文|任玉峰

承印材料印前表面處理技術

文|任玉峰

承印材料的種類很多，有些材料不需要經過印前處理就能直接印刷，但有一部分承印材料必須經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)應用非常廣泛是包裝業(yè)一道亮麗的風景線。但塑料表面，因分子結構、密度、結晶程度、極性基團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，經過處理以后，使塑料表面具有極性基團，這個極性基團，就能與油墨連接料中的極性基團鏈接，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：

電暈處理裝置的結構組成是：一個高壓變流電機，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生臭氧（O3），使薄膜表面活性化，在活性點生成極性基團，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，產生了肉眼看不見的坑穴，使表面粗化，增強了對油墨的吸附性。是目前普通應用的方法。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：

等離子體即物質在高真空條件下或在強電場、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，產生特征輝光放電現象，使通過的氣體物質產生許多激發(fā)態(tài)電子，離子和原子，它們再去轟擊塑料表面，使塑料表面化學基團產生變化或形成新的基團或產生自由基，產生沉積，達到了聚合物表面化學改性及物理改性的目的，產生了極性，會與油墨連接料中的極性基團對接，從而使油墨附著力增強。

4．化學藥品及溶劑處理法：

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。從而與油墨中的極性基團對接，增強對油墨的吸附性。

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藥物如高錳酸鉀氯磺酸，環(huán)烷基鉻酸等，使表面通過化學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行除靜電處理，以消除靜電，除去塵埃異物，免得網孔阻塞。

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，主要是通過增加導電性，降低表面電阻來實現的，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塑料而言的，有一小部分塑料，表面具有極性基團，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，而纖維素的結構式中含有多個羥基，這些羥基就決定它具有很強的親水力；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度，輕則在印刷中會出現個別纖維被接開的現象，俗稱拉毛，重則會出現成片纖維被接開的剝紙現象。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，套印很難準確。為了使紙張含水量均勻一致，并與印刷車間相適應，使紙張對水的敏感性下降，提高尺寸的穩(wěn)定性，必須在印前進行調濕處理。

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

1．等濕適應法：

在印刷車間或與印刷車間溫濕度相等的晾紙間進行吊晾，使紙張含水量與印刷車間相適應的處理過程。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頭吊晾，因為車間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%的晾紙間進行吊晾的調濕處理。這種方法在印刷前紙張的含水量已基本達到要求，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。這種方法會產生明顯的滯后效應，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小，幾乎尺寸不變化，但空轉印刷機會降低工作效率，人力、物力、時間損耗較大。

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

三、金屬承印材料的印前處理

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

金屬表面由于在運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，它對油墨會產生排斥即反潤濕現象。所以印前必須對金屬表面進行處理。

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，用5%磷酸三鈉使油類產生皂化物變成細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，碳酸鈉控制反應速度；磷酸三鈉、硅酸鈉、起乳化作用，增強油污的活性而分散在水中。

②有機溶劑除油，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溶劑的容器中浸泡。這種方法對于瀝青塊，干固的油質除油效果好。

③電化學除油：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，結構疏松、極易與酸堿發(fā)生反應，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，要進行拋光處理。

①機械拋光：機械拋光是采用布輪拋光機和拋光膏對金屬表面進行光潔的方法。其原理是：拋光輪高速旋轉，承印物與布輪摩擦產生高溫，在旋轉力的作用下，金屬表面產生塑性變形，凸起部分被壓入凹下部分，從而提高金屬表面的光潔度。方法先用粗布輪進行粗拋，再用細布輪進行精拋。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，調勻即為成品。

②化學拋光：為了達到較好的光潔度及良好的氧化效果，對印品質量要求較高的金屬還需進行化學拋光。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電化學拋光

化學拋光有有害氣體析出，表面質量不如電化學拋光。電化學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，對金屬要進行粗化處理：

（1）機械磨板

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拋光后再研磨。

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

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)生化學反應，生成一層氧化鐵覆蓋層，使磨球的力學性能降低，為此應定期更換磨球。

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）機械噴砂：是用凈化的壓縮空氣，將干砂流強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，可根據不同印品的要求，選擇不同目數的石英砂。

（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?？赏ㄟ^改變磨砂種類大小，調整獎液速度和壓力，得到不同的砂目。

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

用不銹鋼絲刷可拉出連續(xù)式細絲紋。鋼絲直徑有0.10、0.12、0.15、0.18mm可根據實際情況選擇。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）機械旋紋：用尼龍中嵌有炭粉的磨輪或圓柱形毛氈夾在機床上，用煤油調合拋光膏進行旋轉研磨。使表面產生光亮清晰的旋光圈，根據磨頭不同可得出團紋、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，鋁板上的電化反應，隨之交替進行，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

將經過進行表面處理的兩塊版材，裝在導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鋁板在由鋁板通過電解液到達另一個電極板，形成回流，在交流電的作用下，反應交替進行，鋁板勻速前進粗化不斷進行。

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。將電解過程產生的灰質快速除掉，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主要在玻璃內部氧原子在玻璃表面，這種結構具有很高的的表面能，很容易與其它物質作用如遇到空氣，會與空氣中的氫結合，形成親水基因，OH（羥基）這種親水基團浮在玻璃表面，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，導致油墨難以附著。因此要對玻璃表面進行處理才能印刷。

2、玻璃表面處理的方法

①進行感脂處理，感脂處理是在玻璃表面涂布各種硅氧烷偶聯劑，形成感脂基團，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%的偶聯劑預先加在油墨中印刷后自行擴散至玻璃表面。

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強酸處理：通過強酸處理，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，用細粉磨料進行輕度噴砂處理或用水磨砂紙進行水磨，可除去表面的附著物。提高親墨性。