一體機油墨的基本組成

2016-09-19 09:05:47 天緯化學

一體機有很多型號，不同的機型配用相對應的油墨的包裝容器，但所有的油墨在組成結構上均為油包水型乳液。一體機的使用基于快速和低成本，使用的油墨具有價廉、環保、穩定、快干等特點。一體機油墨與其它油墨的基本組成一樣，但又有自身的特點：油墨由油相和水相組成，屬于滲透揮發干燥型油墨。針對一體機的特點，油墨要滿足以下條件：配方中各種組成部分的整體結構的內在合理性；印刷的適用性（不同機型使用不同性質的油墨）；印刷圖文的實用性（黑度、快干等）。

1、油相

油相由連接料、顏料、助劑、乳化劑等組成。

(1）礦物油、植物油

礦物油，主要是石油餾程在270℃～310℃的餾出物（約是15烷烴至18烷烴），用這種礦物油作為溶劑對樹脂的溶解能力相當強，溶劑釋放性也快速，對顏料粒子的潤濕也是極好。礦物油要具有無異味、紙張滲透性強，樹脂溶解性和釋放性好，粘溫變性小等特點。其主要技術指標有：顏色（color）、氣味、密度(density)、閃點(flash point)、運動粘度(viscosity)、傾點(pour point)、酸值(acid value)、苯胺點(aniline point)、炭環分析(ring analysis)、粘度指數(viscosity index)等。顏色一般是淺黃色、白色，有味的是煉制深度不夠；密度一般在0.88～0.93g/cm3；閃點在170℃以上；運動粘度在25～30mm2/s和425～435mm2/s；傾點一般在-15℃以下；苯胺點，應該在芳香烴和鏈烷烴之間，若過高，該油含鏈烷烴偏高，過低，則該油含芳香烴偏高，運動粘度在25～30mm2/s的苯胺點約是76℃，運動粘度在425～435mm2/s的苯胺點約是96℃；炭環分析，環烷碳（CN%）要大于40%以上，芳香碳（CA%）要小于15%，鏈烷烴碳（CP%）一般在40%～55%；粘度指數（VI）的含義是油品隨溫度變化粘度的變化幅度，粘度指數越大，油品隨溫度變化粘度的變化幅度就越小，運動粘度在25～30mm2/s的粘度指數約是2.5，運動粘度在425～435mm2/s的粘度指數約是35。市面上的礦物油可選270#、280#、32#。植物油可選大豆油、亞麻仁油、芝麻油、桐油等。油墨中一般要幾種油的混用，這樣可以取長補短，達到最佳的效果。

（2）樹脂

樹脂是提供墨膜的組成部分，以立體網狀結構附著在紙張上，形成堅硬的墨膜，同時給予油墨系統適當的粘度。針對一體機油墨的承印基材是紙張，樹脂可選長油度的醇酸樹脂、鈣化松香樹脂、松香改性酚醛樹脂、低萜烯酚樹脂、石油樹脂、C9樹脂等。最好是兩種以上的樹脂混用，比例上要注意油墨的整體墨性。還要注意油和樹脂的相容性，樹脂對顏料的潤濕能力和光澤度。樹脂容易析出，在空氣中易氧化結膜，市面上的樹脂難以達到一體機油墨的要求，一般一體機油墨生產廠家都是自己對樹脂進行化學改性，以滿足油墨的整體要求，提高其綜合性能。

（3）乳化劑

一般油水不互溶，要得到比較穩定的乳狀液，必須加入乳化劑，降低其界面表面張力。乳化劑一般用非離子型表面活性劑，表面活性劑分子結構上由親水的極性基團和親油的非極性基團所構成，選擇HLB值（親水親油平衡值）=2.5～5的表面活性劑，形成水分散在油中即油包水（W/O）型的分散系統。乳化劑的選擇是整個油墨系統中最關鍵的組份，它是油墨各方面性質穩定的決定因素。它是水相和油相的聯接體，起到橋梁的作用，是至關重要的。用量為3～4%。

