在塑料凹印油墨中,溶劑不僅能溶解各種成膜聚合物,調(diào)整黏度及流變性,而且對(duì)成膜質(zhì)量有重要影響。在塑料凹印油墨配方中,關(guān)鍵技術(shù)之一就是選擇合適的溶劑,以下對(duì)常用溶劑的特性及如何選擇其用量進(jìn)行詳細(xì)闡述。常用溶劑分類(lèi) 塑料凹印油墨用溶劑分為醇、酯、苯、酮4類(lèi)。 1.醇類(lèi) 常用的醇類(lèi)溶劑有乙醇(酒精)、異丙醇、正丁醇等。乙醇和正丁醇多作為助溶劑使用,乙醇對(duì)某些樹(shù)脂的溶解性極好,尤其是對(duì)于染料;乙醇吸潮性極高,其溶解力會(huì)隨著含水量的增加而減小;其揮發(fā)極快,用量不宜過(guò)多。異丙醇能與水、乙醇、甲苯混溶。 2.酯類(lèi) 常用酯類(lèi)溶劑有醋酸乙酯(乙酸乙酯)、醋酸丁酯(乙酸丁酯),酯類(lèi)溶劑溶解力強(qiáng),具有強(qiáng)烈的水果氣味,但價(jià)格偏高,常用于溶劑塑料凹印油墨中。 3.苯類(lèi) 常用的苯類(lèi)溶劑主要有苯、甲苯、二甲苯等。苯揮發(fā)快,價(jià)格便宜,但毒性大;甲苯在稀釋比和揮發(fā)速度方面較理想,是塑料凹印油墨中應(yīng)用最為廣泛的品種之一。二甲苯揮發(fā)速度較甲苯慢,也是塑料凹印油墨中最常用的溶劑之一。 4.酮類(lèi) 常用酮類(lèi)溶劑主要有丁酮(甲乙酮、MEK)、環(huán)己酮等。酮類(lèi)溶解力很強(qiáng),特別適用于高固體組分的塑料凹印油墨,有助于改善高固體組分的塑料凹印油墨的流動(dòng)性和流平性,但氣味較難聞。溶劑的性質(zhì) 1.溶解力 溶劑對(duì)樹(shù)脂的實(shí)際溶解能力,是其能否便于使用的首要條件。溶解力可用溶解參數(shù)δ衡量,δ定義為液體內(nèi)聚能密度的平方根: δ=(△E/Vm)1/2 式中: △E,內(nèi)聚能,指液體或固體的汽化熱(J), Vm為摩爾體積(cm3)。 混合溶劑的溶解參數(shù)公式為: δ混合=X1V1δ1+ X2V2δ2+ X3V3δ3+……XiViδi/X1V1+ X2V2+ X3V3+……XiVi 式中,Xi、Vi分別是混合溶劑的摩爾分?jǐn)?shù)和摩爾體積。溶解參數(shù)為理解溶劑與樹(shù)脂、顏料、溶劑的相互作用提供了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ),對(duì)修正和改善塑料凹印油墨配方提供了邏輯體系。 2.揮發(fā)速度 溶劑的揮發(fā)類(lèi)似于濕衣服中水分的揮發(fā),主要受溫度、蒸汽壓、表面積/體積及表面空氣流動(dòng)速度的影響,也是決定墨膜干燥速度的重要因素,并影響墨膜的形成及最終質(zhì)量,是選擇溶劑配方的第二個(gè)重要條件?;旌先軇┑膿]發(fā)速度由下式計(jì)算: R=∑RiΥiVi 式中,Ri、Υi、Vi分別為i組分的揮發(fā)速度、活性參數(shù)和體積分?jǐn)?shù)。 塑料凹印油墨中溶劑的揮發(fā)可分為兩個(gè)階段,第一階段,溶劑的揮發(fā)速度主要受單一溶劑的溫度、蒸汽壓、表面積/體積和表面空氣流動(dòng)速度的影響,溶劑的揮發(fā)速度與單一溶劑相同。隨著溶劑的進(jìn)一步揮發(fā),揮發(fā)速度突然變慢,進(jìn)入第二階段,揮發(fā)速度不再是由表面溶劑的揮發(fā)所控制,而是受溶劑從墨膜內(nèi)向表面的擴(kuò)散能力所影響。此時(shí),溶劑的揮發(fā)速度更加緩慢,那些與樹(shù)脂作用較強(qiáng)的溶劑會(huì)長(zhǎng)期滯留在墨膜內(nèi),即溶劑釋放速度慢。 溶劑的揮發(fā)速度是決定最終印刷墨膜性質(zhì)的重要因素之一。如果使用大量的快揮發(fā)溶劑,如丁酮、醋酸乙酯、甲苯等溶劑,則附在基材上的油墨的黏度就會(huì)大大增加,流動(dòng)性下降,嚴(yán)重影響墨膜流平,易產(chǎn)生“橘皮”現(xiàn)象;另外,由于溶劑急劇揮發(fā),油墨未能充分流平而形成許多針孔;由于溶劑大量揮發(fā)而吸收熱量,導(dǎo)致承印物表面溫度急劇下降,使周?chē)諝庵械乃Y(jié)于墨膜上,產(chǎn)生“發(fā)白”現(xiàn)象;由于溶劑揮發(fā)太快,墨膜表層快速固化,底層溶劑不能逸出,當(dāng)溫度升高時(shí),殘留溶劑從內(nèi)部擠出表面,形成氣泡,即爆孔。 