影响塑料水性凹印油墨干燥性因素的研究

影响塑料水性凹印油墨干燥性因素的研究孙加振1,魏先福1,黄蓓青1,徐英杰1,梁丽平1,查亿春2(1.北京印刷学院,北京102600;2.北京东方亚科力化工科技有限公司,北京102600)摘要：采用高速研磨分散方式制备了塑料水性凹印油墨基墨,合成了与基墨有良好相容性的水溶性树脂(调稀树脂),与助溶剂和助剂按一定比例混合制成了印刷用油墨样品。通过测试油墨样品的初干性和彻干性,探讨了油墨中水溶性树脂、助溶剂和助剂对油墨干燥性的影响。结果表明:调稀树脂种类对油墨干燥性具有一定影响;助溶剂的添加量对油墨干燥性影响较大,增加助溶剂添加量可以提高油墨干燥速度;适当添加一些助剂,可以有效改善油墨的干燥性;通过调节油墨体系的pH值、黏度等,也可改善油墨的干燥性。关键词：塑料;水性凹印油墨;干燥性中图分类号:：TS802.3;TS851+.1文献标识码:：A文章编号：1001-3563(2010)17-0118-03水性油墨由于不含有挥发性有机溶剂、不可燃等优点,是一种极具前途的环保型印刷油墨。水性油墨不仅在柔版印刷中被广泛应用,在凹印中也具有很大市场,特别是食品、药品包装领域。据有关资料统计,目前来讲大多数包装印刷领域特别是软包装印刷,主要采用凹印技术[1],为了人们的健康及环境的改善,在印刷该类印品时大多需要采用水性塑料凹印油墨。水性凹印油墨由于附着力、耐摩擦性、干燥速度等方面还不能满足印刷的要求,因此在塑料薄膜上的应用还没有得到推广。油墨应具有良好的干燥性能,油墨干燥过快或过慢都会对印刷过程控制及印刷质量造成影响[2]。影响水性塑料凹印油墨干燥性能的因素有很多,笔者通过改变调稀树脂的种类、调稀溶剂里的助溶剂(酒精)与水的比例和一些助剂等,来设计水性塑料凹印油墨的配方并制备油墨样品,探讨各因素对油墨干燥性能的影响,以获得具有良好干燥性能且能保障其它印刷性能的油墨配方。1实验1.1原料分散树脂使用AZR丙烯酸树脂;调稀树脂使用2661-86-2p,2661C-1,60-4,63-1;主溶剂使用去离子水,助溶剂为酒精;颜料使用联苯胺黄;助剂中分散剂使用760;消泡剂使用810;润湿剂使用245;胺中和剂使用SE2和增稠剂ATX-01。1.2仪器基墨分散使用SBM-T篮式砂磨机;油墨分散使用机械搅拌器;打样使用IGT-F1适性仪;粘度测量使用AR2000流变仪;初干性、彻干性测量使用刮板细度计。1.3方法基墨制备:按一定的颜基比,将颜料、分散树脂、去离子水和助剂混合,用机械搅拌器进行预分散后,置于研磨机上进行研磨分散。基墨调稀:根据凹印油墨对黏度等要求,将调稀树脂、助溶剂和助剂加入基墨,用机械搅拌器搅拌均匀。干燥性速度测试:根据测试油墨干燥性的国标GB-T1321.5-91,使用压痕法,运用刮板细度计进行测试,得出油墨的初干性(mm)、彻干性(s)。配方试验设计:采用正交设计,设计四因素四阶正交实验方案,探讨调稀树脂对油墨干燥性的影响[3]。2结果与分析2.1调稀树脂对油墨干燥性的影响为了研究调稀树脂对油墨初干性的影响,实验中固定调稀溶剂中助溶剂酒精与水的比例为1∶0,调稀溶剂占油墨总量的60%,对4种树脂进行混合见表1,测试油墨初干性结果见图1。从图1可以看出,使用不同调稀树脂混合比例制备的油墨初干性为5~12mm。对于凹版印刷来说,油墨的干燥性不能太慢,否则印刷时容易出现印刷品背面粘脏的现象[4],因此初干性的值越大越好。图1测试结果显示,不同树脂的使用及混合对油墨的初干性影响显著,使用单一树脂2661-86-2p的1#油墨样品初干性最好;将分子质量及分子结构不同的调稀树脂60-4与63-1按1∶1混合使用有利于干燥(9#样品);混合树脂中含有树脂2661C-1的6#,8#和10#样品初干性较差,即混合树脂中含有2661C-1时不利于油墨的干燥。