Поверхностное натяжение и поверхностная энергия во флексопечати

Поверхностное натяжение и поверхностная энергия во флексопечати

Как поверхностное натяжение красок и поверхностная энергия подложки влияют на смачиваемость.

Правильное смачивание подложки во многом определяется двумя факторами:

1. Поверхностное натяжение краски
2. Поверхностная энергия подложки 

Что такое поверхностное натяжение?

Поверхностное натяжение – это тенденция жидкостей, контактирующих с воздухом, действовать так, как если бы они были окружены эластичной мембраной при растяжении. Эта сила заставляет капли принимать сферическую форму, а также предотвращает погружение мелких частиц в жидкости, такие как вода, даже если они достаточно тяжелые.

Поверхностное натяжение возникает из-за способности молекул жидкости слипаться друг с другом сильнее, чем с воздухом.

Поверхностное натяжение выражается в дин/см или в мН/м (1 Дин = 0.00001 Ньютона).

Что такое поверхностная энергия?

Поверхностная энергия – это очень похожее понятие, которая применяется к твердым телам и относится к избыточной энергии на поверхности материала по сравнению с его объемом.

Поверхностная энергия выражается в джоулях / кв. метр.

Влияние на смачиваемость

Если у вас есть жидкость с высоким поверхностным натяжением, она имеет тенденцию вздыматься, а не смачивать поверхности, с которыми соприкасается.

Если у вас есть поверхность с низкой поверхностной энергией, она будет иметь такой же эффект. Обычно это не то взаимодействие красок с подложкой, которое нам нужно.

Вот как описывает эту взаимосвязь уравнение Юнга:

γSV = γSL + γLV cos θ, где γSV — поверхностная энергия твёрдого тела (на границе с атмосферой), γSL — межфазное натяжение между твёрдым и жидким веществами, γLV — поверхностное натяжение жидкости (на границе с атмосферой), θ — краевой угол смачивания. То есть, краевой угол смачивания указывает на то, как хорошо краска смачивает подложку. На измерении этого угла основан метод гониометрии для измерения, который применяется поверхностного натяжения краски или поверхностной энергии подложки.

Также для тестирования подложки применяют специальные карандаши, содержащие жидкости с определённым поверхностным натяжением, чаще всего от 38 до 44 мН/м. Допустимый уровень поверхностной энергии подложки для успешного запечатывания красками УФ-отверждения 42–44 мН/м (адекватных результатов добиваются и при 38 мН/м).

Чаще всего флексографским способом  и красками запечатывают полиэтилен (ПЭ, PE) и полипропилен (ПП, PP). Оба вида этих плёнок нуждаются в обработке, поскольку представляют собой не полярные полиолефины с уровнем активации поверхности (поверхностной энергией) 30-32 дин/см. Для повышения поверхностной энергии пленки / материалов используются системы обработки коронным разрядом, пламенем и плазмой. Поверхностную энергию можно также увеличить изменить и нанесением праймера. Для наиболее трудных подложек применяют праймеры на основе сольвентов.

Для успешной печати компоненты флексографской красочной системы должны иметь соответствующее поверхностное натяжение и энергию. В частности, краски должны иметь достаточно низкое поверхностное натяжение по сравнению с подложкой, чтобы они прилипали к ней. В этом случае субстрат должен обладать более высокой поверхностной энергией, чтобы полностью принять краску с носителя изображения. В общем, чтобы краски хорошо переносились и не разбрызгивались, когда они перемещаются через красочную систему, поверхностная энергия каждого последующего компонента должны увеличиваться.