絲網(wǎng)印刷油墨的成分與性質(zhì)
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2024-06-19 16:59
絲網(wǎng)印刷油墨的成分與性質(zhì)
典型的網(wǎng)印油墨是一種稀松的漿狀物并有良好的觸變性(當(dāng)油墨處于靜止時(shí)，其流動(dòng)性差，一旦受外力作用，該墨流動(dòng)性陡增)。這一特性，使油墨在刮印時(shí)，能順利通過(guò)印版網(wǎng)孔，并在承印物上迅速流平，形成需要的圖像。這樣，墨膜既不會(huì)在干燥后殘留絲網(wǎng)的痕跡，又不至于使印出的圖像外溢而擴(kuò)大。
網(wǎng)印UV油墨要滿(mǎn)足上述要求，活性單體的黏度要小，撤黏能力要強(qiáng)，而且它在油墨中的用量盡可能大些。因網(wǎng)印墨膜厚度大，著色劑的用量可以減至最低限度。即使其用量降至5%左右，油墨仍然可獲得相對(duì)不透明的色調(diào)。其典型配方如下。
網(wǎng)印UV油墨
反應(yīng)性齊聚物 35～60(wt%)
活性單體 15～50
光引發(fā)劑 3～7
著色劑 10～30
添加劑 1～5
合計(jì) 100
上述配方中的反應(yīng)性齊聚物，通常以環(huán)氧雙丙烯酸酯為主，如附著力欠佳時(shí)，可與聚酯雙丙烯酸酯或聚氨酯雙丙烯酸酯混用。應(yīng)用中，常常選用的活性單體有三丙二醇二丙烯酸酯和己二醇二丙烯酸酯等。網(wǎng)印UV油墨的光引發(fā)劑，往往選用二種以上的混合體，如二苯甲酮、硫雜蒽酮和安息香醚類(lèi)等。為增進(jìn)光引發(fā)效果，還常配以有機(jī)胺作活化劑。
網(wǎng)印油墨的性質(zhì)
1．粘度。
粘度，又稱(chēng)內(nèi)摩擦，是一層流體對(duì)另一層流體作相對(duì)移動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的阻力。它是流體內(nèi)部阻礙其流動(dòng)的一種特性。油墨粘度一般用“泊”、“厘泊”來(lái)表示。絲印油墨粘度約在4000至12000厘泊之間。
粘度過(guò)大油墨對(duì)承印物潤(rùn)濕性差，不易通過(guò)絲網(wǎng)轉(zhuǎn)移到承印物上。造成印刷困難，印跡缺墨。
粘度過(guò)小，會(huì)造成印跡擴(kuò)大，致使印刷品線條合并，成為廢品。
粘度指標(biāo)可以使用粘度計(jì)進(jìn)行測(cè)量。
粘度變化與印刷造性的關(guān)系是：油墨在印版上，粘度愈穩(wěn)定愈好，但轉(zhuǎn)移到印件上后，粘度變大愈快愈好。觸變性則對(duì)前者不利，對(duì)后者有利，因此適當(dāng)?shù)赜|變性是可取的，而剪切變調(diào)對(duì)印刷有害無(wú)益。
加溶劑、稀釋刑或增塑劑，可降低粘度；加填料、顏料、硅化物，能提高粘度。
2、觸變性。
觸變性是指液體由于應(yīng)力粘度降低而后又恢復(fù)其原來(lái)粘度的能力。在絲印過(guò)程中，表現(xiàn)為油墨在靜止一定時(shí)間后變稠，粘度變大，攪動(dòng)后又變稀，粘度也變小的一種可逆現(xiàn)象。因?yàn)椋湍蓄伭项w粒的外形是不規(guī)則的，盡管吸附了一層連結(jié)料，也是一種不規(guī)則的圓球。所以，在靜止一定時(shí)間后，顏料顆粒就會(huì)接觸或相距很近，造成相互吸引，阻礙顆粒的自由活動(dòng)，油墨就變稠、變粘。然而，這種暫時(shí)穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，被外力攪動(dòng)后，很快被破壞，解除了顆粒之間的相互吸引力，顆粒的自由運(yùn)動(dòng)又得到恢復(fù)，流動(dòng)性提高了，油墨變稀，粘度下降。
