无苯型塑料凹印油墨印刷适性的研究

　　无苯型塑料凹印油墨印刷适性的研究曹丽丽魏先福黄蓓青（北京印刷学院印刷与包装工程学院北京102600）改变油墨的树脂、颜料以及助剂等组成成分，配制塑料凹印油墨，研究油墨的组成成分对干燥性、附着力等印刷适性的影响，从而筛选出使油墨印刷适性达到*佳的各种成分。

　　随着人类社会的进步，科学技术的发展，生活水平的提高，人们对生活质量的要求也越来越高。

　　购买商品时，消费者不仅注视商品本身的质量，对商品的包装也更加挑剔。因此包装印刷有着广阔的市场前景和发展空间。

　　凹版印刷凭借印品精细、质量高、印刷速度快等优势，成为包装印刷的主要印刷方式之一。近几年来柔性版印刷的迅速发展，给凹版印刷带来了巨大冲击。凹版印刷虽然有其自身的优势，但由于凹版印刷使用的油墨需要使用甲苯类溶剂进行稀释，而甲苯型溶剂具有毒性，对印刷操作人员的身体健康有害，同时也给环境保护带来了巨大负担，因而限制了凹版印刷的使用范围。特别是食品包装材料的印刷，国内外都己禁止使用甲苯类溶剂。

　　目前，美国、德国、英国、日本等先进国家对于食品包装材料的印刷已经完全使用非甲苯型油墨，取而代之的是水溶性油墨。国内凹版印刷油墨仍然以使用甲苯型溶剂油墨为主流。对于食品包装材料的印刷，我国也要求使用非甲苯溶剂型油墨，但国内还没有高质量的水溶性油墨产品，精美包装印刷用油墨仍处于依靠进口的现状。为了改变这种现状，充分发挥凹版印刷的优势，牢固把握凹版印刷在包装印刷领域的市场份额，研制、开发新型非甲苯型溶剂的油墨已经成为当前迫切需要解决的课题。

　　本论文研制了无苯型塑料凹印油墨，探讨该油墨的组成成分对油墨的表面张力、干燥性、附着力、印刷色域等印刷的影响。

　　2无苯型塑料凹印油墨的印刷适性21不同分散剂对表面张力的影响液体表面*基本的特性是倾向收缩，其表现是小液滴取球形，如小水银珠和荷叶上的水珠那样，以及液膜自动收缩等现象。这是表面张力和表面自由能作用的结果。油墨表面张力的大小应要满足能够在承印材料上顺利铺展。为了调整油墨的表面张力，一般需要在油墨中添加适当的助剂。表丨显示不同分散剂对研制的红油墨表面张力的影响在流动的液体中，如果由于某些外界原因使得流体各层流速不同时，则在两层接触面流动速度不同的液层之间，有作用力和反作用力存在，这一对力称为液体的内摩擦力，一般液体都具有这种性质，成为液体的粘性。度量流体粘性的物理量称为粘度。

　　粘度是阻止流体流动的一种性质，是流体分子相分散剂（含量0.5%）表面张力（mN/m）粘度（S）互作用而产生阻碍其分子间相对运动能力的量度，即流体流动的阻力。印刷油墨的粘度是油墨物性的重要参数之一。

　　配方中其它成分相同的情况下，不同分散剂对红油墨粘度的影响如表1所示。分散剂161，116，163对红墨粘度的影响相当，而加入分散剂ATU的红墨粘度相对较小，加入分散剂9076的红墨则粘度相对较大，说明分散剂ATU对油墨的分散性能相对较好，分散剂9076相对差些；试剂对油墨表面张力的影响顺序为：加入分散剂161的墨样表面张力*小，然后依次按116、163、ATU、9076增大。

　　分散剂9076含量对黑色油墨的粘度及表面张力的影响如表2所示。表2所示结果可以看出，随着分散剂9076在油墨中百分含量的增加，油墨粘度先降低后升高的趋势，表面张力一直在增加。

　　表2分散剂9076含量对黑墨物性的影响树脂溶液含量分散剂（含量）粘度表面张力（mN/m）2.3润湿剂对油墨表面张力及粘度的影响润湿剂500对油墨具有良好的润湿效果，润湿剂500的含量对油墨的粘度及表面张力有一定的影响。表2显示了蓝色油墨中加入不同量的润湿剂后测得的油墨粘度和表面张力值。

　　表3润湿剂500含量对蓝油墨粘度及表面张力的影响树脂溶液含量润湿剂（含量）粘度表面张力（mN/m）由表3结果可以看出，随着润湿剂500的加入，墨样的表面张力对蓝墨的影响则是先随着润湿剂500的加入，表面张力上升后来随加入量的增加表面张力下降，粘度一直呈上升趋势。

　　附着力是在两种不同物质的接触处所发生的相互吸引力。这种相互吸引力是两种物质分子之间存在分子力的表现。只有在这两种物质的分子十分接近（小于10 8米）时才显示出来。从微观角度来看固体表面总是“粗糙”的，所以两固体接触时很难显示附着力的作用。液体与固体则能密切接触，它们之间就容易显示附着力的作用。液体浸润固体的现象，就是附着力发生作用的结果。

　　附着力对印品质量有重大影响。印刷是油墨转移到承印物上的过程，如果油墨在承印物上无法牢固附着，形成图文，那么印刷过程就不能很好的完成。塑料薄膜印刷过程中，油墨的附着性差，将导致一系列的印刷问题，例如在薄膜收卷时墨膜会被剥落，造成背面蹭脏；或在叠印过程中发生咬色。

