表面處理劑對聚酯薄膜與紫外光固化光油之間附著力的影響

王國明

（1.山東省聚酯包裝材料工程技術(shù)研究中心，山東 濰坊261061； 2.富維薄膜（山東）有限公司，山東 濰坊261061）

表面處理劑對聚酯薄膜與紫外光固化光油之間附著力的影響

王國明1，2

（1.山東省聚酯包裝材料工程技術(shù)研究中心，山東 濰坊261061； 2.富維薄膜（山東）有限公司，山東 濰坊261061）

聚酯薄膜與紫外光（UV）固化光油之間的附著力極差，用膠帶拉脫時完全脫落.為此，分別采用AF－201磺化聚酯、YF－40聚丙烯酸樹脂、PR－32聚氨酯、EX－40F丙烯酸改性聚氨酯和PX－1010丙烯酸改性聚酯等表面處理劑對聚酯薄膜表面進(jìn)行涂覆處理，以改善聚酯薄膜的表面性能，提高其與UV光油之間的附著力.附著力測定結(jié)果表明，PX－1010丙烯酸改性聚酯可明顯提高聚酯薄膜與UV光油的附著力.

表面處理劑；聚酯薄膜；UV光油；附著力

雙向拉伸聚對苯二甲酸乙二醇酯（BOPET）的耐熱性好、透明度和強(qiáng)度高，不容易拉伸，張力控制要求比其他薄膜低[1]，是印刷及紙塑的理想材料.在現(xiàn)代包裝印刷工業(yè)飛速發(fā)展的今天，UV光油已成為包裝印刷材料的新寵[2].但是，UV光油在BOPET薄膜上的附著力一直較低[3]，即使BOPET薄膜經(jīng)電暈處理后，UV光油與BOPET薄膜之間的附著力有一定程度的提高[4]，但還不能滿足高檔包裝的需求.附著力主要是指UV光油與基材表面之間，通過物理和化學(xué)作用相互結(jié)合的能力[5－6].附著力的大小直接影響光油的涂布質(zhì)量和后續(xù)加工過程，所以如何提高UV光油與BOPET薄膜之間的附著力就顯得迫切起來.作者通過在BOPET薄膜表面涂布不同的表面處理劑來改善聚酯薄膜的表面性能，以提高UV光油與BOPET薄膜之間的附著力.

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 設(shè)備及材料

RW－UVAH250型紫外光固化機(jī)（深圳潤沃機(jī)電有限公司）；M57球面霧度計(jì)（英國DIFFUSION SYSTEMS公司）；DHG－9076A型電熱控溫鼓風(fēng)干燥箱（北京科委永興儀器有限公司）；線棒涂布器（日本OSP公司）.

CF－11型UV光油（東洋油墨制造株式會社）；AF－201磺化聚酯、YF－40聚丙烯酸樹脂、PR－32聚氨酯、EX－40F丙烯酸改性聚氨酯、PX－1010丙烯酸改性聚酯、BOPET電暈薄膜（富維薄膜（山東）有限公司）.

1.2 樣品制備

1.2.1 涂布薄膜的制備

向5個燒杯中分別加入一定體積的蒸餾水，然后分別向5個燒杯中加入（a）AF－201磺化聚酯、（b）YF－40聚丙烯酸樹脂、（c）PR－32聚氨酯、（d）EX－40F丙烯酸改性聚氨酯和（e）PX－1010丙烯酸改性聚酯，磁力攪拌均勻之后，分別向5種涂布液中加入表面活性劑烷基硫酸鈉調(diào)節(jié)溶液的表面張力，混合均勻之后，分別配制成200g、固含量為5%、表面張力為37mN/m的5種表面處理劑溶液，分別標(biāo)記為1～5號樣品.

