水性油墨的分散性对其光学性能( 着色力、光泽度、平滑度及透明度) 和流变性能( 流动度、流平性、触变性及黏度) 均具有直接影响,良好而稳定的分散性是其生产的必要前提。本文在查阅大量国内外文献的基础上,从水性油墨的分散稳定机制入手,对影响其分散性的主要因素和提升分散性的主要途径进行了分析。开展水性油墨分散技术的研究,不仅对提升水性油墨印刷适性具有现实价值,同时也对扩大水性油墨承印范围和环境保护意义重大。
颜料粒径较小且分布集中是获得高分散水性油墨的必要前提,也是油墨具备良好的光学及流变性能的有利条件。通常,分散优良的油墨其流动性更为稳定、流平性好,触变性和黏度会相应降低; 当油墨中颜料含量一定时,分散性优良的油墨透明度较高,尤其是颜料粒径小于入射光波长的 50% 时,透明度急剧升高,同时,其光泽度、着色力及墨膜的平滑度也都得到提升。近年随着纳米技术的不断发展,纳米级颜料的分散性也引起了国内外学者的广泛关注,尤其是高质量印刷和喷墨印刷对颜料的粒径及分布有较高的要求。如何利用现有的研磨分散设备通过优化工艺条件来制备高细度、分散优良的水性油墨是油墨生产的一项重要内容。
水性油墨以水作为主要溶剂,现广泛应用于食品、药品、香烟及儿童玩具等产品的包装印刷。在欧美和日本等发达国家,水性油墨已经逐步取代溶剂性油墨,成为除胶印外印刷方式的专用油墨。以美国为例,95% 的柔性版印刷品、80% 的凹版印刷品都采用水性油墨。从水性油墨的研究进展看,现有的技术已经解决了水性油墨的耐光、耐候性以及色彩、光泽度等主要问题,目前制约水性油墨发展的因素主要是所用颜料的分散性、干燥性及其在非吸收材料上的附着性。
用于颜料分散的设备有高速分散机、带有不同叶片的混合机、动力分散研磨机、球磨机或介质研磨机。
目前现代化的设备是利用不锈钢或陶瓷的介质研磨机。分散质量取决于介质的大小、分散料中的介质比例,如果使用小粒子介质和高介质比例,则可以得到高质量的分散。
其他决定最终分散质量的因素是颜料、树脂和分散剂等百分含量。通过配方实验最终决定各种物质的比例,可以使用氨、苛性钠、单乙醇胺或其他胺添加剂增加树脂溶解性,水溶液ph值在8.5~9.5之间。低于8.2时,导致分散体系变稠,而且会产生展色料堵住喷嘴的缺点。高于9.5时,会产生大量泡沫。
在颜料生产中可以通过优化工艺过程获得较小粒径的颜料,如目前在偶氮颜料的合成工艺中,偶合组分酸析时加入特定的表面活性剂,可使偶合组分以细微粒子析出,或在较低的温度下进行偶合反应,并采取快速搅拌促进反应进程,生成粒径微细的沉 淀产物。更有效的工艺则是采取混合偶合技术。对于非偶氮颜料可以在合成过程中添加自身衍生物或颜料分散剂,作为晶体成长抑制剂,防止颜料晶体粒子的成长。
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