2.5 X射線光電子能譜（XPS）譜圖分析

為了探究噴鋁紙表面析出的小分子物質(zhì)的成分，筆者通過XPS分析儲存時間為6個月、9個月、12個月、15個月、18個月紙張表面元素的變化，見圖3a。在XPS光譜圖中，可以觀察到C 1s，O 1s的特征峰，結(jié)合能分別為285.1、532.3 eV。第18個月紙張的XPS光譜圖中，出現(xiàn)了Si 2p的特征峰，結(jié)合能為102 eV。由圖3b和表4可知，6—15個月硅含量逐漸增加，元素原子數(shù)分?jǐn)?shù)由0增至0.6%，但均未出現(xiàn)成型的峰。18個月的紙張表面硅原子數(shù)分?jǐn)?shù)劇增為3.5%。這表明隨著儲存時間增加，紙張表面逐漸有含硅的無機小分子析出。此外，由表4也可看出，18個月的樣品表面C原子數(shù)分?jǐn)?shù)明顯升高，從69.9%升至75.1%，O原子數(shù)分?jǐn)?shù)則由29.5%降低至20.0%，證明硅主要以Si?C鍵的形式存在，析出的有機硅形成了低分子物質(zhì)弱界面層，降低了樣品涂層的表面張力。

圖3同一樣品在不同儲存時間下的XPS圖

表4同一樣品在不同儲存時間下的表面原子數(shù)分?jǐn)?shù)

硅一部分來源于造紙過程，如硅藻土表面覆蓋了大量的硅羥基，使其具有表面活性、吸附性和酸性，在造紙領(lǐng)域中常作為功能性造紙?zhí)盍匣蛲苛项伭?。為改善紙張印刷適應(yīng)性，涂料中會加入比表面積較大且無色透明的硅溶膠（mSiO?·nH?O）。此外，有機硅還作為制漿工段常用消泡劑的活性成分，用于消除造紙過程中的泡沫。另外，由于噴鋁轉(zhuǎn)移紙張在加工過程中，為確保紙張的水分以及紙張平整度，往往會在紙張背面進行背涂鎖水，噴鋁轉(zhuǎn)移紙實際存放方式為紙張背面與紙張正面堆疊放置，紙張表面會與其上一張的紙張背面涂層相接觸。這種背面涂層一般使用的是水性丙烯酸涂料，在制備涂料時往往會使用含微量硅的防沉劑、有機硅消泡劑、有機硅潤濕劑等。

綜上，噴鋁轉(zhuǎn)移紙在存放過程中，隨著時間的增加，紙張中的硅含量和噴鋁紙加工過程中水性背涂里面的硅含量逐步向紙張正面的轉(zhuǎn)移涂層表面轉(zhuǎn)移，造成有機硅富集，從而導(dǎo)致印刷掉墨。

2.6涂層耐高溫性能

轉(zhuǎn)移涂層作為鋁層的保護層起到隔離保護的作用，在后期的鐳射模壓、印刷工序中需經(jīng)受溫度、摩擦、溶劑環(huán)境，轉(zhuǎn)移涂層需耐溫、耐摩擦、耐溶劑侵蝕才能保護鋁層的持久光亮、不起皺、不氧化，因此，轉(zhuǎn)移涂料對耐溫性也會提出要求。當(dāng)涂層耐溫性較差時，瞬間的高溫高壓都會使紙張表面發(fā)白發(fā)霧，影響表觀效果。筆者使用五點熱封儀，測試儲存6—18個月的樣品的耐溫性，測得數(shù)據(jù)見表5，所有樣品耐溫性均≥150℃，證明轉(zhuǎn)移涂層的耐溫性并未隨著時間和硅含量的增大出現(xiàn)明顯變化，不會影響成盒效果。

表5同一樣品在不同儲存時間下的耐高溫性能

2.7涂層耐溶劑性

轉(zhuǎn)移涂層的耐溶劑性是另一個重要指標(biāo)。當(dāng)印刷油墨與耐溶劑性差的涂層接觸時，涂層的表面結(jié)構(gòu)會被溶劑侵蝕，既會影響紙張表面光澤性，又會導(dǎo)致脫墨現(xiàn)象。為了研究硅含量的增加對涂層的耐溶劑功能性是否發(fā)生影響，在溫度為23℃、相對溫度為60%的環(huán)境下，使用棉棒蘸取乙酸乙酯，人工刮擦儲存6—18個月的樣品的表面涂層，觀察涂層露底變白時的刮擦次數(shù)，刮擦次數(shù)越多證明轉(zhuǎn)移涂層耐溶劑性越好，測得數(shù)據(jù)見表6?？梢钥闯?，不同儲存時間下的樣品刮擦次數(shù)均在5～7次，并沒有出現(xiàn)明顯的升高或降低現(xiàn)象，證明轉(zhuǎn)移涂層的耐溶劑性并未隨著時間變化而變化，硅含量的增加對涂層的耐溶劑性并未發(fā)生影響。

表6同一樣品在不同儲存時間下的耐溶劑性

3結(jié)語

研究將儲存時間為6個月、9個月、12個月、15個月、18個月的真空噴鋁紙，通過實驗對紙張表面轉(zhuǎn)移涂層的油墨結(jié)合牢度、表面張力、涂層結(jié)合牢度、涂層耐溫性和耐溶劑性進行測試，同時對比了涂層紅外譜圖和X射線光電子能譜（XPS）。

真空噴鋁轉(zhuǎn)移紙放置12個月時會出現(xiàn)表面張力降低到真空噴鋁紙行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（BB/T 0054—2010）以下，放置18個月時出現(xiàn)大面積掉墨現(xiàn)象，但涂層牢度并未出現(xiàn)變化。主要原因為噴鋁轉(zhuǎn)移紙在存放過程中，隨著時間的增加，紙張中的硅含量和噴鋁紙加工過程中水性背涂里面的硅含量逐步向紙張正面的轉(zhuǎn)移涂層表面轉(zhuǎn)移，造成硅物質(zhì)富集，形成有機硅低分子物質(zhì)的弱界面層，降低了涂層的表面張力，并使其印刷適性變差。硅含量的增加并未影響紙張表面涂層的耐溫性能、耐溶劑性。

基于該研究所得結(jié)論對真空噴鋁轉(zhuǎn)移紙產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)具有指導(dǎo)意義。真空噴鋁轉(zhuǎn)移紙在實際的使用過程中，建議在12個月之內(nèi)及時印刷，避免出現(xiàn)印刷掉墨等質(zhì)量問題。