將BOPET薄膜剪成A4紙大小，然后用線棒涂布器將制備的5種表面處理劑溶液均勻的涂覆在薄膜表面，在150℃左右干燥制得涂布薄膜.其中1～5號表面處理劑溶液涂布的薄膜分別編為6～10號樣品，另取空白BOPET電暈薄膜作為參照，標(biāo)記為11號.

1.2.2 UV 光油涂布固化

將6種薄膜樣品分別固定在樣品架上，保證涂布面或電暈表面朝上，將UV光油均勻涂布在薄膜表面，然后將樣品在80℃烘箱中放置30s，待溶劑充分揮發(fā)后將薄膜取出，將UV光油層與高亮鐵片貼合在一起，用紫外燈照射薄膜10s.該實(shí)驗(yàn)分別在環(huán)境溫度為3℃、10℃、20℃和30℃時進(jìn)行.6～11號薄膜樣品在UV光油涂布固化之后，分別標(biāo)記為12～17號樣品.

1.3 性能測試

采用ASTM D 1003標(biāo)準(zhǔn)中的薄膜透光率和霧度檢測方法，使用M57球面霧度計(jì)，分別測定薄膜在涂布表面處理劑溶液前后的霧度和透光率.

采用涂料檢測方法中的劃格法，劃格間距1mm，用膠帶拉脫劃格表面，檢查UV光油層的脫粘情況.

2 結(jié)果與討論

2.1 透光率和霧度測試結(jié)果

通過表1中數(shù)據(jù)對比可知，薄膜在涂布表面處理劑之后，透光率有一定的提高，霧度有輕微的下降.這主要是因?yàn)樵谕坎己?，薄膜表面粗糙程度有所降低，并且所選用的涂布材料的透光率與聚酯薄膜相似，從而使光線散射減少，進(jìn)而保證了在涂布之后，聚酯薄膜的透光率有輕微提高，霧度稍微下降，從而不影響聚酯薄膜高透光率的優(yōu)點(diǎn).

表1 表面處理劑對薄膜透光率和霧度的影響Table 1 Effect of surface treatment agent on film’s light transmittance and haze

2.2 附著力測試結(jié)果

表2為不同表面處理劑對聚酯薄膜和UV光油的附著力的影響.從表2可以看出，樣品17（BOPET電暈薄膜）中薄膜與UV光油之間的附著力較低，在不同環(huán)境溫度條件下，在UV光油固化完成之后，用膠帶檢測附著力，均發(fā)生100%的光油層脫落.而采用上述5種表面處理劑處理之后的BOPET薄膜，薄膜與UV光油之間的附著強(qiáng)度均有不同程度的提高.結(jié)果表明采用表面處理劑對BOPET薄膜表面進(jìn)行處理，對提高BOPET薄膜與UV光油之間附著力是有效的.但同時從表2數(shù)據(jù)可知，不同表面處理劑對UV光油附著力的提高程度差別較大.

表2 表面處理劑對BOPET薄膜和UV光油的附著力的影響Table 2 Effect of surface treatment agent on the adhesion between UV varnish and BOPET

從表2可以看出，在環(huán)境溫度變化過程中，樣品16（PX－1010型丙烯酸改性聚酯處理BOPET薄膜表面）中薄膜與UV光油的附著力一直保持穩(wěn)定，未出現(xiàn)UV光油層的剝離.其原因是16號樣品是采用丙烯酸改性的聚酯材料作為表面處理劑，表面處理劑中的聚酯成分提高了表面處理劑與BOPET薄膜之間的附著力，而且該處理劑中含有較多的強(qiáng)極性基團(tuán)，如：－COOH、－OH、－CO－等.此類強(qiáng)極性基團(tuán)的存在，表面處理劑與UV光油之間形成較強(qiáng)的化學(xué)吸引力，從而促進(jìn)UV光油與BOPET薄膜之間的附著力的提高.并且，在涂布表面處理劑之后，BOPET薄膜表面的粗糙度有一定程度的提高，這就增加了BOPET薄膜與UV光油之間的接觸面積，增加了兩者之間接觸的活化點(diǎn).以上兩方面的原因，使16號樣品在不同溫度環(huán)境下，薄膜與UV光油的附著力均保持在較高水平.

