印刷品墨层结合力测试

技术概述

印刷品墨层结合力测试是印刷行业质量控制中至关重要的一项检测项目，主要用于评估印刷品表面墨层与承印物之间的附着强度。随着现代印刷技术的不断发展，印刷品的应用场景日益广泛，从传统的书刊杂志到现代的食品包装、电子产品外壳、装饰材料等，对印刷质量的要求也越来越高。墨层结合力作为衡量印刷质量的核心指标之一，直接关系到印刷品的使用寿命、外观效果以及安全性。

墨层结合力是指印刷油墨与承印物表面之间通过物理或化学作用形成的结合强度。这种结合力受多种因素影响，包括油墨的配方组成、承印物的表面特性、印刷工艺参数、干燥固化条件等。当墨层结合力不足时，印刷品在使用过程中容易出现掉色、脱落、模糊等问题，严重影响产品的美观性和功能性。特别是在食品包装领域，墨层脱落可能导致油墨迁移至食品中，造成食品安全隐患。因此，对印刷品进行系统的墨层结合力测试具有重要的实际意义。

从技术原理角度分析，墨层与承印物之间的结合力主要来源于以下几个方面：机械咬合力是油墨渗透到承印物表面微孔中形成的物理锚固作用；分子间作用力包括范德华力和氢键作用；化学键合力则是在特定条件下油墨与承印物之间形成的共价键。不同类型的印刷方式和承印材料，其主导的结合机制也有所不同。例如，在纸张印刷中，机械咬合力占主导地位；而在塑料薄膜印刷中，分子间作用力和化学键合力的作用更为显著。

现代印刷品墨层结合力测试技术已经形成了较为完善的标准体系和方法论。国际上常用的标准包括ISO 2409色漆和清漆划格试验、ASTM D3359胶带测试法等，国内也制定了相应的国家标准和行业标准。这些标准从不同角度对测试方法、试样制备、结果判定等做出了明确规定，为印刷企业的质量控制提供了科学依据。随着检测技术的进步，越来越多自动化、数字化的检测设备被应用到墨层结合力测试中，大大提高了检测的准确性和效率。

检测样品

印刷品墨层结合力测试适用的样品范围十分广泛，涵盖了各类印刷材料和印刷品。根据承印材料的类型，检测样品主要可以分为以下几大类：

• 纸质印刷品：包括铜版纸印刷品、胶版纸印刷品、卡纸印刷品、瓦楞纸箱印刷品、特种纸印刷品等。纸质材料是多孔性材料，油墨的渗透性和结合力与纸张的施胶度、平滑度、吸收性等指标密切相关。
• 塑料薄膜印刷品：包括聚乙烯(PE)薄膜、聚丙烯(PP)薄膜、聚酯(PET)薄膜、聚氯乙烯(PVC)薄膜、双向拉伸聚丙烯(BOPP)薄膜等。塑料薄膜表面能较低，通常需要进行电晕处理或涂层处理以提高墨层结合力。
• 金属印刷品：包括马口铁印刷品、铝板印刷品、金属罐印刷品等。金属印刷对油墨的附着性要求较高，需要考虑金属表面的处理状态和油墨的配套性。
• 玻璃印刷品：包括玻璃瓶印刷品、玻璃面板印刷品、装饰玻璃印刷品等。玻璃表面光滑、极性较强，需要使用专用油墨并进行适当的表面处理。
• 陶瓷印刷品：包括陶瓷贴花纸、陶瓷餐具印刷图案等。陶瓷印刷品通常需要经过高温烧结，墨层结合力的测试方法和判定标准与其他印刷品有所不同。
• 纺织品印刷品：包括T恤印花、布标印刷、家纺图案印刷等。纺织品印刷需要考虑织物的材质、编织方式、表面状态等因素对墨层结合力的影响。
• 复合材料印刷品：包括铝塑复合膜、纸塑复合包装、多层复合软包装等。复合材料各层之间的界面结合也是测试关注的重点。
• 电子产品印刷品：包括手机外壳印刷、键盘印刷、PCB板印刷标记等。电子产品对印刷的耐久性和可靠性要求极高。

在进行样品准备时，需要注意以下几点：样品应具有代表性，能够反映实际生产批次的印刷质量；样品表面应清洁无污染，无明显的划痕、皱褶等缺陷；样品应在标准环境条件下（温度23±2℃，相对湿度50±5%）进行状态调节至少24小时；对于软质材料，需要进行适当的背衬处理以避免测试过程中的变形影响结果准确性。