絲網(wǎng)印刷油墨的觸變性越小越好。為消除這種不利因素，在印刷之前，要充分?jǐn)嚢栌湍怪謴?fù)常態(tài)，然后進(jìn)行印刷。
油墨中的顏料顆粒越木規(guī)則，多角多孔，如黑墨，其觸變性就大。反之，如黃墨，其觸變性就小。油墨中連結(jié)料多，顏料少，觸變性也小，反之則觸變性大。另外連結(jié)料的不同對(duì)觸變性影響也很大，如聚合植物油所制作的油墨，其觸變性小，如高分子樹(shù)脂作連結(jié)料，其觸變性大。
3．屈服值。
屈服值是指對(duì)流體加一定外力，從彈性變形到流動(dòng)變形的界限應(yīng)力，也是油墨開(kāi)始層流時(shí)必須施加的最低應(yīng)力。屈服值太大，油墨發(fā)硬，不易打開(kāi)，輸墨不便，流平性差；屈服值太小，印刷細(xì)線和網(wǎng)點(diǎn)再現(xiàn)性差。絲印墨層較厚，故屈服值不能太小。絲印油墨根據(jù)不同要求，屈服值可由1000dyn／c㎡到3000dyn／c㎡，印刷精細(xì)線畫(huà)時(shí)，屈服值宜取高值。
4．流動(dòng)度。
流動(dòng)度是粘度的倒數(shù)。即：粘度大，流動(dòng)度小；粘度小，流動(dòng)度就大。
油墨的流動(dòng)度可以看作是在無(wú)外力作用下，一定量的油墨在一定時(shí)間內(nèi)和一定的平整面上自然流動(dòng)的程度。油墨的流動(dòng)度可以衡量油墨的稀稠。在絲印油墨中其流動(dòng)度一般控制在30～50mm。測(cè)量方法是取一毫升油墨，在250克的壓力經(jīng)15分鐘后，測(cè)量其直徑即可。
油墨的流動(dòng)度大，印跡易擴(kuò)大，使間隙小的細(xì)線條分辯不清以至合并；流動(dòng)度小，印跡中線條易斷線缺墨，印刷也困難。
5.可塑性。
可塑性是指受外力作用變形后，能完全或部分保持其變形的性質(zhì)。
絲印油墨是介于流體和半固體之間的濃調(diào)懸浮膠體，所以它既有流動(dòng)性，也有可塑性。顏料和其它固體含量高，油墨就顯得稠，可塑性就大；顏料和其它固體含量低，油墨就稀薄，可塑性就小。絲印油墨要求有一定的可塑性，以保持印刷的精度，否則印刷的線條極易擴(kuò)大。
6．表面張力。
油墨的表面張力關(guān)系到油墨的轉(zhuǎn)移性能和印跡在承印面上的穩(wěn)定性。這種關(guān)系，在光面材料，特別是塑料表面上印刷時(shí)，顯得更為突出。例如，當(dāng)油墨的表面張力大于承印面的表面張力較多時(shí)，印跡會(huì)收縮，甚至出現(xiàn)魚(yú)眼狀的小孔；若承印面與油墨的表面張力相近，而網(wǎng)版的表面張力又大于承印面的表面張力時(shí)，印刷會(huì)出現(xiàn)堵網(wǎng)現(xiàn)象。這些情況，可借添加表面活性劑、微晶石蠟、硅化物等加以調(diào)整，使油墨的表面張力等于或小于承印面的表兩張力，以獲得良好的印刷效果。
7.細(xì)度。
細(xì)度是表示油墨中顏料及其它固體原料顆粒的大小，及其這些顆粒在連接料中分布的均勻程度的指標(biāo)。可用細(xì)度計(jì)把適當(dāng)調(diào)稀后的油墨從細(xì)度計(jì)凹槽的最深處刮到平處，立即對(duì)光傾斜15現(xiàn)察。看油墨中顆粒至少15個(gè)在某一刻度范圍內(nèi)，其值即為該油墨的細(xì)度。
