【鋯珠】OPP凹印油墨中黃藍(lán)有機(jī)顏料的選擇研究
2023-08-22
油墨是由作為分散相的顏料和作為連續(xù)相的連結(jié)料組成的一種穩(wěn)定的粗分散體系。其中顏料賦予油墨以顏色, 連結(jié)料則提供油墨必要的轉(zhuǎn)移傳遞性能和干燥性能。色彩性能, 流動性能, 干燥性能是油墨zui基本也是zui重要的性能。油墨中除了主劑之外, 還有作為助劑的各種添加劑, 用以改善油墨的性能比如印刷適性等等。
決定油墨品質(zhì)的因素有兩個:
①原材料的選擇。原材料是油墨的基本構(gòu)成要素。原材料的選取、配合(油墨配方) 及原材料質(zhì)量, 是決定油墨品質(zhì)的根本因素。
②原材料的結(jié)合。油墨是一個多相分散體系。油墨中存在液相介質(zhì)材料間的相互作用, 即液—液關(guān)系; 顏料顆粒間的相互作用, 即固—固關(guān)系; 液相介質(zhì)材料與顏料顆粒間的相互作用, 即固—液關(guān)系。其中, 顏料也是zui終決定油墨原材料之間結(jié)合效果如何的一個重要因素, 顏料的選擇同樣顯得重要。
OPP 系列油墨是專門為已處理過的雙向拉伸聚丙烯薄膜(OPP) 凹印設(shè)計(jì)的油墨, 適應(yīng)于從低速到高速的各類凹印機(jī)的印刷和各種復(fù)合工藝。此類油墨印件網(wǎng)點(diǎn)清晰完整, 層次豐滿, 色彩鮮艷, 墨膜附著力強(qiáng), 復(fù)合剝離強(qiáng)度高, 適用于雙向拉伸聚丙烯薄膜, 可用于印刷精美彩色復(fù)合薄膜食品包裝、日用品包裝、工業(yè)包裝和OPP 塑料畫冊等。OPP 體系油墨由于應(yīng)用的原因, 對有機(jī)顏料主要存在以下幾點(diǎn)要求:
1) 顏色: 顏料是油墨的發(fā)色部分, 先要求其色彩鮮艷、明亮、飽和度好。
2)著色力: 顏料著色力的高低直接影響著顏料在油墨中的用量, 凡是與白色物質(zhì)調(diào)合而容易變淡的顏料,著色力就弱。配制油墨應(yīng)選擇著色力強(qiáng)的顏料, 以達(dá)到用墨量少、干燥快的效果。
3) 遮蓋力: 遮蓋力是指顏料遮蓋底色的能力。油墨是否具有遮蓋力,取決于顏料的折射率與連結(jié)料的折射率之比。當(dāng)這個比值為1 時, 顏料是透明的。這個比值大于1 時,顏料是不透明的, 即具有遮蓋力, 不同的印品對顏料的遮蓋力有不同的要求。
4) 光澤: 由于印刷品光澤要求的提高, 對顏料光澤性的要求也提高。
5) 分散性: 分散性直接關(guān)系到油墨性能的穩(wěn)定, 是一項(xiàng)比較重要的指標(biāo), 一般與顏料的潤濕能力、顆粒大小、晶型大小有關(guān)。
6) 物化性能: 印刷品的應(yīng)用場合越來越廣, 因此對顏料物化性能的要求也越來越多, 主要有: 耐光、耐熱、耐溶劑、耐酸堿、耐遷移等性能。油墨中使用的有機(jī)顏料以偶氮顏料( 單偶氮、雙偶氮、縮合偶氮、苯并咪唑酮) 、酞箐顏料、色淀顏料( 酸性色淀、堿性色淀) 為主。
1、OPP 凹印油墨配方的確定選擇的OPP 凹印油墨的主要組分如下：
1) 樹脂: 聚酰胺( PA) 和硝化纖維素(NC) ;
2) 溶劑: 甲苯( TOL) 、乙酸乙酯( EAC) 、異丙醇( IPA) ;
3) 助劑: 抗氧劑(BHT) ;
4) 待檢測的有機(jī)顏料———黃色( PY83) , 選擇三種黃色Y1、Y2、Y3; 藍(lán)色( PB15∶4) 也選擇三種藍(lán)色B1、B2、B3, 其配方如表1。