检测项目

印刷品墨层结合力测试涉及的检测项目较为丰富，不同的测试项目从不同角度反映墨层的附着性能。以下是主要的检测项目：

• 划格附着力测试：这是最常用的定性测试方法，通过在印刷墨层表面划出规定间距的网格，然后用胶带撕扯，根据墨层脱落面积百分比来评定附着力的等级。测试结果通常用0-5级来表示，0级最好，5级最差。
• 胶带剥离强度测试：采用标准胶带粘贴在印刷墨层表面，以规定的速度和角度进行剥离，测量剥离过程中所需的力值。该测试方法可以获得定量的测试数据，适用于不同样品之间的比较分析。
• 交叉切割试验：与划格试验类似，但在切割方式和评定标准上有所不同。该方法在ISO 2409和ASTM D3359标准中有详细规定，是国际通用的测试方法。
• 拉拔附着力测试：将专用测试柱（dolly）粘接在印刷墨层表面，通过拉拔仪垂直向上拉拔，测量墨层与承印物分离时所需的最大拉力。该方法可以直接获得附着力数值，单位为MPa或N/mm²。
• 弯曲试验：对于柔性印刷品，通过反复弯曲来考察墨层的附着力和柔韧性。弯曲半径、弯曲次数、弯曲角度等参数可以根据产品要求进行调整。
• 百格测试：在印刷品表面用刀片划出100个1mm×1mm的小方格，然后用胶带进行撕扯，统计脱落方格数量来评定附着力等级。该方法在日本、韩国等亚洲国家应用较多。
• 耐磨性测试：通过摩擦试验机对印刷品表面进行规定次数的摩擦，评估墨层的耐磨性能。耐磨性与附着力有一定相关性，但更侧重于印刷品的实际使用性能。
• 耐胶带性测试：评估印刷品在胶带粘贴后的墨层保持能力，特别适用于标签、胶带等产品。测试条件包括胶带类型、粘贴压力、粘贴时间、剥离速度等。
• 耐溶剂擦拭测试：使用特定溶剂（如酒精、丙酮等）浸泡的棉布对印刷品表面进行擦拭，评估墨层的耐溶剂性和结合强度。该方法适用于需要接触有机溶剂的印刷品。
• 老化后附着力测试：将印刷品在高温、高湿、光照等条件下进行加速老化后，再进行附着力测试，评估印刷品在实际使用环境中的长期稳定性。

在实际检测中，应根据产品的具体应用场景和质量要求选择合适的检测项目。例如，食品包装印刷品需要重点关注耐水性和耐油性测试；电子产品印刷品需要关注耐溶剂性和耐摩擦性测试；户外广告印刷品需要关注光老化和气候老化后的附着力变化。

检测方法

印刷品墨层结合力测试的方法多种多样，每种方法都有其特点和适用范围。以下详细介绍几种主要的检测方法：

一、划格试验法

划格试验法是应用最广泛的墨层结合力定性评估方法。该方法的基本操作步骤如下：首先，将待测印刷品放置在坚硬、平整的基板上固定；然后，使用多刃切割刀具以均匀的压力和速度在墨层表面划出两组相互垂直的平行切口，形成网格图案；切口应穿透墨层直至承印物表面；使用软毛刷清除切口的碎屑；将标准胶带（通常为3M 610或等效胶带）粘贴在切割区域，用橡皮擦或手指压实胶带，确保胶带与墨层完全贴合；在贴附后1-2分钟内，以60度角迅速撕下胶带；最后，对照标准图片或根据脱落面积百分比评定附着力等级。

划格试验的切割间距根据墨层厚度和承印物类型进行选择：当墨层厚度小于60μm时，切割间距为1mm；当墨层厚度在61-120μm之间时，切割间距为2mm；当墨层厚度大于120μm或为软质承印物时，切割间距为3mm。等级判定标准为：0级-切口边缘完全光滑，网格内无墨层脱落；1级-切口交叉处有少量墨层脱落，脱落面积小于5%；2级-切口边缘和交叉处有墨层脱落，脱落面积5%-15%；3级-切口边缘和交叉处有墨层脱落，脱落面积15%-35%；4级-脱落面积35%-65%；5级-脱落面积大于65%。

二、胶带剥离强度法

胶带剥离强度法是一种定量测试方法，可以获得具体的数值结果。测试时，将标准胶带粘贴在印刷墨层表面，使用拉力试验机以恒定速度进行180度或90度剥离。测试参数包括：剥离速度通常为300mm/min，胶带粘贴压力和时间需按照标准规定执行。测试结果以剥离力（N/25mm或N/cm）表示。该方法可以绘制完整的剥离力-位移曲线，分析墨层剥离过程中的力学行为。

