油墨附着力

油墨涂层表面性能解析
油墨印刷涂层表面性能的差异是审美的需要和承印材料的要求所致。

当然，很多时候也与印刷品的功能性息息相关。

作为油墨的使用者，人们通常检测油墨涂层的各种各样的性能，用以判断油墨是否印品的需求；而作为油墨的制造者，人们通常为追求某种涂层性能而设计配方。

本文从油墨涂层表面性能的检测方法、影响因素和调整方法等方面作以介绍。

附着力
网印油墨最突出的一个问题是印刷后油墨在承印物上的固着牢度。

在绝大多数印刷材料上，油墨没有固着牢度，就等于没有印刷。

油墨固着牢度问题涉及到油墨和承印物的黏结机理等一系列因素。

在附着力的测试方法中，网印油墨常用的有两种检测方法。

一种是参照GB ／T 9286-1998 eqv ISO 2409：2007《色漆和清漆漆膜的划格试验》，俗称“百格法”，指用多刃切割刀具在涂层上划出系列规矩的小方格，以小方格涂层剥落比率衡量附着力；另外一种是参照GB ／T 13217.7-2009 《液体油墨附着牢度检验方法》，用600#的黏胶带黏附于涂层上，按90°或180°两种方式剥离胶带，检验涂层是否剥离底材。

油墨对印刷基材附着力的影响因素主要有以下几点：
1．底材表面的洁净程度
特别是底材表面有油污、石蜡、硅油等脱模剂、有机硅类助剂时，表面极性很弱，且阻碍油墨与底材表面的直接接触，附着力将严重下降。

对承印物表面进行清洁、打磨等表面处理，可大大改善附着力。

2．树脂的影响
树脂是构成油墨连接料的主要成分，油墨的固着效果与树脂性能有密切关系。

树脂的分子量高，溶点也高，在溶剂中难溶解，对附着效果不利。

若树脂分子量太小，则内聚力与相容性太差，附着效果就差。

配方设计中，树脂的分子量选择很重要，必须适宜。

另外，树脂分子中的官能团、支链结构等直接影响油墨在承印物上的固着效果。

事实上，采用两元或三元共聚树脂、混合树脂，对树脂改性等方法能配制出来的油墨可有效改善油墨对基材的附着力。

对室温固化油墨其树脂的玻璃化温度应很低，这显然对附着效果有利。

对于热固化油墨，加热温度应高于玻璃化温度，低于承印物的热形变温度。

附着效果与操作（干燥）温度
有关。

连接料在向承印物扩散过程中对温度较敏感，提高温度能促进大分子的布朗运动，有利于扩散的速度和能力，也有利于油墨的黏结牢度。

3．溶剂的影响
配制油墨的溶剂影响固着效果。

根据“相似相容原理”，通常我们采用的溶剂的溶和树脂解度参数相近才比较合适，但对于承印物溶解度参数我们也要同时考虑相近。

因为油墨中的溶剂和连接料（即树脂）和承印物接触,对承印物表面进行溶胀和溶解，使承印物和油墨中的连接料相互扩散，形成一层混合后无界线的中间层，最终界面的消失，形成油墨和承印物的牢固结合。

4.添加剂的影响
种类繁多的添加剂，将大大改善油墨的性能。

对固着效果有作用的添加剂有：交联剂、偶联剂、增塑剂等。

5．油墨性能的影响
油墨的润湿性好，对固着效
果有利，若承印物还没浸润，油墨已经干燥或固化，则固着效果差。

光洁度
涂层中的气泡是影响印刷品的光洁度的主要原因。

在实际印刷过程中，涂膜经常会产生缩孔、针孔、疵点、鱼眼等弊病。

这些弊病的存在极易影响印刷品的美观。

所以涂层气泡问题，不仅影响到涂膜的保护效果，而且也影响了涂膜的装饰效果。

产生气泡的原因主要有以下几点：
1．基材表面氧化物、可溶性
盐等物质是涂层起泡的诱发点
由于基材表面沾染蜡质、油污、尘土、可溶性盐等物质，或基材表面有水珠或挥发性液体存在，造成涂膜干燥后，这些地方的涂层与基材表面附着不牢，潮气积聚于低附着力区域，使这些区域中积聚液相或气相。

