承印材料印前表面處理技術(shù)

文|任玉峰

承印材料印前表面處理技術(shù)

文|任玉峰

承印材料的種類很多，有些材料不需要經(jīng)過印前處理就能直接印刷，但有一部分承印材料必須經(jīng)過印前表面處理才具有印刷適性。如塑料、金屬、紙張、玻璃等，現(xiàn)將表面處理方法分述如下：

一、塑料及塑料薄膜表面處理

塑料薄膜因其使用方便，再經(jīng)上光覆膜等印后加工后，色彩鮮艷，牢固耐用，在包裝行業(yè)應(yīng)用非常廣泛是包裝業(yè)一道亮麗的風(fēng)景線。但塑料表面，因分子結(jié)構(gòu)、密度、結(jié)晶程度、極性基團(tuán)不同性能有很大差異。即使是同一種塑料其密度也有高、中、低的差異。加之塑料表面光滑，在制作時里面加了穩(wěn)定劑，具有一定的抗酸堿性和抗氧性，所以對油墨的吸附性很差，影響牢固性，耐磨性。所以必須在印前對塑料進(jìn)行表面處理。

處理的原理是：改變塑料表面的極性。塑料表面是非極性的，經(jīng)過處理以后，使塑料表面具有極性基團(tuán)，這個極性基團(tuán)，就能與油墨連接料中的極性基團(tuán)鏈接，從而使油墨牢固地附著在塑料表面。

常用的處理方法：1．電暈放電處理：

電暈處理裝置的結(jié)構(gòu)組成是：一個高壓變流電機(jī)，一個輸出變壓器，兩個電極。處理時讓塑料薄膜從兩個電極中間穿過，由于高壓電使空氣中的氧高度電離而產(chǎn)生臭氧（O3），使薄膜表面活性化，在活性點(diǎn)生成極性基團(tuán)，羥基（OH）或羧基（COOH）分子極性增大，表面張力提高，同時消除了塵埃，產(chǎn)生了肉眼看不見的坑穴，使表面粗化，增強(qiáng)了對油墨的吸附性。是目前普通應(yīng)用的方法。示意圖：

2．火焰處理法：

這種方法的原理是：讓塑料薄膜快速通過氧化火焰，轟擊出肉眼看不見的毛刺，對油墨的粘附性大大提高。

這種方法處理時重在“快速”，否則會“燒壞”表面，使油墨的粘附性降低，造成火焰處理的氧化膜和油墨一起脫落。處理時所用的溫度應(yīng)低于塑料薄膜的熱變形溫度。如常用于包裝的聚乙烯，熱變形溫度為60～80℃，聚丙烯熱變形溫度為100～110℃。

3．等離子體處理：

等離子體即物質(zhì)在高真空條件下或在強(qiáng)電場、高溫、激光的作用下，中性原子或分子會失去電子，電離為離子，這種離子包含的正負(fù)電荷相等故稱等離子體。

處理的原理是：射頻發(fā)生器在較高的電壓下發(fā)射激發(fā)能量，產(chǎn)生特征輝光放電現(xiàn)象，使通過的氣體物質(zhì)產(chǎn)生許多激發(fā)態(tài)電子，離子和原子，它們再去轟擊塑料表面，使塑料表面化學(xué)基團(tuán)產(chǎn)生變化或形成新的基團(tuán)或產(chǎn)生自由基，產(chǎn)生沉積，達(dá)到了聚合物表面化學(xué)改性及物理改性的目的，產(chǎn)生了極性，會與油墨連接料中的極性基團(tuán)對接，從而使油墨附著力增強(qiáng)。

4．化學(xué)藥品及溶劑處理法：

①用氧化劑處理塑料表面，使塑料薄膜表面氧化生成親水基因（OH、COOH）或其它官能團(tuán)。從而與油墨中的極性基團(tuán)對接，增強(qiáng)對油墨的吸附性。

②對于較厚的薄膜可用溶劑處理。常用的溶劑有表面活性劑或氯系溶劑，如二氯戌烷、五氯乙烷、三氯乙烯等，經(jīng)過處理能改變塑料薄膜表面的潤濕性，破壞塑料薄膜在制作前所加的穩(wěn)定劑（增塑劑、防氧化劑等）。