絲印油墨的細(xì)度一般在15～45微米之間。細(xì)度太粗，在印刷中會(huì)產(chǎn)生糊版，印不出圖案。如絲網(wǎng)較粗，細(xì)度也可相應(yīng)加粗。一般最粗的顆粒應(yīng)低于網(wǎng)孔面積的四分之一。
油墨的細(xì)度與固體粉末的細(xì)度是不一樣的，后者指粉末的基本顆粒尺寸，它是很小的，見(jiàn)表3－12。其中一般顏料的基本顆粒尺寸小于lμm，實(shí)際上顏料是以若干基本顆粒粘連在一起的聚集狀態(tài)（尺寸可達(dá)50μm）加入到油墨連結(jié)料中的，經(jīng)研磨，聚集體分散開(kāi)，分散得愈好，油墨顆粒（細(xì)度）愈小。一般油墨的細(xì)度為5μm左右，特細(xì)的可達(dá)1～2μm。細(xì)度會(huì)影響到墨膜的光澤及油墨的流變性。
幾類(lèi)顏料的顆粒尺寸
顏料名稱(chēng) 顆粒尺寸（μm）
一般顏料 ＜0.1
二氧化鈦 0.25
炭黑 0.01～0.1
熒光顏料 1.2～50.0
金、銀粉 厚：0.1～2.0
直徑： 1～200
彩箔顏料 ＞200
8．粘彈性。
粘彈性是指油墨受利板壓力后被剪切斷裂，絲網(wǎng)版彈起，油墨迅速回彈的性能。油墨和承印物粘接，和絲網(wǎng)脫離，出現(xiàn)迅速縮回的現(xiàn)象，是典型的油墨粘彈性現(xiàn)象。
油墨的粘彈性，對(duì)絲印影響較大的是出現(xiàn)拉絲現(xiàn)象。拉絲現(xiàn)象就是當(dāng)刮墨板刮過(guò)，網(wǎng)版彈起瞬間，在網(wǎng)版與承印物之間出現(xiàn)很多油墨細(xì)絲。這是絲印中最忌的現(xiàn)象，不僅易使印刷品和網(wǎng)版粘臟，甚至?xí)褂∷o(wú)法進(jìn)行。
拉絲長(zhǎng)短與油墨的粘度有關(guān)。粘度大，墨絲長(zhǎng)；反之則短。為此常加減粘劑或降低樹(shù)脂的分子量等來(lái)降低油墨粘度，改善油墨粘彈性，減少拉絲現(xiàn)象。
拉絲現(xiàn)象還與作用力的時(shí)間有關(guān)。同一油墨，若分離速度很快呈彈性分裂，則墨絲短；分離速度很慢，則油墨像純液體一樣完全流下，不成絲。
9.干燥性。
絲網(wǎng)印刷既要求油墨在網(wǎng)版上能夠較長(zhǎng)時(shí)間不干燥結(jié)膜，又要求在印刷后，在承印物上干燥越快越好。這樣可以保持印跡的清潔，節(jié)省場(chǎng)地，加快印刷速度，提高質(zhì)量。
絲印對(duì)油墨的干燥性要求，在多色連續(xù)套印時(shí)尤為突出。一般采用的干燥方法有自然干燥、熱風(fēng)干燥、紫外線干燥、電子束照射干燥、紅外線干燥、微波干燥等多種形式。
測(cè)定油墨的干燥程度，可采用簡(jiǎn)易方法。即制作一塊寬1.5cm、長(zhǎng)4cm。曬好圖像的絲網(wǎng)印版，將油墨印在承印物上。觀察油墨，以不粘紙為標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算自印刷后多長(zhǎng)時(shí)間不粘紙，便可測(cè)定出這種油墨在此種承印物上的干燥時(shí)間。
對(duì)于絲網(wǎng)印刷來(lái)說(shuō)，網(wǎng)上慢于及印跡快干的油墨，才是理想的絲網(wǎng)印刷油墨，光固、熱固及熱印冷固等油墨就是因此而產(chǎn)生的。
10.硬度。
