為了探討水性凹印油墨的主要組分及質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)油墨光澤度的影響，固定油墨配方，制備分散性不同的油墨樣品;分別改變水性成膜樹(shù)脂和各種助劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)制備油墨樣品，測(cè)試樣品的粒徑分布、黏度等性能指標(biāo)，利用IGTF1印刷適性儀在水松紙表面進(jìn)行打樣，通過(guò)測(cè)量樣張的光澤度，研究水性凹印油墨光澤度的影響因素。實(shí)驗(yàn)表明:水性凹印油墨體系的分散性以及水性成膜樹(shù)脂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)水性凹印油墨光澤度有很大影響;在水性凹印油墨體系中添加適量的基材潤(rùn)濕劑、流平劑、蠟乳液等助劑，可改善水性凹印油墨在水松紙表面的光澤度。
食品包裝的安全性與人們的日常生活息息相關(guān)。水性凹印油墨具有無(wú)VOC排放、不可燃等優(yōu)點(diǎn)，是一種極具前途的環(huán)保型印刷油墨，廣泛應(yīng)用于綠色印刷包裝產(chǎn)業(yè)，成為一種新型的“綠色”包裝印刷耗材，具有廣闊的市場(chǎng)前景。油墨的光澤度是指油墨印樣在某一角度反射光線的能力，其光澤主要是靠連結(jié)料干燥后結(jié)膜而產(chǎn)生。油墨光澤度好，印品色澤鮮艷;光澤度差的油墨會(huì)降低產(chǎn)品的宣傳效果。
1實(shí)驗(yàn)部分
1.1實(shí)驗(yàn)材料
顏料:酞菁藍(lán)M-4000S(美利達(dá)顏料工業(yè)有限公司);樹(shù)脂:水性丙烯酸樹(shù)脂91-5(北京東方亞克力公司)、Joncryl617-A、Joncryl142(巴斯夫公司);基材潤(rùn)濕劑:245、Do75、Twin4100(迪高助劑);流平劑:Glide100、Glide410(迪高助劑)、levaslipw-461、BASF蠟乳液;助溶劑:無(wú)水乙醇(北京化工廠);溶劑:去離子水。
1.2實(shí)驗(yàn)儀器
IGT-2S型高速攪拌分散器(上海司樂(lè)儀器有限公司)、D2004W電動(dòng)攪拌機(jī)(上海司樂(lè)儀器有限公司)、MicrotracS3500系列激光粒度分析儀(美國(guó)麥奇克公司)、IGTF1型印刷適性儀(北京今印聯(lián)圖像設(shè)備有限公司)、TC-108DＲ/A多角度光澤度儀(東京電色公司)。
1.3實(shí)驗(yàn)方法
油墨制備:將酞菁藍(lán)顏料、分散樹(shù)脂、超純水和助劑等混合，用電動(dòng)攪拌機(jī)進(jìn)行預(yù)分散30min，再用高速研磨機(jī)研磨120min。
粒徑測(cè)試:使用MicrotracS3500系列激光粒度分析儀測(cè)量油墨樣品粒徑并進(jìn)行分析，本文以95%油墨的粒徑進(jìn)行分析。
基墨調(diào)稀:根據(jù)凹印油墨對(duì)黏度的要求，將調(diào)稀樹(shù)脂溶液和助溶劑加入基墨，用電動(dòng)攪拌機(jī)均勻分散。
打樣:用IGTF1型印刷適性儀在水松紙表面進(jìn)行打樣。
光澤度測(cè)量:用TC-108DＲ/A多角度光澤度儀的75°角測(cè)量打樣樣張的光澤度。
2結(jié)果與討論
2.1油墨分散性對(duì)光澤度的影響
油墨分散性是指顏料顆粒在水或其他均勻液體介質(zhì)中分散為細(xì)小粒子懸浮于分散介質(zhì)中不沉淀的性能。油墨的分散性好，形成的膜層平滑度就高，樣張的光澤度也高。為了研究不同分散性對(duì)光澤度的影響，采用不同的研磨時(shí)間研磨制備油墨，用激光粒徑儀測(cè)量所制備的油墨樣品的粒徑d，觀察研磨效果，測(cè)試結(jié)果如圖1所示。
2結(jié)果與討論
2.1油墨分散性對(duì)光澤度的影響
油墨分散性是指顏料顆粒在水或其他均勻液體介質(zhì)中分散為細(xì)小粒子懸浮于分散介質(zhì)中不沉淀的性能。油墨的分散性好，形成的膜層平滑度就高，樣張的光澤度也高。為了研究不同分散性對(duì)光澤度的影響，采用不同的研磨時(shí)間研磨制備油墨，用激光粒徑儀測(cè)量所制備的油墨樣品的粒徑d，觀察研磨效果，測(cè)試結(jié)果如圖1所示。
從圖3可以看出，成膜樹(shù)脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低時(shí)，樣張光澤度隨成膜樹(shù)脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加而升高，但超過(guò)一定質(zhì)量分?jǐn)?shù)時(shí)，光澤度反而降低;成膜樹(shù)脂的種類(lèi)也能影響樣張光澤度，使用丙烯酸樹(shù)脂91-5的樣張?jiān)趯?shí)驗(yàn)中普遍達(dá)到較高的光澤度，而其余3種成膜樹(shù)脂在實(shí)驗(yàn)中的效果欠佳。丙烯酸樹(shù)脂91-5添加量在20%時(shí)樣張光澤度達(dá)到最大，Joncr-yl142添加量在25%時(shí)樣張光澤度值最大，Joncryl617-A和水性聚氨酯添加量為30%時(shí)，樣張光澤度達(dá)到最大。
當(dāng)適量添加成膜樹(shù)脂時(shí)，其干燥之后有較高的表面平滑度和光反射能力，因而能提高樣張的光澤度;但成膜樹(shù)脂過(guò)量添加時(shí)，成墨黏度過(guò)小，油墨樣品在水松紙表面的流動(dòng)不穩(wěn)定，干燥后樣張的光澤度下降。
