ความแข็งแรงในการยึดเกาะของหมึกพิมพ์สกรีน UV บน PP และ PE คืออะไร?

โพลีโพรพีลีน (PP) และโพลีเอทิลีน (PE) ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในบรรจุภัณฑ์ สินค้าอุปโภคบริโภค ชิ้นส่วนยานยนต์ และภาชนะอุตสาหกรรม เนื่องจากมีความทนทานต่อสารเคมี มีความยืดหยุ่น และต้นทุนต่ำ อย่างไรก็ตาม จากมุมมองของการพิมพ์ วัสดุเหล่านี้เป็นหนึ่งในวัสดุพิมพ์ที่ยากที่สุด วัสดุทั้งสองอยู่ในตระกูลโพลีโอเลฟินและมีพลังงานพื้นผิวต่ำมาก (โดยทั่วไปคือ 29–33 dyn/cm) ซึ่งทำให้หมึกเปียก กระจายตัว และยึดเกาะได้อย่างมีประสิทธิภาพได้ยาก พิมพ์

ความแข็งแรงในการยึดเกาะหมายถึงความสามารถของฟิล์มหมึกที่บ่มแล้วในการต้านทานการลอก รอยขีดข่วน หรือการหลุดออกจากวัสดุพิมพ์ สำหรับหมึกพิมพ์สกรีน UV การยึดเกาะบน PP และ PE ขึ้นอยู่กับทั้งสองอย่างพันธะเคมีและการยึดเชิงกล. เนื่องจากโพลิโอเลฟินส์มีความเฉื่อยทางเคมีและไม่มีขั้ว- จึงมีจุดยึดเกาะน้อย ดังนั้น การปรับปรุงการยึดเกาะต้องอาศัยการเพิ่มพลังงานพื้นผิวอย่างมาก และการเลือกหมึกสูตรที่มีการยึดเกาะ-ที่ช่วยส่งเสริมเรซิน

ปัจจัย	อิทธิพลต่อการยึดเกาะกับ PP/PE
ระดับพลังงานพื้นผิว	พลังงานที่สูงขึ้นจะช่วยปรับปรุงการเปียกและการยึดเกาะของหมึก
ความสะอาดของพื้นผิว	น้ำมันและสารกำจัดเชื้อราช่วยลดการยึดเกาะ
สูตรหมึก	เรซินยึดเกาะชนิดพิเศษช่วยเพิ่มความเข้ากันได้
ระดับการบ่ม	การเกิดพอลิเมอไรเซชันแบบเต็มทำให้ฟิล์มหมึกแข็งแรงขึ้น
ความหนาของฟิล์ม	ความหนาที่เหมาะสมช่วยหลีกเลี่ยงความล้มเหลวที่เปราะ

หากไม่มีการเตรียมพื้นผิว ความแข็งแรงในการยึดเกาะมักจะไม่เพียงพอต่อข้อกำหนดด้านความทนทานทางอุตสาหกรรม

การยึดติดมักจะประเมินโดยใช้การทดสอบ เช่น การทดสอบด้วยเทปครอส- (ASTM D3359) หรือความต้านทานการลอก สำหรับ PP และ PE ที่ไม่ผ่านการบำบัด หมึกพิมพ์หน้าจอ UV อาจเข้าถึงได้เท่านั้นระดับ 0B–2Bหมายถึงการผลัดหรือการหลุดลอกอย่างมีนัยสำคัญ หลังจากปรับสภาพพื้นผิวอย่างเหมาะสมแล้ว การยึดเกาะจะดีขึ้น4B–5Bซึ่งการขจัดสารเคลือบออกเพียงเล็กน้อยหรือไม่มีเลย

สภาพพื้นผิว	พลังงานพื้นผิวทั่วไป	ผลการยึดเกาะ (Cross-Hatch)
PP/PE ที่ไม่ผ่านการบำบัด	29–33 dyn/ซม	0B–2B (แย่)
โคโรนา-ได้รับการรักษาแล้ว	38–42 dyn/ซม	3B–4B (ปานกลางถึงดี)
เปลวไฟ-ได้รับการบำบัดแล้ว	40–44 dyn/ซม	4B–5B (ดีถึงดีเยี่ยม)
พลาสมา-ได้รับการรักษา	42+ dyn/ซม	5B (ดีเยี่ยม)

