“兩維制墨方法”在包裝印刷中的應用
發(fā)布時間：2024-05-25 點擊：47
長期以來，在包裝印刷油墨制造和包裝印刷過程中加加減減的“技術堆砌法”和通常在油墨配方設計上采用的“特性粘度法”(稱取一定量的聚合物溶解于具有不同溶解度參數(shù)的溶劑中，在一定溫度下測定其特性粘度，所得的最大特性粘度體系，即可確定為聚合物的溶解度參數(shù)等于該體系的溶解度參數(shù)值)和“平衡溶脹法”(在一定的溫度下將交聯(lián)的高分子聚合物放于具有不同溶解度參數(shù)的溶劑中進行溶脹，當達到平衡后，測定其溶脹度，最大溶脹度的體系，所對應的溶劑體系的溶解度參數(shù)即為該高聚物的溶解度參數(shù))，這兩種是目前用于確定高分子化合物溶解度參數(shù)比較簡便直觀的方法，已遠遠不能適應現(xiàn)代包裝印刷技術的要求。
本文所述的“兩維制墨方法”則是依據(jù)溶解度參數(shù)相同或相近可以互溶的原則，去判斷樹脂在溶劑或混合溶劑中是否溶解及油墨與承印物的互溶性。
其二是依據(jù)溶解度參數(shù)值相同或相近的可以互溶的原則，預測兩種溶劑或油墨與承印物的互溶性。
其三是依據(jù)溶解度參數(shù)，可以估計兩種或兩種以上的樹脂的互溶性(其參數(shù)上下不能大于１.５)與承印物的附著性。
其四是利用包裝印刷油墨體系中的樹脂在一系列已知溶解度參數(shù)的溶劑中的溶解情況，可以通過實驗確定該樹脂與承印物的溶解度參數(shù)的范圍值。
其五依據(jù)溶解度參數(shù)我們可以判斷印刷后墨膜的耐溶劑性。
其六依據(jù)油墨體系的樹脂，溶解氫鍵力和軟化點，可以估計印刷油墨成膜后的附著力及柔韌性和耐磨、耐熱性。
其七依據(jù)溶解氫鍵力參數(shù)，可以研制包裝印刷油墨過程中選用適當?shù)膬r廉的樹脂和溶劑，以便控制包裝印刷油墨的材料成本。
但是在包裝印刷油墨產(chǎn)品中往往使用兩種或兩種以上的樹脂或混合溶劑。其計算方法必須控照其溶解氫鍵力以及表面張力和揮發(fā)速率才能精確地得出理想(即不相互作用)的混合溶液粘度，以達到質(zhì)優(yōu)價廉油墨制品——即溶劑及樹脂的溶解度和油墨溶液及承印物的氫鍵力(簡稱溶解氫鍵力)。
注：混合溶劑由于快慢配伍形成揮發(fā)梯度平衡，揮發(fā)速率比任何單一溶劑組份都快，同時在油墨墨膜熱化過程中可得到更高的溶解氫鍵力，并可防止墨膜的針孔、縮孔及發(fā)白等。
另一方面，在溶劑化的原則下，其高聚合物的溶脹和溶解與溶劑化作用有關／即常說的高分子聚合物和溶劑接觸時，溶劑分子對高聚物分子相互產(chǎn)生的作用力，此作用力大于高聚物分子間的內(nèi)聚力，故可以使高聚物分子彼此分離而溶解于溶劑中。極性溶劑分子和高聚物極性基團相互吸引能產(chǎn)生溶劑化作用，使聚合物溶解。大家都知道這種作用常被簡單地解釋為：酸性溶劑能溶堿性聚合物，否則反之。理論上常解釋為電子接收體能溶解電子給予體。