2.3基材潤(rùn)濕劑對(duì)光澤度的影響
水性油墨以水為溶劑，水的極性和表面張力比一般的有機(jī)溶劑要高，表面張力是影響水性油墨光澤度的重要因素，油墨的表面張力高，阻礙了油墨在水松紙表面的流平和鋪展，樣張干燥之后墨膜表面不平整，漫反射增多，降低樣張的光澤度。
基材潤(rùn)濕劑一般為表面活性劑，由親水基及親油基組成，當(dāng)與固體表面接觸時(shí)，親油基附著于固體表面，親水基向外伸向液體中，使液體在固體表面形成連續(xù)相，這就是潤(rùn)濕作用的基本原理。分別添加不同種類(lèi)和質(zhì)量分?jǐn)?shù)的基材潤(rùn)濕劑制備油墨樣品，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖4所示。
從圖4可以看出，3種基材潤(rùn)濕劑在質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低時(shí)，樣張光澤度都隨著基材潤(rùn)濕劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加明顯升高，基材潤(rùn)濕劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到一定量時(shí)，樣張光澤度隨著基材潤(rùn)濕劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加而逐漸降低。在Tego245和Twin4100添加量為0.5%左右時(shí)，Do75添加量在1%時(shí)樣張光澤度最高。基材潤(rùn)濕劑的種類(lèi)也對(duì)樣張光澤度有影響，Tego245可以使得樣張整體光澤度較高。
2.4流平劑對(duì)光澤度的影響
流平劑能有效改善油墨在水松紙表面的流動(dòng)性，改善油墨的流平性，從而使水性凹印油墨有較高的光澤度。固定體系中其他組分，改變流平劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)制備油墨樣品，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖5所示。
從圖5可以看出，樣張的光澤度隨著流平劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加而升高，當(dāng)流平劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過(guò)一定值后，樣張光澤度隨著流平劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加而降低。油墨中流平劑Glide100和Glide410添加量為1%、levaslipw-461質(zhì)量分?jǐn)?shù)在1.5%左右時(shí)各自的樣張達(dá)到最大光澤度，過(guò)量添加反而導(dǎo)致光澤度下降。
添加適量的流平劑能使油墨均勻流動(dòng)并覆蓋在樣張表面，降低墨膜上下層對(duì)流速度，干燥后樣張光澤度相應(yīng)提高，但過(guò)高的流平劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)使墨膜的流平不穩(wěn)定，干燥后樣張光澤度相應(yīng)下降。
2.5蠟乳液對(duì)光澤度的影響
在水性油墨中加入適量的蠟乳液可提高樣張光澤度，加入蠟乳液能影響墨膜表面光反射效果，微小光滑的球形蠟顆粒在油墨干燥過(guò)程中可均勻分散在樣張表面，彌補(bǔ)膜層表面的微小缺陷，提高樣張表面的光澤度。固定體系中其他組分，改變蠟乳液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)制備油墨樣品，樣品光澤度與蠟乳液質(zhì)量分?jǐn)?shù)之間的關(guān)系如圖6所示。
由圖6可以看出，樣張的光澤度隨著蠟乳液質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加先增大后減小。蠟乳液添加量為1%時(shí)得到樣張光澤度的最大值，之后，隨著蠟乳液用量的繼續(xù)增加，光澤度下降。
在成膜過(guò)程中，蠟存在“漂浮效應(yīng)”，易在表層形成一層“蠟?zāi)ぁ薄．?dāng)加入較少量蠟乳液時(shí)，涂膜表面的蠟顆粒分布較均勻，降低了涂膜表面粗糙度，光反射量較多，光澤度隨之提高;隨著蠟乳液質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，涂膜表面的蠟顆粒會(huì)出現(xiàn)“堆疊”，分布不均，漫反射增多，光澤度隨之降低。
3結(jié)論
油墨的分散性和成膜樹(shù)脂的種類(lèi)、質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)油墨的光澤度有較大影響，分散性越好，油墨光澤度越高;使用水性丙烯酸樹(shù)脂91-5質(zhì)量分?jǐn)?shù)在20%時(shí)樣張達(dá)到最大光澤度;流平劑可改善油墨的表觀性能，流平劑Glide100添加量在1%時(shí)可使樣張達(dá)到最大光澤度;質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%的基材潤(rùn)濕劑245可以使得樣張獲得最高的光澤度;蠟乳液的加入可顯著提高樣張的光澤度，且BASF蠟乳液質(zhì)量分?jǐn)?shù)在1%時(shí)，樣張光澤度最高。
