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薄膜柔印喷码机墨水凭借绿色环保、无毒无害的优势,在食品包装、卫生包装等以薄膜为基材的包装领域崭露头角。笔者凭据多年来在高分子合成与改性以及薄膜柔印喷码机墨水制备方面积累的经验,从薄膜柔印喷码机墨水的组成、薄膜柔印喷码机墨水的性能要求和测试剖析以及薄膜柔印喷码机墨水的生长趋势等方面进行探讨。

薄膜柔印喷码机墨水的组成

1.连接料

作为柔印薄膜柔印喷码机墨水“心脏”的连接料决定着水墨的印刷性能。从高分子质料角度讲,柔印水墨中常用的水性树脂连接料是水溶性树脂和水稀释性树脂。

水溶性树脂和水稀释性树脂性能参数对好比表1所示,可以看出,二者在各项性能中具有一定的互补性。凭据笔者制备柔印水墨的经验,水稀释性树脂作为主树脂,水溶性树脂作为助树脂,以制备玄色水墨为例,水溶性树脂添加量从1%增加到5%,水墨的复溶性和流平性均有所革新,如图1所示;同时,初/彻干时间逐渐增加,当水溶性树脂量为5%时,彻干相对值>1。因此,综合考虑水墨的复溶、干燥、耐水、流平等性能,水溶性树脂的添加量最高为5%,如图2所示。

表1 水溶性树脂和水稀释性树脂性能参数比照

图1 差别水溶性树脂含量印刷样张网点比照图(a-0%、b-1%、c-3%、d-5%)

图2 差别水溶性树脂含量玄色水墨初/彻干比照图

2.颜料

颜料是油墨的着色物质,青/品/黄一般用有机颜料,白墨多用钛白粉,黑墨多用炭黑。颜料的研磨细度一般控制在10μm以内,低细度的颜料能够包管良好的稳定性和展色性。无论是有机颜料照旧无机颜料,一般会经过阴离子或非离子处理。原因是:①水的外貌张力和极性都较大,色料的疏散较困难,如未经处理,色料漫衍不均匀,倒运于印刷;②由于水墨的连接料大多为碱性,颜料分子中若含有与碱性物质爆发反应的磺酸基/羧酸基等基团,就会爆发凝结反应,因此颜料一般要经过阴离子或非离子处理。

3.助剂

水墨凭据性能的差别,还需要添加助剂,如疏散剂、润湿剂、消泡剂、附着力增进剂等。通常助剂选择非离子型或阴离子型(水墨为阴离子型)。别的,将助溶剂也归入助剂中,是因为虽然助溶剂用量小,但对水墨性能的提高有很重要的作用。在这里着重探讨助溶剂的作用及筛选原则。

助溶剂的主要作用:①助溶解水性树脂连接料;②调理水墨黏度;③调理水墨干燥速度。

助溶剂选择的3条规则:①极性相近原则,即极性相近的物质可以互溶;②溶剂化原则,溶剂化是指溶剂分子对溶质分子爆发的相互作用,看成用力大于溶质分子的内聚力时,便使溶质分子相互离开而溶于溶剂中;③溶解度原则,即如果溶剂的溶解度和聚合物的溶解度相近或相等时,就能使该聚合物溶解。凭据上述3条规则对助溶剂进行选择,能够有效改善水墨黏度、干燥性、稳定性、疏散性、流动性等性能。

常用的水性树脂为聚丙烯酸树脂或聚氨酯树脂,凭据上述原则,在这里优选出一些有利于提高水墨复溶性、干燥性的助溶剂,如表2所示。

表2 常用水性树脂及优选助溶剂的溶解度、外貌张力及沸点

薄膜柔印喷码机墨水的性能要求及测试剖析

1.附着力

由于薄膜树脂极性差别,既有极性的聚酯PET、尼龙PA、聚氯乙烯PVC,也有非极性的聚丙烯PP和聚乙烯PE,因此柔印水墨在种种薄膜上的附着力成为首要问题。

附着力的测试要领凭据GB/T 13217.7-2009《液体油墨附着牢度检验要领》,获得良好附着力的2个须要条件:足够面积的紧密接触(清洁外貌、润湿、扩散)、分子间的吸引力甚至形成化学键。为满足上述2个条件,在包管水墨在基材上具有良好润湿性的条件下,通过机忻魅粘接理论、扩散理论以及吸附理论来提高附着力。

