|
3.助剂
水墨根据性能的不同，还需要添加助剂，如分散剂、润湿剂、消泡剂、附着力促进剂等。通常助剂选择非离子型或阴离子型(水墨为阴离子型)。此外，将助溶剂也归入助剂中，是因为虽然助溶剂用量小，但对水墨性能的提高有很重要的作用。在这里着重探讨助溶剂的作用及筛选原则。 助溶剂的主要作用：①助溶解水性树脂连接料;②调节水墨黏度;③调节水墨干燥速度。 助溶剂选择的3条规则：①极性相近原则，即极性相近的物质可以互溶;②溶剂化原则，溶剂化是指溶剂分子对溶质分子产生的相互作用，当作用力大于溶质分子的内聚力时，便使溶质分子彼此分开而溶于溶剂中;③溶解度原则，即如果溶剂的溶解度和聚合物的溶解度相近或相等时，就能使该聚合物溶解。根据上述3条规则对助溶剂进行选择，能够有效改善水墨黏度、干燥性、稳定性、分散性、流动性等性能。 常用的水性树脂为聚丙烯酸树脂或聚氨酯树脂，根据上述原则，在这里优选出一些有利于提高水墨复溶性、干燥性的助溶剂，如表2所示。 
柔印水墨的性能要求及测试分析 1.附着力 由于薄膜树脂极性不同，既有极性的聚酯PET、尼龙PA、聚氯乙烯PVC，也有非极性的聚丙烯PP和聚乙烯PE，因此柔印水墨在各种薄膜上的附着力成为首要问题。 附着力的测试方法按照GB/T 13217.7-2009《液体油墨附着牢度检验方法》，获得良好附着力的2个必要条件：足够面积的紧密接触(清洁表面、润湿、扩散)、分子间的吸引力甚至形成化学键。为满足上述2个条件，在保证水墨在基材上具有良好润湿性的条件下，通过机械粘接理论、扩散理论以及吸附理论来提高附着力。 (1)机械粘接理论 在印刷前对薄膜进行电晕处理。一方面使薄膜表面形成氧化极化基，产生极性，改善其表面性能;另一方面提高薄膜表面的粗糙度，增大水墨与基材的接触面积，使薄膜更易润湿，进而改善薄膜的印刷适性。 (2)扩散理论 选用与基材成分结构相近的水性树脂连接料(如在PET基材上印刷水墨，选用聚丙烯酸酯树脂可以获得良好的附着力，而在PE或PP基材上印刷水墨，宜选用聚氨酯来获得良好的附着力)，当两种聚合物在具有相容性的前提下紧密接触时，由于分子的布朗运动或链段的旋摆产生相互扩散现象，这种扩散作用是穿越水墨、基材的界面交织进行的，其结果是导致界面的消失和过渡区的产生。 (3)吸附理论 对水墨中的树脂进行改性(如聚氨酯改性聚丙烯酸酯树脂)。根据分子设计原理，引入适当的交联方式或尽可能多地引入氨酯键或酯键等基团，使墨膜(树脂)与薄膜之间分子间作用力增大(包括范德华力和氢键力)。 2.表面张力 由于水墨体系中存在着大量的界面，因而研究界面性能对理解水墨体系的特性、解决水墨印刷过程中的问题十分重要。液体的表面张力是指液面在空气中自动收缩的能力，因此柔印水墨在基材表面形成什么样的收缩状态，体现了该基材的表面适应能力，即表面印刷适性。 柔印水墨的表面张力控制是否得当将直接影响印刷效果，首先影响最大的是水墨在基材上的流平性，低表面张力的物质易在高表面张力的物质表面铺展，而高表面张力的物质则不会在低表面张力物质的表面铺展;其次影响水墨在基材上的附着性，水墨的表面张力越高，对基材的润湿程度越差，树脂与基材之间的粘接点减少，进而影响附着力。此外，当薄膜表面张力较低或水墨表面张力较高时，会导致一定印刷样张出现缩孔等现象。 一般来说，水墨中的水性树脂连接料的表面张力都大于印刷基材的表面张力(水的表面张力为72mN/m)。通常选用表面张力较小的溶剂来降低水墨体系的表面张力，如异丙醇(表面张力为21.7mN/m)、醋酸异丙酯(表面张力为21.2mN/m)等(如表2所示)。此外还可以通过选择合适的助剂来降低表面张力，如流平剂、润湿剂、消泡剂等，都可降低水墨的表面张力。 3.黏度 薄膜柔印水墨的干燥形式以挥发为主。由于柔印机采用网纹辊传墨，因此柔印水墨的黏度不能太高，一般控制在30～40s(25℃，涂4#杯)。在印刷过程中，油墨可充分填充网纹辊表面的细小墨穴，使柔印机能够有效地保证传墨和着墨的均匀性。水墨黏度过低，会造成色浅、网点增大、高光点变形、传墨不匀等弊端，而水墨黏度过高，会影响网纹辊的转移性能，墨色不匀，容易出现脏版、糊版、起泡、不干等弊端。 水墨的黏度主要由水性树脂连接料决定。为了保证高速印刷的进行，必须使用高固低黏的水性树脂连接料。对水性树脂连接料来说，很多人认为高固含、低黏度很难同时获得。笔者经过多年研究，现已研发出一款高固(50%)低黏(<250mPa・s)树脂，适合薄膜柔印水墨印刷，证实了高固低黏柔印水墨的可行性。 4.干燥速度 在成膜过程中，随着胺/氨和水分的挥发，产生的聚合物粒子接近、接触、挤压，进而聚集起来。但此时墨层内聚合物粒子间还残留水分，借助毛细管压力作用，这些水分进一步挥发，使聚合物粒子发生塑性变形，最后由粒子状态的聚集变成分子状态的聚集，形成连续墨膜，如图3所示。  图3 水墨体系干燥机理图
|
