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油墨在承印物表面的润湿

人气:1307 发表时间:2015-08-07 字体大小: 【

1. 表面张力与表面自由能

 

    在不同的承印物表面印刷时,必须考虑与之相适应的油墨。吸收性比较好的多孔表面如纸张作为承印物时,应该采用渗透干燥型油墨;而在非吸收性的如塑料表面进行印刷,则应该采用挥发干燥型油墨。

 

    此外,还应该考虑油墨能否润湿承印物,并且油墨与承印物之间有无一定的相互作用力。只有油墨能够润湿承印物,并且与承印物之间存在相互吸引力,墨膜才能够牢牢地吸附在承印物表面。

 

所谓油墨能够润湿承印物,是指承印物表面自由能高于油墨的表面张力,这是油墨能够附着在承印物上的先决条件。而油墨的表面张力主要决定于油墨中溶剂的表面张力。表 1 和表 2 给出一些常用的油墨溶剂和承印物材料的表面张力和表面自由能的数值。

 

 1 常用油墨溶剂的表面张力

 

序号

液体名称

表面张力/dyn/cm

1

乙醇

16.9

2

乙醇

22.8

3

硝化纤维素胶

26

4

甲苯

28.4

5

液体石蜡

30.7

6

油酸

32.5

7

棉子油

35.4

8

聚醋酸乙烯乳液

38

9

蓖麻油

39

10

乙二醇

48.2

11

甘油

64.5

12

72.8

13

酸固化酚醛胶

78

 注:1dyn = 105N

 

 2 部分承印物材料的表面自由能值

 

序号

商品英文缩写

商品中文名称

表面自由能/erg/cm

1

PTTE

聚四氟乙烯

18.4

2

PP

聚丙烯

31.4

3

PE

聚乙烯

33.1

4

PMMA

聚甲基丙烯酸甲酯

39

5

PVC

聚氯乙烯

41.1

6

PS

聚苯乙烯

42

7

玻璃纸

45

8

PET

聚酯

46

9

印刷用纸

72

10

石蜡

1522

         

注 : 1erg = 10-7J

 

液体表面张力通常在液体/蒸气的环境中测定,单位用dyn/cm表示(ldyn/cm = 10-3N/m)。

 

对固休表面也可像液体一样做类似的分析,但固体是具有一定形状的物质,其表面不能收缩。因此它没有表面张力而只有表面自由能,简称表面能,俗称表面能。单位用erg/cm表示1erg/cm = 10-3N/m

 

2.液体在固体表面的润湿与非润湿状态

 

1)润湿与非润湿状态   液体与固体表面接触时,界面区的两种分子既受到界面同侧同种分子的吸引作用,又受到另一侧异种分子的吸引作用。此两种吸引力的合力称为界面张力。如果固体是低表面能的,其吸引力低于液体相分子的吸引力,界面区的液体分子,有向液体内部收缩的张力,这就是非润湿状态;如果是高表面能固体,其吸引力高于液体相分子的吸引力,则界面区的液体分子有一种被吸附于固体的压力,这就是润湿状态。

 

例如,汞的表面张力是0.476N/m 476dyn/cm),聚苯乙烯塑料板表面能是0.042N/m42erg/cm2),比汞的表面张力小很多,如果将汞滴到聚苯乙烯板上,汞滴将趋于球状,为非湿润状态。

 

如将表面张力只有0.225N/m22.5dyn/cm)的乙醇滴到聚苯乙烯板上,就能铺展开,为湿润状态。

 

一般来说,无机物固体(金属、氧化物),表面自由能高,容易被一般液体润湿;有机物固体(石蜡、聚合物)表面自由能低,不容易被液休润湿。

 

当油墨的表面张力小于承印物的表面能时,油墨能够润湿承印物,为印刷创造了必要条件;反之,在低表面能的表面印刷(如塑料类),油墨不容易润湿承印物,这时需要对承印物表面进行一些处理或改性后才能够正常印刷。

 

2)接触角   如果固体具有高的表面自由能,其吸引力高于液体相分子的吸引力,则界面区液体分子有一种被吸附于固体的压力,液体在固体表面具有取代气体的能力,这时液体在固体表面处于润湿状态;此时接触角口α小于90°。接触角越小,说明润湿效果越好。

 

如果固体具有低表面自由能,其吸引力低于液体相分子的吸引力,则界面区的液体分子,有一种向液体内部收缩的张力,表示液体对固体不润湿,那么接触角α就大于90°,接触角越大,表示润湿效果越不好。

 

一般说来,固体分子间作用力强、硬度大、熔点高、结晶好,是无机物(金属、氧化物)时,固体表面自由能高,容易被一般液体润湿;相反,固体分子间作用力弱、软、熔点低、很少结晶,是有机物(石蜡、聚合物)时表面自由能就低,不容易被一般液体润湿。

 

但油墨是否能牢固地附着在承印物上,还决定于油墨与承印物之间的吸引力。

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