三、拉拔附着力测试法

拉拔附着力测试法使用专用的拉拔仪和测试柱进行。基本操作步骤为：选择适当直径的测试柱（常用直径为20mm）；使用高强度环氧树脂胶粘剂将测试柱粘接在印刷墨层表面；待胶粘剂完全固化后，将拉拔仪的夹具夹住测试柱；启动拉拔仪，以恒定速度垂直向上拉拔；记录最大拉力值，计算附着力（最大拉力除以测试柱面积）。

拉拔测试可以判断失效模式：当墨层与承印物分离时，说明附着力不足；当墨层内部断裂时，说明墨层内聚力不足；当测试柱与墨层分离时，说明胶粘剂粘接强度不足，需要重新测试。该方法的优点是可以获得定量的附着力数值，便于不同样品间的比较；缺点是测试周期较长，需要等待胶粘剂固化。

四、耐磨性测试方法

耐磨性测试使用摩擦试验机进行，评估印刷品墨层在摩擦作用下的保持能力。测试时，将印刷品固定在测试平台上，使用标准摩擦头（如棉布、毛毡、橡胶等）在规定载荷下进行往复摩擦。测试参数包括：摩擦头类型和尺寸、载荷大小、摩擦速度、摩擦次数等。测试结果可以通过目视检查墨层磨损程度，也可以使用色差仪测量摩擦前后颜色变化，以ΔE值量化评价耐磨性能。

五、环境老化后附着力测试

为了评估印刷品在实际使用环境中的长期性能，需要进行各种环境老化测试后再进行附着力评估。常见的老化条件包括：

• 高温老化：将样品置于恒温烘箱中，在规定温度（如70℃、80℃）下保持一定时间（如24h、72h、168h）后取出，冷却至室温后进行附着力测试。
• 高湿老化：将样品置于恒温恒湿箱中，在规定温度和湿度条件下（如40℃/93%RH）保持一定时间后进行附着力测试。
• 水浸测试：将样品完全浸入蒸馏水或指定溶液中，保持一定时间后取出，干燥后进行附着力测试。
• 光老化测试：使用氙灯老化箱或紫外老化箱，模拟日光或紫外光照射，经过一定辐照量后进行附着力测试。
• 冷热循环测试：将样品在高低温之间循环，模拟温度变化环境，考察热胀冷缩对墨层结合力的影响。

检测仪器

印刷品墨层结合力测试需要使用专业的检测仪器设备，以下是主要仪器设备的详细介绍：

一、划格试验器

划格试验器是进行划格附着力测试的专用工具。根据切割刀片数量的不同，可分为单刃切割刀和多刃切割刀。多刃切割刀可以一次性划出多条平行切口，提高测试效率和切口间距的一致性。高质量的划格试验器应具备以下特点：刀片间距准确（1mm、2mm、3mm可选）；刀片锋利耐用，材质通常为高速钢或硬质合金；手柄设计符合人体工程学，便于施加均匀压力；部分型号带有导向装置，确保切口垂直于样品表面。

二、胶带剥离试验机

胶带剥离试验机用于定量测试胶带与印刷品墨层之间的剥离强度。该设备通常包括以下组成部分：精密驱动系统，可实现恒定速度的剥离运动；高精度力传感器，测量范围通常为0-50N或0-100N，精度可达0.01N；夹具系统，包括上夹具（夹持胶带）和下夹具（固定样品）；控制系统和数据采集系统，可以设置测试参数、记录测试数据、绘制剥离曲线。

先进的剥离试验机还具备以下功能：可进行90度和180度两种剥离角度测试；可自动计算平均剥离力、最大剥离力、最小剥离力等参数；配备高速摄像头，可同步记录剥离过程中的视频图像；支持多种规格的胶带测试。

三、拉拔附着力测试仪

拉拔附着力测试仪是测量墨层垂直附着力的专用设备。主要类型有：手动液压式拉拔仪，结构简单、操作方便，适合现场快速测试；气动式拉拔仪，以压缩空气为动力，拉拔速度更加稳定；电子数显式拉拔仪，采用电机驱动，可以精确控制拉拔速度，实时显示拉力值。拉拔仪的主要技术参数包括：最大拉力（通常为0-10kN）；测试柱直径（常用20mm、14mm、10mm等）；拉拔速度（通常为0.5-2mm/s）；力值精度（一般为±1%）。