③藥品處理法：給塑料薄膜表面涂上化學(xué)藥物如高錳酸鉀氯磺酸，環(huán)烷基鉻酸等，使表面通過化學(xué)腐蝕來提高油墨的浸潤能力。

5．除靜電處理

由于塑料薄膜有較好的絕緣性，電阻很大易帶靜電且很難清除，必須在印前對塑料進(jìn)行除靜電處理，以消除靜電，除去塵埃異物，免得網(wǎng)孔阻塞。

除靜電的方法主要是用除靜電劑去除靜電：

①硅系除靜電劑，首先用甲醇或乙醇等醇類，除去油脂和水份；再用毛刷或滾筒反復(fù)涂布除靜電劑或者將塑料薄膜浸漬在除靜電劑中，在30～40℃溫度和60～80℃的溫度下處理3小時，涂后進(jìn)行干燥，干燥后放置5小時后再印刷。

②表面活性劑除靜電劑。此種方法除靜電的原理和硅系除靜電劑不同，主要是通過增加導(dǎo)電性，降低表面電阻來實(shí)現(xiàn)的，其方法也可用滾涂法和浸漬法和硅系溶劑處理大同小異。

以上處理方法是對大多數(shù)塑料而言的，有一小部分塑料，表面具有極性基團(tuán)，表面粗糙，密度低如聚苯乙烯，聚氯乙烯等可不必處理，可直接印刷。

二、紙張的印前處理（調(diào)濕處理）

紙張的變形有受力變形和自然變形。自然變形主要是含水量引起的變形，由于紙張主要成份是纖維素，而纖維素的結(jié)構(gòu)式中含有多個羥基，這些羥基就決定它具有很強(qiáng)的親水力；加之紙張纖維與纖維之間、纖維與填料之間有間隙，這些細(xì)孔對水份有吸附作用。

紙張吸收了水份以后纖維就會膨脹，使紙張尺寸增長高溫脫水后紙張尺寸縮短，這就會影響套印，例如全張紙的寬度為787mm，按增長1%計算，紙張變形787mm，而實(shí)際允許誤差不得超0.1mm，精品要求更高。

紙張含水量過高，會降低紙張的表面強(qiáng)度，輕則在印刷中會出現(xiàn)個別纖維被接開的現(xiàn)象，俗稱拉毛，重則會出現(xiàn)成片纖維被接開的剝紙現(xiàn)象。含水量過低，使低張變硬變脆，撕裂度，耐折度，耐破度都會降低，使輸紙收紙困難，套印很難準(zhǔn)確。為了使紙張含水量均勻一致，并與印刷車間相適應(yīng)，使紙張對水的敏感性下降，提高尺寸的穩(wěn)定性，必須在印前進(jìn)行調(diào)濕處理。

調(diào)濕處理就是在常溫常壓下和一定相對濕度下，將紙張在晾紙間進(jìn)行吊晾，經(jīng)過一段時間使紙張含水量達(dá)到均衡并和印刷車間的溫濕度相適應(yīng)的工藝過程稱調(diào)濕，其方法有：等濕適應(yīng)法、吸濕法、解濕法、冷水翻印法等。

1．等濕適應(yīng)法：

在印刷車間或與印刷車間溫濕度相等的晾紙間進(jìn)行吊晾，使紙張含水量與印刷車間相適應(yīng)的處理過程。吊晾時每夾掛紙不宜過多，視紙張薄厚而定，一般50張為宜，吊晾一段時間后要調(diào)頭吊晾，因?yàn)檐囬g每處的相對溫濕度是有差異的。

這種方法在印刷過程中含水量也會有變化，紙張尺寸也會輕微變化。

2．吸濕法：

吸濕法是在比印刷車間相對濕度高5%、8%的晾紙間進(jìn)行吊晾的調(diào)濕處理。這種方法在印刷前紙張的含水量已基本達(dá)到要求，在印刷時紙張的含水量變化較小，紙張尺寸相對穩(wěn)定，基本能滿足套印要求，印刷中吸水量是很少的，因而尺寸變化是很微弱的。

3．解濕法：

解濕法是讓紙張先在濕度高的地方吸收水份，然后再用解濕的方法脫掉水份，即先吸濕后脫濕。這種方法會產(chǎn)生明顯的滯后效應(yīng)，一旦吸濕再度脫濕到原來的濕度，紙張含水量總比原來少，不會再恢復(fù)到原來的含水量。所以用這種處理方法處理后的紙張含水量仍較高且穩(wěn)定。在印刷中含水量基本不變，尺寸穩(wěn)定性高、適合于精度較高的印品。