指墨膜受壓變形的程度，可用油漆及涂料工業(yè)用的硬度計(jì)測(cè)量。從印品應(yīng)用出發(fā)，硬度也可用耐劃破性度量，如用相同的力，以不同硬度（H）的鉛筆刻劃充分干燥（印后48小時(shí)）的墨膜，以能刻破墨膜的鉛筆的H值為所測(cè)油墨的硬度。硬度對(duì)金屬、硬塑及玻璃等剛體的裝演印刷甚為重要。
11．耐光性。
是指油墨印跡在目光照射下色澤穩(wěn)定程度的一種性能。它取決于顏料的耐光性、墨層厚度、連結(jié)料及填充劑等的性能。包裝印刷和室外廣告對(duì)油墨耐光性的要求甚高，室外廣告常要求歷時(shí)3～5年，印品色彩無(wú)明顯變化。光的照射會(huì)使顏料發(fā)生化學(xué)（如氧化或還原）反應(yīng)和物理（晶體）變化，導(dǎo)致顏料變暗、變淡以至完全退掉。
耐光性的測(cè)定常用“8級(jí)日曬牢度藍(lán)色標(biāo)準(zhǔn)”與印樣一起放于退色僅中曝光若干小時(shí)（20或40），然后取出比照，找出試樣與哪級(jí)標(biāo)準(zhǔn)接近，該級(jí)號(hào)即為試樣的耐光水平。“8級(jí)日曬牢度藍(lán)色標(biāo)準(zhǔn)”是在羊毛織物上，染以8種不同牢度、相同濃度的藍(lán)色染料，它們?cè)诘攘抗庹障拢瑫?huì)出現(xiàn)8種不同的退色情況，H經(jīng)退色最嚴(yán)重，8級(jí)最不易退色。
12．耐效性。
視熱加工要求而異，印品的油墨應(yīng)在熱壓中不被拉脫。檢測(cè)方法是將一片印刷品與一張潔凈鋁箔疊合在一起，用實(shí)際生產(chǎn)時(shí)的溫度、壓力和時(shí)間處理之，冷卻后分開(kāi)印品與鋁箔，觀察油墨轉(zhuǎn)移到鋁箔上的情況。
13.耐化學(xué)力。
油墨的耐水、酸、堿及溶劑的能力，統(tǒng)稱(chēng)為耐化學(xué)力，其測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)與方法要從應(yīng)用目標(biāo)出發(fā)，目前常用的有浸泡法和濕擦法。
浸泡法是將干燥后的印品，浸泡在選定的水、酸、堿及溶劑中，經(jīng)一定時(shí)間后取出，比較印品浸泡前后的變化程度。
濕擦法是將布用選定的溶液浸濕后，在干燥后的印品上往返濕擦若干次（50～100），再比較印品濕擦前后的差異。
其它如油墨的顏色、光澤度及透明度（或遮蓋力），分別用色度儀、反射光澤度計(jì)及密度計(jì)（或遮蓋力儀）予以測(cè)定，讀者可參考有關(guān)印刷油墨的標(biāo)準(zhǔn)，這里不再贅述。
14.絲印油墨的固著牢度。
油墨是絲網(wǎng)印刷中最重要的材料，在整個(gè)印刷過(guò)程中占有極其重要的地位。因?yàn)榻z網(wǎng)印刷的對(duì)象相當(dāng)廣泛，如各種紡織品等等。所以正確掌握油墨的性能，是順利進(jìn)行絲網(wǎng)印刷的必不可少的條件。
絲印油墨最突出的～個(gè)問(wèn)題是印刷后油墨在承印物上的團(tuán)著牢度。沒(méi)有固著牢度，就等于沒(méi)有印刷，還會(huì)造成很大的浪費(fèi)。固著牢度問(wèn)題涉及到油墨和承印物的粘結(jié)機(jī)理。目前一般認(rèn)為影響油墨固著牢度的原因有以下清點(diǎn)。
①樹(shù)脂的影響。樹(shù)脂是構(gòu)成油墨連結(jié)料的主要成分，油墨的固著效果與樹(shù)脂性能有密切關(guān)系。