四、摩擦试验机

摩擦试验机用于评估印刷品墨层的耐磨性能。根据摩擦方式的不同，可分为：往复式摩擦试验机，摩擦头做直线往复运动；旋转式摩擦试验机，摩擦头做旋转运动。摩擦试验机的主要技术参数包括：摩擦速度（往复次数/分钟或转速rpm）；摩擦行程（往复式）；摩擦载荷（g或N）；计数器，记录摩擦次数。部分高端机型配备多种规格摩擦头，可模拟不同材料的摩擦条件。

五、色差仪和光泽度计

色差仪用于定量测量印刷品摩擦前后或老化前后的颜色变化，以ΔE值表示。光泽度计用于测量印刷品表面的光泽度变化，可以辅助评估墨层的表面状态。这两种仪器在附着力测试中作为辅助测量手段，可以提供更全面的测试数据。

六、环境试验设备

环境试验设备用于进行各种老化测试的前处理，主要包括：恒温烘箱，用于高温老化测试；恒温恒湿箱，用于高湿老化测试；氙灯老化箱，模拟全光谱日光照射；紫外老化箱，模拟紫外光照射；高低温交变试验箱，用于冷热循环测试。这些设备的性能直接影响老化测试的可靠性和重复性。

七、标准胶带

标准胶带是胶带剥离测试和划格试验的必需耗材。常用的标准胶带包括：3M 610胶带，符合ASTM D3359和ISO 2409标准要求；3M 810胶带，粘接力略低于610；Tesa 4618胶带，欧洲标准常用。标准胶带的粘接性能有严格规定，测试时应确保胶带在有效期内，储存条件符合要求。

应用领域

印刷品墨层结合力测试的应用领域非常广泛，几乎涵盖了所有需要进行印刷的行业和产品。以下是主要的应用领域介绍：

一、包装印刷行业

包装印刷是印刷品墨层结合力测试应用最为广泛的领域。包装产品在运输、储存、销售过程中会受到各种机械和环境应力的作用，对墨层结合力要求较高。具体应用包括：食品软包装印刷，需要关注油墨与薄膜的附着力以及食品接触安全性；药品包装印刷，需要满足严格的监管要求，印刷信息必须清晰持久；化妆品包装印刷，产品外观要求高，墨层脱落会严重影响品牌形象；烟盒印刷，需要进行高速自动化包装，对墨层附着力和耐磨性要求高；酒标印刷，需要考虑潮湿环境和冷藏条件对墨层的影响；瓦楞纸箱印刷，需要经受搬运堆码等物理作用。

二、标签印刷行业

标签印刷品在使用过程中经常需要与各种基材粘贴，后续可能还需要剥离，对墨层的附着力要求较为特殊。应用包括：不干胶标签印刷，需要确保印刷面与胶面之间的结合力，避免标签剥离时墨层脱落；热收缩膜标签印刷，需要经受热收缩过程的高温，墨层附着力在高温下不能下降；模内标签印刷，需要与塑料容器成型过程配合，对耐热性和附着力要求高；防伪标签印刷，部分防伪特征依赖特殊油墨的附着特性。

三、出版印刷行业

虽然传统出版印刷对墨层附着力的要求相对较低，但对于一些特殊出版物，墨层结合力测试仍然非常重要。例如：精装书籍封面印刷，需要经受翻阅摩擦和书架存放；儿童读物印刷，需要考虑儿童使用习惯和安全因素；地图印刷，使用过程中需要反复折叠展开；宣传册和目录印刷，需要经受邮寄运输和多人翻阅。

四、电子产品印刷

电子产品印刷对墨层结合力的要求极为严格，因为印刷质量直接影响产品的外观和使用寿命。应用包括：手机外壳印刷，需要经受日常磨损和手汗侵蚀；键盘印刷，需要经受数百万次的敲击；PCB板印刷字符，需要经受焊接高温和化学清洗；家电面板印刷，需要长期保持外观；汽车内饰印刷，需要经受温度变化和光照。

五、建筑装饰印刷

建筑装饰材料印刷品需要长期保持美观，对耐候性和附着力要求很高。应用包括：装饰贴膜印刷，需要经受室内外环境变化；墙纸印刷，需要经受日常擦拭清洁；地板印刷装饰层，需要经受踩踏和拖拽家具；家具表面印刷，需要经受日常使用和清洁。

六、纺织品印刷

纺织品印刷需要经受水洗、干洗、摩擦等作用，对墨层结合力要求独特。应用包括：服装印花，需要经受反复水洗而不掉色；布标印刷，需要经受缝制过程和使用过程；家纺产品印刷，需要经受洗涤和日晒。

