试论塑料表印产品油墨脱落问题

近年来，由于共挤技术的迅速发展，功能性树脂的成功开发，人类减少资源浪费的要求以及环境保护意识的提高，在软质塑料包装领域（如牛奶包装、纸巾和卫生巾的包装），人们越来越多地采用了塑料薄膜表面印刷后再分切或制袋成型的生产工艺，以取代过去采用的塑料里印后先挤出或涂布复合再制成包装袋的生产工艺。此举既降低了软质塑料包装的生产成本，又提高了生产效率，但同时也带来了一个问题，那就是印刷在塑料薄膜表面上的油墨不再有复合薄膜的保护，而是直接与外部环境接触，会由于种种原因而出现掉墨（油墨脱落）现象，从而使商品生产企业的形象受损，影响商品的市场销售业绩，也给购买者带来了麻烦。

本文重点讨论的内容就是导致聚乙烯（PE）薄膜表印产品油墨脱落的原因和相应的对策。

一、油墨在聚乙烯薄膜上的附着机理

塑料薄膜印刷油墨基本上为挥发干燥型油墨，靠连结料在塑料薄膜表面结膜干燥而附着，其附着力的大小取决于机械抛锚效应和分子间力两个因素。

在纸张、金属等材料的表面，都不同程度地存在着突起和凹陷部分，有些承印材料（如纸张）表面还有较明显的空隙，这样一部分油墨就会填入凹陷处或空隙中，如同机械的抛锚作用一样，使油墨附着在承印材料表面，这就是所谓的机械抛锚效应。

分子间力则受薄膜表面极性大小的影响。

由于聚乙烯薄膜表面平滑度很高，难以产生机械抛锚效应，而且是低能表面，油墨能否很好地附着，很大程度上取决于其表面能高低。在一定范围内，表面能越大，油墨越容易在承印物表面湿润，油墨的附着效果也就越好，因为湿润过程会降低体系的自由能。

高聚物的表面能可用临界表面张力来表征，表1是几种常见高聚物的临界表面张力值。

从表1中可以看出，聚乙烯薄膜的表面张力只有3.1×10-2N/m，而油墨的表面张力大约为（3.0～3.6）×10-2N/m，油墨根本无法在聚乙烯薄膜表面充分湿润。为提高聚乙烯薄膜的表面张力，必须对其表面进行处理。目前最常用的表面处理方法是电晕处理法。

经过电晕处理后，聚乙烯薄膜表面的聚乙烯链被氧化，生成羰基、羧基、双键等不饱和基团，使薄膜的表面极性增加，低能表面转化为高能表面，于是油墨的湿润性、黏附性也随之增加，从而提高了印刷墨层的附着牢度。另外，在电晕作用下，聚乙烯薄膜表面在带电粒子的冲击下还会产生肉眼看不到的糙化和微孔，增大了薄膜表面接受油墨的面积，也就是增加了机械抛锚效应，使墨层的附着牢度得以提高。

二、表印油墨脱落的可能原因和解决方法

1.油墨附着牢度差

关于油墨附着牢度的检测方法，国家标准GB/T13217.7—91中有明确，即：用丝棒将油墨在处理过的低密度聚乙烯膜上刮成薄层，放置24小时后，用20mm宽胶带（玻璃纸基材，3～4N/20mm的黏结力，天然橡胶黏合剂）粘贴在印刷面，用胶带压滚机往返滚压3次，再放置5分钟，然后用圆盘剥离实验机以0.6～1.0m/s的速度揭开胶带，之后将宽20mm的半透明毫米格纸覆盖在被揭部分，分别数出油墨层所占的格数A1和被揭去的油墨层所占的格数A2，则油墨的附着牢度A=A1×100%/（A1+A2）。标准中规定，实地印刷部分的油墨附着牢度A≧95%即为合格。

实际生产中可以简单地采用一种近似的检验方式来检验印刷墨层的附着牢度，即：以普通胶带粘贴后迅速剥离，若无油墨脱落即为合格。

导致聚乙烯薄膜表印产品油墨附着牢度测试不合格的常见原因以及相应的对策见表2。

值得一提的是，在吹塑时加入少量的改性聚合物（如EVA、氯化聚乙烯或聚丙烯酸酯类树脂），可大大提高油墨与聚乙烯薄膜的黏结力。

2.油墨耐磨性不足

即使油墨附着牢度检测合格，我们也经常发现，塑料表印产品在运输过程中经相互摩擦，或在超市货架上经众人拿起，放下后，依然会或多或少地存在掉墨现象，其主要原因在于油墨的耐磨性，耐刮擦性不佳，这是塑料表印产品普遍存在的问题。

