Koks yra UV ekrano spausdinimo rašalo sukibimo stiprumas ant PP ir PE?

Polipropilenas (PP) ir polietilenas (PE) yra plačiai naudojami pakuotėse, plataus vartojimo prekėse, automobilių dalyse ir pramoniniuose konteineriuose dėl savo cheminio atsparumo, lankstumo ir mažos kainos. Tačiau spausdinimo požiūriu jie yra vieni iš sunkiausių substratų. Abi medžiagos priklauso poliolefinų šeimai ir turi labai mažą paviršiaus energiją (paprastai 29–33 dyn/cm), todėl rašalui sunku sušlapti, pasiskirstyti ir efektyviai sukibti. spaudiniai.

 

 

 

 

Kas lemia sukibimo stiprumą?

Sukibimo stiprumas reiškia sukietėjusios rašalo plėvelės gebėjimą atsispirti lupimui, įbrėžimams ar atsiskyrimui nuo pagrindo. UV šilkografijos dažų sukibimas su PP ir PE priklauso nuo abiejųcheminis sujungimasirmechaninis inkaravimas. Kadangi poliolefinai yra chemiškai inertiški ir ne-poliniai, juose yra nedaug surišimo vietų. Todėl sukibimo gerinimas labai priklauso nuo paviršiaus energijos padidinimo ir dažų, kurių sudėtyje yra sukibimą{3}}skatinančių dervų, pasirinkimo.

 

faktorius	Įtaka sukibimui su PP/PE
Paviršiaus energijos lygis	Didesnė energija pagerina rašalo drėkinimą ir sukibimą
Paviršiaus švara	Alyvos ir pelėsių atpalaidavimo priemonės mažina sukibimą
Rašalo formulė	Specialios sukibimo dervos pagerina suderinamumą
Kietėjimo laipsnis	Visiška polimerizacija sustiprina rašalo plėvelę
Plėvelės storis	Tinkamas storis apsaugo nuo trapių gedimų

 

Neapdorojus paviršiaus, sukibimo stiprumas dažnai yra nepakankamas pramoninio patvarumo reikalavimams.

 

 

Tipiški sukibimo efektyvumo lygiai

Sukibimas paprastai vertinamas naudojant tokius testus, kaip kryžminės{0}}juostos bandymas (ASTM D3359) arba atsparumas lupimui. Ant neapdoroto PP ir PE UV ekrano rašalas gali pasiekti tik0B–2B reitingas, tai reiškia, kad atsiranda didelis pleiskanojimas arba lupimasis. Tinkamai apdirbus paviršių, sukibimas gali pagerėti4B–5B, kur dangos pašalinamos mažai arba visai nėra.

 

Pagrindo būklė	Tipinė paviršiaus energija	Sukibimo rezultatas (kryžminis{0}}liukas)
Neapdorotas PP/PE	29–33 dyn/cm	0B–2B (prastas)
Korona{0}}gydyta	38–42 dyn/cm	3B–4B (nuo vidutinio iki gero)
Liepsna-apdorota	40–44 dyn/cm	4B–5B (nuo geros iki puikaus)
Plazma{0}}apdorota	42+ dina/cm	5B (puikiai)

 

Šios vertės rodo, kad paviršiaus aktyvinimas yra raktas į stiprų sukibimą.

 

Paviršiaus apdorojimo metodai

 

Molekulinė sąveika tarp rašalo ir apdoroto paviršiaus

 

Kai paviršiaus apdorojimas padidina poliškumą, UV rašalo ir pagrindo sąveika pereina nuo grynai mechaninio tvirtinimo prie kombinuoto fizinio ir cheminio sujungimo. Įvedus deguonies -turinčias funkcines grupes-, pvz., hidroksilo, karbonilo ar karboksilo grupes-, sukuriamos aktyvios vietos, kurios pagerina tarpmolekulinę trauką. UV kietėjimo metu rašalo polimerų tinklas susiformuoja glaudžiai kontaktuodamas su šiomis aktyvuotomis sritimis, todėl sąveikos jėgos yra stipresnės. Šis glaudesnis molekulinis kontaktas sumažina atsisluoksniavimo tikimybę esant stresui, temperatūros pokyčiams ar cheminių medžiagų poveikiui.