溶劑從墨膜中揮發(fā)干燥，被稱為揮發(fā)速率。盡管曾有人提出可將溶劑的沸點作為預測其揮發(fā)性的依據(jù)，可是只有同系物之間或石油溶劑之間符合這一規(guī)律。所以說，現(xiàn)仍作為通用的方法已不科學了，主要是不準確了。主要原因之一是氫鍵的影響，如乙醇和苯的沸點接近，而苯的揮發(fā)速率為乙醇的2倍，丁醇的沸點比醋酸正丁酯低，而揮發(fā)速率也低，從這里看出氫鍵對限制溶劑型印刷油墨的墨膜揮發(fā)起著重要的作用。
當然還有溫度、濕度、墨膜表面積、高分子聚合物分子量多少、表面張力的大小等都直接影響著包裝印刷油墨墨膜干燥速度，尤其是里印復合后(熟化)附著牢度等等。
1、油墨基礎理論——“兩維方法”
推廣“兩維方法”已有兩年了，其范圍重點在上海、江蘇、安徽、浙江、福建、山東、山西、四川。應國內(nèi)外讀者的要求，現(xiàn)介紹“兩維方法”在包裝印刷油墨中的應用。主要是在吸取赫爾德·布蘭德推導的非極性分子混合時無熱或吸熱的體系，而對于強極性分子構成的體系，因為有氫鍵形成，混合時會放熱，則該推導結果就不適用包裝印刷油墨方面。為此，又根據(jù)雷伯曼設想的以氫鍵強度的表征平均值(相對值)來定量氫鍵力，并依其設定，弱氫鍵的平均值為0，中氫鍵的平均值為１.０，強氫鍵的平均值為１.７，計算公式ｑ１，ｑ２為溶劑ａ、ｂ在混合溶劑中的體積分數(shù)；ａ，ｂ為溶劑ａ、ｂ的氫鍵力表征平均值。后來我們又從伯里爾判斷一種樹脂在一種溶劑(或混合溶劑)中是否溶解時，首先要確認樹脂和溶劑的氫鍵力大小的等級，然后依據(jù)該樹脂和溶劑在相同氫鍵等級內(nèi)的溶解度參數(shù)大小是否相同或相近的原則，來判斷該樹脂在溶劑中是否溶解，印刷后的墨膜光澤、附著力等等，這樣就將分子極性及氫鍵力對溶解性及印刷性等考慮在內(nèi)了。比單一從溶解度(包括揮發(fā)率、表面張力等等)進行判斷，正確率達到了９５％之多。所以說：經(jīng)過兩年多的推廣應用，收到了一定的成效，乎不會像以前那樣靠加加減減的“堆砌”技術方式而耗費人力、物力，特別是時間。
2、墨設計常識舉例
除了通常人們所需要的基本原理外，“兩維制墨方法”主要是牢記原材料的溶解度、氫鍵力、表面張力和揮發(fā)速率等。例如：
①ｐａ的溶解度為１０.５，氫鍵力２５.９２，表面張力４６０，揮發(fā)率２.８。
② c n為１０.７，氫鍵力１２.７，表面張力４２０～４５，揮發(fā)率３.８。
③ｐｅ的溶解度為７.９～８.１，氫鍵力１６.１０，表面張力３１０。
④ｐｐ的溶解度為７.９～８.６，氫鍵力１６.１６，表面張力３１０。
⑤ｐｅｔ的溶解度為１０.７，氫鍵力２１.８９，表面張力４００～４３０，揮發(fā)率２.６７。
注：溶解度一般控制在不大于1或不少于1，更重要的是各種材料的ｐｈ值指標的掌握和溶劑的ｐｈ值指標的接近，當然，像c n (硝化棉)還有一個含氮量與溶解度的關系。一般來講，超１２.５％的含氮量后，幾乎所有溶劑都溶解不了。
3、印刷墨膜的形成速率與印刷機械速度
干速決定了印刷速度的快慢，為了方便應用，現(xiàn)介紹如下：
①０.７～０.９ ３０ｍ／ｍｉｎ ② ０.９～１.３ ５０ｍ／ｍｉｎ
③１.３～１.９ ８０ｍ／ｍｉｎ ④ １.９～２.４ １００ｍ／ｍｉｎ
⑤２.４～２.８ １２０ｍ／ｍｉｎ ⑥ ２.８～３.３ １５０ｍ／ｍｉｎ
⑦３.３～３.６ １８０ｍ／ｍｉｎ ⑧３.６～４.５ ２００ｍ／ｍｉｎ
