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怎樣處理生產中油墨膠化的問題

2016/10/8 13:42:59

  在包裝印刷過程中,印品上偶爾會出現條痕或色彩淺淡的問題,許多行業人士稱之為“不下墨或墨脫輥”,這主要是因為油墨體系中顏料、填料發脹,從而導致油墨整體膠化所致。油墨一旦發生膠化,處理起來也比較麻煩,有的采用攪拌墨斗中的油墨或在墨斗中安裝自動攪拌器的方法來解決問題,有的添加中、高黏度的調墨油或稀釋劑來調節油墨,有的則直接將膠化的油墨倒掉,更換新的油墨。這些做法不僅具有一定局限性,還會造成嚴重浪費。因此,油墨膠化的問題一直困擾著行業人士。

  油墨膠化的產生原因  

  包裝印刷行業早期使用的油性(氧化干燥型和滲透干燥型)油墨經常會發生膠化問題,而在溶劑型(揮發干燥型)及水性油墨中偶爾也會出現此類問題。究其原因,主要與油墨的生產工藝流程有很大關系,如催干劑的先加或后加都有可能造成油墨膠化。經過詳細分析,筆者認為導致油墨膠化的原因主要有以下6種。

  (1)油墨體系中的樹脂分子量過大,使得油墨黏度太高。(2)油墨中黏度低的樹脂連結料含量過多。(3)油墨體系酸值太高。(4)油墨中的顏料或填料帶有一定堿性。(5)油墨中干燥劑含量太多或選擇添加的次序不當。(6)油墨體系中某類溶劑,尤其是快干溶劑含量過多。

  上述6種原因的前2種屬于物理學范疇,有經驗的油墨制造商或包裝印刷操作人員極易考慮到這兩點,并采取措施加以預防,以避免油墨膠化。

  而后4種原因均屬于化學反應范疇,筆者在圍繞后4種原因進行探索時發現,油墨制造過程中輔助添加劑應用不當、分散工藝溫度過高,溶劑揮發過快等方面更容易引起油墨膠化。尤其是輔助添加劑應用不當最容易成為油墨膠化的“真兇”。

  當油墨中某一物質的化學計量濃度大到某一數值(嚴格來講,可以是一個很窄的濃度范圍)時,油墨的宏觀性質就會突然發生變化。從微觀角度去考察,此時油墨體系的活性分子開始發生締合,形成膠粒大小不等的聚集體,這種聚集體就稱為“膠團或膠束”,也稱為“締合膠體”。膠團的一個重要特性是其增溶作用,使原本不溶或微溶物質的溶解度得到大大提升,這就是所謂的發脹,進一步就發展為油墨膠化。

  另外,油墨中使用的顏料和填料的酸堿值也會對油墨膠化產生直接影響。筆者曾研究過分子量僅有330的松香樹脂在生產溶劑型油墨時出現膠化的原因,發現強酸性色素炭黑顏料和松香的酸值對油墨膠化有較大影響。因為酸性離子親電子,是電子接受體(質子給予體),而堿性離子親核,是電子給予體(質子接受體)。在油墨的制造原料中,還有所謂的兩性溶劑和樹脂,這些物質中既有質子給予體,又有質子接受體(水、醇、羧酸及硝酸纖維素等),還有不會形成氫鍵的脂肪族烴類溶劑及中性顏料和兩性顏料,這些物質都與油墨膠化有著直接關系。當油墨中顏料的酸堿性與其他填料的酸堿性不相適應時,油墨就極易出現膠化問題。對此,我們可結合顏料、填料的酸堿特性,使油墨組分中的酸堿性相平衡,也可添加合適的溶劑來加以彌補。

  此外,油墨體系中的催干劑也影響到貯存過程中油墨的黏度、增脹等。如高黏度的醇酸樹脂與堿性顏料氧化鋅在催干劑存在的情況下一同進行研磨,會促使油墨膠化。這主要是因為熱加工過程中,游離脂肪酸類和堿性顏料起反應所致。因此,使用高黏度油墨原料時,在研磨過程中不應加入含有鉛、鈷、錳類物質的催干劑,如果不慎使用此類催干劑,也有一定的補救措施,加入1%苯甲酸即可顯著降低油墨膠化傾向,但不建議將此法作為解決措施。

  值得注意的是,催干劑會加速油墨(貯存狀態下)中顏料的沉降,因此切忌在顏料研磨之前加入催干劑,以免油墨在貯存過程中沉底結塊。

  油墨膠化的解決措施

  針對油墨膠化問題,行業人士提出過諸多解決措施,總結起來有如下4種。

  (1)在油墨中加入萘酸金屬鹽是解決油墨膠化最常用的辦法。(2)當油墨太稠或因連結料聚合度過高形成膠化時,加入脂肪族烴、酯、酮等溶劑進行稀釋。(3)對于反應成皂的膠化油墨,向其中加入松香并溶于亞油,利用高酸值物質來解除油墨膠化。(4)對于水性油墨的膠化問題,則需要添加無機鹽來加以控制。

  不難看出,以上解決措施都是針對油墨膠化之后,屬于被動作業,不僅耽誤生產進程,還會大大增加包裝印刷企業的生產成本。

  為此,筆者根據油墨膠化的原理找出了可行的解決措施,即從油墨配方結構入手,從生產階段做好預防,以防油墨在貯存和使用過程中發生膠化。筆者從眾多油墨添加劑中,篩選使用性能最佳的防脹破膠劑,通過實驗論證,筆者推薦儀征天揚化工有限公司生產的改進型磷酸酯欽酸酯偶聯劑,其不僅具有優良的分散性能,還能使已發脹、膠化的油墨“起死回生”,在印刷過程中,只需在已膠化的油墨中添加3%~5%的防脹破膠劑,就能使油墨黏度回歸,狀態恢復。

  筆者經過反復研究發現,在油墨配方中添加少量防脹破膠劑(顏料含量的1.5%~2.5%),既能大大提高顏料的分散性,又能防止油墨在生產、貯存、印刷過程中出現發脹、膠化、沉淀,同時還能大大增強油墨的支化度,從而提高墨膜的附著牢度。更重要的是,還能降低烘烤溫度及吹風量,從而顯著降低包裝印刷企業的能耗。

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