Качество окраски поверхностей - влияние свойств красок

Содержание статьи:

1. Энергия и адгезия вязких пастообразных красок
2. Контроль качества окраски поверхностей на примере сравнения красок
3. Сравнение характеристик в эксперименте
4. Выводы по контролю качества окрашенных поверхностей

Энергия и адгезия вязких пастообразных красок

Процесс печати сильно зависит от поверхностных свойств: поверхностного и межфазного натяжения, свободной энергии поверхности (СЭП), адгезии. Эффективность нанесения краски, ее растекание и прилипание к разным поверхностям обусловлена свободной энергией поверхности в аспекте полярной и дисперсной частей обоих компонентов (краски и поверхности). Оценка данных параметров учитывается при контроле качества окрашенных поверхностей.

В литографии используются печатные пластины, имеющие печатные и непечатные поверхности. Печатная поверхность пластины принимает краску и передает ее на резиновый вал, последний переносит краску на бумагу или другие поверхности. Для изучения этих типов взаимодействий жидкости обычно исследуют классическими методами кольца Дью Нуи или пластины Вильгельми тензиометры серии К. Однако для сравнения двух пастообразных красок по отношению их нанесения на твердую поверхность необходимо знать СЭП (на основе двухкомпонентной модели Фоукса) и адгезионные свойства красок. Полученные данные определяют качество окраски поверхности.

Контроль качества окраски поверхностей на примере сравнения красок

В качестве примера сравнивались две краски: краска А, которая показывает очень хорошие адгезионные свойства, и краска В, которая плохо переходит на печатное покрытие и имеет плохое качество печати (плохие адгезионные свойства).

Были измерены СЭП и полярные компоненты для чистых красок, а потом для их эмульсий с 15% (об.) увлажняющего раствора. Т.к. и чистые краски, и их эмульсии имели очень высокую вязкость, для них измеряли СЭП, как для твердых материалов: покрывали стеклянную пластину красками/ их эмульсиями и измеряли контактный угол с помощью DSA25. По данным измерения на основе двухкомпонентной модели Фоукса был произведен расчет СЭП. 

• Характеристики исходных красок имеют два главных различия по свойствам. СЭП краски В ниже, чем краски А, однако краска А имеет более низкую полярность (0,56%). Таким образом, краска В будет лучше смачивать поверхности с низкой полярностью, такие как печатный вал, а краска А будет к таким поверхностям прилипать («подобное к подобному»).
• Эмульсии обеих красок показывают более высокую СЭП, хотя для эмульсии на основе краски В это менее заметно. Более заметно резкое увеличение полярности эмульсий относительно красок: для эмульсии В рост полярность возросла на 9%. В результате смачивающие свойства обеих красок после добавления увлажняющего раствора стали схожими, а возможность прилипания к неполярным поверхностям – более различными.

Для того, чтобы понять, почему увлажняющий раствор произвел такой эффект на поверхностные свойства красок, с помощью тензиометра K100 было измерено поверхностное натяжение раствора, а после с помощью контактного угла и метода Фоукса были рассчитаны полярные и дисперсные компоненты.

Сравнение характеристик в эксперименте

Во-первых, т.к. поверхностное натяжение увлажняющего раствора больше, чем СЭП у обеих красок, то добавление раствора в краску увеличивает энергию системы. Это воздействие сильнее для краски с меньшей поверхностной энергией (для краски В).

Во-вторых, полярность увлажняющего раствора, который наносится на непечатные поверхности и предотвращает на них прилипание печатной краски, составляет 25.35%. Следовательно, эмульсия В, имеющая высокую полярность (15.34%), будет склонна к растеканию с печатной поверхности.

Выводы по контролю качества окрашенных поверхностей

Для полноты картины проводили контроль качества окраски четырех разных поверхностей (печатной и непечатной поверхности, нового и старого покрытия) на предмет СЭП, полярной и дисперсной составляющих.

Непечатная поверхность не должна иметь проблем при печати, т.к. имеет высокую полярность (60.97%) по сравнению с красками и эмульсиями. Кроме того, работа адгезии между непечатной поверхностью и увлажняющим раствором намного больше, чем между этой поверхностью и красками или их эмульсиями.

Новое покрытие имело очень низкие СЭП (14.14 мДж/м2) и полярность (0.54%), поэтому к нему могут прилипать только покрытия с низкой полярностью. Контроль качества окраски поверхности показал, что характеристики старого покрытия, как и следовало ожидать, ухудшаются: со временем его поверхность становится более полярной, и СЭП увеличивается. Таким образом, для улучшения качества печати с помощью краски В следует изменить ее свойства: снизить ее полярность и увеличить поверхностное натяжение для улучшения адгезионных характеристик.

Выводы полученные в ходе исследования находят практическое применение в контроле качества окрашенных поверхностей.

*Оригинальный текст статьи принадлежит фирме KRUSS GmbH: A. Oxsher, V. Robertshaw, C. Rulison «Surface Energy Characterization and Adhesion Properties of High Viscosity Ink Pastes», Application Note #239.