4．冷水翻印法：

冷水翻印法是用平版膠印機(jī)水輥給紙張上涂水，這種方法的紙張事先吸收了大量的水份，在印刷中水量很小，紙張尺寸變化也相應(yīng)小，幾乎尺寸不變化，但空轉(zhuǎn)印刷機(jī)會降低工作效率，人力、物力、時間損耗較大。

調(diào)濕處理的時間：一般紙張面積大，定量高，時間應(yīng)長一些；氏張放置過久，已經(jīng)適應(yīng)了各種環(huán)境變化，調(diào)濕時間應(yīng)短一些；環(huán)境中、溫度高、濕度低時間應(yīng)長一些；印品質(zhì)量要求不嚴(yán)格的紙張不必進(jìn)行調(diào)濕處理。氣候急刷變化應(yīng)延長時間。

三、金屬承印材料的印前處理

金屬承印材料的應(yīng)用隨著社會發(fā)展越來越廣泛，如金屬標(biāo)牌，三片罐，兩片罐等容器。

金屬表面由于在運(yùn)輸貯存過程涂了一層防銹油和工藝潤滑油，且金屬比較活潑，常期暴露在空氣中，吸收空氣中水份和氧氣形成一層氧化膜，正是由于這層防銹油和氧化膜，它對油墨會產(chǎn)生排斥即反潤濕現(xiàn)象。所以印前必須對金屬表面進(jìn)行處理。

1．除油處理

由于油脂分為皂化油（如植物油）和非皂化油（如凡士林、石蠟、機(jī)油）除油方法也就有不同。

①除皂化油，除皂化油的原理就是利用油脂的皂化或乳化而脫離金屬表面。

鋁版除油：用3%～4%氫氧化鈉與金屬表面油脂起皂化反應(yīng)，用5%磷酸三鈉使油類產(chǎn)生皂化物變成細(xì)小的液滴分散在水中，水89%～92%，在60℃～70℃的溫度下除油30～60秒鐘，就會使油脂脫離金屬表面。

鋼版的化學(xué)除油、配方、氫氧化鈉50g，碳酸鈉30g、磷酸三鈉30g、硅酸鈉5g、水800g、溫度50～80℃、時間5～7分鐘。作用：氫氧化鈉與油脂起皂化反應(yīng)，碳酸鈉控制反應(yīng)速度；磷酸三鈉、硅酸鈉、起乳化作用，增強(qiáng)油污的活性而分散在水中。

②有機(jī)溶劑除油，可除去非皂化油，如潤滑油、石蠟、凡士林、常用的有機(jī)溶劑有汽油、煤油、甲苯、丙酮、環(huán)乙酮及某些氯化烷烴，烯烴等。方法是將金屬承印材料放在盛有有機(jī)溶劑的容器中浸泡。這種方法對于瀝青塊，干固的油質(zhì)除油效果好。

③電化學(xué)除油：是將承印材料，掛在堿性電解液中的陰極或陽極上。由于電極的化學(xué)作用降低油——溶液界面的表面張力，電解時，電極上析出氫氣和氧氣泡，對油膜有強(qiáng)烈的撕裂作用，使油脂的附著力降低而脫離金屬表面，這種方法除油徹底，效果好，如鋅板材除油的配方：

碳酸鈉 5～10g 溫度40～50℃磷酸三鈉 10～20g 電流密度（直流電）500～700A/cm2硅酸鈉 5～10g 時間：30s水 1000ml

2．除氧化膜

金屬在空氣中吸收水份會生成一層氧化膜ZnO、Al2O3、FeO、Fe2O3、Zn(OH)2、Al(OH)3，這些自然形成的氧化層，結(jié)構(gòu)疏松、極易與酸堿發(fā)生反應(yīng)，會使油墨難以附著，所以可用硫酸或鹽酸配制稀溶液：涂在金屬氧化層表面。以使氧化層脫離金屬表面。

3．拋光

印刷前為了克服金屬表面劃痕和某些缺陷，提高金屬表面的光潔度，要進(jìn)行拋光處理。

①機(jī)械拋光：機(jī)械拋光是采用布輪拋光機(jī)和拋光膏對金屬表面進(jìn)行光潔的方法。其原理是：拋光輪高速旋轉(zhuǎn)，承印物與布輪摩擦產(chǎn)生高溫，在旋轉(zhuǎn)力的作用下，金屬表面產(chǎn)生塑性變形，凸起部分被壓入凹下部分，從而提高金屬表面的光潔度。方法先用粗布輪進(jìn)行粗拋，再用細(xì)布輪進(jìn)行精拋。使其表面光潔。拋光膏配方：松香1.5份，油酯（對不三油精和甘油三油酸酯）4.5份。煤油1.0份，油酸80份，松節(jié)油3.5份70蠟20份，磨碎粉90份。