另外，車間溫度、濕度的高低和大小問題，以及油墨粘度的高低等在這里都要考慮進去。
4、一般復合油墨配方的舉例
鈦白粉 ２０.０ｈａｒｄｌｅ-１５-ｌｐ ７.０丁酮 １７.０甲苯 ５６.０
注：①干速：２.５８②溶解度：８.９９③氫鍵力：１８.４④表面張力：２７.６１
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本文所述的“兩維制墨方法”則是依據(jù)溶解度參數(shù)相同或相近可以互溶的原則，去判斷樹脂在溶劑或混合溶劑中是否溶解及油墨與承印物的互溶性。
其二是依據(jù)溶解度參數(shù)值相同或相近的可以互溶的原則，預測兩種溶劑或油墨與承印物的互溶性。
其三是依據(jù)溶解度參數(shù)，可以估計兩種或兩種以上的樹脂的互溶性(其參數(shù)上下不能大于１.５)與承印物的附著性。
其四是利用包裝印刷油墨體系中的樹脂在一系列已知溶解度參數(shù)的溶劑中的溶解情況，可以通過實驗確定該樹脂與承印物的溶解度參數(shù)的范圍值。
其五依據(jù)溶解度參數(shù)我們可以判斷印刷后墨膜的耐溶劑性。
其六依據(jù)油墨體系的樹脂，溶解氫鍵力和軟化點，可以估計印刷油墨成膜后的附著力及柔韌性和耐磨、耐熱性。
其七依據(jù)溶解氫鍵力參數(shù)，可以研制包裝印刷油墨過程中選用適當?shù)膬r廉的樹脂和溶劑，以便控制包裝印刷油墨的材料成本。
但是在包裝印刷油墨產(chǎn)品中往往使用兩種或兩種以上的樹脂或混合溶劑。其計算方法必須控照其溶解氫鍵力以及表面張力和揮發(fā)速率才能精確地得出理想(即不相互作用)的混合溶液粘度，以達到質(zhì)優(yōu)價廉油墨制品——即溶劑及樹脂的溶解度和油墨溶液及承印物的氫鍵力(簡稱溶解氫鍵力)。
注：混合溶劑由于快慢配伍形成揮發(fā)梯度平衡，揮發(fā)速率比任何單一溶劑組份都快，同時在油墨墨膜熱化過程中可得到更高的溶解氫鍵力，并可防止墨膜的針孔、縮孔及發(fā)白等。
另一方面，在溶劑化的原則下，其高聚合物的溶脹和溶解與溶劑化作用有關／即常說的高分子聚合物和溶劑接觸時，溶劑分子對高聚物分子相互產(chǎn)生的作用力，此作用力大于高聚物分子間的內(nèi)聚力，故可以使高聚物分子彼此分離而溶解于溶劑中。極性溶劑分子和高聚物極性基團相互吸引能產(chǎn)生溶劑化作用，使聚合物溶解。大家都知道這種作用常被簡單地解釋為：酸性溶劑能溶堿性聚合物，否則反之。理論上常解釋為電子接收體能溶解電子給予體。
溶劑從墨膜中揮發(fā)干燥，被稱為揮發(fā)速率。盡管曾有人提出可將溶劑的沸點作為預測其揮發(fā)性的依據(jù)，可是只有同系物之間或石油溶劑之間符合這一規(guī)律。所以說，現(xiàn)仍作為通用的方法已不科學了，主要是不準確了。主要原因之一是氫鍵的影響，如乙醇和苯的沸點接近，而苯的揮發(fā)速率為乙醇的2倍，丁醇的沸點比醋酸正丁酯低，而揮發(fā)速率也低，從這里看出氫鍵對限制溶劑型印刷油墨的墨膜揮發(fā)起著重要的作用。
當然還有溫度、濕度、墨膜表面積、高分子聚合物分子量多少、表面張力的大小等都直接影響著包裝印刷油墨墨膜干燥速度，尤其是里印復合后(熟化)附著牢度等等。
1、油墨基礎理論——“兩維方法”