（4）抗氧劑

礦物油、植物油和樹脂的結構里，有很多不飽合的不穩定的雙鍵，易被空氣中的氧氣氧化而交聯干燥，加入某種強還原劑后，對氧、熱和日光照射引起的老化、結皮有防護作用，可優先接觸氧氣從而遲緩干燥進程。可選用：2246、DNP、4010NA、ANP等。

（5）顏料

一體機油墨，主要是黑墨和紅墨，黑色主要是碳黑，紅色主要是。油墨所用碳黑主要是槽法（CHANNEL）碳黑和爐法碳黑，其中爐法是主要的生產方法，黑度高，價廉，級數多。不過其表面活性低，要進行表面處理（表面氧化）以提高表面活性。槽法碳黑，用在油墨中是最好的，因其表面活性高，亮度也高。但又因其產能低，價格相對較高。在所有的顏料當中，碳黑是最難磨的，因些選擇上也是有相當難度的。碳黑的主要技術指標：比表面積，比表面積越大黑度越高，易浸潤、易分散但易聚集，；粒徑，粒徑小，比表面積大，越黑但易顯紅相，粒徑大則易分散顯蘭相；吸收值（DBP吸收值），其值高則碳黑結構高，粘度高，著色力低，光澤度低；著色力，是表示碳黑染色白體的能力；揮發分，是碳黑表面吸附含氧官能團（羥基、酯基、羧基等）的含量，它是碳黑表面化學性質的表現，和PH值有相關性，表面處理程度高的其憎水性增強，吸潮性降低；PH值，一般爐法碳黑呈堿性，只有經過表面處理后其值才在3～5之間且揮發分較高。篩選碳黑，要從整個油墨系統著手，即哪幾個指標是起決定作用的，綜合考慮，以達到最佳效果。國外碳黑廠商有美國卡博特（cabot）、德國德固塞(dugussu)，日本的三菱，日本的DIC等；國內有上海焦化、遼寧撫順和丹東、河南奇昌、天津大港、福建南平等。一體機油墨要求細度很小，10um以下的細度，色相顯紅棕色相，需加入蘭顏料以補色，達到從肉眼看更黑更柔和的感覺。一般加入碳黑量7%左右的酞菁藍。紅色顏料主要是選金光紅、大紅等。紅色顏料的吸潮性很高，在使用中要注意這點，吸潮飽和的油墨光澤度很低，表面暗淡。

（6）分散劑

在所有的顏料當中，碳黑是最難磨、最難分散的，并且分散后又容易聚集返粗。碳黑專用超分散劑有：烷基胺類、聚酯類、多元羧酸類，磷酸酯類，醇胺鹽類和醇酸樹脂類。加入小量的分散劑可以成倍提高碳黑的分散效果。

2、水相

水相組成有：純水、吸水劑、保水劑（防干劑、保濕劑、抗凍劑）、和防腐防霉劑。水相的PH值被視為控制生產過程中的一個最關鍵的因素。PH值偏低，會導致水性油墨粘度增大，PH值偏高，粘度小，干燥變慢，抗水性變差，油墨易出現油水分離。

（1）純水

要求水質是中性去離子水，電導率達到15us/cm2以下。

（2）吸水劑

有阿拉伯膠、纖維素類、粘土類、丙烯酸水性樹脂等。它的作用很大，具有增稠、乳化、穩定、防沉降和成膜等等作用。其機理：具有很強的吸水能力，促使自身體積大幅度膨脹，并使乳液粘度增大。

（3）保水劑（防干劑、保濕劑）

水易蒸發，要加入高沸點的溶劑。一般是乙二醇、丙三醇（沸點較高，冰點較低和水互溶），在油墨系統里作為濕潤增強劑、保濕劑和乳化劑。又由于水、油相的界面張力相對較大，這種高沸點溶劑能有效地降低相界面的表面張力，增大油墨對紙張的接觸角，從而達到鋪展效果；能有效地防止油墨在低溫環境下發生凍結，起到保濕趨勢作用。

（4）防腐防霉劑

防腐防霉劑防止水相中細菌霉菌的生長，防止油墨變味、變質。