第三章 凹版印刷材料

第3章凹版印刷材料3.1凹印油墨3.1.1凹印油墨的组成1.色料色料的选择色泽鲜艳，着色力强体质要轻、柔软，不易磨损印版滚筒分散性好性能稳定溶剂释放性良好3.1凹印油墨3.1.1凹印油墨的组成1.色料主要决定油墨的色相、着色力和各种耐性；另外还将影响油墨的稠度和干燥性。（1）无机颜料无机盐类：铬黄、铁红、锰紫、体质颜料氧化物类：钛白、锌钡白单质元素：碳黑金属颜料：铜粉、铝粉1.色料（2）有机颜料色源颜料：偶氮颜料：有黄色、桔色和红色等色相。汉莎黄、联苯胺黄、立索尔红、永久红等酞菁颜料：酞菁蓝、酞菁绿色淀颜料：偶氮色淀颜料：金光红C酸性色淀颜料：孔雀蓝、射光蓝碱性色淀颜料：2.连接料（1）树脂固体树脂决定了凹印油墨的某些属性，如粘稠度、光泽、干燥、耐摩擦性及各种耐抗性等。在凹印油墨中，所选树脂应满足以下主要条件：色浅，无气味，透明，干燥后有一定复溶性不变色，不损坏版面；储存中稳定，与颜料不发生反应与颜料有良好的亲和力和湿润性软化点较高（＞140℃）有良好的溶剂释放性，便于快速干燥能与选定的溶剂形成高浓度低粘度体系在承印物表面有较强附着力，成膜后墨膜硬度高，有较好的耐酸、耐碱、耐化学药品和耐光的性能能形成有合适光泽和柔韧性的墨膜2.连接料（1）树脂硝化纤维素：皮膜强度和耐热性好，与多种树脂和增塑剂有互溶性，是玻璃纸和塑料用油墨的常用树脂聚酰胺树脂：对颜料的分散性好，光泽好，对多种承印材料都有良好的附着力，耐酸、碱。是塑料油墨的常用树脂。氯化聚丙烯树脂：常用于未处理塑料制品上，能获得较高的附着力，但与其他树脂的互溶性差，颜料分散性和印刷适性需通过接枝改善，主要用作BOPP复合薄膜的里印油墨。氯乙烯－醋酸乙烯共聚物：用于聚氯乙烯、皮革用的油墨，或作为聚酰胺和聚酯等蒸煮袋的油墨。环化橡胶：可在未处理过的聚乙烯、聚丙烯等塑料薄膜上印刷，但溶剂脱离性差，印墨中残留的溶剂较多。丁睛橡胶：有优异的耐油性，可用作增塑剂含量多的软质聚氯乙烯等制品的印刷油墨。粘接性较好，对极性高分子物质有良好的相溶性，但遇热和光容易变色。2.连接料（1）树脂氯丁橡胶：结晶度高，极性大，粘接优异，初期粘接力强，但耐油性比丁睛橡胶差，不能用于有大量增塑剂存在的塑料印刷油墨。聚氨酯树脂：粘接范围广，皮膜柔软且强韧，溶剂脱离性好，印刷品残留溶剂少，耐水性、耐溶剂性、耐热性、耐寒性、耐油性、耐药品性、耐氧化性和复合粘着性好等优点。是很好的里印油墨用树脂，还可作聚酯、聚酰胺等蒸煮袋用的高性能油墨。丙烯酸酯类树脂：成膜性好，耐光性和耐药品性好，主要用于聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚碳酸酯等耐溶剂性差的塑料制品，特别适用于醇类油墨印刷的塑料制品。醇酸树酯：有优良的耐候性、柔软性，便不耐碱。能溶于酯、酮类溶剂，但不溶于脂肪族溶剂。2.连接料（2）溶剂溶剂在凹印油墨中起到溶解树脂、决定油墨干燥性能、油墨粘度的作用。凹印油墨选择溶剂应满足下列条件：沸点在80～150℃能充分溶解选定的树脂能将残留在版面上的干燥墨膜溶解不腐蚀凹印机上各滚筒和刮墨刀无毒或微毒，无异常刺激气味有适当的挥发速度2.连接料（2）溶剂甲苯：芳香气味，有毒，挥发速度中等，溶解性强二甲苯：性能与甲苯相似，但毒性、溶解性和挥发性比甲苯小乙醇：挥发速度中等偏上，基本上不侵蚀印版和各种塑料，能溶解醇溶性树脂异丙醇：性能与乙醇相似，但溶解性小，挥发速度慢。丙酮：挥发速度快，溶解性好，能溶解多种树脂，蒸气会刺激人体粘膜。环已酮：挥发速度慢，能溶解聚酰胺、纤维素。乙酸乙酯：挥发速度快，能溶解酯类纤维。乙酸丁酯：挥发速度慢，在油墨中能防止树脂和硝化纤维素析出。3.辅助剂抗静电剂：表面活性剂消泡剂稀释剂增塑剂聚乙烯蜡3.1.2凹印油墨的分类根据用途不同分类出版凹印油墨：用于书刊、报纸等出版物的凹版印刷包装凹印油墨：用于在流通过程中保护及识别、销售和方便使用产品的容器、材料及辅助物的凹版印刷特种凹印油墨：主要是指证券凹印油墨3.1.1凹印油墨的分类根据承印材料分类塑料凹印油墨：主要分表印油墨和里印油墨（也称复合油墨）两大类。