 

Dėl geresnio drėkinimo susidaro vienoda plėvelė

 

Paviršiaus aktyvinimas tiesiogiai veikia rašalo drėkinimą. Ant neapdoroto PP arba PE rašalo lašeliai linkę trauktis arba rutuliuotis dėl mažos paviršiaus energijos, sulaiko oro kišenes ir susidaro nevienodo storio. Apdorojus vainiką, liepsną ar plazmą, rašalas lengviau plinta, užpildydamas mikroskopinius paviršiaus nelygumus. Toks vienodas drėkinimas užtikrina vienodą plėvelės storį, geresnę optinę išvaizdą ir mažiau paviršiaus defektų, pvz., skylučių ar žuvies akių. Gerai-išlyginta rašalo plėvelė ne tik pagerina blizgesį, bet ir sustiprina mechaninį ryšį, susidariusį po sukietėjimo.

 

Patobulintas mechaninis blokavimas mikro lygiu

 

Be cheminio poveikio, paviršiaus apdorojimas gali sukurti subtilų mikro{0}}šiurkštumą, kuris sustiprina mechaninį blokavimą. Rašalas prasiskverbia į mažas paviršiaus ypatybes ir, sukietėjęs, fiziškai pritvirtinamas prie pagrindo. Šis dvigubas mechanizmas-cheminis pritraukimas ir mechaninis fiksavimas-labai padidina atsparumą lupimuisi, įbrėžimams ir trinčiai. Pramoninėse programose, kur spausdintos dalys patiria vibraciją, valdymą arba aplinkos įtempimą, šis blokavimo efektas atlieka lemiamą vaidmenį išlaikant ilgalaikį -patvarumą.

 

Proceso stabilumas ir apdorojimo nuoseklumas

 

Kad sukibimas būtų patikimas, paviršiaus apdorojimas turi būti nuoseklus ir gerai{0}}kontroliuojamas. Per didelis apdorojimas gali pažeisti pagrindą arba sukelti paviršiaus trapumą, o nepakankamas apdorojimas gali nesuteikti pakankamo aktyvavimo. Tokie parametrai kaip apdorojimo galia, ekspozicijos laikas, atstumas ir linijos greitis turi būti optimizuoti kiekvienam medžiagos tipui. Reguliarus paviršiaus energijos bandymas naudojant dyne rašiklius arba kontaktinio kampo matavimas padeda užtikrinti, kad paviršius išliktų reikiamo intervalo ribose, kad rašalas sudrėktų. Stabilios apdorojimo sąlygos užtikrina pakartotinį sukibimą masinėje gamyboje.

 

Sukibimo gedimo prevencija galutinio{0}}naudojimo sąlygomis

 

Tinkamai apdoroti paviršiai žymiai sumažina sukibimo sutrikimo riziką gaminio naudojimo metu. Neapdorojus aplinkos veiksnių, pvz., drėgmės, temperatūros svyravimų, cheminių medžiagų ar mechaninio įtempimo, rašalo sluoksniai gali pakilti arba įtrūkti. Paviršiaus aktyvinimas pagerina sukibimo stiprumą, todėl sukietėjęs UV rašalas atlaiko šiuos iššūkius. Tai ypač svarbu lauko iškabose, automobilių komponentuose, pramoniniuose konteineriuose ir plataus vartojimo gaminiuose, kur patvarumas ir ilgas tarnavimo laikas yra esminiai reikalavimai.

 

Rašalo formulavimo ir kietėjimo svarstymai

Specialūs UV dažai, skirti poliolefinams, turi sukibimą skatinančių medžiagų ir lanksčių oligomerų, kurie geriau atitinka PP ir PE plėtimosi savybes. Tinkamas kietėjimas yra vienodai svarbus. Neužbaigtas sukietėjimas sumažina rašalo plėvelės sukibimo stiprumą, todėl gali atsirasti priešlaikinis gedimas, net jei paviršiaus apdorojimas yra tinkamas. LED-UV kietėjimas gali užtikrinti kontroliuojamą energiją ir mažesnę šilumą, o tai padeda išvengti pagrindo iškraipymo ir užtikrina visišką polimerizaciją. Kai kuriose srityse taip pat naudojami sukibimo gruntai tarp pagrindo ir rašalo, kad dar labiau padidintų sukibimo stiprumą.

 

Kaip pasiekti patikimą PP ir PE sukibimą?

 

1: Kodėl 40 dyn/cm dažnai laikomas kritiniu paviršiaus energijos lygiu PP ir PE spausdinimui?