当温度变化时，其受热膨胀产生的蒸气压是气泡生成的主要原因。

此时，涂膜愈厚，起泡的倾向愈大。

当涂层很薄，又处于潮湿环境中，将会发生渗透，渗透压是气泡生成的主要原因。

因此在印刷前对印刷基材进行表面处理是很过必要的，如除油、清洁。

2．油墨中残留的溶剂会使涂膜变软
由于溶剂对水有一定的敏感性，残留溶剂能增加涂膜对水的吸收和油墨中潮气的转移。

如果油墨对基材本身的黏结不牢，则其耐水性的下降，会引起附着力丧失，涂层起泡。

再者，随着涂层表面温度的变化，残留溶剂本身也会产生足够的蒸汽压，使涂层起泡。

最严重的是潮气渗透进涂膜中，结合残留溶剂，引起涂层起泡。

3．油墨涂层表干温度过高仅仅是由溶剂蒸发引起的气泡，常常是在印刷后不久出现的。

这种现象多出现于高温烘烤型油墨中，湿膜闪烘时间过短及烘干升温过程中，初期温升过快或因印刷的湿膜过厚，且湿膜表干过快，造成底层溶剂挥发不畅。

另外，在需要多次套印中，打底印刷的油墨未干时，印刷快干的油墨罩面，也会封闭涂层底层中的溶剂，造成溶剂残留，进而烘干过程中导致气泡。

4．颜料或填料表面吸附气体或液体
油墨中可溶性颜填料是许多泡弊病产生的原因。

可溶性颜料吸收透过涂层的潮气，变成溶液。

由于渗透作用，水将通过涂层被拉到浓溶液处。

另外如可溶性
盐沾染了基材或涂层之问的任一表面，同样的现象也会发生。

涂料中含有可溶性物质，则起泡不可避免。

表面干燥程度
表面干燥程度主要指表面防黏性。

某些配方涂层交联固化以后，表面仍有粘连，用手指触压会形成明显指纹印，大量的印品在印刷以后，叠压在一起容易粘连而无法分离，这些都说明油墨涂层的表面防黏性不够理想。

分析原因，造成此种弊病的根源和解决方法如下：
1．涂膜交联固化程度不够
溶剂型油墨干燥温度太低、
水性油墨干燥时间太短、UV 油墨中紫外线辐射强度不够等等，这些都会引起交联固化不够彻底，导致涂膜发黏。

为此，我们可以适当调节快干溶剂和慢干溶剂的组成、涂膜干燥温度和时间等，催进涂膜交联固化反应。

2．油墨配方中主体树脂的黏性太强
涂膜唢表现的性能差异，配方中主体树脂起着很重要的作用。

树脂的黏性太强，涂膜更容易发粘。

我们可以在配方设计中更可能的选择放黏性强的树脂。

3．表面防粘剂使用不当
添加表面防粘剂的确可以一定程度的改善表面防黏性，但是如今市场上表面防粘剂的种类繁多、生产商也众多，只有对症下药，针对实际配方，选择最适合的防黏性，才能起到事半功倍的效果。

4．配方体系不协调
在印花热固油墨中，增塑剂和树脂的搭配不当，极易产生固化过程中增塑剂迁移到涂层表面；表面防粘剂选用不当，导致防粘剂浮在涂膜表面，手触即掉。

光泽度
油墨墨层的光泽是指印刷墨层在固定光源照射下，从某一角度反射光线的能力。

墨层的光泽对印刷品的外观有很大影响，光泽好、色彩鲜艳，能够显著提升印刷品档次。

墨层的光泽主要受到油墨的流平性和承印材料表面光滑程度的影响，转移到材料上的油墨的流平性越好，承印材料表面越光滑，则墨层的光泽越好。

1．油墨的溶解能力和黏度
溶剂对油墨的溶解能力越强，
油墨溶解越好，墨层的光泽相对较好。

油墨黏度适宜，有利于油墨的流平，墨膜的光泽较好。

油墨劣化、溶剂失衡、稀释过度及溶剂冲击不但会影响印刷性能，而且会破坏油墨结构，造成颜料与树脂油分离，常常会明显地降低墨层的光泽。

2．连接料
连接料不但起着分散颜料的作用，还起着保护颜料、呈现光泽的作用。

在颜色浓度允许的范围内加入适量调墨油，可以在一定程度上提高墨层的光泽。

3．油墨的干燥速度
一般说来，适当降低油墨的干燥速度，有利于提高墨层的光泽。

油墨干燥太快，叠印后的墨色易泛白，显得无光泽，油墨干燥过慢，又会发生粘连等故障，使墨层失去光泽。

4．刮墨刀
刮墨刀角度过大或刮墨刀过于锋利，印刷后的墨层就缺乏光泽。

反之则有利于墨层光泽度提高。

5．印刷环境
在印刷过程中，溶剂挥发速度快，墨膜干燥也快，由于蒸发散热的作用，吸收墨膜周围热量而造成该处空气中水蒸气急剧冷凝，在印刷墨膜表面形成雾气，使墨层失去光泽，在高湿环境下这种影响会更明显。

