1. 基材表面能测定与油墨附着力预判
为什么先测表面能，而不是先试印
油墨在基材上的附着，本质上是液体对固体的润湿与界面结合问题。基材表面能（表面张力）低于油墨表面张力时，液滴会收缩成球状，接触角大、润湿差，固化后附着力必然偏低。因此，在正式印刷前测定四种基材的表面能，可以提前预判附着力等级，避免盲目试印造成的材料浪费。
本节采用两种互补手段：达因笔做快速现场判定（适合产线抽检），接触角测量仪做定量测定（适合建立基准数据）。两者结果需交叉验证，单一方法不作为最终结论。
测定方法与操作要点
达因笔法：选用一系列表面张力已知的达因液（如 30、32、34、36、38、40、42 mN/m），在平整、清洁、无划伤的基材表面横向划一条约 10 cm 的湿痕。判定规则：湿痕在 2 秒内保持连续不收缩、不断裂，则该达因值 ≤ 基材表面能；若迅速收缩成珠或断裂，则该值 > 基材表面能。取“刚好保持连续”的最高达因值作为表面能近似值，通常以 ±2 mN/m 作为精度区间。
接触角法：使用水和二碘甲烷两种已知表面张力及色散/极性分量的测试液，各滴 3 滴（每滴约 2 μL），读取平衡接触角，取平均值。通过 Owens-Wendt 模型计算表面能的色散分量与极性分量，二者之和即总表面能。测量环境控制在 23±2 ℃、相对湿度 50±5%。
四种基材的测定数据与预判
下表为教学示例数据（假设值，用于演示判定逻辑，非实测结果）。油墨体系假设为溶剂型聚氨酯油墨，表面张力约 32 mN/m；判定阈值取“基材表面能 ≥ 油墨表面张力 + 4 mN/m”作为良好附着的经验门槛，即 ≥ 36 mN/m 可判为免处理。
| 基材 | 达因笔读数 (mN/m) | 水接触角 (°) | 计算表面能 (mN/m) | 与油墨差值 | 附着力预判 | 是否需预处理 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| PE | 31 | 94 | 31.2 | −0.8 | 差，易脱落 | 需要（电晕/火焰） |
| PP | 30 | 96 | 30.5 | −1.5 | 差，易脱落 | 需要（电晕/火焰） |
| PET | 42 | 68 | 42.8 | +10.8 | 良好 | 不需要 |
| PVC | 38 | 76 | 38.6 | +6.6 | 良好 | 不需要（需确认增塑剂迁移） |
从数据看，PE 与 PP 属于典型的低表面能聚烯烃，表面能低于油墨表面张力，润湿不良，必须经电晕或火焰处理提升极性分量后才能印刷。PET 与 PVC 表面能明显高于门槛值，理论上可直接印刷；但 PVC 需额外关注增塑剂向表面迁移造成的“假高能”现象——刚下线时表面能达标，放置数日后可能下降，建议在印刷前 24 小时内复测。
表面能与附着力等级的对应关系
将表面能测定值与划格法附着力测试结果建立对应，可形成可复用的预判表。划格法按 GB/T 9286 执行：1 mm 间距划 6×6 网格，贴胶带以 60° 角快速撕离，按脱落面积评级（0 级最好，5 级最差）。
| 表面能区间 (mN/m) | 润湿状态 | 预期划格等级 | 处理建议 |
|---|---|---|---|
| < 32 | 严重收缩成珠 | 4～5 级 | 必须电晕/火焰处理，处理后复测 |
| 32～36 | 部分润湿，边缘收缩 | 2～3 级 | 建议处理，或改用低表面张力油墨 |
| 36～40 | 基本润湿 | 1～2 级 | 可免处理，印刷前复测确认 |
| > 40 | 完全铺展 | 0～1 级 | 免处理 |
判定流程与结果确认
实际操作中按以下逻辑推进：先清洁基材表面（无水乙醇擦拭、自然干燥），再用达因笔做梯度测试确定近似值，对临界值（34～38 mN/m）的样品补做接触角定量测定；随后按上表预判附着力等级，并对预判为“免处理”的基材做一次划格法验证，确认预判与实际一致。若验证结果与预判偏差超过 1 级，应排查表面污染、达因笔失效或油墨批次差异。
快速判定清单
- 基材清洁：无水乙醇擦拭，无油污、无脱模剂残留、无粉尘。
- 达因笔在有效期内，笔头未干涸污染，先用标样验证。
- 梯度测试从低值向高值推进，记录“刚好连续”的最高值。
- 临界值（34～38 mN/m）必须补做接触角定量测定。
- 预判为免处理的基材，印刷前 24 h 内复测一次。
- PVC 关注增塑剂迁移，PE/PP 关注处理效果衰减。
- 预判结果用划格法抽验，偏差 >1 级时排查污染与油墨批次。