ค่าเหล่านี้แสดงให้เห็นว่าการกระตุ้นพื้นผิวเป็นกุญแจสำคัญในการยึดเกาะที่แข็งแกร่ง

ปฏิกิริยาระหว่างโมเลกุลระหว่างหมึกกับพื้นผิวที่ผ่านการบำบัด

เมื่อการรักษาพื้นผิวเพิ่มขั้ว ปฏิกิริยาระหว่างหมึก UV และสารตั้งต้นจะเปลี่ยนจากการยึดติดเชิงกลล้วนๆ ไปเป็นพันธะกายภาพและเคมีผสมกัน การเริ่มใช้-ออกซิเจนที่มีหมู่ฟังก์ชัน-เช่น หมู่ไฮดรอกซิล คาร์บอนิล หรือคาร์บอกซิล- ทำให้เกิดบริเวณที่ทำงานซึ่งปรับปรุงแรงดึงดูดระหว่างโมเลกุล ในระหว่างการบ่มด้วยรังสียูวี เครือข่ายพอลิเมอร์หมึกจะก่อตัวขึ้นโดยการสัมผัสอย่างใกล้ชิดกับบริเวณที่ถูกกระตุ้นเหล่านี้ ส่งผลให้เกิดแรงกดทับที่พื้นผิวมากขึ้น การสัมผัสโมเลกุลที่ใกล้ชิดยิ่งขึ้นนี้ช่วยลดโอกาสที่จะเกิดการหลุดร่อนภายใต้ความเครียด การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ หรือการสัมผัสสารเคมี

การเปียกที่ได้รับการปรับปรุงนำไปสู่การสร้างฟิล์มที่สม่ำเสมอ

การเปิดใช้งานพื้นผิวส่งผลโดยตรงต่อพฤติกรรมการทำให้หมึกเปียก สำหรับ PP หรือ PE ที่ไม่ผ่านการบำบัด หยดหมึกมีแนวโน้มที่จะหดตัวหรือเป็นเม็ดบีดเนื่องจากพลังงานพื้นผิวต่ำ ดักจับช่องอากาศ และสร้างความหนาไม่สม่ำเสมอ หลังจากการรักษาด้วยโคโรนา เปลวไฟ หรือพลาสมา หมึกจะกระจายตัวได้ง่ายขึ้น เติมเต็มความผิดปกติของพื้นผิวระดับจุลภาค การเปียกที่สม่ำเสมอนี้ทำให้มั่นใจได้ว่าความหนาของฟิล์มสม่ำเสมอ ลักษณะการมองเห็นที่ดีขึ้น และข้อบกพร่องที่พื้นผิวน้อยลง เช่น รูเข็มหรือตาปลา ฟิล์มหมึกที่ปรับระดับได้ดี-ไม่เพียงแต่เพิ่มความมันเงา แต่ยังเพิ่มความแข็งแกร่งให้กับพันธะทางกลที่เกิดขึ้นหลังจากการบ่มตัวอีกด้วย

การประสานทางกลที่ได้รับการปรับปรุงในระดับไมโคร

นอกจากผลกระทบทางเคมีแล้ว การรักษาพื้นผิวยังสามารถสร้างความหยาบระดับจุลภาค-ที่ละเอียดอ่อนซึ่งช่วยเพิ่มการเชื่อมต่อทางกล หมึกจะแทรกซึมเข้าไปในลักษณะเฉพาะของพื้นผิวเล็กๆ และเมื่อแห้งตัวแล้ว ก็จะยึดติดกับพื้นผิว กลไกคู่นี้-แรงดึงดูดทางเคมีบวกกับกลไกล็อค-เพิ่มความต้านทานต่อการหลุดลอก รอยขีดข่วน และการเสียดสีได้อย่างมาก ในการใช้งานทางอุตสาหกรรมที่ชิ้นส่วนที่พิมพ์ประสบกับการสั่นสะเทือน การจัดการ หรือความเครียดจากสิ่งแวดล้อม ผลที่ประสานกันนี้มีบทบาทสำคัญในการรักษา-ความทนทานในระยะยาว

ความเสถียรของกระบวนการและความสม่ำเสมอในการบำบัด

เพื่อการยึดเกาะที่เชื่อถือได้ การรักษาพื้นผิวจะต้องสม่ำเสมอและ{0}}ควบคุมอย่างดี การรักษาที่มากเกินไป-อาจทำให้วัสดุพิมพ์เสียหายหรือทำให้พื้นผิวเปราะ ในขณะที่การรักษาที่ต่ำกว่า-อาจไม่ได้ให้การกระตุ้นที่เพียงพอ พารามิเตอร์ต่างๆ เช่น กำลังการบำบัด เวลาสัมผัส ระยะทาง และความเร็วของเส้น จะต้องได้รับการปรับปรุงให้เหมาะสมสำหรับวัสดุแต่ละประเภท การทดสอบพลังงานพื้นผิวเป็นประจำโดยใช้ปากกาดายน์หรือการวัดมุมสัมผัสช่วยให้มั่นใจได้ว่าพื้นผิวจะยังอยู่ในช่วงที่ต้องการเพื่อให้หมึกเปียกอย่างเหมาะสม สภาวะการรักษาที่มั่นคงนำไปสู่ประสิทธิภาพการยึดเกาะที่ทำซ้ำได้ในการผลิตจำนวนมาก

