凹印油墨的原料及性能

清泥 · 发表于 2009-4-15 21:44:20

社会经济的发展以及人们生活水平的日益提高，使得凹版印刷在各印刷方式中的地位更加突出，凹印工艺的研究具有非常重要的现实意义。这里就凹印油墨的印刷适性作一些浅显的探讨，其不妥之处请同行们指正。
同其它印刷油墨一样，凹印油墨主要组成部分为有色物质（颜料）和连结料。其中有色物质起显色作用，靠与承印物的颜色不同形成对比，在承印物上显出图像来。只有油墨各组分的比例调配好，才能达到油墨应有的印刷适性和使用性能，才能使印刷油墨与印版、印刷机、承印材料之间得以良好的配合，使印刷工艺顺利进行。
一、原料
凹印油墨大多是挥发性溶剂型油墨，由颜料、固体树脂、挥发性溶剂、填充料和附加剂组成。
1．颜料。颜料分无机颜料和有机颜料两种，无机颜料大多是坚硬而致密的晶体材料，这些晶体不经特殊处理很难研磨成细微颗粒，无法很好地分散到连结料中，所以无机颜料制成的油墨印刷适性往往不够理想，且容易磨损印版。而有机颜料则大多可以经过人工改良会成，较易分散于连结料中，其制成的油墨印刷适性有较大的优势，但价格往往较高。凹印油墨的颜料成分大多数为有机颜料，这是由凹印的印刷特点及印品的质量要求所决定的。
颜料对油里印刷适性的影响主要是由颜料的性质所决定的，如分散度、遮盖力、税容、耐抗性等。
①分散度是指颜料颗粒的大小。油墨中的颜料颗粒必须完全浸役在墨膜内的连结料中，颜料颗粒的大小不能超过墨膜的厚度，一般为5μm 左右，否则会影响印刷品的光泽，颗粒越小，即分散度越高，油墨的色调饱和度就越大。凹印为网穴转移式印刷，对颜料分散度要求较高。
②着色力是指某种颜料在与其它颜料混合后，对混合颜料颜色的影响能力。凡是与白色物质调合而容易变淡的颜料，其着色力就弱，配制油墨应选择着色力强的颜料，用来印刷可达到用墨量少，干燥快的效果。对于对油墨干燥性有较高要求的高速凹印来说，这一点至关重要。
③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，则颜料是不透明的，即具有遮盖力。不同的印品对颜料的遮盖力有不同的要求，如印铁油墨要求颜料有较强的遮盖力，防止底色外露，而四色叠印油墨要求颜料有较高的透明度，使叠合在一起的油墨达到较好的减色效果。
④视比容是指每克重颜料所占的体积，用立方厘米来表示。颗粒不同的相同颜料，视比容是不同的。颜料的视比容越大，其比重越小，在连结料中不易沉淀，油墨的稳定性好。
2．连结料。连结料是油墨中的分散介质，是颜料粒子的载体。油墨的印刷适性与连结料的性质十分密切。连结料的成分比较复杂，主要有油型连结料和树脂型连结料、有机溶剂。
①油型连结料是将于性植物油加热至某一温度，并在此温度下保温而制成的，干性植物油是不饱和脂肪酸甘油酯的混合物，加热时发生聚合反应，生成二聚体和三聚体，加热和保温时间越长，粘度越大。油型连结料中含有微量的游离脂肪酸，起着表面活性剂的作用，有利于颜料和连结料的混合；油性连接料有良好的附着力和一定的抗水性，能形成较光泽的墨膜，但固着速度慢，干燥时间长。
②树脂型连结料是将入工合成树脂或改性树脂溶解在矿物油、植物油或挥发性溶剂中制成的，又可分为溶解型、分散型、胶质型和挥发型四种树脂连结料。常用的合成树脂有：季戊四醇松香脂、醇酸树脂、松香改性酚醒树脂、聚酸胶树脂、顺丁烯二酸研树脂、石油、沥青等。
③有机溶剂也是油墨连结料中的主要成分。它使油墨具有一定的流动性，当油墨转移到纸张上后，挥发性大的溶剂迅速挥发，挥发性小的溶剂靠毛细管作用渗入纸张内部，这样就使得留在纸张表面的树脂连结料固着在纸张表面并干燥。常用的溶剂有醋酸乙酯、醋酸丁酯、异丙醇等。
3.助剂。助剂也叫添加剂，是油墨的辅助成分，其作用是调整油墨的印刷适性，为了不同的目的，要在油墨的配制中添加不同种类和数量的助剂，以调整油墨的流动性、干燥性、色调等。主要有增塑剂、慢干剂、干燥剂等。