2、OPP 凹印油墨的制備
2.1 制備方法油墨制備實(shí)際上是將顏料粒子分散在連結(jié)料中的分散過程。本實(shí)驗(yàn)采用美國紅魔鬼設(shè)備公司5400 紅魔鬼搖擺分散機(jī)( Red Devil) 進(jìn)行PA 樹脂液的制備, 紅魔鬼搖擺分散機(jī)是依靠直徑為3mm左右的鋯珠在容器里面通過對液狀物料不同方向的撞擊、摩擦和剪切而達(dá)到粉碎和分散的效果。此分散方法是將部分樹脂, 溶劑和顏料裝入可以盛裝500g 左右物料的小鐵罐, 再加入與物料等質(zhì)量的鋯珠, 密封, 后將密封好的小鐵罐夾入紅魔鬼搖擺分散機(jī)工作臂的兩端, 啟動電源開關(guān), 紅魔鬼搖擺分散機(jī)工作臂開始左右擺動, 帶動小鐵罐里面鋯珠的運(yùn)動, 鋯珠開始撞擊、磨擦和剪切物料從而達(dá)到分散的目的, 搖動時間為2～4h。
圖1 是美國紅魔鬼設(shè)備公司的5400 紅魔鬼搖擺分散機(jī)。
2.2 制備工藝
本實(shí)驗(yàn)采用紅魔鬼搖擺分散機(jī)制備OPP 凹印油墨, 過程如下:
1) 按下頁表2 配方配制PA 樹脂液。
2) 分散顏料
根據(jù)表2 所示配方制備PA 樹脂液, 裝于小鐵罐中, 密封, 夾入紅魔鬼搖擺分散機(jī)分散4 h, 每間隔一個小時重新啟動機(jī)器一次。
3) 按表3 配制原墨。
4) 配制稀釋墨
以60%甲苯、10%乙酸乙酯、30%異丙醇混合配制成稀釋劑, 將原墨按50%比例稀釋備用。
3、檢測結(jié)果與討論
通過對原墨粘度, 稀釋墨粘度和稀釋墨打印印品的光澤、附著力、適印性的檢測以及原墨儲存2周后、一個月后穩(wěn)定性的檢測和比較, 選出了性能zui優(yōu)的顏料。原墨粘度的測定采用Zahn 4 號粘度杯; 稀釋墨粘度的測定采用Zahn 3 號粘度杯, 粘度的單位是秒。光澤、附著力是通過將稀釋墨用2 號K- bar 打稿于OPP 薄膜后, 光澤由“sheen”#160 光澤計(jì)測定, 附著力由3M膠帶測定。適印性由凹版打稿機(jī)測定。對顏料黃PY83 和顏料藍(lán)PB15∶4 的檢測結(jié)果如表4。
從表4 的檢測數(shù)據(jù)可以看出: 1) 黃色顏料Y1是佳的PY83 黃色顏料,
因?yàn)槠湓某跏颊扯容^高,光澤也較好, 附著力也較好; Y2 原墨初始粘度較低, 因此同樣體積的墨量可以印刷的面積比初始粘。
度高的油墨小, 故而Y2 原墨初始粘度低, 經(jīng)濟(jì)效益較差, 不是zui佳顏料; Y3 的光澤較低因而也不是zui佳顏料。2) 顏料藍(lán)PB15∶4 中B2 附著力、光澤較差; B3 初始粘度較小; B1 的初始粘度、光澤、附著力都較好, 因此是zui佳藍(lán)顏料。另外, 原墨兩個星期和30 天后粘度變化不大表明這兩種顏料都是比較穩(wěn)定的。
4、結(jié)論
本研究設(shè)計(jì)了OPP 凹印油墨的配方, 利用此配方并結(jié)合分散制備工藝, 制得不同PY83 黃色顏料和不同PB15∶4 藍(lán)色顏料的OPP 凹印油墨, 比較了不同顏料所對應(yīng)油墨和稀釋墨打稿后樣品的一些性能, 選擇出了性能zui佳的PY83 黃色顏料和PB15∶4藍(lán)色顏料, 該顏料在的油墨配方中效果良好,能滿足印刷生產(chǎn)的要求。
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