การป้องกันความล้มเหลวในการยึดเกาะในที่สุด-เงื่อนไขการใช้งาน

พื้นผิวที่ได้รับการบำบัดอย่างเหมาะสมช่วยลดความเสี่ยงของการยึดเกาะล้มเหลวระหว่างการใช้ผลิตภัณฑ์ได้อย่างมาก หากไม่มีการบำบัด ปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อม เช่น ความชื้น การหมุนเวียนของอุณหภูมิ สารเคมี หรือความเครียดทางกล อาจทำให้ชั้นหมึกยกหรือแตกได้ การเปิดใช้งานพื้นผิวช่วยเพิ่มความแข็งแรงในการยึดเกาะ ดังนั้นหมึก UV ที่บ่มแล้วจึงทนทานต่อความท้าทายเหล่านี้ สิ่งนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งในป้ายกลางแจ้ง ชิ้นส่วนยานยนต์ บรรจุภัณฑ์อุตสาหกรรม และสินค้าอุปโภคบริโภคที่ความทนทานและอายุการใช้งานยาวนานเป็นข้อกำหนดที่สำคัญ

หมึก UV พิเศษที่ออกแบบมาสำหรับโพลีโอเลฟินส์ประกอบด้วยสารเร่งการยึดเกาะและโอลิโกเมอร์ที่ยืดหยุ่นซึ่งตรงกับคุณสมบัติการขยายตัวของ PP และ PE ได้ดียิ่งขึ้น การบ่มที่เหมาะสมก็มีความสำคัญไม่แพ้กัน การบ่มที่ไม่สมบูรณ์จะลดความแข็งแรงในการยึดเกาะภายในฟิล์มหมึก ทำให้เกิดความเสียหายก่อนเวลาอันควร แม้ว่าการรักษาพื้นผิวจะเพียงพอก็ตาม LED-การบ่มด้วยรังสียูวีสามารถให้พลังงานที่ควบคุมได้และลดความร้อน ซึ่งช่วยป้องกันการบิดเบือนของพื้นผิวในขณะเดียวกันก็รับประกันการเกิดปฏิกิริยาโพลีเมอร์เต็มรูปแบบ การใช้งานบางประเภทยังใช้ไพรเมอร์การยึดเกาะระหว่างพื้นผิวและหมึกเพื่อเพิ่มความแข็งแรงในการยึดเกาะ

พลังงานพื้นผิวที่สูงกว่า 40 dyn/cm บ่งชี้ว่าพื้นผิวโพลีโอเลฟินส์ได้รับการกระตุ้นอย่างเพียงพอเพื่อให้หมึกเปียกอย่างเหมาะสม ในระดับที่ต่ำกว่า (ต่ำกว่า ~36 dyn/cm) หมึก UV มีแนวโน้มที่จะเป็นเม็ดบีดมากกว่าการแพร่กระจาย ส่งผลให้การสัมผัสระหว่างผิวอ่อนแอและการดึงดูดของโมเลกุลต่ำ เมื่อพื้นผิวสูงถึงหรือเกิน 40 dyn/cm หมึกสามารถไหลได้อย่างสม่ำเสมอและก่อตัวสัมผัสกันมากขึ้นในระดับจุลทรรศน์ ซึ่งช่วยเพิ่มแรง van der Waals และปฏิกิริยาทางเคมีที่อาจเกิดขึ้น ซึ่งจะเพิ่มความแข็งแรงในการยึดเกาะโดยตรงและลดความเสี่ยงของการหลุดลอกหรือการยกขอบ

การรักษาพื้นผิวไม่ถาวร พื้นผิว PP และ PE จะค่อยๆ สูญเสียพลังงานพื้นผิวที่เพิ่มขึ้นผ่านกระบวนการที่เรียกว่า "การเสื่อมสภาพของพื้นผิว" หรือการนำกลับมาใช้ใหม่ที่ไม่ชอบน้ำ ประสิทธิภาพอาจลดลงภายในไม่กี่ชั่วโมงถึงสองสามวัน ขึ้นอยู่กับสภาวะการเก็บรักษา ฝุ่น ความชื้น และการจัดการสามารถเร่งการลดลงนี้ได้ เพื่อประสิทธิภาพการยึดเกาะที่ดีที่สุด การพิมพ์ควรดำเนินการทันทีหลังจากการรักษาด้วยโคโรนา เปลวไฟ หรือพลาสมา-บ่อยครั้งภายใน 24 ชั่วโมง ในการใช้งานที่มีความน่าเชื่อถือสูง- พลังงานพื้นผิวจะได้รับ-การทดสอบอีกครั้งก่อนพิมพ์เพื่อให้แน่ใจว่าพลังงานดังกล่าวยังคงสูงกว่าระดับที่ต้องการ