如果大量使用揮發(fā)慢(高沸點(diǎn))的溶劑,會(huì)導(dǎo)致油墨干燥慢,引起墨膜發(fā)黏、發(fā)軟、流持、邊緣變厚等弊病。 3.表面張力 表面張力是塑料凹印油墨的內(nèi)在性質(zhì)之一,在塑料凹印油墨的制備及印刷中,顏料潤(rùn)濕、墨膜流平及對(duì)基材的潤(rùn)濕、附著等都與表面張力相關(guān)。 利用表面潤(rùn)濕原理可對(duì)油墨的潤(rùn)濕性進(jìn)行調(diào)節(jié),如塑料凹印油墨表面張力較小,可以添加表面張力大的溶劑進(jìn)行調(diào)節(jié),反之,可添加表面張力較小的溶劑。 4.黏度 鑒于各種溶劑黏度相差不大于0.001Pa·s,故人們通常認(rèn)為溶劑的黏度不會(huì)影響塑料凹印油墨的黏度。其實(shí)不然,不同溶劑配出的油墨其黏度相差很大。原因就是溶劑對(duì)樹(shù)脂的溶解力、溶劑的氫鍵及自身黏度會(huì)影響塑料凹印油墨的黏度?;旌先軇┑呐浞皆O(shè)計(jì) 熟悉、掌握溶劑的溶解力、揮發(fā)速度、表面張力等性質(zhì)后,對(duì)油墨用混合溶劑又該如何選擇和定量呢? (1)通過(guò)溶解參數(shù),選擇能夠溶解樹(shù)脂的溶劑或混合溶劑。 按作用機(jī)理將溶劑分為真溶劑、假溶劑和助溶劑。在塑料凹印油墨用溶劑中,能夠單獨(dú)溶解油墨的溶劑稱(chēng)為真溶劑;不能溶解油墨的溶劑稱(chēng)為假溶劑;不能單獨(dú)溶解油墨,而必須與其他溶劑混合才能溶解的溶劑稱(chēng)為助溶劑。調(diào)節(jié)好真溶劑、假溶劑、助溶劑三者之間的平衡可達(dá)到預(yù)期的溶解力、揮發(fā)速度和黏度等要求。混合溶劑的溶解力不能太強(qiáng),若太強(qiáng),溶劑釋放速度會(huì)變慢;若太弱,樹(shù)脂不能充分溶解,影響塑料凹印油墨及印刷質(zhì)量。 混合溶劑的揮發(fā)一般屬于非理想液體揮發(fā),如果真溶劑在殘余溶劑的比例減少,則溶解力就會(huì)減弱,濕膜處于不良的溶解狀態(tài),甚至不溶,出現(xiàn)相分離、墨膜發(fā)白的現(xiàn)象。因此,混合溶劑配方中快、中、慢揮發(fā)組分用量要平衡,混合溶劑的蒸餾曲線也需呈平衡上升趨勢(shì),而且盡量使混合溶劑氣相組成和液相組成在環(huán)境溫度下的揮發(fā)過(guò)程保持一致,使混合溶劑有很好的溶解力。 (2)建立溶劑或混合溶劑的揮發(fā)輪廊圖,如不知道溶劑或混合溶劑隨時(shí)間和溫度變化的揮發(fā)關(guān)系圖,通常要選擇幾種不同揮發(fā)性質(zhì)的混合溶劑進(jìn)行試驗(yàn),以建立其揮發(fā)輪廓圖,為溶劑或混合溶劑的選擇提供參考。 (3)通過(guò)上述步驟選擇幾種溶劑或混合溶劑,然后通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)確定哪種溶劑或混合溶劑可以滿足塑料凹印油墨配方的要求,有時(shí)可能需要對(duì)混合溶劑的組成和用量進(jìn)行小范圍的調(diào)整,以改善油墨的某一方面的性能,最終得到符合塑料凹印油墨各方面性能要求的混合溶劑。 (4)優(yōu)化溶劑或混合溶劑配比,以滿足樹(shù)脂的溶解性和其他性能。在保證混合溶劑有足夠的溶解力,合適的揮發(fā)速度,適宜的黏度及表面張力的前提下,應(yīng)選用有效、價(jià)廉、低毒的溶劑,既能有效地溶解樹(shù)脂、分散顏料,滿足墨膜的性能要求,又能降低溶劑成本。 關(guān)于溶劑的揮發(fā)速度、溶解力、表面張力、黏度、閃點(diǎn)、易燃性等特性的研究與應(yīng)用,在油墨制造行業(yè)始終非?;钴S,將來(lái)還會(huì)有長(zhǎng)足的進(jìn)展。來(lái)源:科印傳媒--《印刷技術(shù)》
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