2.2助溶剂对油墨干燥性的影响塑料凹印油墨主要依靠挥发干燥,因此助溶剂在油墨中的作用不容忽视[5]。固定调稀溶液中调稀树脂的种类,改变主溶剂去离子水与助溶剂酒精的比例,并控制调稀溶剂的总量为调稀溶液的60%,调制油墨并测量其初干性、彻干性,测量结果见图2。从图2可以看出,随着助溶剂所占比例增大,即去离子水的减少,油墨的初干性值逐渐变大、彻干性值逐渐变小。这是因为作为一种挥发干燥型油墨的溶剂,助溶剂酒精的沸点、蒸汽压、比蒸发速度等性能都比主溶剂水在干燥性方面理想[1],因此调稀溶剂中助溶剂酒精含量的增加会加速溶剂的挥发,提高油墨的干燥速度。2.3油墨pH值对干燥性的影响一般来说,水性油墨的pH值在8.0~9.5之间时具有良好的印刷适性[6]。为探讨油墨pH值对干燥速度的影响,在调稀溶液中加入不同量的胺中和剂调节油墨的pH值,分别用流变仪和酸碱度计测量油墨的黏度和pH值,测量结果见表2,油墨初干性的测量结果见图3。结合上面的表2和图3可知,在pH值大于8.5时,油墨黏度随着pH的升高而降低,并且油墨的初干性值下降,干燥性变差。这是由于当油墨中加入过量的碱时,会形成较多的离子(如NH4+),使聚合物在离子化时产生再压效应,树脂的一些链发生重新缠结,导致油墨黏度的降低以及油墨中树脂对溶剂释放性变差[7]。为了尽可能不影响干燥速度,应控制油墨的pH值保持在8.5左右的水平。2.4增稠剂对油墨干燥性的影响为了改善塑料水性凹印油墨的流平性,通常需要加入各种助剂来提高印刷品表观性能。增稠剂加入到油墨中,可以起到增稠、稳定以及调节流变性能的作用[8]。使用流变仪测试含有不同含量增稠剂的油墨黏度,并测试油墨初干性,测试结果见图4。从图4可以看出,增稠剂对油墨黏度影响较大,当ATX-01的质量分数为2%时,油墨黏度急剧升高。油墨的初干性随着ATX-01含量的增加逐渐变差。这是由于丙烯酸类增稠剂通过静电排斥增稠机理,导致分子链段间吸收大量水分子,从而减少了自由状态的水达到增稠的效果[8],水分子进入树脂内部后运动受阻而不易挥发,导致初干性降低。为了使油墨的干燥性不受太大影响应尽量减少增稠剂的用量。3结论1)调稀树脂的种类与混合使用调稀树脂都会对油墨干燥性产生影响,使用单一调稀树脂时266186-2P的干燥性最好;调稀树脂60-4与63-1混合使用,油墨干燥性优于树脂单独使用。2)调稀溶剂中助溶剂酒精的含量升高有利于提高油墨的干燥性,增加水的含量不利于油墨干燥。3)在弱碱性范围,增加油墨的pH值可使油墨初干性下降,同时会降低油墨的黏度。4)增稠剂ATX-01的加入会增大油墨的黏度,当质量分数达到2%时,油墨黏度急剧升高。增稠剂ATX-01的加入不利于油墨的干燥。参考文献:[1]伍秋涛.实用塑料凹印印刷技术[M].北京:印刷工业出版社,2007.[2]汪珊珊.油墨干燥性对印刷质量的影响[J].印刷质量与标准,2008(8):53.[3]李云雁,胡传荣.试验设计与数据处理[M].北京:化学工业出版社,2005.[4]曹丽丽,魏先福,黄蓓青.无苯型塑料凹印油墨印刷适性的研究[C].第2届北京印刷技术与印刷教育研讨会论文集,2004.[5]陈跃涛.塑料水性凹印油墨的研究[D].北京:北京印刷学院,2007.[6]王子美,刘瑞芳.柔性版印刷与实践[M].北京:化学工业出版社,2007.[7]李霞.高光泽水性上光油的研究[D].西安:西安理工大学,2006.[8]涂伟萍.水性涂料[M].北京:化学工业出版社,2006.(责任编辑：)