12～15號樣中薄膜與UV光油的附著力均有不同程度的提高，但提高幅度有限，特別是在環(huán)境溫度較低時，附著力明顯降低.主要原因是此四類表面處理劑對BOPET薄膜處理之后，薄膜表面的極性有一定程度的提高，但強(qiáng)極性基團(tuán)較少，因此附著力的提高有限.并且隨環(huán)境溫度的降低，UV光油的黏度升高，從而使其在BOPET薄膜表面的潤濕效果降低，與薄膜表面的物理吸附和化學(xué)吸引力降低；在環(huán)境溫度較低時，UV光油中聚合物鏈的運(yùn)動減小，增加了光油的內(nèi)應(yīng)力，減小了與BOPET薄膜之間的內(nèi)聚力；在環(huán)境溫度較低時，UV光油黏度提高，在相同涂布條件下，UV光油層厚度提高，造成涂層在垂直底材方向上的收縮增加，從而使其與BOPET薄膜之間的作用力減??；并且在環(huán)境溫度較低時，表面處理劑分子鏈運(yùn)動能力降低.以上幾種原因，導(dǎo)致12～15號樣品中薄膜與UV光油的附著力隨環(huán)境溫度的下降而降低.

3 結(jié)論

通過BOPET電暈薄膜和采用5種表面處理劑對BOPET薄膜進(jìn)行表面處理在不同環(huán)境溫度下對UV光油的附著力測試情況對比，可以確定：采用PX－1010型丙烯酸改性聚酯表面處理劑可有效地增強(qiáng)UV光油與BOPET薄膜之間的附著力.

[1]王 敏.塑料薄膜印刷[J].今日印刷，2002（6）：46－47.

[2]劉家聚.關(guān)于 UV 油墨、UV 上光油附著強(qiáng)度的探討[J].網(wǎng)印工業(yè)，2003（7/8）：48－49.

[3]王 偉.如何提高UV油墨在PET材料上的附著力[J].絲網(wǎng)印刷，2010（6）：17.

[4]魏先福，黃蓓青，陸金橋.電暈處理對塑料表面性能及印刷適性的影響[J].中國印刷物資商情，2007（8）：58－60.

[5]王能友.墨膜附著力的檢測[J].絲網(wǎng)印刷，2005（1）：22－23.

[6]周 銘.涂膜附著機(jī)理與附著力促進(jìn)劑的選擇[J].現(xiàn)代涂料與涂裝，2007，10（8）：1－3.

Effect of surface treatment agent on adhesion between ultraviolet varnish and polyester film

WANG Guo－ming1，2

（1.PolyesterEngineeringCenterofShandongProvince，Weifang261061，Shandong，China；2.FuweiFilms（Shandong）CompanyLtd.，Weifang261061，Shandong，China）

Polyester film has poor adhesion to ultraviolet cured varnish （UV varnish）and is pulled off completely with a tape.Therefore，various surface treatment agents including AF－201sulfonation polyester，YF－40polyacrylic resin，PR－32waterborne polyurethane，EX－40F polyacrylate type polyurethane and PX－1010polyacrylate type polyester were adopted to coat the surface of the polyester film so as to improve its surface properties and enhance its adhesion to UV varnish.A series of adhesion measurement tests indicates that PX－1010polyacrylate type polyester as the surface treatment agent is able to effectively enhance the adhesion between the polyester film and UV varnish.

surface treatment agent；polyester film；UV varnish；adhesion

TQ 323.4

A

1008－1011（2012）01－0018－03

2011－09－01.

王國明（1982－），男，碩士生，主要從事高分子材料的研究與開發(fā)工作，E－mail：wgmbuct＠126.com.