a．分子量。若樹(shù)脂的分子量與承印物的分子量太接近，油墨溶劑不易選擇。若樹(shù)脂的分子量太大，為使油墨達(dá)到絲印要求的粘度，則油墨中固體（樹(shù)脂）含量就太少，造成溶劑浪費(fèi)。分子量高，溶點(diǎn)亦高，在溶劑中難溶解，對(duì)附著效果不利。若樹(shù)脂分子量太小，則內(nèi)聚力與相容性太差，附著效果就差。配墨樹(shù)脂的分子星選擇是重要的，必須適宜。
b．玻璃化溫度。高分子鏈段運(yùn)動(dòng)只有在玻璃化溫度以上，才具有顯著的擴(kuò)散速度。整鏈運(yùn)動(dòng)只有在更高溫度下才能進(jìn)行。對(duì)室溫固化油墨其樹(shù)脂的玻璃化溫度應(yīng)很低，這顯然對(duì)附著效果有利。對(duì)于熱固化油墨，加熱溫度應(yīng)高于玻璃化溫度，低于承印物的熱形變溫度。附著效果與操作（干燥）溫度有關(guān)。
c．樹(shù)脂的組分。樹(shù)脂分子中的官能團(tuán)、支鏈結(jié)構(gòu)等直接影響油墨在承印物上的固著效果，因此絲印專(zhuān)用油墨對(duì)不同承印物越來(lái)越專(zhuān)一。單一樹(shù)脂往往滿(mǎn)足不了專(zhuān)用絲印油墨的需要，事實(shí)上，采用兩元或三元共聚樹(shù)脂、混合樹(shù)脂，對(duì)樹(shù)脂改性等方法能配制出質(zhì)地優(yōu)良的油墨。選擇合適的樹(shù)脂組分對(duì)固著效果有利。
d．樹(shù)脂單體的元素含量。合成樹(shù)脂單體某元素含量的改變，使樹(shù)脂的性能也隨著變化。設(shè)計(jì)油墨配方時(shí)，合成一些特殊的樹(shù)脂，將大大改進(jìn)油墨性能。樹(shù)脂單體某一元素含量的改變，將導(dǎo)致樹(shù)脂某一特性的突出變化。
e．樹(shù)脂的極性與結(jié)晶性。極性的存在利于固著效果，但高極性的線型聚合物，結(jié)晶性也高，可采用共聚和接技對(duì)樹(shù)脂改性來(lái)破壞結(jié)晶性，保持極性。
實(shí)踐表明，環(huán)氧樹(shù)脂對(duì)木材、金屬、某些塑料等許多物質(zhì)能產(chǎn)生化學(xué)鍵，故許多專(zhuān)用絲印油墨常采用環(huán)氧樹(shù)脂來(lái)配制，以期達(dá)到理想的固著效果。
②溶劑的影響。配制油墨的溶劑也影響固著效果。我們知道，采用的樹(shù)脂和溶劑的溶解度參數(shù)相近是合適的，對(duì)于承印物溶解度參數(shù)也要同時(shí)考慮相近。但是對(duì)于塑料絲印油墨還要從其它絲印效果來(lái)通盤(pán)考慮（其它專(zhuān)用油墨也應(yīng)這樣）。
a．樹(shù)脂和溶劑的溶解度參數(shù)相近，利于溶解。
b.塑料和增塑劑的溶解度參數(shù)相近利于增塑。
c.油墨的溶劑與塑料的溶解度參數(shù)相近對(duì)固著效果有利，但要防止塑料表面過(guò)于受油墨溶劑的侵蝕（甚至引起塑料產(chǎn)生形變）。
d.油墨溶劑、塑料增塑劑的溶解度參數(shù)相近易造成增塑劑被萃取或抽出。
e．高沸點(diǎn)溶劑使用過(guò)多固著效果下降。
f．溶劑選用不當(dāng)固著效果差。溶劑的使用要從多方因素來(lái)考慮，所以油墨溶劑常使用三種以上的混合溶劑。
g．油墨中的溶劑和連結(jié)料（高分子聚合物）和承印物接觸,對(duì)承印物表面進(jìn)行溶脹和溶解，使承印物和油墨中的連結(jié)料相互擴(kuò)散，形成一層混合后無(wú)界線的中間層，導(dǎo)致了界面的消失，形成油墨和承印物的牢固結(jié)合。
