深度 | 上光薄膜的耐刮擦性测试

  薄  膜  

用于印品整饰的薄膜和光油具有特殊的性能。软触感膜及上光都具有柔软表面的触觉效果，这也有助于在表面整饰后增强视觉效果。

这种薄膜和光油的缺点在于，通过无光泽表面的抛光，薄膜和光油显示出不耐磨或更光亮的效果。一些企业试图通过特殊的上光避免这种副作用。对于不属于软触感膜类的有光泽和无光泽的薄膜来说，其表面的耐磨性或耐刮擦性也具有重要意义，因此这种类型的薄膜在市场中占据很高的份额。然而，鉴定测试一再表明，尽管薄膜附加了表面上光层，也并不总是能满足印后加工或客户的要求。

  问题是什么  

某出版社抱怨说，小册子覆膜用的薄膜在装订过程中特别容易刮伤。甚至在将小册子发给最终客户之后，在封面上可见到明显的划痕损伤。对客户提交的几本小册子进行调查表明，这些小册子的外表已经有明显的磨损，并有刮擦的迹象。

  耐刮擦和耐磨性  

印品经覆膜表面整饰后，当出现投诉时，擦伤的原因主要是薄膜表面硬度不够。但是，还必须考虑到，在薄膜生产、卷切或在覆膜机上的开卷过程中，灰尘也会积聚在薄膜表面。此外，对于传统的印刷方法，例如胶印，采用颗粒直径为15～60μm的喷粉，这种粉末会黏附在印张上。近年来，造纸中填充料的比例不断增加，尤其是高质量的超级压光纸和纸板，在整个纸张加工过程中纸粉的积聚也很明显。在覆膜或其他印后加工工序中，这些颗粒和粉尘可能堆积在印张之间，导致潜在刮痕或擦伤。在薄膜开卷和复卷时，产生的静电荷也会促使外来颗粒持续积聚。

  产品负荷增加  

多年来，印后加工机器在缩短生产周期方面取得了明显增长，这导致在运输、加工和交付过程中，产品负荷显著增加。如果在薄膜表面有磨损和划痕，那么必须仔细区分和调查其原因。利用标准测试方法，在纸或纸板上覆膜之后，只能在有限的范围内确定薄膜表面的耐刮擦性或耐磨性。

文献表明，扫描显微镜适用于通过有针对性的形态改变对薄涂层表面及其变化进行评估。同样可以通过确定最小的表面损伤（划痕）和根据有针对性损伤的测量划痕深度的方法来评估表面硬度。

几年前，InfoStar公司与慕尼黑应用科学学院合作，对测量方法进行改进，开发了用于测量薄塑料膜表面硬度的方法。虽然这些复杂且成本高昂的测量方法可以用来测定光油和薄膜的绝对表面硬度值，但也有其他研究是基于对表面整饰进行对比性测试。

可行的测试方法之一是评估薄膜表面之间的“耐刮擦性”，或针对表面粗糙的试样进行此项测试。这种耐刮擦方法是在暗场照明下，对由于测试而造成的表面损伤进行照相评定，该方法快速而廉价，可以作为采用扫描显微镜进行测试的一种替代方法。

  表面摩擦系数对比测试  

对于测试覆膜的附着摩擦，按照DIN 53119-2（1996）《测定摩擦状态—第2部分：滑动角测试仪》测试指导进行摩擦系数测量。当按照规定的DIN标准测量附着摩擦时，试样上承受200 g负载。在测量前将试样存放在开放的环境中，温度为23℃，相对湿度为50%。

在对封面进行测量时，不仅使覆膜的页面相互接触，而且覆膜页面朝向封面的背面。从所进行的单个测量数量中，计算出滑移角的平均值和标准偏差以及由此得出的摩擦系数。当薄膜表面彼此相对时，摩擦值完全不同。封面背面对着覆膜正面的摩擦值也有很大差异：覆膜表面对比的摩擦系数为0.421，负载的薄膜表面的摩擦系数为0.517。

  评估薄膜上的光油附着力  

使用具有不同黏着力的胶带，测试薄膜表面的光油附着力。将使用的胶带粘压在具有200 N/cm线压力的测试表面上，经过60 s后，再将胶带迅速从薄膜表面拉开。在测试时，将粘掉的光油量作为评估的标准，在最坏的情况下，光油在整条胶带上延伸。对比的覆膜使用具有5.6 N/cm黏着力的胶带也没有粘掉光油，而负载的覆膜在胶带黏着力较低（2.6 N/cm）时，全部光油从薄膜表面被粘掉。这种现象表明，薄膜表面具有较低的耐刮擦性和耐磨性。

  耐刮擦性和测试评估  

Wikat测试仪可用于测试薄膜的耐刮擦性。测试仪的原理是置入压板，该压板在试样上施加1.75 N/cm2或3.5 N/cm2的负载。在代表加工机器中，印刷产品在运输的压力下，覆膜的试样对着250 g/m2的无光涂布纸被拉出10 cm的距离。随后在斜光下观察试样，或在暗场照明下进行照相记录。

  测试结果  

对被投诉的OPP上光薄膜来说，在测试仪中以1.75 N/cm2较低的负载下，测试条带会出现明显的划痕和涂层脱离的现象，显示出白色磨损。

将表面负载增加至3.5 N/cm2进行测试（有助于增加表面磨损），表明该薄膜的耐磨性或耐刮擦性很差，通常在印后加工（小册子机器胶订、切边）中，封面会产生明显的损伤。

测试条带的表面照相显示出明显的损伤（见图1）。同样被称为耐刮擦性好的对比薄膜，在1.75 N/cm2的负载级时没有可见的损伤。在对比薄膜表面的负载增加到3.5 N/cm2时，在测试过程中对薄膜未造成可见的损伤（见图2），这种薄膜可以评估为耐刮擦性很好。

图 1 在 Wikat 测试仪器中，负载为1.75 N/cm2 时，薄膜上出现划痕和光油磨损

图 2 在作为对比的薄膜表面，负载为3.5 N/cm2 时，也看不到损伤

  结  论  

与另一种被确认为具有耐刮擦性的市售薄膜相比，被投诉的小册子的薄膜不能被评定为具有耐刮擦性，在印后加工中承受工业常见的负载时，表面上光层被刮伤，被擦掉的光油层变成可见的白色层。在这种情况下，薄膜制造商会对投诉感到不安，因为小册子需要重新印刷，装订尚待解决。

经过长时间的谈判，最终企业才与客户达成一致，即只重新印刷封面和上光，而仅有少量损失的内页可以再次用于制作小册子。

来源丨 徐世垣 编译 印刷杂志