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聚氨酯油墨连接料的特性及性能指标

    油墨连接料是制备油墨的关键材料之一。油墨连接料的各种性能决定了印刷油墨的各种使用适应性能,用于塑料凹版印刷油墨所用树脂一般包括氯化聚丙烯、聚酰胺、聚氨酯等。长久以来,氯化聚丙烯以其价格低廉、对OPP附着力优异等性能占据凹版复合里印油墨用树脂的大半市场,但其最大的不足在于其主要溶剂为甲苯,通常环保型溶剂如酯类、醇类溶剂对其无能为力。溶剂型聚氨酯油墨连接料具有使用简便、性能稳定、附着力强、光泽度优、耐热性好等优点,能适合各种印刷方式的要求,尤其适用于网版印刷、塑料包装和复合薄膜等方面。国外已于20 世纪70 年代实现了工业化,如日本东洋公司、大日本油墨化学工业和武田药业等,国内所使用的聚氨酯油墨连接料一般是从国外进口聚氨酯胶粒,再进行加工使用,年需求量达30,000t。近几年来,国内已有许多生产科研单位从事聚氨酯油墨连接料的研究,并取得了较好的效果,如耐121℃和135℃蒸煮油墨连接料已有单位投入生产并在市场上推广使用,但产品的综合性能与进口产品相比有一定的差距,提高产品的综合性能和开发多功能产品是国内从事聚氨酯油墨连接料研究的重点。北京高盟化工有限公司从聚氨酯的结构特征、功能性等方面入手,对聚氨酯油墨连接料进行了深入研究,开发出一种具有光泽度较好、内聚强度较大、与颜料有良好的相容性、对醇类溶剂相溶性佳等特点的聚氨酯油墨连接料,已投入市场,获得较好反响。
    可见聚氨酯树脂作为连接料以其优异的性能已经在很多领域取代了氯化聚丙烯树脂连接料。随着国人环保意识的日益增强,以甲苯为主要溶剂的氯化聚丙烯终有一天会被油墨厂拒绝。聚氨酯油墨连接料的开发已经被愈来愈多的树脂厂家提到议程上来。
    油墨所用聚氨酯树脂一般是由聚酯/聚醚多元醇与异氰酸酯反应而成,相对分子质量约3~4万,其溶剂主要以苯、酮、酯类为主。在研发过程中可依据油墨厂及印刷厂的环保需求,采用酮酯类溶剂或醇酯类溶剂制备相应的无苯油墨用树脂。无苯油墨在我国有着广阔的市场前景,一些具有战略眼光的油墨生产商已经看好这一市场。颇有预见性的厂家已经采取了相应的措施并调整生产策略,如加铝宝柏集团、上海三樱、黄山永新、江苏申龙高科集团等。在这种大型食品包装印刷龙头企业中,无苯油墨得到很好的使用,并且使用量不断扩大。在欧洲,禁止使用含甲苯的油墨印刷食品包装已经成为不争的事实。
    二、聚氨酯油墨连接料的特性:
1.与PET、NY等极性薄膜基材之间优异的附着力;
2.成膜性、溶剂释放性良好;
3.优异的抗热黏连性;
4.耐黄变性优良;
5.分散润湿性以及印刷适应性良好;
6.与硝基纤维素、醛酮树脂、氯醋树脂等有着良好的相容性;
7.耐高温性良好,可耐121℃高温蒸煮。
    三、聚氨酯油墨连接料的性能指标:
    国内聚氨酯油墨连接料生产厂除少部分以树脂颗粒销售外,多以一定固含、一定黏度范围的树脂直接销售到各个油墨厂家。现以北京高盟化工有限公司自行研发的聚氨酯系列油墨连接料为例说明该类树脂连接料的主要性能指标:
1、YH810系列含苯体系聚氨酯油墨连接料
2、YH840系列无苯体系聚氨酯油墨连接料
3、醇酯体系聚氨酯油墨连接料
    四、聚氨酯油墨连接料影响油墨的因素
1、附着牢度:
    油墨与承印物之间产生的附着力主要包括化学键力(即原子间的作用力)、分子间的作用力(氢键力和范德华力)、界面静电引力和机械作用力。这些作用力的主要来源就是油墨用树脂连接料与基材之间的作用。针对不同基材,选用合适的树脂连接料也就成了关键,一般来讲,对于PE、PP等非极性基材,即使进行电晕表面处理,其表面张力也只能达到38dyn左右,应采用树脂结构为非极性的如氯化聚丙烯类树脂连接料,而对于PET、PA等表面极性基材,则可采用聚氨酯类树脂连接料。现在聚氨酯油墨连接料体系通过添加少量专门用于PP、PE的附着力促进剂,或用氯化聚丙烯类树脂少量与聚氨酯树脂并用往往可以解决在非极性基材上的附着力问题,已经能够做到一种树脂连接料通用性的问题,同时解决了以氯化聚丙烯树脂为连接料容易出现的甲苯溶剂残留超标的问题,在提倡绿色环保的今天,这点突破显得尤为重要。
