电晕处理对塑料表面性能及印刷适性的影响
当前塑料UV胶印在立体印刷、卡片、盒形包装印刷等领域的应用越来越广泛，然而塑料承印材料的表面能较低，油墨难于附着在塑料表面，因此提高油墨在塑料表面的润湿性成为塑料印刷工艺中急需解决的问题。前不久，北京印刷学院与北京多彩印刷有限公司合作，从实际生产出发，用UV胶印油墨进行打样实验，探讨了在不同电晕处理条件下获得的具有不同表面活性的塑料承印材料对UV胶印油墨的附着力、油墨转移性能、叠印效果、印刷密度等油墨印刷适性的影响。 实验器材
（1）塑料承印材料使用PET、PVC、PP三种。
（2）塑料表面接触角测试使用水和二碘甲烷作为标准液体。
（3）塑料表面处理使用可以调节电流强度的SDCD16-3-20介质表面电晕处理仪。
（4）接触角测试使用接触角仪，通过接触角换算成表面张力。
（5）印刷打样使用IGT印刷适性仪。
电晕处理与塑料表面性能
1.电晕处理对接触角的影响
改变电晕处理电流强度可以获得不同表面能的塑料表面。图1、图2分别为水、二碘甲烷在塑料表面的接触角与电晕处理电流强度的关系。
从图1、图2的测试结果可以看出，随着电晕处理电流强度的增加，液体在塑料材料表面的接触角呈现下降的趋势，表明电晕处理对塑料材料表面结构具有一定的破坏作用，在经过电晕改性后，塑料材料的表面极性提高，表面能有所增加，有利于液体在其基层润湿。
2.电晕处理对表面张力的影响
对塑料表面进行电晕处理后，实质是改变了塑料表面的表面张力。图3表示三种塑料承印材料表面张力与电晕处理电流强度的关系。由此可以看出，电晕处理电流强度在一定范围（小于8A）时，随着电流的增大，电晕放电时产生的粒子动能增大，对打开塑料材料表面长链的化学键有利，表面能相应增加，因此塑料的表面张力随电流强度的增大而增加。但在电晕处理电流超过一定强度后，塑料表面结构遭到严重破坏，同时由于电晕作用产生的离子沉积在塑料表面，导致塑料表面能下降，因此表面张力出现下降趋势。三种塑料材料表面张力随电流强度的变化趋势相似，增幅均可达到7～8达因/厘米。PVC塑料材料的峰值出现在电流强度为7A处，PET、PP塑料材料的峰值则出现在电流强度为8A处。由于不同材料在性能上的差别，电晕处理时需要的激发电流强度不尽相同，而且在处理过程中，材料会被氧化生成不同的基团，也会影响塑料的表面张力。
塑料承印材料经电晕处理后形成高能表面，但其保持时间受放置时间、环境温湿度的影响。图4表示PP、PVC、PET三种塑料材料经8A电流处理后，表面张力与放置时间的关系。在最初一段时间（3～5天）电晕处理效果消退速度较快，一般会降低几个达因。随着放置时间的延长，表面张力的下降速度逐渐减小，放置23天后，三种塑料材料的表面张力仍然比未经电晕处理时高出3～4达因/厘米。电晕效果消退的原因主要有两点：一是由于塑料承印材料高聚物分子链的自由旋转，使得活性基团逐渐转入到高聚物内部，导致表面润湿性降低；二是长时间放置使得活性表面吸附各种杂质导致表面能下降。因此实际生产中，塑料表面经处理后，应尽快实施印刷，不宜长时间放置，以免处理效果衰减造成材料印刷适性变差。
塑料表面电晕处理与油墨印刷适性
1.塑料表面处理对UV胶印油墨附着性的影响
油墨附着性是指油墨墨膜与承印材料表面通过物理和化学作用相互粘结的能力，通常用附着力来衡量。实验中油墨附着力采用划格法进行表征。具体方法为：在面积为1cm×1cm的样张上等间距划出10个×10个方格，然后用胶带从这些方格上粘揭，计算粘揭后油墨墨膜脱落的面积率，以此表示油墨在承印材料表面的附着力。
图5表示品红油墨在三种塑料承印材料表面的附着力与电晕处理电流强度的关系。测试结果表明，在PET和PVC材料上打样，电晕处理前后，油墨均具有很强的附着性，无墨膜脱落现象。在PP材料上打样，油墨的附着性受电晕条件的影响，电晕处理电流强度增大，表面能增加，油墨附着力增强，但电流强度过大，表面能下降，油墨附着力也降低。使用白、黄、青、黑色油墨打样，各色油墨在三种塑料材料上的附着性都表现出同样的趋势。
实验结论
（1）塑料承印材料的表面活性随电晕处理电流强度的增加而增大，电流强度过大将导致表面活性下降。
（2）UV胶印油墨转移率随塑料表面张力的增大而增加。使用7～8A的电流强度进行电晕处理，能够得到最大油墨转移率。
（3）塑料承印材料经电晕表面处理后，能够提高UV胶印油墨的附着力。但电晕处理电流强度过大，由于降低了塑料表面活性，反而导致附着力降低。
（4）在用白色打底的塑料承印材料上进行其他颜色油墨叠印时，油墨叠印率随塑料表面张力的增大而上升。a
塑料印刷通常先印白墨，再进行四色叠印。为了探讨印刷白墨后对其他颜色油墨附着性的影响，测试了各色油墨在白墨上叠印后的附着力。图6为三种塑料承印材料上品红油墨在白墨上的叠印效果与电流强度的关系。从图中可以看出，在PET、PVC材料上打白底后，品红墨的附着性很好。但在PP材料上打白底，再叠印品红油墨时，附着力极差。其他颜色油墨在白底上叠印时，也表现出同样的叠印结果。因此，实际印刷生产中需要在白墨上进行四色叠印时，应避免使用PP塑料材料。
2.塑料表面处理对油墨转移率的影响
油墨转移率是指从印版转印到承印材料上的油墨量与转印前印版上油墨量的比值，用百分比表示。通常油墨转移率越高印刷效果越好。
图7、图8、图9分别表示各色油墨在PET、PVC、PP三种塑料承印材料上的油墨转移率。从图中显示结果可以看出，总体上，三种塑料承印材料经表面电晕处理后，油墨转移率都有不同程度的提高。塑料经表面电晕处理后，增加了表面能，提高了油墨在塑料表面的润湿性，增强了油墨与塑料表面的结合力是提高油墨转移率的主要原因。白墨在三种承印材料上都有较高的转移率，表面电晕处理后，转移率高达50%以上，黄墨的转移率最低，约为30%。
3.塑料表面处理对油墨叠印率的影响
油墨叠印率是衡量彩色印刷质量的重要参数之一，油墨在承印材料表面的润湿性能对油墨叠印率有较大影响。为了探讨塑料承印材料表面能对UV胶印油墨叠印率的影响，用不同电流强度分别对三种塑料承印材料进行表面电晕处理后，先用白墨打样作为底色，再在白墨上进行青墨、品红墨叠印，测试的油墨叠印率与电流强度的关系如图10所示。从图示测试结果可以看出，随着电晕处理电流强度的增大，在塑料表面张力上升的范围，油墨的叠印率呈上升趋势。电流强度过大，导致塑料表面张力降低时，油墨叠印率也随之下降。这说明对塑料UV胶印来说，塑料材料的表面活性越高，越有利于提高UV胶印油墨的叠印率，从而获得更佳的印刷效果。