①增塑剂是一种高沸点、低挥发的溶剂或低熔点的固体，用以增加高分子物质的塑性。在油墨中添加增塑剂能使原先发脆的墨层具有比较好的韧性，并使墨层与承印材料之间有比较好的粘合力。为使增塑剂能更好地完成这些功能，增塑剂的分子必须渗入到连结料的长分子之间，起到一定的类似润滑的作用，使连结料的长链的热运动比较自由，聚合物就变得柔软而富有弹性。
②干燥剂。对于干性油，如有少量金属盐类存在则可大大加速其氧化反应，常用的金属盐有钴、锰、铅的盐类，这就是干燥剂。干燥剂在油墨干燥过程中既能加速油墨的干燥，本身又不发生任何变化。
另外，为改善油墨的印刷适性和其他一些指标，油墨中还有其他一些助剂，如蜡、抗氧化剂、防蹭脏剂、表面活性剂、防腐剂、撤粘剂、消泡剂等。
二、性能
凹印油墨的性能首先要满足凹印工艺的需要，其次，油墨转移到纸张或其他材料上的膜层在印品使用期间要能经得起后续工序和各种使用条件的作用。这些性能包括流动性能、光学性能、耐抗性能。
1．油墨的流动性能。油墨的流动性是印刷油墨的一个主要特性，其中包括粘度、粘性、粘弹性等内容。
①油墨的粘度。当一种液体被搅动时，其流动的速度与施加的作用力成正比，即τ=MD（τ剪切应力，M常数，D 剪切速率），其中，M 为常数，即液体的粘度，液体的性质不同、浓度不同决定了其粘度也不相同。
如油墨的连结料粘度大，则油墨的粘度也大，油墨中溶剂的种类与数量、颜料的比例与颗粒大小以及其分散状况都会影响油墨的粘度。凹印油墨可近似看作为牛顿流体，其屈服值、触变性的因素可以不予考虑，所以其流变曲线为通过原点的直线。
在印刷过程中，油墨的粘度与油墨的转移有着密切的关系，一般机速越高，油墨分离速度越快,要求油墨的粘度越低，否则转移效果就不理想，另外，纸张表面强度越低，同样要求油墨的粘度越低，否则易出现拉纸毛的现象。因此，在凹印生产过程中，必须严格控制好油墨的粘度，以保证印刷效果。
②油墨的粘性。所谓油墨的粘性就是墨层在剥离转移时的阻碍能力，粘度大的油墨其粘性也大，但不同的油墨，则两者之间没有必然的联系。粘性大的油墨不仅不易转移到纸张表面，而且还容易将纸张表面的纸毛拉出，造成质量事故。
③油墨的粘弹性。油墨的粘弹性也就是油墨的内聚力的大小。油墨的拉丝短，断裂后回缩快，则粘弹性强，便于高速印刷，图案清晰、飞墨少。油墨的粘弹性好坏与连结料的粘弹性有很大关系。
2.油墨的光学性能。①油墨的颜色。油墨的颜色是指油墨涂布在承印物表面呈现的色彩，它与光源的性质有关，一般是指理想光源下的色彩。如果油墨完全不透明，当光线射到油墨表面，一部分被吸收，另一部分被反射，反射出来的这部分光的组合就是该油墨的颜色。如果油墨是透明的，则光线照射到油墨表面，一部分被吸收，一部分被反射，另一部分透射到纸张表面再反射，经油墨层出来，与直接被反射的部分光组合成的颜色就是该油墨的颜色。
影响油墨颜色的因素很多，如墨层厚，亮度就低，颜色就深，油墨干操与否，对光的反射、透射及吸收比例也不相同，表现出来的颜色也有差异。纸张本身颜色深浅，白度对光线的吸收不同也引起油墨颜色变化。
②油墨的光泽。油墨的光泽是指油墨印样在某一角度反射光线的能力。油墨光泽度的好坏给印品的外观带来很大的影响，光泽度好，色彩鲜艳，印品档次显得就3.油墨的耐抗性能。印刷品在使用期间是否能保持原有色彩，是印刷品质量好坏的表现，也是印刷油墨性质好环的表现。因此，为保证印品质量，特别是一些特殊用途印品的质量，必须改善油墨相应的耐抗性能。
大多数颜料在日光、温湿度、酸碱度的影响下，其分子结构或晶体结构易改变，从而导致颜色变化，一般有机颜料的耐抗性能较无机颜料的耐抗性差，因此，凹印油墨中必须适当的对耐抗物质进行调整，以改良其耐抗性能。
为了使凹版印刷顺利地生产出高质量的产品，必须对凹印油墨进行有效地调整，精心地选择，使凹印高效优质的特色在印刷行业中真正体现出来，给我们生活增添多一份姿彩。