纸张凹印油墨主要使用硝化纤维素系列树脂。铝箔凹印油墨采用氯乙烯醋酸乙烯共聚合树脂、丙烯酸树脂，以芳香烃、酮类、酯类为溶剂。3.1.1凹印油墨的分类根据印刷方法分类雕刻凹版油墨：稠度大、粘性较小、墨丝短、遮盖力强，具有适当触变性，依靠氧化结膜干燥，主要用印刷钞票等有价证券。照相凹版油墨：低粘度的流体型墨，流动性好而表面张力低，干燥速度快。按照选用的溶剂，又分为苯型、混合型、醇型和水型凹印墨。3.1.1凹印油墨的分类根据连接料分类有机溶剂型凹印油墨：主要使用易挥发的低沸点有机溶剂、配以能溶解于其中的树脂。水基型凹印油墨：采用是是丙烯酸类树脂，并配有水、氨水、乙醇等物质。3.1.2有机溶剂型凹印油墨特点具有良好的印刷适性、干燥快、光泽度好、色彩鲜艳污染环境，危害健康组成有机颜料树脂：聚酰胺树脂、聚胺酯树脂、醇酸树脂、硝化纤维素有机溶剂助剂有机溶剂的种类及性质脂肪烃类：一般气味小，毒性小，价格便宜，但溶解性较差。芳香烃类：有较强烈的刺激性气味，溶解性、挥发性好，毒性大，成本较低。酯类：有强烈的气味，微毒，成本高，溶解性很强。醇类：对某些树脂溶解性好，气味好，微毒，成本略高。酮类：气味不佳，毒性较小，价格较高，有很强的溶解力。醚：气味柔和，毒性小，价格高，溶解性良好。混合型溶剂：混合型溶剂既能很好地溶解树脂，又能通过改变其配比来调节油墨的干燥速度，是凹印油墨主要使用的溶剂。有机溶剂的作用对固体物质的溶解性溶剂用以溶解树脂和辅助剂，它能改善油墨的流动性，使油墨转移良好。调节粘度溶剂是低粘度的液体，加到油墨中，可降低其粘度，以适应凹印印版上着墨孔的深度和印刷速度。调节油墨干燥速度在凹印过程中，可根据印刷速度、干燥装置的能力、气候条件、图案面积的大小等，适当调节溶剂的种类和各组成百分比以获得理想的产品增强对承印材料的润湿或溶解在印刷塑料薄膜时，如果凹印油墨对薄膜面不润湿或不溶解，导致油墨粘着不好则会影响印刷效果，而溶剂能起到改善润湿和溶解的作用。有机溶剂的选择1.溶剂的溶解性与树脂相匹配：极性相似相溶原则根据“化学结构相似相溶”原理，溶剂与聚合物如果有相同的极性，溶解效果好。溶解度参数、氢键强度相近原则：极性较强的体系，若两种物质的溶解度参数相近且氢键强属同一等级强度时，可望溶解；非（或弱）极性体系时，只要两种物质的溶解度参数小于1.5即可溶解。单个体系溶解度参数：δ＝（ΔE/V）1/2混合溶剂的溶解度参数：δm=V1δ1+V2δ2+……+Vnδn常用有机溶剂常数表名称密度（20℃）沸点（℃）闪点（℉）①相对蒸发速率②溶解度参数与氢键③表面张力（10-5N/cm）甲苯0.8711140A240B8.9W28.5二甲苯0.8714463A63B8.8W28.4乙醇0.7978.357B340B12.7S22.8丁醇0.81117.79545B11.4S24.6异丙醇0.7982.353B230B11.5S21.4甲乙酮0.8179.619A572B9.3M24.6甲基乙丁酮0.80116.260A165B8.4M22.7环已酮0.95156.9117A23B9.9M34.3乙二醇甲醚0.97124.5107A47B10.8M33.0乙二醇正丁醚0.90171.2165A6B8.9M27.3乙酸正丁酯0.8812674A100B8.2M28乙酸乙酯0.9076.723A615B9.1M24水1.00100.080A23.4S72.8①A为闭杯；B为开杯②A为乙醚＝1；B为乙酸正丁酯＝100。③氢键S=强；M=中；W=弱。常用聚合物的溶解度参数聚合物溶解度参数聚合物溶解度参数聚乙烯7.9～8.1硝酸纤维素10.7聚丙烯7.9～8.1聚酯树脂10.7聚酰胺12.7～13.6聚氨酯10聚丙烯腈12.7～15.4聚碳酸酯9.8酚醛树脂11.5乙基纤维素10.3环氧树脂9.7～10.7氯化聚丙烯7.52醋酸纤维素10.9聚氯乙烯9.5～9.7有机溶剂的选择2.