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,以下對常用溶劑的特性及如何選擇其用量進行詳細闡述。常用溶劑分類 塑料凹印油墨用溶劑分為醇、酯、苯、酮4類。 1.醇類 常用的醇類溶劑有乙醇(酒精)、異丙醇、正丁醇等。乙醇和正丁醇多作為助溶劑使用,乙醇對某些樹脂的溶解性極好,尤其是對于染料;乙醇吸潮性極高,其溶解力會隨著含水量的增加而減?。黄鋼]發(fā)極快,用量不宜過多。異丙醇能與水、乙醇、甲苯混溶。 2.酯類 常用酯類溶劑有醋酸乙酯(乙酸乙酯)、醋酸丁酯(乙酸丁酯),酯類溶劑溶解力強,具有強烈的水果氣味,但價格偏高,常用于溶劑塑料凹印油墨中。 3.苯類 常用的苯類溶劑主要有苯、甲苯、二甲苯等。苯揮發(fā)快,價格便宜,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 常用酮類溶劑主要有丁酮(甲乙酮、MEK)、環(huán)己酮等。酮類溶解力很強,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性和流平性,但氣味較難聞。溶劑的性質(zhì) 1.溶解力 溶劑對樹脂的實際溶解能力,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數(shù)和摩爾體積。溶解參數(shù)為理解溶劑與樹脂、顏料、溶劑的相互作用提供了堅實的理論基礎,對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重要條件?;旌先軇┑膿]發(fā)速度由下式計算: R=∑RiΥiVi 式中,Ri、Υi、Vi分別為i組分的揮發(fā)速度、活性參數(shù)和體積分數(shù)。 塑料凹印油墨中溶劑的揮發(fā)可分為兩個階段,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。隨著溶劑的進一步揮發(fā),揮發(fā)速度突然變慢,進入第二階段,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)向表面的擴散能力所影響。此時,溶劑的揮發(fā)速度更加緩慢,那些與樹脂作用較強的溶劑會長期滯留在墨膜內(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大大增加,流動性下降,嚴重影響墨膜流平,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,導致承印物表面溫度急劇下降,使周圍空氣中的水凝結(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,當溫度升高時,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)的溶劑,會導致油墨干燥慢,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,顏料潤濕、墨膜流平及對基材的潤濕、附著等都與表面張力相關(guān)。 利用表面潤濕原理可對油墨的潤濕性進行調(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,故人們通常認為溶劑的黏度不會影響塑料凹印油墨的黏度。其實不然,不同溶劑配出的油墨其黏度相差很大。原因就是溶劑對樹脂的溶解力、溶劑的氫鍵及自身黏度會影響塑料凹印油墨的黏度。混合溶劑的配方設計 熟悉、掌握溶劑的溶解力、揮發(fā)速度、表面張力等性質(zhì)后,對油墨用混合溶劑又該如何選擇和定量呢? (1)通過溶解參數(shù),選擇能夠溶解樹脂的溶劑或混合溶劑。 按作用機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,能夠單獨溶解油墨的溶劑稱為真溶劑;不能溶解油墨的溶劑稱為假溶劑;不能單獨溶解油墨,而必須與其他溶劑混合才能溶解的溶劑稱為助溶劑。調(diào)節(jié)好真溶劑、假溶劑、助溶劑三者之間的平衡可達到預期的溶解力、揮發(fā)速度和黏度等要求?;旌先軇┑娜芙饬Σ荒芴珡?,若太強,溶劑釋放速度會變慢;若太弱,樹脂不能充分溶解,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,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)的混合溶劑進行試驗,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)通過上述步驟選擇幾種溶劑或混合溶劑,然后通過實驗來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,有時可能需要對混合溶劑的組成和用量進行小范圍的調(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,應選用有效、價廉、低毒的溶劑,既能有效地溶解樹脂、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、易燃性等特性的研究與應用,在油墨制造行業(yè)始終非?;钴S,將來還會有長足的進展。來源:科印傳媒--《印刷技術(shù)》
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