目前在我国，无论是柔版装潢印刷品标准GB/T17497—1998，还是凹版装潢印刷品标准GB7707—87，都没有对塑料薄膜印刷品的耐磨性做出具体的规定。在凸版装潢印刷品标准GB7706—87中，虽然有关于油墨耐磨性的检验，但又明确规定只适用于纸质印刷品，而不适用于塑料薄膜印刷品。

由于塑料薄膜表印产品的耐磨性没有标准，这种无法可依的状况使得国内很多塑料薄膜包装印刷厂目前都处于一种无所适从的状态。

为提高聚乙烯薄膜表印产品的油墨耐磨性，我们在实际生产中采用了以下一些措施。

⑴在油墨中加入少量硝化纤维素。

需要注意的是，虽然硝化纤维素会提高油墨的耐磨性，但它与聚乙烯的附着性不好，所以加入量不能太大。

⑵在油墨中加入蜡。

在印刷一般的塑料薄膜表印包装产品时，蜡的加入量为2%～10%，要使其充分分散在油墨连结料中。由于蜡的粒径比油墨中颜料和连结料的粒径都大，可以在印刷墨层表面形成一层微薄的蜡层，所以可对表印包装的印刷墨层起到一定的保护作用。

⑶在所有色调都印刷后，再涂布一层冲淡剂，也可以在印刷墨层的表面形成一层树脂保护层。

以上三个办法只能在一定程度上提高塑料薄膜表印产品墨层的耐磨性，并不能从根本上解决问题。

我认为，对于不涂布上光油的塑料表印产品，尽快确定耐磨性的标准是行业协会与相关厂家的当务之急。

3.掉墨与表印产品所处环境有关

在德国国家标准DIN16524中，将油墨的附着牢度分为1～5五个级别，5为附着牢度非常好，1为附着牢度不足。具体的测试项目有：抗水性，耐2%醋酸、25%皂液、奶油、Camembert奶酪、Romadur奶酪、软奶酪、瑞士奶酪、1%乳酸、1%苛性钠、猪油、80℃石蜡、1%果酸、1%洗涤剂、橄榄油的能力，50℃PVC迁移等多种。有了这些测试指标，可以给我们选择油墨提供有益的指导，但尽管如此，实际生产中针对不同产品具体应选择何种油墨，还需要进行印前实验。

我们在与顾客的接触中发现，顾客对未涂布上光油的塑料薄膜表印产品经常会提出一些超出单纯表印油墨所能达到的墨层附着性要求，或是由使用不当造成的墨层附着不牢问题。例如有些奶制品生产厂家将牛奶包装袋数小时浸泡在浓度为35%的双氧水中，或长时间浸泡在牛奶中，来检验墨层的附着性；还有些包装用户将包装袋长时间浸泡在洗衣粉溶液中，在纸巾包装袋的印刷墨层上喷洒香水，在产品包装和运输过程中缺乏必要的保护，对薄膜进行拉伸和多次折叠揉搓；消费者在食用袋装奶时连包装一起放在水里蒸煮等。由于这些过程涉及到油墨与塑料薄膜的抗氧化性、抗酸碱性、耐高温性、耐磨擦性、耐溶剂性等多种性能，所以我们建议，当用户要在比较严酷的条件下使用塑料薄膜表印包装袋时，最好能与供应高事先沟通，以便根据包装内容物和环境的特殊性来确定是否可以采用表印这种方式以及相应的质量检验方法，是否需要涂布上光油等。

说到上光油，有必要在此介绍一下塑料薄膜表印产品的上光问题。在印刷品表面涂布一层上光油，是防止印刷墨层脱落或发生化学反应的一个非常理想的选择。虽然进行上光会使成本提高一些，但上光所起的保护作用却远远超过前文所述的提高油墨耐磨性的三个方法。

上光油的种类很多，有双组份聚氨酯型、环氧树脂型、三聚氰胺型等。干燥方式有溶剂挥发干燥、双组份反应干燥、红外线和微波干燥等。

利用上光涂层来保护墨膜的基本原理是：光油在印刷墨层表面交联固化后干燥结膜，形成一层均匀光滑的具有耐磨、防潮性能的膜层，从而使印刷墨层得到保护。我们还可以根据包装内容物的特性和使用条件，来选用不同的光油，以提高印刷墨层的耐酸、耐碱性。光油的另一个好处是可提高塑料薄膜表印产品的光泽亮。目前，上光涂布用得较多的塑料薄膜表印产品主要有卫生巾包装袋和洗衣粉包装袋。

客观地讲，由于塑料薄膜表印产品的印刷墨层要直接与外部千变万化的环境接触，所以总会有一定数量的产品存在掉墨的现象。我们应该通过事先设计和不断改进生产工艺，将塑料薄膜表印产品油墨脱落的几率降至最低，从而最大限度地满足包装用户和广大消费者的需求。