擴(kuò)散過(guò)程是油墨溶劑對(duì)承印物表面溶解的過(guò)程，而承印物的溶解與否，則決定于油墨中的連結(jié)料和溶劑的極性。只有油墨和承印物的極性相似時(shí)才能溶解，才具有粘合牢度。
油墨中的連結(jié)料一般是線型結(jié)構(gòu)的大分子聚合物，其分子兩端很容易向承印物內(nèi)擴(kuò)散，短側(cè)鏈不利于擴(kuò)散，大支鏈有利于擴(kuò)散。
連結(jié)料的分子量大、鏈長(zhǎng)，其滲透慢，擴(kuò)散也慢。分子量小，則滲透快，粘結(jié)力大，但本身內(nèi)聚強(qiáng)度小。因此作為連結(jié)料的高分子聚合物需要有一最佳分子量，既利于擴(kuò)散，又有一定內(nèi)聚強(qiáng)度。
連結(jié)料在向承印物擴(kuò)散過(guò)程中對(duì)溫度較敏感，提高溫度能促進(jìn)大分子的布朗運(yùn)動(dòng)，有利于擴(kuò)散的速度和能力，也有利于油墨的粘結(jié)牢度。
③添加劑的影響。種類(lèi)繁多的添加劑，將大大改善油墨的性能。對(duì)固著效果有作用的添加劑有：
a．交聯(lián)劑。交聯(lián)劑不但可提高油墨的固著效果而且能大大提高油墨的硬度、耐溶劑性能、耐水性能及干燥速度等。
b．偶聯(lián)劑。偶聯(lián)劑促使油墨中樹(shù)脂及高分子承印材料產(chǎn)生偶聯(lián)作用，可提高油墨的固著效果。
c.增塑劑。增塑劑可使墨膜的柔軟性得到改善，同時(shí)對(duì)固著效果也有利。
④油墨性能的影響。油墨的潤(rùn)濕性好，對(duì)固著效果有利，若承印物還沒(méi)浸潤(rùn)，油墨已經(jīng)干燥或固化，則固著效果差，這涉及油墨的流動(dòng)性能問(wèn)題。流動(dòng)性能還和絲印的其它因素有密切關(guān)系，這里僅著重討論固著效果。
a．配制油墨，必須控制溶劑的揮發(fā)速度，高沸點(diǎn)溶劑的存在利于流平。
b．采用適當(dāng)分子量的樹(shù)脂來(lái)配制油墨，樹(shù)脂的粘度越高越不利于油墨流平。
c.油墨中添加適當(dāng)?shù)牧髌絼?/div>
⑤承印物的影響。承印物材質(zhì)直接影響著絲印油墨的固著效果。針對(duì)木同承印物配制專(zhuān)用油墨，是克服這一影響的一個(gè)辦法。通過(guò)對(duì)承印物的改性、表面處理等辦法，也可改進(jìn)油墨在承印物上的固著牢度。
a．通過(guò)對(duì)承印物的改性能提高油墨的固著效果。如果對(duì)難于絲印的烯烴類(lèi)加入某些填料，如在聚丙烯樹(shù)脂中加入些BaSO4，同時(shí)再混入些無(wú)規(guī)聚丙烯，其制品對(duì)油墨的固著效果將會(huì)有較大提高。
b.對(duì)承印物表面進(jìn)行清潔處理，也能提高油墨在其上的固著牢度。承印物表面的灰塵、油脂、污物的存在使油墨難以固著，必須清除。
c.對(duì)承印物表面進(jìn)行氧化、改變承印物的表面狀態(tài)等，將極大地提高油墨的固看效果。通常難于絲印的烯烴類(lèi)，經(jīng)化學(xué)處理、火焰處理、電子沖擊等處理就能較順利地進(jìn)行絲印。
d．用偶聯(lián)劑對(duì)承印物進(jìn)行預(yù)處理，促使表面基團(tuán)的活化，也能改善油墨在承印物上的固著效果。
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