溶剂的挥发性与油墨的干燥速度相匹配根据印刷速度、干燥系统的能力、车间温度及图文面积等因素选择适当的溶剂来调节油墨干燥速度。溶剂的挥发速度除与自身因素有关外，还受树脂和颜料的影响溶剂量(g)1020304050时间(m)120906030ABCA－单溶剂挥发状态曲线B－配成一定浓度树脂液挥发状态曲线C－配成油墨后的挥发状态曲线溶剂挥发状态图有机溶剂的选择3.环保与安全在作业车间内挥发性有要溶剂的浓度必须低于50mg/m3如果溶剂闪点较低，则可在凹印机的干燥装置中引入惰性气体在能满足凹印工艺要求的前提下，凹印油墨选用的油墨应低毒或无毒、挥发性小、安全可靠。4.经济性在保证印刷质量和生产的稳定的前提下，应尽量选用价格低廉的溶剂5.其他的一些指标对颜料的润湿性比较好，不会使颜料结晶转移而引起色相变化，更不能溶解油墨中的颜料不能使承印物材料发生老化、粘连等，也不应在墨层中残留下溶剂的气味有机溶剂的使用要求不同承印材料对应的凹印油墨其溶剂不应混用：不同凹印油墨有自己专用的溶剂，不能随意误用，否则，会出现油墨呈色不良，堵版或墨脱落。粘度调节要合适：外界条件确定下，油墨粘度是保证其转移性能的一个关键因素。粘度太小，印刷品会产生针孔、发虚，对承印材料的粘着力下降，严重时会出现粉化现象。粘度太大，则造成糊版、起皮等故障，所以使用混合溶剂对凹印油墨进行稀释时，必须控制其粘度，调整到合适的数值。挥发速度要与印刷速度相适应：凹印油墨中使用的溶剂，可根据挥发速度分：促干溶剂、标准溶剂、延干溶剂和超延干溶剂4类，它们针对的对象和要求不同。一般情况用标准溶剂，但在印刷速度较快、实地较多情况下，要使用一定的促干溶剂，反之，使用延干溶剂和超延干溶剂。安全和环保问题：印刷上要求凹印油墨无毒或低毒、安全，然而许多有机溶剂的蒸气是有毒且易燃，所以在配制时要注意其允许的浓度值。3.1.3水基型凹印油墨特点环保、安全稳定性、干燥性、某些耐抗性不佳组成色料：耐碱性强，在水中分散性好的颜料，永久红、酞菁蓝、联苯胺黄、钛白粉纯水溶剂乙醇碱性物质：氨水、单乙醇胺（MEA）、三乙醇胺（TEA）树脂：丙烯酸类树脂助剂连结料树脂的选择碱溶性树脂分子质量（MW）：1700～15500选择标准酸值（AV）:135～155溶解过程：R–OOH+NH3→Ｒ…COOHNH4干燥过程：Ｒ…COOHNH4→R–OOH+NH3乳液型树脂：丙烯酸乳液颗粒直径接近0.08μm选择要求适当的相对分子量：25000～100000在最低成膜温度下合适的Tg值助剂的选择消泡剂：三甲基硅油等，通过自身化学反应来消除气泡稳定剂：氨水或乙醇胺等，保持PH值稳定在7.5～8.5稀释剂：水、乙醇等，降低油墨粘度，增加流动性蜡：增加墨膜的耐摩擦性水基凹印油墨的使用要求适当浅版化：传墨量比溶剂型凹印墨大15％以上固含量是溶剂型凹印墨的1.5倍使用消泡剂：弱碱性水基墨更易产生气泡加入0.1％左右消泡剂干燥温度控制：PH值的控制：控制在7.5～8.5之间3.1.4凹印油墨的性能及测试凹印油墨测试粘度测试射流粘度计着色力测试S=B/A×100%S：样品油墨的着色力，用百分比表示A：冲淡标准油墨所需的白墨量B：冲淡样品油墨所需的白墨量细度测试：刮板细度计凹印油墨的印刷适性流变性和流平性凹印油墨是牛顿流体的低粘度油墨牛顿流体在不同剪切速率下，其粘度为常数牛顿流体的流变特性只有粘度附着性吸收性承印材料：机械抛锚效应非吸收性承印材料：先润湿后吸附凹印油墨的印刷适性干燥性受溶剂种类、性质的影响受机器干燥装置的影响树脂、色料对溶剂的挥发速率也有所影响初干性和彻干性用刮板细度计来测定。初干性以mm/30s计；彻干性以s/100μm计。粘弹性凹印速度快，油墨要求应力松弛时间长，在印刷时不易拉丝，即墨丝短，在瞬间内发生