　　这些问题会严重影响印刷品的质量，造成废品。因此增强油墨附着力，和印品质量有很大关系。

　　油墨与承印物之间产生的附着力主要包括化学键力（即原子之间的作用力）、分子间的作用力（氢键力和范德华力）、界面静电引力和机械作用力。

　　化学键力化学键力即原子间的作用力，包括离子键共价键和金属键。这些力与油墨同承印物之间的附着力关系不大。油墨同承印物之间形成化学键的机会不大，这种情况属于少数，油墨同承印物之间的附着力主要是分子间作用力。

　　分子间作用力分子间的作用力主要包括氢键力和范德华力。

　　①氢键力氢键是界于化学键与范德华力之间的种分子间作用的形式。氢键的键能远大于范德华力的作用能，如果在油墨与承印物界面处形成足够数量的氢键，无疑比范德华力更有利。

　　能够形成范德华力的化合物很多，它们都含有电负性大而原子半径小的原子与氢原子组成的基团，如水、醇、纤维素、聚丙烯氰聚酰胺等高分子物质都能产生氢键作用。氢键的性能取决于两成键原子的电负性和原子半径。电负性越大，原子半径越小，键能就越大。

　　②范德华力范德华力也是分子间作用力，包括取向力、诱导力和色散力。两个极性分子间只有色散力；一个极性分子与一个非极性分子间的作用力不仅有诱导力，还有色散力；两个非极性分子间就包括取向力、诱导力和色散力三种了。

　　取向力、诱导力和色散力的共同点是随分子间距离增大而急剧下降，其有效距离在1纳米左右，其作用过程没有方向性。由此可以看出使两分子间吸引力加强的条件之一记忆市分子和原子之间必须充分靠近，使它们的相互距离必须处于引力场的范围内，呢挂钩产生*强吸引力的范围大致是0.3-0. 5纳米。

　　因此想使油墨在盛印物上附着牢固，就要使油墨与分子与承印物分子之间的距离不超过1纳米。但油墨与承印物之间无论在任何情况下都不可能实现完全的分子接触。附着力往往只是在少数分子接触点的基础上形成的。在印刷过程中常常采用增大印刷压力的方法来增大接触点密度以增加附着牢度。

　　界面静电引力当油墨与金属承印物密切接触时，由于金属容易失去电子，而非金属容易的到电子，故电子可从金属转向非金属，使界面两侧产生接触电势差，并形成双电层产生静电引力。

　　机械作用力油墨在印压作用下，充满承印物表面的缝隙或凹凸之处，固化后在界面区产生了啮合力，这在塑料印刷中不起作用。

　　本研究研制的各色油墨在PET和B0PP薄膜表面的附着力测试结果如表4所示。

　　油墨类型树脂A树脂B树脂C颜料A颜料B黄油墨PET膜好好好较好B0PP膜好稍差较好较好品红油墨PET膜好好好好较好B0PP膜好差差好较好青油墨PET膜好好好好好B0PP膜较好差差较差很差从表5所示结果可以看出，树脂种类与颜料种类对油墨的干燥性有一定影响。对于品红、青、黄油墨，无论是油墨的初干性还是彻干性，采用树脂C配制的油墨的干燥速度*快，其次为树脂B，*慢的是树脂A.采用颜料A配制的油墨的干燥速度较快，较慢的是颜料B.凹印油墨对初干和彻干的性能要求是：初干为20-40微米，彻干不超过1秒，由表可以看出，三种树脂、两种颜料相互匹配配制的油墨都满足要求。

　　表5不同树脂、颜料对油墨千燥性的影响油墨类型树脂A树脂B树脂C颜料A颜料B黄油墨彻干（S）口口红油墨初干（mm）彻干（s）青油墨初干（mm）彻干（s）1树脂对油墨色密度的影响不同树脂对油墨的色密度有一定的影响。为使用三种树脂（树脂A、树脂B、树脂C）制备的品红色油墨，用凹版适性仪打样后测得的印版深度与色密度的关系。由可以看出，树脂种类的不同对油墨的色密度有重要影响。三种树脂配制的油墨的色密度按由篼到低的顺序可以排列为：树脂A、树脂B、树脂C，说明树脂A配制的油墨转移性能*好，其次树脂B，*差为树脂C.其它颜色的油墨也表现出同样的结果。

　　油墨能够表现的色域范围直接影响到印刷品质量，决定着该油墨能否正确实现颜色的再现。本研究将所研制的油墨用凹版印刷适性仪进行打样，测量样条上网穴深度*深处色块的色度值，并进行叠印实验，测量样条上网穴深度*深处叠印色色块的色度值，根据测量结果作出油墨的色域图，并与目前市场常用甲苯类溶剂样品油墨的色域图相比较。为在PET薄膜上打样后的色域范围，为在BOPP薄膜上打样后的色域范围。结果表明：在PET膜上，研制墨的色域范围虽然略小于样品墨，但能4结论本研究研制了无甲苯型塑料凹印油墨，并对该油墨的印刷适性及颜色性能进行了探讨，得出以下几点结论：不同的助剂及其用量对油墨的表面张力和粘度有一定的影响。进而影响到油墨的印刷适性。

　　树脂、颜料和助剂对油墨的附着性能有一定的影响。树脂A配制的油墨附着力*好，红颜料八、黄颜料A、青颜料A配制的油墨附着力较强。

　　使用不同的分散剂，对油墨的细度有一定影响。

　　树脂和颜料对油墨的干燥性能有一定的影响。本实验采用三种树脂和两种颜料配制的油墨在干燥性方面都满足要求。

　　本研究研制的油墨的色域范围能够满足实际使用要求。

(完)