七、特种印刷行业

特种印刷包括金属印刷、玻璃印刷、陶瓷印刷等，这些领域的墨层结合力测试方法与普通印刷有所不同。例如：金属罐印刷，需要考虑金属表面处理和印刷后加工；玻璃瓶印刷，需要经受高温烘烤固化；陶瓷贴花印刷，需要经受高温烧结过程。

常见问题

在印刷品墨层结合力测试过程中，经常会遇到各种问题。以下是一些常见问题及其解答：

问题一：划格试验结果不一致怎么办？

划格试验结果受多种因素影响，结果不一致可能由以下原因造成：切割刀具不够锋利或刀片磨损，应定期更换刀片；切割力度不均匀，应保持稳定的施压速度和力度；胶带粘贴压力和时间不一致，应标准化操作流程；样品表面有灰尘或油污，测试前应清洁样品；环境温湿度变化，应在标准条件下测试；评判标准理解不一致，应对照标准图片进行培训。建议同一样品至少测试三个位置，取平均值或最差值作为结果。

问题二：不同测试方法结果不对应怎么办？

不同测试方法的测试原理和评价角度不同，结果不完全对应是正常的。划格试验主要评价墨层的抗剥离能力，拉拔试验评价垂直附着力，摩擦试验评价耐磨性能。建议根据产品的实际应用场景选择最相关的测试方法，必要时采用多种方法综合评价。

问题三：软质承印物如何进行附着力测试？

软质承印物如薄膜、纺织品等进行附着力测试时，需要考虑材料变形的影响。对于划格试验，应增加切割间距（如3mm），或在样品背面加垫硬质背衬。对于拉拔试验，需要确保样品平整固定，避免测试过程中样品变形。对于摩擦试验，应调整摩擦载荷，避免因载荷过大导致样品变形影响测试结果。

问题四：UV油墨印刷品如何进行附着力测试？

UV油墨的固化程度对附着力影响很大，测试前应确保油墨完全固化。UV油墨的附着力测试方法与普通油墨相同，但需要注意：UV油墨通常较薄，划格间距可选择1mm；UV油墨在某些承印物上可能形成脆性膜层，切割时应避免产生裂纹扩展；部分UV油墨含有光引发剂残留，可能影响胶带粘接，测试时应选择合适的胶带和粘贴时间。

问题五：如何提高印刷品墨层附着力？

提高墨层附着力可以从以下几方面入手：改善承印物表面性能，如对塑料薄膜进行电晕处理、等离子处理或涂布底涂层；选择与承印物匹配的油墨体系；优化印刷工艺参数，如印刷压力、干燥温度、固化时间等；添加附着力促进剂；对印刷品进行后处理，如UV上光、覆膜等。具体措施需要根据承印物类型、油墨类型和印刷工艺综合确定。

问题六：附着力测试需要多长时间？

不同测试方法所需时间不同。划格试验单次测试约5-10分钟；胶带剥离试验（不含样品准备）约3-5分钟；拉拔试验需要等待胶粘剂固化，通常需要24小时以上，但快速固化胶粘剂可缩短至2-4小时；摩擦试验时间取决于设定的摩擦次数，通常为5-30分钟；老化后附着力测试需要额外增加老化处理时间。实际检测中，应根据交期要求和测试标准合理安排测试时间。

问题七：如何判定测试结果是否合格？

测试结果的合格判定依据产品标准或客户要求确定。一般情况下：划格试验通常要求达到0-1级；拉拔附着力根据产品类型不同要求不同，通常要求大于1MPa；剥离强度通常要求小于一定值，具体数值根据胶带类型和产品要求确定；耐磨性测试根据摩擦次数后墨层保留率判定，通常要求大于90%。对于没有明确标准的产品，应与客户协商确定验收标准。

问题八：附着力测试对样品有什么要求？

样品应满足以下要求：样品尺寸应足够大，能够进行多次测试或多种方法测试；样品表面应平整，无皱褶、划痕、气泡等缺陷；样品应在标准环境条件下（温度23±2℃，相对湿度50±5%）状态调节至少24小时；样品应具有代表性，从生产批次中随机抽取；如需测试老化后附着力，应准备足够的样品数量。对于特殊形状的印刷品，可能需要制作专门的夹具或截取测试区域。

综上所述，印刷品墨层结合力测试是印刷质量控制的重要环节，对于保证印刷品质量和可靠性具有重要意义。通过科学的测试方法和规范的测试流程，可以准确评估印刷品的附着力性能，为产品改进和质量提升提供数据支持。印刷企业应根据自身产品特点和应用需求，建立完善的墨层结合力测试体系，确保产品质量满足市场和客户要求。