2.外貌张力

薄膜柔印喷码机墨水的外貌张力控制是否恰当将直接影响印刷效果,首先影响最大的是水墨在基材上的流平性,低外貌张力的物质易在高外貌张力的物质外貌铺展,而高外貌张力的物质则不会在低外貌张力物质的外貌铺展;其次影响水墨在基材上的附着性,水墨的外貌张力越高,对基材的润湿水平越差,树脂与基材之间的粘接点减少,进而影响附着力。别的,当薄膜外貌张力较低或水墨外貌张力较高时,会导致一定印刷样张泛起缩孔等现象。

一般来说,水墨中的水性树脂连接料的外貌张力都大于印刷基材的外貌张力(水的外貌张力为72mN/m)。通常选用外貌张力较小的溶剂来降低水墨体系的外貌张力,如异丙醇(外貌张力为21.7mN/m)、醋酸异丙酯(外貌张力为21.2mN/m)等(如表2所示)。别的还可以通过选择合适的助剂来降低外貌张力,如流平剂、润湿剂、消泡剂等,都可降低水墨的外貌张力。

3.黏度

水墨的黏度主要由水性树脂连接料决定。为了包管高速印刷的进行,必须使用高固低黏的水性树脂连接料。对水性树脂连接料来说,许多人认为高固含、低黏度很难同时获得。笔者经过多年研究,现已研发出一款高固(50%)低黏(<250mPa?s)树脂,适合薄膜柔印水墨印刷,证实了高固低黏柔印水墨的可行性。

4.干燥速度

凭据印刷需求,水墨在一定规模内满足“初干慢、彻干快”才是最佳状态。为解决水墨干燥问题,除了常用的提高温度、降低湿度、提高风速等计划外,主要照旧从水墨角度来革新。一方面是提高水墨的固含量,即上文提到的使用高固低黏水性树脂连接料,将水墨的黏度控制在柔印所需规模内,尽可能提高水墨的固含量,减少蒸发水分的总量;另一方面尽可能选择沸点较低的真溶剂,加速彻干时间。

5.复溶性

关于复溶性目前没有一个明确的量化指标,大多时候是凭据经验来判断水墨的复溶性。复溶性过强,在印刷以及涂胶历程中容易爆发“咬色”现象(即后面的颜色把前面的颜色溶解一部分),进而影响印刷质量、复合强度等。复溶性较弱,其网穴底部残留的水墨较难被墨槽中的水墨再次溶解,故容易堵版,并且造成浅网部分的再现较差。因此水墨的复溶性是影响印刷复合产品质量的一个重要印刷。在实际应用中,可通过两种要领改善水墨的复溶性:①添加助溶剂,这里所说的助溶剂是指水性树脂连接料的真溶剂;②选择合适的水溶性树脂并调解其比例。上文对这两方面内容均有解释,在这里不再赘述。

6.耐水性

通常选用氨水或有机胺作为pH值调理剂。氨水的挥发较快,可以较快地获得耐水的墨膜,可是在印刷历程中水墨可能不稳定,并且气味比较大;有机胺挥发较慢,印刷历程中不需要频繁地调理pH值,可是有机胺的沸点较高,它们会恒久留在墨膜内,成膜后抗水性较差。因此氨水与有机胺混淆使用,可提高水墨的综合性能。

薄膜柔印喷码机墨水的生长趋势

1.高固低黏

高固低黏水墨不但可以缩短水墨的干燥时间,对水墨的附着力、流平性、光泽度等方面均有改善。高固含、低黏度虽然是一对矛盾体,可是在一定规模内可以找到二者的平衡点。随着水性树脂合成技术的生长,固含量≥50%已可以实现。

2.高色密度

将薄膜柔印喷码机墨水薄膜柔印喷码机墨水的技术特征用于薄膜包装产品,一个重要的方面是要体现精细图像的印刷质量,这就需要接纳高线数印版来体现图案富厚的条理,同时匹配高线数的网纹辊,网纹辊线数越高,着墨量越低,一定导致印刷出来的墨层较薄、色密度低。因此要提高柔印水墨的色浓度,即提高颜料含量。笔者通过实验测试,柔印水墨的颜料可以提高到20%以上,使色密度抵达C1.7~2.0,M1.7~2.0,Y1.2~1.5,K1.8~2.1(湿膜厚度9μm)。要害点在于未来接纳柔印水墨印刷样张的密度值能抵达要求,条理体现力不低于凹印。

薄膜柔印喷码机墨水的市场前景是可以期待的,而技术的脚步将沿着低VOCs(<5%)、高性能、低本钱的偏向继续前进。

 

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