推廣“兩維方法”已有兩年了，其范圍重點在上海、江蘇、安徽、浙江、福建、山東、山西、四川。應國內(nèi)外讀者的要求，現(xiàn)介紹“兩維方法”在包裝印刷油墨中的應用。主要是在吸取赫爾德·布蘭德推導的非極性分子混合時無熱或吸熱的體系，而對于強極性分子構成的體系，因為有氫鍵形成，混合時會放熱，則該推導結果就不適用包裝印刷油墨方面。為此，又根據(jù)雷伯曼設想的以氫鍵強度的表征平均值(相對值)來定量氫鍵力，并依其設定，弱氫鍵的平均值為0，中氫鍵的平均值為１.０，強氫鍵的平均值為１.７，計算公式ｑ１，ｑ２為溶劑ａ、ｂ在混合溶劑中的體積分數(shù)；ａ，ｂ為溶劑ａ、ｂ的氫鍵力表征平均值。后來我們又從伯里爾判斷一種樹脂在一種溶劑(或混合溶劑)中是否溶解時，首先要確認樹脂和溶劑的氫鍵力大小的等級，然后依據(jù)該樹脂和溶劑在相同氫鍵等級內(nèi)的溶解度參數(shù)大小是否相同或相近的原則，來判斷該樹脂在溶劑中是否溶解，印刷后的墨膜光澤、附著力等等，這樣就將分子極性及氫鍵力對溶解性及印刷性等考慮在內(nèi)了。比單一從溶解度(包括揮發(fā)率、表面張力等等)進行判斷，正確率達到了９５％之多。所以說：經(jīng)過兩年多的推廣應用，收到了一定的成效，乎不會像以前那樣靠加加減減的“堆砌”技術方式而耗費人力、物力，特別是時間。
2、墨設計常識舉例
除了通常人們所需要的基本原理外，“兩維制墨方法”主要是牢記原材料的溶解度、氫鍵力、表面張力和揮發(fā)速率等。例如：
①ｐａ的溶解度為１０.５，氫鍵力２５.９２，表面張力４６０，揮發(fā)率２.８。
② c n為１０.７，氫鍵力１２.７，表面張力４２０～４５，揮發(fā)率３.８。
③ｐｅ的溶解度為７.９～８.１，氫鍵力１６.１０，表面張力３１０。
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⑤ｐｅｔ的溶解度為１０.７，氫鍵力２１.８９，表面張力４００～４３０，揮發(fā)率２.６７。
注：溶解度一般控制在不大于1或不少于1，更重要的是各種材料的ｐｈ值指標的掌握和溶劑的ｐｈ值指標的接近，當然，像c n (硝化棉)還有一個含氮量與溶解度的關系。一般來講，超１２.５％的含氮量后，幾乎所有溶劑都溶解不了。
3、印刷墨膜的形成速率與印刷機械速度
干速決定了印刷速度的快慢，為了方便應用，現(xiàn)介紹如下：
①０.７～０.９ ３０ｍ／ｍｉｎ ② ０.９～１.３ ５０ｍ／ｍｉｎ
③１.３～１.９ ８０ｍ／ｍｉｎ ④ １.９～２.４ １００ｍ／ｍｉｎ
⑤２.４～２.８ １２０ｍ／ｍｉｎ ⑥ ２.８～３.３ １５０ｍ／ｍｉｎ
⑦３.３～３.６ １８０ｍ／ｍｉｎ ⑧３.６～４.５ ２００ｍ／ｍｉｎ
另外，車間溫度、濕度的高低和大小問題，以及油墨粘度的高低等在這里都要考慮進去。
4、一般復合油墨配方的舉例
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注：①干速：２.５８②溶解度：８.９９③氫鍵力：１８.４④表面張力：２７.６１
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