ไม่ การเพิ่มพลังงานการบ่มด้วยรังสียูวีจะช่วยเพิ่มการทำงานร่วมกันภายในฟิล์มหมึก แต่ไม่ได้ปรับปรุงการยึดเกาะกับซับสเตรตที่ใช้พลังงานต่ำ-อย่างมีนัยสำคัญ หากปฏิสัมพันธ์ของพื้นผิวอ่อนแอ ชั้นหมึกอาจแข็งตัวได้อย่างสมบูรณ์แต่ยังคงหลุดลอกเป็นแผ่นฟิล์มเดียว การยึดเกาะขึ้นอยู่กับส่วนเชื่อมต่อระหว่างหมึกและซับสเตรต ซึ่งต้องได้รับการแก้ไขผ่านการกระตุ้นพื้นผิวและเคมีของหมึกที่เข้ากันได้ การแข็งตัวมากเกินไป-อาจเพิ่มความเปราะบาง ซึ่งทำให้มีโอกาสเกิดการหลุดร่อนมากขึ้นภายใต้ความเครียด

หมึกยูวีที่ออกแบบมาสำหรับ PP และ PE มีการยึดเกาะ-ซึ่งช่วยให้เรซินและระบบโอลิโกเมอร์มีความยืดหยุ่นมากขึ้น วัสดุโพลีโอเลฟินส์สามารถงอ ขยาย หรือหดตัวได้ภายใต้การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ ดังนั้นหมึกจะต้องมีความยืดหยุ่นใกล้เคียงกันเพื่อหลีกเลี่ยงการแตกร้าวหรือหลุดออก หมึกเหล่านี้ยังได้รับการกำหนดสูตรเพื่อให้ทำปฏิกิริยากับพื้นผิวที่ถูกออกซิไดซ์ได้ดีขึ้นจากการบำบัดด้วยโคโรนาหรือเปลวไฟ หมึก UV มาตรฐานสำหรับกระดาษหรือ PVC มักจะขาดคุณสมบัติเหล่านี้ และอาจล้มเหลวในการทดสอบการยึดเกาะบน PP/PE

โดยทั่วไปผู้ผลิตจะใช้การทดสอบเทปครอส- การทดสอบความต้านทานการขีดข่วน และการทดสอบการเสื่อมสภาพด้านสิ่งแวดล้อม ตัวอย่างที่พิมพ์อาจสัมผัสกับความชื้น การหมุนเวียนของอุณหภูมิ สารเคมี หรือการเสียดสีเพื่อจำลองการใช้งานจริง-ในโลก หากหมึกสามารถยึดเกาะได้ดีโดยไม่หลุดล่อน แตกร้าว หรือสูญเสียสี ระบบการยึดเกาะจะถือเป็นเกรดอุตสาหกรรม- ประสิทธิภาพการทดสอบที่สอดคล้องกันช่วยยืนยันว่าการปรับสภาพพื้นผิว สูตรหมึก และพารามิเตอร์การบ่มมีความสมดุลอย่างเหมาะสม

ใช่. ฟิล์มหมึกที่มีความหนามากเกินไปสามารถสร้างแรงเค้นภายในระหว่างการเกิดพอลิเมอร์ด้วยรังสียูวี ซึ่งอาจลดการยึดเกาะ-ในระยะยาว ในทางกลับกัน ฟิล์มที่บางเกินไปอาจขาดความแข็งแรงทางกล การสะสมของหมึกที่เหมาะสมช่วยให้เกิดความยืดหยุ่น การแข็งตัวเต็มที่ และการยึดเกาะที่มั่นคง นี่คือเหตุผลว่าทำไมการเลือกตาข่าย แรงกดของไม้กวาดหุ้มยาง และพารามิเตอร์การพิมพ์จึงเป็นส่วนหนึ่งของการควบคุมการยึดเกาะ-ไม่ใช่แค่เคมีเท่านั้น

บทบาทของหมึกที่ใช้น้ำในโซลูชั่นบรรจุภัณฑ์สีเขียว

หมึกพิมพ์สกรีน UV คืออะไร และทำงานอย่างไร?