【锆珠】OPP凹印油墨中黄蓝有机颜料的选择研究
2023-08-22
油墨是由作为分散相的颜料和作为连续相的连结料组成的一种稳定的粗分散体系。其中颜料赋予油墨以颜色, 连结料则提供油墨必要的转移传递性能和干燥性能。色彩性能, 流动性能, 干燥性能是油墨zui基本也是zui重要的性能。油墨中除了主剂之外, 还有作为助剂的各种添加剂, 用以改善油墨的性能比如印刷适性等等。
决定油墨品质的因素有两个:
①原材料的选择。原材料是油墨的基本构成要素。原材料的选取、配合(油墨配方) 及原材料质量, 是决定油墨品质的根本因素。
②原材料的结合。油墨是一个多相分散体系。油墨中存在液相介质材料间的相互作用, 即液—液关系; 颜料颗粒间的相互作用, 即固—固关系; 液相介质材料与颜料颗粒间的相互作用, 即固—液关系。其中, 颜料也是zui终决定油墨原材料之间结合效果如何的一个重要因素, 颜料的选择同样显得重要。
OPP 系列油墨是专门为已处理过的双向拉伸聚丙烯薄膜(OPP) 凹印设计的油墨, 适应于从低速到高速的各类凹印机的印刷和各种复合工艺。此类油墨印件网点清晰完整, 层次丰满, 色彩鲜艳, 墨膜附着力强, 复合剥离强度高, 适用于双向拉伸聚丙烯薄膜, 可用于印刷精美彩色复合薄膜食品包装、日用品包装、工业包装和OPP 塑料画册等。OPP 体系油墨由于应用的原因, 对有机颜料主要存在以下几点要求:
1) 颜色: 颜料是油墨的发色部分, 先要求其色彩鲜艳、明亮、饱和度好。
2)着色力: 颜料着色力的高低直接影响着颜料在油墨中的用量, 凡是与白色物质调合而容易变淡的颜料,着色力就弱。配制油墨应选择着色力强的颜料, 以达到用墨量少、干燥快的效果。
3) 遮盖力: 遮盖力是指颜料遮盖底色的能力。油墨是否具有遮盖力,取决于颜料的折射率与连结料的折射率之比。当这个比值为1 时, 颜料是透明的。这个比值大于1 时,颜料是不透明的, 即具有遮盖力, 不同的印品对颜料的遮盖力有不同的要求。
4) 光泽: 由于印刷品光泽要求的提高, 对颜料光泽性的要求也提高。
5) 分散性: 分散性直接关系到油墨性能的稳定, 是一项比较重要的指标, 一般与颜料的润湿能力、颗粒大小、晶型大小有关。
6) 物化性能: 印刷品的应用场合越来越广, 因此对颜料物化性能的要求也越来越多, 主要有: 耐光、耐热、耐溶剂、耐酸碱、耐迁移等性能。油墨中使用的有机颜料以偶氮颜料( 单偶氮、双偶氮、缩合偶氮、苯并咪唑酮) 、酞箐颜料、色淀颜料( 酸性色淀、碱性色淀) 为主。
1、OPP 凹印油墨配方的确定选择的OPP 凹印油墨的主要组分如下：
1) 树脂: 聚酰胺( PA) 和硝化纤维素(NC) ;
2) 溶剂: 甲苯( TOL) 、乙酸乙酯( EAC) 、异丙醇( IPA) ;
3) 助剂: 抗氧剂(BHT) ;
4) 待检测的有机颜料———黄色( PY83) , 选择三种黄色Y1、Y2、Y3; 蓝色( PB15∶4) 也选择三种蓝色B1、B2、B3, 其配方如表1。
2、OPP 凹印油墨的制备
2.1 制备方法油墨制备实际上是将颜料粒子分散在连结料中的分散过程。本实验采用美国红魔鬼设备公司5400 红魔鬼摇摆分散机( Red Devil) 进行PA 树脂液的制备, 红魔鬼摇摆分散机是依靠直径为3mm左右的锆珠在容器里面通过对液状物料不同方向的撞击、摩擦和剪切而达到粉碎和分散的效果。此分散方法是将部分树脂, 溶剂和颜料装入可以盛装500g 左右物料的小铁罐, 再加入与物料等质量的锆珠, 密封, 后将密封好的小铁罐夹入红魔鬼摇摆分散机工作臂的两端, 启动电源开关, 红魔鬼摇摆分散机工作臂开始左右摆动, 带动小铁罐里面锆珠的运动, 锆珠开始撞击、磨擦和剪切物料从而达到分散的目的, 摇动时间为2～4h。
图1 是美国红魔鬼设备公司的5400 红魔鬼摇摆分散机。
2.2 制备工艺
本实验采用红魔鬼摇摆分散机制备OPP 凹印油墨, 过程如下:
1) 按下页表2 配方配制PA 树脂液。
2) 分散颜料
根据表2 所示配方制备PA 树脂液, 装于小铁罐中, 密封, 夹入红魔鬼摇摆分散机分散4 h, 每间隔一个小时重新启动机器一次。
3) 按表3 配制原墨。
4) 配制稀释墨
以60%甲苯、10%乙酸乙酯、30%异丙醇混合配制成稀释剂, 将原墨按50%比例稀释备用。
3、检测结果与讨论
通过对原墨粘度, 稀释墨粘度和稀释墨打印印品的光泽、附着力、适印性的检测以及原墨储存2周后、一个月后稳定性的检测和比较, 选出了性能zui优的颜料。原墨粘度的测定采用Zahn 4 号粘度杯; 稀释墨粘度的测定采用Zahn 3 号粘度杯, 粘度的单位是秒。光泽、附着力是通过将稀释墨用2 号K- bar 打稿于OPP 薄膜后, 光泽由“sheen”#160 光泽计测定, 附着力由3M胶带测定。适印性由凹版打稿机测定。对颜料黄PY83 和颜料蓝PB15∶4 的检测结果如表4。
从表4 的检测数据可以看出: 1) 黄色颜料Y1是佳的PY83 黄色颜料,
因为其原墨的初始粘度较高,光泽也较好, 附着力也较好; Y2 原墨初始粘度较低, 因此同样体积的墨量可以印刷的面积比初始粘。
度高的油墨小, 故而Y2 原墨初始粘度低, 经济效益较差, 不是zui佳颜料; Y3 的光泽较低因而也不是zui佳颜料。2) 颜料蓝PB15∶4 中B2 附着力、光泽较差; B3 初始粘度较小; B1 的初始粘度、光泽、附着力都较好, 因此是zui佳蓝颜料。另外, 原墨两个星期和30 天后粘度变化不大表明这两种颜料都是比较稳定的。
4、结论
本研究设计了OPP 凹印油墨的配方, 利用此配方并结合分散制备工艺, 制得不同PY83 黄色颜料和不同PB15∶4 蓝色颜料的OPP 凹印油墨, 比较了不同颜料所对应油墨和稀释墨打稿后样品的一些性能, 选择出了性能zui佳的PY83 黄色颜料和PB15∶4蓝色颜料, 该颜料在的油墨配方中效果良好,能满足印刷生产的要求。
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