制法：把松香溶解于松節(jié)油精和煤油的混合物中得到粘稠狀液體。把油酸和石蠟加熱混勻與上述所得松香粘稠液混和，攪拌均勻，再加入磨粉料，調(diào)勻即為成品。

②化學(xué)拋光：為了達(dá)到較好的光潔度及良好的氧化效果，對印品質(zhì)量要求較高的金屬還需進(jìn)行化學(xué)拋光。其工作規(guī)范為：

磷酸比重1.70，濃度90%，體積比75%硫酸比重1.84，濃度98%，體積比15%硝酸比重1.42，濃度65%，體積比10%硫酸鎳 28/1000ml溶液溫度 100-115℃拋光時間 1-15分鐘

③電化學(xué)拋光

化學(xué)拋光有有害氣體析出，表面質(zhì)量不如電化學(xué)拋光。電化學(xué)拋光是金屬在特定條件下，陽極侵蝕以改善金屬表面顯微幾何形狀，降低金屬表面的顯微粗糙程度，提高光澤度。

A：酸性電化學(xué)拋光溶液配方法及工藝磷酸比重1.70，濃度90%，體積比90%，電壓12-20V丙三醇 1% 電流密度 10-30A/dm2溫度 55-65℃ 時間 1-4分鐘B：堿性電化學(xué)拋光碳酸鈉 300g 溫度80-85℃磷酸鈉 100g 時間3-5分鐘氫氧化鈉 30g 電壓12V水 1000ml 電流密度3-6A/ dm2

配制時附邊加熱邊攪拌至完全溶解

4、金屬表面的粗化處理：

金屬材料印刷必須先涂底涂層，營造出白紙的效果，然后再印制，要使印刷圖文有良好的附著力，就要提高底涂層的附著力，要使底涂層牢固附著在金屬材料上，對金屬要進(jìn)行粗化處理：

（1）機(jī)械磨板

①檢查金屬材料：金屬材料有無缺陷、劃痕、如果有缺陷用拋光機(jī)拋光后再研磨。

②研磨：首先將磨槽的砂粒等雜質(zhì)清理干凈，然后將印刷的版材放在研磨機(jī)的研磨盤內(nèi)，板材上放上磨球、磨砂、再灑上適量的潤濕液，調(diào)好沖程為5cm，然后開動電動，研磨盤在偏心輪帶動下，做往復(fù)水平運(yùn)動，磨球撞擊磨砂在版材上磨出細(xì)而均勻的砂目。

③由于碰撞，容易碰爛而劃傷板面，所以在研磨過程要不斷更新磨球，加潤濕液、加磨砂、磨球，有瓷球、玻璃球、鋼球、瓷球、玻璃球等。由于鋼球易與潤濕液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成一層氧化鐵覆蓋層，使磨球的力學(xué)性能降低，為此應(yīng)定期更換磨球。

一個研磨過程要加2-4次濕潤劑。用放大鏡觀察若砂目深淺均勻、表面無劃痕且呈銀灰色，說明濕潤液用量合適；砂目較淺、表面呈暗灰色劃痕，說明濕潤液太少；若砂目深、劃痕多、呈白色、則說明表面潤濕液多。

（2）機(jī)械噴砂：是用凈化的壓縮空氣，將干砂流強(qiáng)烈地噴到金屬版材表面。砂顆大小不同，硬度不同可沖擊出不同的砂目，可根據(jù)不同印品的要求，選擇不同目數(shù)的石英砂。

（3）液體珩磨法：利用高壓液體以與版面150°或90°的角度噴射磨砂，分別以低速或高速噴向版面，在版材上沖擊出砂目，增加吸附能力。可通過改變磨砂種類大小，調(diào)整獎液速度和壓力，得到不同的砂目。

（4）機(jī)械拉絲：利用機(jī)械磨擦的方法在版材表面拉出細(xì)膩的直線紋路。以克服金屬表面的缺陷。

用不銹鋼絲刷可拉出連續(xù)式細(xì)絲紋。鋼絲直徑有0.10、0.12、0.15、0.18mm可根據(jù)實(shí)際情況選擇。采用油拉絲，拉出的絲紋光澤亮采用水拉絲拉出后光澤暗。