光泽度一般采用光泽度计测定，可以采用30°或60°的角度测定，60 °测定结果往往高于30°。

相对于溶剂型油墨，光固化油墨较容易获得高光泽度固化表面，如果配方中添加有流平助剂，光泽度可能更高。

溶剂型油墨因在成膜干燥过程中大量溶剂挥发，影响微观平整度，光泽度容易下降。

随着人们审美观念的不断变化，哑光、磨砂等低光泽度的涂装效果越来越受欢迎。

哑光效果可通过添加微粉蜡、哑光粉或消光树脂等获得。

硬度
固化膜硬度是评价漆膜质量的重要关键指标。

检测固化涂层硬度的方法有摆杆硬度、铅笔硬度、邵氏硬度等。

摆杆硬度为相对硬度，在实验研究上经常采用。

铅笔硬度简单易操作，工业上应用较广泛。

硬度主要受配方组分的制约，其中树脂是关键。

树脂中含有较多刚性结构基团时，固化膜硬度也较高。

合成树脂中采用多官能度单体，提高反交联度都是提高硬度的好方法。

通常环氧树脂、聚氨酯、聚酯有着较好的硬度。

另外，涂层厚度对固化膜硬度有较显著影响。

柔软性
许多印刷基材上都具有一定可变形性，对依附在其上的涂层要求具有相应的柔顺性，例如织物、软质塑料、皮革、纸张等。

柔顺性优劣主要取决于油墨配方本身，一般可归纳为以下几点：
1．主体树脂Tg 值（玻璃化温度）越高，柔软性越差；
2．颜填料越多，柔软性越差；
3．交联固化程度越好，柔软性越差。

一般而言，涂料固化膜的硬度与柔顺性是一对矛盾，即硬度的增加往往以牺牲柔顺性为代价。

将印品具有涂层的部分被对折，检验涂层是否开裂或剥落，即可知道涂层的基本柔软性。

柔顺性较好，但附着力不佳时，弯曲试验可能导致涂层剥离底材；柔顺性较差，而附着力较好时，弯曲试验可能导致涂层开裂。

另外，很多油墨可通过添加适当的柔软剂来改善涂层柔软性，例如：增塑剂、强溶剂等。

拉伸性能
拉伸性能较多的是被织物印花中所重点关注，通常纺织品弹性较强，对涂膜的拉伸性能要求较高。

固化膜的拉伸性能与柔顺性密切相关，在材料试验机上对固化膜不断施加拉伸力，膜层断裂时的伸长率用来表征其拉伸性能，拉伸应力转化成拉伸强度，较高拉伸率和拉伸强度意味着固化膜具有较好的柔韧性。

拉伸性能好的膜层一般柔韧性也较高。

柔韧性是评价固化涂层机械力学性能的重要指标，拉伸强度则关系到涂层抗机械破坏能力。

对于涂膜的拉伸性能我们只能从油墨配方入手，选择性能最适合的高分子树脂来设计配方。

耐摩擦性能
涂层耐磨性系指涂层表面抵抗某种机械作用的能力。

通常是负载一定重量，对涂层进行摩擦，观察涂膜损伤、脱色等变化程度来衡量耐摩擦性能。

针对于油墨的不同应用行业，多印刷品涂层均有不同的耐摩擦试验标准，例如塑胶涂层的数码电子产品行业、织物涂层的服装纺织品行业、纸张涂层的文化用品行业和包装行业等。

涂层的耐磨性主要受以下几个方面影响。

1．油墨配方中的颜料体积浓度。

其中，临界颜料体积浓度，用CPVC 表示。

颜料体积浓度对涂膜性的影响体现在：在低于CPVC时，颜料粒子很少接触，颜料以分离的形式存在于基料中，颗粒间的空隙由基料充满，没有空气，所以涂膜的连续性及封闭性很好；而高于CPVC 时，没有足够的基料使颜料粒子得到充分的润湿，颜料粒子间的空隙中有空气存在，使涂膜出现空隙，形成多孔性涂膜，如此，耐摩擦性能就会降低。

2．涂层的交联程度。

交联度增加，耐磨性提高。

3．附着力的影响。

附着力越差，摩擦过程中越容易造成涂膜损坏。

对于耐摩擦性能的改善，除了针对以上几点进行对症下药以外，通常配方设计过程中会添加一些表面增滑剂，降低固化涂层表面的摩擦系数，也是常用的提高耐磨性的方法，例如有机硅平滑剂、蜡粉添加剂等。

这些起平滑作用的添加剂，在油墨印刷以后容易分离聚集于涂层表面，固化成膜后起到表面增滑功。

另外，配方中添加适当无机填料，常常也可提高耐磨性能。