杭華UV 161 S四色展色及3M膠帶附著力測試
展色固化后,發現四色色相均勻飽滿、著色力佳,立刻使用3M 610膠帶測試附著力,發現四色油墨附著力均非常好??紤]到軟質PVC片材中的增塑劑不穩定易析出,分別于15天、30天后重新測試色密度及附著力,發現均比較穩定,色相及附著力無明顯變化。
2.不同系列UV油墨在軟質PVC片材上的物性對比
UV油墨種類較多,表1所示為不同系列UV油墨在軟質PVC片材上的物性對比。
表1 不同系列UV油墨在軟質PVC片材上的物性對比
近年來,UV油墨印刷軟質PVC片材時,建議優先選擇杭華UV 161 S系列油墨,不建議客戶使用高附著力UV VP系列油墨。在部分材質附著力不良時,推薦使用UV VNL或UV SUP等系列油墨。因為增塑劑在PVC中不穩定極易析出,析出的增塑劑易侵蝕表面印刷油墨,造成印品附著力下降、油墨脫落、爆裂等不良現象。
UV 161 S系列油墨固化速度快,成膜硬度高,易抵抗增塑劑的侵蝕。而UV VP系列油墨雖附著力較好,但固化后一般成膜強度不高,易受析出增塑劑的侵蝕,造成印刷不良品產生。
本文使用氣相色譜-質譜聯用儀器參考標準YQT 40-2013《煙用紙張中鄰苯二甲酸酯的測定》測試軟質PVC片材及印刷品中增塑劑的經時變化。對UV油墨而言,黑色墨的UV干燥速度相對偏慢,可能有一定的未固化組分,如丙烯酸類單體的殘留,故有可能會加劇軟質PVC片材中增塑劑的析出遷移。
實驗中,分別以UV 161 S黑和UV SUP黑兩種黑色油墨在軟質PVC片材上進行展色,然后測試增塑劑(鄰苯二甲酸酯類)含量。實驗分兩步進行,一是單純測試軟質PVC空白片材、UV 161 S黑印品和UV SUP黑印品3種方案下鄰苯二甲酸酯類的含量數據,二是放置半個月后再次測試3種方案下的鄰苯類含量。一方面,考察軟質PVC空白片材中增塑劑的經時變化,另一方面考察在有UV油墨覆蓋存在的條件下,鄰苯類增塑劑的遷移性變化。
如表2所示,這款軟質PVC片材中的增塑劑主要成分為鄰苯二甲酸二(2-乙基)己酯(DEHP),且含量較高,其他17種鄰苯二甲酸酯均不含有。UV油墨展色后立刻測試鄰苯含量,鄰苯數據反而較空白片材數據偏小,應該是油墨和片材貼合較為致密,在測試過程中萃取的鄰苯成分較少,因而數據偏小。
而隨著時間的增加,半個月后,增塑劑均有一定析出,其中空白底材中鄰苯含量由9090mg/kg增加到9671mg/kg,增加速度相對比較緩慢,而UV SUP黑鄰苯數據由8283mg/kg增加到10781mg/kg,UV 161 S黑鄰苯數據由6927mg/kg增加到11839mg/kg,應該是UV油墨的存在對軟質PVC片材有一定的“腐蝕”破壞力,長時間后加劇了增塑劑的析出遷移。
市場上偶爾會有客戶反饋:軟質PVC印刷品有鄰苯類增塑劑超標的投訴,且數據往往在5000mg/kg以上。對此,首先要確定印刷底材中鄰苯類增塑劑的含量,一般UV油墨本身含量較少。同時,在此提醒客戶印刷UV油墨后,務必確定一下印品的各項性能及經時性能變化。
大量印品堆疊在一起并長時間存放過程中,印刷面接觸往往會發生粘連或粘臟問題,造成印品報廢,從而產生較大的經濟損失。這種情況在高溫高濕的陰雨天氣尤為突出。對于軟質PVC片材,由于增塑劑的不穩定性,更容易出現類似問題,所以在使用軟質PVC片材印刷UV油墨時必須格外注意。
抗粘連測試方法:4種UV黑墨展色,充分固化后裁剪為4cm×4cm方形小色塊,面對面疊放,負重承壓,置于恒溫恒濕儀器中進行抗粘連測試。測試參數為溫度65℃、濕度85%、負重4kg,測試時間為48小時。
測試發現,UV 161 S系列油墨抗粘連效果最好,色塊無粘連,剝離后色相無明顯變化。UV SUP與UV VNL兩個系列油墨面對面抗粘連效果尚可,有輕微粘連現象。附著力最好的UV VP系列油墨,剝離困難,色塊有明顯粘連,分析原因主要是UV VP系列油墨附著力佳,固化相對偏慢,成膜密度不高,加上增塑劑析出造成。測試結果如表3所示。
表3 不同系列UV油墨抗粘連測試
因此,在實際印刷過程中要保證UV油墨充分固化,防止印刷后堆疊有粘連,在保證附著力的條件下,優先考慮使用UV 161 S油墨印刷,如使用UV SUP或UV VNL印刷,務必關注堆疊后的粘連、粘臟問題,必要時添加增強劑改善表面滑爽性。
結合以上實驗數據及印刷經驗,對使用UV油墨在軟質PVC片材上印刷時的難點和要點總結如下。
(1)首先要確認軟質PVC片材本身的各項性能,尤其是增塑劑因素,盡量選用不含增塑劑或特定增塑劑遷移較慢的片材,并確認片材表面干爽清潔。在終端客戶對增塑劑有限量要求時,請及時確認其限制種類和限量值,避免因鄰苯類超標而造成印品報廢損失。
(2)在使用UV油墨印刷軟質PVC片材時要確保印刷過程中UV油墨的充分固化。如果固化不徹底,一方面,可能會造成印品劃傷、堆疊粘連等問題;另一方面,未固化組分如丙烯酸類的小分子和光引發劑可能會對軟質PVC片材造成一定的腐蝕,加劇增塑劑的遷移析出,加大對環境以及健康的危害,同時可能會對印品油墨造成一定破壞,進而影響產品質量。
(3)一般軟質PVC片材達因值在40以上比較適合印刷,在使用UV油墨印刷時,優先使用UV 161 S系列油墨。如塑料承印物表面達因值較低又有附著力要求時,可以考慮UV SUP或UV VNL系列油墨,必要時在油墨中加入UV增強劑或UV滑爽劑,以提升印品的滑爽性及耐刮擦性,但不建議選擇高附著力的UV VP系列油墨,因為高附著UV油墨一般成膜強度不高,易受增塑劑析出影響出現油墨脫落、變色、粘連等不良印刷現象。
(4)印刷結束后要特別注意印品存放穩定性,尤其是軟質PVC片材中增塑劑不穩定因素,加上受環境濕度、溫度、堆疊等因素影響,都可能會引起印品的性能變化,定期檢測印品的表觀色相、附著力、抗粘連等性能。