    可见,树脂连接料在油墨中作为分散润湿介质的同时也提供了油墨与基材之间的最基本也是最重要的附着牢度,是油墨最基本指标之一。
2、发色性(展色力):
    印刷油墨中使用的有色材料都是颜料,有机颜料与无机的有色物质一起构成全部有色化合物。在生产印刷油墨时,将颜料分散在有机成膜物质(连接料)中,再印刷到承印物上,使得印品呈现出五彩缤纷的图像。在各种商品琳琅满目的今天,任何一种商品要想吸引消费者的眼球,拥有一个醒目艳丽的外包装极为重要,好的包装可以激发消费者的购买欲望。所以在设计商品的外包装时,一定要选择好颜色和图案。
    可见,有机颜料是给油墨提供颜色的最基本的材料,但作为油墨附着在基材表面展现给消费者的色彩,往往会和颜料本身颜色产生或多或少的偏差。原因归结于在油墨中,颜料颗粒并不是单独存在,而是分散在连接料介质当中。微观上,一个颜料颗粒其最好的润湿分散状态是完全被树脂连接料均匀包裹在其中,并附着于基材表面。色彩的展现是光线通过树脂连接料膜层入射到被包裹的颜料表面再通过反射传达到消费者眼中。树脂透明度的好与不好、色号的大小直接影响到不同色料对颜色的表达。同时,树脂对颜料润湿分散的充分与否,直接影响到树脂对颜料的均匀包裹性,也会影响油墨本身的色相。
3、抗热黏连性:
    抗反黏性是印刷油墨的一项重要物性指标。凹版印刷是一种供墨量高、阶调再现性好、印刷速度快的印刷方式,其使用的油墨多为溶剂型印刷油墨。在油墨经过印版转移到承印基材上后,通过烘道,待有机溶剂快速挥发干燥后即收卷。通过高温烘道后收卷时,印膜表面温度一般在40~60℃之间,同时由于收卷压力的存在,如果油墨本身的抗反黏性不好,则会导致严重的收卷黏连事故。
    油墨的抗反黏性好与差,直接与所用树脂连接料的性质有关。成膜性好的树脂连接料能赋予油墨良好的干爽性,在溶剂挥发干燥后,成膜彻底,收卷后抗反黏性优异。
4、复溶性:
    在凹版印刷中,油墨复溶性也是检测油墨性能好坏的一项关键指标。特别是在彩色墨印刷中,适中的复溶性,不但能使色彩展现充分,而且能很好地解决印版浅网堵版、套印串色的问题。
    在色墨印刷中,根据色调的要求不同,印版的墨孔网穴的深浅不同,转印至承印物表面的墨量也不同,着墨孔容积大,印刷过程中填入的油墨量多,转移到基材的膜层厚;着墨孔容积小,填入的墨量少,转移到基材的膜层薄。于是,在基材上形成浓淡有序、色彩鲜艳的画面。复溶性差的油墨,在印版浅网部分,由于滚筒在墨槽中的高速旋转,残留的油墨不易被墨槽中的油墨重新溶解,导致网穴越印越浅,最终造成堵版事故。对于复溶性过好的油墨,则在套印过程中,印好的油墨容易被印版中油墨溶剂溶下,导致油墨串色问题。
5、存储稳定性:
    油墨存放一段时间以后,在容器中出现上部稀,黏度小,颜色与浓度亦比较差;下部稠,黏度大,颜色与浓度亦比较好的现象。凹版印刷类油墨由于是稀而黏度小的流体,颜料在连接料中分散不良、颜料或填料密度过大、在长期存放后容易出现沉淀的毛病。所有这些问题均会影响油墨的使用性能。即使在充分摇匀后不影响使用的条件下,油墨的这种状态也会给客户造成不良的印象,同时增加工人负担。
    可见,油墨存储稳定性这项指标也同样是检验油墨性能的重要指标,他除了与色料种类以及色料表面性质有关外,油墨用树脂对颜料的润湿分散性,同样影响到油墨的存储性。在所用树脂连接料与颜料表面极性相似的条件下,浸润充分,油墨中色料沉淀、反粗等现象会明显减少。如果在油墨配制过程中,针对不同色料选择恰当的润湿分散助剂,可以大大增加油墨连接料对颜料的润湿分散性,产品的稳定性也能够得到很好的保障。
    五、结束语:
    绿色印刷是印刷业的必由之路,无苯油墨将会成为商家走绿色印刷之路的起点,而聚氨酯连接料的开发则是这个起点的根基。从未来趋势分析,现在推广无苯油墨是顺应印刷走向的。聚氨酯油墨连接料以其优异性能和对诸多溶剂特别是环保型溶剂的亲和性,在不久的将来,必将取代氯化聚丙烯树脂成为凹版里印油墨的主要原料之一。

 

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