Paviršiaus energija, viršijanti 40 dyn/cm, rodo, kad poliolefino paviršius buvo pakankamai aktyvuotas, kad būtų galima tinkamai sudrėkinti rašalą. Esant žemesniam lygiui (žemiau ~36 dyn/cm), UV rašalas linkęs kauptis, o ne plisti, todėl silpnas sąsajos kontaktas ir prastas molekulinis patrauklumas. Kai paviršius pasiekia arba viršija 40 dyn/cm, rašalas gali tekėti tolygiai ir sudaryti glaudesnį kontaktą mikroskopiniu lygiu, o tai pagerina van der Waals jėgas ir galimas chemines sąveikas. Tai tiesiogiai padidina sukibimo stiprumą ir sumažina lupimo ar kraštų pakilimo riziką.

 

2: Kiek ilgai paviršiaus apdorojimas išlieka veiksmingas prieš spausdinant?

Paviršiaus apdorojimas nėra nuolatinis. PP ir PE paviršiai palaipsniui praranda padidintą paviršiaus energiją dėl proceso, vadinamo "paviršiaus senėjimu" arba hidrofobiniu atsigavimu. Priklausomai nuo laikymo sąlygų, veiksmingumas gali sumažėti per kelias valandas ar kelias dienas. Dulkės, drėgmė ir valdymas gali paspartinti šį sumažėjimą. Kad sukibimas būtų geriausias, idealiu atveju spausdinimas turėtų įvykti iš karto po koronos, liepsnos ar plazmos apdorojimo -dažnai per 24 valandas. Naudojant didelio-patikimumo programas, paviršiaus energija{8}}pakartotinai patikrinama prieš spausdinant, siekiant užtikrinti, kad ji neviršytų reikiamo lygio.

 

3: Ar stipresnis UV kietėjimas gali kompensuoti blogą sukibimą?

Ne. Didėjanti UV kietėjimo energija pagerina rašalo plėvelės sukibimą, bet reikšmingai nepagerina sukibimo su mažai energijos naudojančiu substratu. Jei paviršiaus sąveika silpna, rašalo sluoksnis gali puikiai sukietėti, tačiau vis tiek nusilups kaip viena plėvelė. Sukibimas priklauso nuo rašalo ir pagrindo sąsajos, kuri turi būti pašalinta naudojant paviršiaus aktyvavimą ir suderinamą rašalo chemiją. Pernelyg didelis kietėjimas gali net padidinti trapumą, todėl esant stresui gali būti labiau tikėtinas delaminavimas.

 

4: Kodėl specialūs UV dažai poliolefinams skiriasi nuo standartinių UV dažų?

UV rašaluose, skirtuose PP ir PE, yra sukibimą{0}}skatinančių dervų ir lankstesnių oligomerų sistemų. Poliolefino medžiagos gali lankstytis, išsiplėsti arba susitraukti, kai keičiasi temperatūra, todėl rašalas turi turėti panašų elastingumą, kad būtų išvengta įtrūkimų ar atsiskyrimo. Šie rašalai taip pat sukurti taip, kad geriau sąveikautų su oksiduotais paviršiais, sukurtais apdorojant korona arba liepsna. Standartiniai UV rašalai, skirti popieriui arba PVC, paprastai neturi šių savybių ir gali nepavykti atlikti PP/PE sukibimo bandymų.

 

5: Kaip sukibimo patvarumas patikrinamas pramonėje?

Gamintojai paprastai taiko kryžminius{0}}perlipimo testus, atsparumo įbrėžimams ir aplinkos poveikio testus. Atspausdinti pavyzdžiai gali būti veikiami drėgmės, temperatūros svyravimų, cheminių medžiagų ar trinties, kad būtų imituojamas naudojimas realiame pasaulyje. Jei rašalas išlaiko tvirtą sukibimą be pleiskanų, įtrūkimų ar spalvos praradimo, sukibimo sistema laikoma pramoninio{4}}rūšio. Nuolatinis bandymo atlikimas patvirtina, kad paviršiaus apdorojimas, rašalo sudėtis ir kietėjimo parametrai yra tinkamai subalansuoti.

 

6: Ar plėvelės storis turi įtakos sukibimui?

Taip. Pernelyg storos rašalo plėvelės UV polimerizacijos metu gali sukelti vidinį įtempį, o tai gali sumažinti ilgalaikį sukibimą. Ir atvirkščiai, per plonoms plėvelėms gali pritrūkti mechaninio stiprumo. Optimizuotas rašalo nuosėdos užtikrina tinkamą lankstumą, visišką sukietėjimą ir stabilų sukibimą. Štai kodėl tinklelio pasirinkimas, valytuvo slėgis ir spausdinimo parametrai yra sukibimo kontrolės -ne tik chemijos dalis.