某包装彩箱经过运输后油墨涂层发生脱落，通过对比不同批次油墨涂层的形貌分析、切面分析、成分分析，得知彩箱油墨涂层脱落的原因是防水层中含有较多的马来酸二辛酯和富马来酸二辛酯内增塑剂以及较多的填料，影响了防水性能和强度，导致油墨涂层吸湿后出现粉化，在运输中出现磨擦脱落。


背景


失效样品是包装彩箱用油墨，油墨表面喷有防水层，彩箱通过经过海上运输后， 80%彩箱表面油墨出现脱落，同时委托方提供以往不同批次油墨涂层未发生脱落的彩箱进行对比，分析油墨脱落的原因。


1. 理化分析与结果


1.1 光学观察


明场模式观察脱落位置呈现磨擦痕迹；暗场模式观察脱落位置有明显的条状划痕痕迹，属于磨擦脱落，如图1所示。

1.2 形貌分析


NG彩箱油墨表面颗粒比较清晰，且颗粒较多、较密；OK彩箱油墨表面颗粒相对较为稀疏，且颗粒感不强，如图2所示。

1.3 切片分析


NG彩箱防水层与OK彩箱防水层有较大差异，NG彩箱防水层含有较多的填料颗粒， OK彩箱防水层无明显填料，如图3所示。

1.4 FTIR分析


 NG彩箱防水层主要为碳酸钙的填料，其中 2521.7cm﹣¹、1799.1cm﹣¹、1417.7cm﹣¹归属于CO₃²﹣反对称伸缩振动；878.5cm﹣¹归属于CO₃²﹣面外变角振动；OK彩箱无明显的填料，主要为丙烯酸酯与苯乙烯共聚物，其中1730.7cm﹣¹归属于丙烯酸酯中C=O伸缩振动，3027.2cm﹣¹归属于苯乙烯苯环中C-H伸缩振动，如图4所示。

NG彩箱和OK彩箱在保留时间11.8min和12.0min有较大差异，NG油墨涂层谱峰强度明显比OK彩箱谱峰强度高，这两个谱峰分别为马来酸二辛酯和富马来酸二辛酯内增塑剂，如图5所示。


1.6防水试验


分别剪取NG批次彩箱和OK批次彩箱局部，各取一滴水滴在油墨表面，观察两者的防水情况，如图6所示，35min后，NG表面的水滴已经被吸收，而OK彩箱水滴表面无明显变化，NG彩箱防水效果较差。

2. 分析与讨论


综合上述分析可知，NG批次彩箱油墨涂层表面防水层成分有较大的差别，NG批次彩箱防水层里面含有较多的碳酸钙颗粒，未处理过的碳酸钙亲水性较高，易吸湿，影响防水性能，一旦水汽进入之后，水汽小分子会降低油墨层作用力，降低油墨的附着强度；同时NG彩箱防水层含有较多的马来酸二辛酯和富马来酸二辛酯，马来酸二辛酯和富马来酸二辛酯是高分子材料常用的内增塑剂，可与丙烯酸酯、苯乙烯类共聚，有利于提高涂层的柔软性，但如果添加比例过大，共聚树脂的力学性能将严重下降，影响表面的耐磨性。彩箱是通过海运运输的，海运比较潮湿，纸箱吸收大量的水汽，加上运输中的搬运磨擦，双重作用导致油墨发生脱落。


3. 结语


油墨涂层脱落失效模式是磨擦脱落；油墨涂层脱落的原因是：防水层中含有较多的马来酸二辛酯、富马来酸二辛酯内增塑剂以及较多的填料，影响了防水性能和强度，导致油墨涂层吸湿后出现粉化，在运输中出现磨擦脱落。


建议：


1）保持防水层配方一致性；


2）做防水处理时，不同的防水层做好标识，以防混用。