用尼龍帶拉出的絲紋是不連續(xù)的粗絲紋，欲拉不同的絲紋可更換不同的尼龍砂帶。

（5）機(jī)械旋紋：用尼龍中嵌有炭粉的磨輪或圓柱形毛氈夾在機(jī)床上，用煤油調(diào)合拋光膏進(jìn)行旋轉(zhuǎn)研磨。使表面產(chǎn)生光亮清晰的旋光圈，根據(jù)磨頭不同可得出團(tuán)紋、波浪紋、散射紋、螺紋等。

（6）電解粗化法：主要用于鋁板，它是利用交流電在電解液中不斷改變電極極性，在酸性電解液的作用下，由于交流電的作用，使陰陽極在鋁板上交替出現(xiàn)，鋁板上的電化反應(yīng)，隨之交替進(jìn)行，鋁板表面的鋁原子發(fā)生間歇性的溶解，形成砂目。

電解液配方：

濃度37%硝酸 8-14g/L水 85-90g/L電流密度 200-500A/cm2電解液溫度 20-30℃電解時間 5-10分鐘

將經(jīng)過進(jìn)行表面處理的兩塊版材，裝在導(dǎo)電性能好的電解夾上，兩塊版面保持平行，并完全浸沒在電解液中，版材靜止時接通電源，由于交流電陰陽極在鋁版上不斷變換電極，鋁版會出現(xiàn)間歇性溶解，形成砂目。

無接觸噴射電解粗化法：被電解的鋁板不直接接觸電源。而是利用兩個接不同電極的噴射器，將帶電的電解液噴射版面上，電源通過電解液和鋁版構(gòu)成電解粗化的工作回路，因此鋁版得到粗化。這種方法多用于卷筒版材粗化處理，可連續(xù)不斷進(jìn)行粗化。

單張板連續(xù)電解粗化法：這個方法是將每塊板的首尾相接，通過兩個或兩個以上的電極板，兩電極板分別接通交流電源和一個電極。電極板與鋁板材之間充滿電解液。第一個電極板所帶的電極通過電解液到達(dá)鋁板在由鋁板通過電解液到達(dá)另一個電極板，形成回流，在交流電的作用下，反應(yīng)交替進(jìn)行，鋁板勻速前進(jìn)粗化不斷進(jìn)行。

在上兩種粗化方法中，在電解中加入少量腐蝕劑如酒石酸、磷酸、草酸、硫酸等。將電解過程產(chǎn)生的灰質(zhì)快速除掉，可加快電解粗化的速度。

四、玻璃表面處理方法

1、玻璃表面狀態(tài)及印刷適度

玻璃的主要成分為sio2，si主要在玻璃內(nèi)部氧原子在玻璃表面，這種結(jié)構(gòu)具有很高的的表面能，很容易與其它物質(zhì)作用如遇到空氣，會與空氣中的氫結(jié)合，形成親水基因，OH（羥基）這種親水基團(tuán)浮在玻璃表面，油墨的附著很困難。

玻璃表面有堿離子，形成Na-o鍵。這種鍵很容易在空氣水中斷鍵，導(dǎo)致油墨難以附著。因此要對玻璃表面進(jìn)行處理才能印刷。

2、玻璃表面處理的方法

①進(jìn)行感脂處理，感脂處理是在玻璃表面涂布各種硅氧烷偶聯(lián)劑，形成感脂基團(tuán)，提高玻璃對油墨的親和力。一種方法是將0.5～1%硅氧烷偶聯(lián)劑乙醇溶液涂布在玻璃表面，它水解后形成良好的親和力；另一種方法是把1～5%的偶聯(lián)劑預(yù)先加在油墨中印刷后自行擴(kuò)散至玻璃表面。

②去脂處理，去除油脂提高潤濕性，用丙酮，甲乙酮清洗脫脂，或用二氯乙烯蒸汽脫脂。

③強(qiáng)酸處理：通過強(qiáng)酸處理，去除堿離子提高油墨附著力。配制浸泡液：鉻酸1份、濃硫酸100份、蒸溜水4份。將玻璃在溶液浸泡中15～20分鐘，然后用蒸溜水洗凈，在80～93℃下干燥20～30分鐘。

④物理處理，用細(xì)粉磨料進(jìn)行輕度噴砂處理或用水磨砂紙進(jìn)行水磨，可除去表面的附著物。提高親墨性。