為了探討水性凹印油墨的主要組分及質(zhì)量分?jǐn)?shù)對油墨光澤度的影響，固定油墨配方，制備分散性不同的油墨樣品;分別改變水性成膜樹脂和各種助劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)制備油墨樣品，測試樣品的粒徑分布、黏度等性能指標(biāo)，利用IGTF1印刷適性儀在水松紙表面進(jìn)行打樣，通過測量樣張的光澤度，研究水性凹印油墨光澤度的影響因素。實(shí)驗(yàn)表明：水性凹印油墨體系的分散性以及水性成膜樹脂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)對水性凹印油墨光澤度有很大影響;在水性凹印油墨體系中添加適量的基材潤濕劑、流平劑、蠟乳液等助劑，可改善水性凹印油墨在水松紙表面的光澤度。

食品包裝的安全性與人們的日常生活息息相關(guān)。水性凹印油墨具有無VOC排放、不可燃等優(yōu)點(diǎn)，是一種非常前途的環(huán)保型印刷油墨，廣泛應(yīng)用于綠色印刷包裝產(chǎn)業(yè)，成為一種新型的“綠色”包裝印刷耗材，具有廣闊的市場前景。油墨的光澤度是指油墨印樣在某一角度反射光線的能力，其光澤主要是靠連結(jié)料干燥后結(jié)膜而產(chǎn)生。油墨光澤度好，印品色澤鮮艷;光澤度差的油墨會降低產(chǎn)品的宣傳效果。

1、實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

顏料：酞菁藍(lán)M-4000S(美利達(dá)顏料工業(yè)有限公司)；

樹脂：水性丙烯酸樹脂91-5、Joncryl617-A、Joncryl142(巴斯夫公司)；

基材潤濕劑：245、Do75、Twin4100(迪高助劑)；

流平劑：Glide100、Glide410(迪高助劑)、levaslipw-461、BASF蠟乳液；

助溶劑：無水乙醇(北京化工廠)；

溶劑：去離子水。

1.2 實(shí)驗(yàn)儀器

IGT-2S型高速攪拌分散器、D2004W電動攪拌機(jī)、MicrotracS3500系列激光粒度分析儀(美國麥奇克公司)、IGT F1型印刷適性儀、TC-108DＲ/A多角度光澤度儀。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

油墨制備：將酞菁藍(lán)顏料、分散樹脂、超純水和助劑等混合，用電動攪拌機(jī)進(jìn)行預(yù)分散30min，再用高速研磨機(jī)研磨120min。

粒徑測試：使用MicrotracS3500系列激光粒度分析儀測量油墨樣品粒徑并進(jìn)行分析，本文以95%油墨的粒徑進(jìn)行分析。

基墨調(diào)稀：根據(jù)凹印油墨對黏度的要求，將調(diào)稀樹脂溶液和助溶劑加入基墨，用電動攪拌機(jī)均勻分散。

打樣：用IGT F1型印刷適性儀在水松紙表面進(jìn)行打樣。

光澤度測量:用TC-108DＲ/A多角度光澤度儀的75°角測量打樣樣張的光澤度。

2、結(jié)果與討論

2.1 油墨分散性對光澤度的影響

油墨分散性是指顏料顆粒在水或其他均勻液體介質(zhì)中分散為細(xì)小粒子懸浮于分散介質(zhì)中不沉淀的性能。油墨的分散性好，形成的膜層平滑度就高，樣張的光澤度也高。為了研究不同分散性對光澤度的影響，采用不同的研磨時間研磨制備油墨，用激光粒徑儀測量所制備的油墨樣品的粒徑d，觀察研磨效果，測試結(jié)果如圖1所示。

從圖1可以看出未研磨的樣品的粒徑d為1.903μm，研磨120min之后粒徑d變?yōu)?.431μm，樣品的粒徑d醉著研磨時間的增加而足部減小。用上述不用分散性的油墨配置墨后在水松紙表面打樣，測量樣張的光澤度，測量結(jié)果如圖2所示，可以看出，油墨的光澤度隨油墨分散性的改善而逐步升高。

2.2 成膜樹脂對光澤度的影響

成膜樹脂主要起到成膜的作用。為了探討油墨光澤度與成膜樹脂的種類和質(zhì)量分?jǐn)?shù)的關(guān)系，固定其他組分，分別添加不同之類、質(zhì)量分?jǐn)?shù)的成膜樹脂紙杯油墨樣品，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。

從圖3可以看出，成膜樹脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低時，樣張光澤度隨成膜樹脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加而升高，但超過一定質(zhì)量分?jǐn)?shù)時，光澤度反而降低;成膜樹脂的種類也能影響樣張光澤度，使用丙烯酸樹脂91-5的樣張在實(shí)驗(yàn)中普遍達(dá)到較高的光澤度，而其余3種成膜樹脂在實(shí)驗(yàn)中的效果欠佳。丙烯酸樹脂91-5添加量在20%時樣張光澤度達(dá)到最大，Joncr-yl142添加量在25%時樣張光澤度值最大，Joncryl617-A和水性聚氨酯添加量為30%時，樣張光澤度達(dá)到最大。

當(dāng)適量添加成膜樹脂時，其干燥之后有較高的表面平滑度和光反射能力，因而能提高樣張的光澤度;但成膜樹脂過量添加時，成墨黏度過小，油墨樣品在水松紙表面的流動不穩(wěn)定，干燥后樣張的光澤度下降。

2.3 基材潤濕劑對光澤度的影響

水性油墨以水為溶劑，水的極性和表面張力比一般的有機(jī)溶劑要高，表面張力是影響水性油墨光澤度的重要因素，油墨的表面張力高，阻礙了油墨在水松紙表面的流平和鋪展，樣張干燥之后墨膜表面不平整，漫反射增多，降低樣張的光澤度。

基材潤濕劑一般為表面活性劑，由親水基及親油基組成，當(dāng)與固體表面接觸時，親油基附著于固體表面，親水基向外伸向液體中，使液體在固體表面形成連續(xù)相，這就是潤濕作用的基本原理。分別添加不同種類和質(zhì)量分?jǐn)?shù)的基材潤濕劑制備油墨樣品，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖4所示。

從圖4可以看出，3種基材潤濕劑在質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低時，樣張光澤度都隨著基材潤濕劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加明顯升高，基材潤濕劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到一定量時，樣張光澤度隨著基材潤濕劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加而逐漸降低。在Tego245和Twin4100添加量為0.5%左右時，Do75添加量在1%時樣張光澤度最高。基材潤濕劑的種類也對樣張光澤度有影響，Tego245可以使得樣張整體光澤度較高。

2.4 流平劑對光澤度的影響

流平劑能有效改善油墨在水松紙表面的流動性，改善油墨的流平性，從而使水性凹印油墨有較高的光澤度。固定體系中其他組分，改變流平劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)制備油墨樣品，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖5所示。

從圖5可以看出，樣張的光澤度隨著流平劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加而升高，當(dāng)流平劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過一定值后，樣張光澤度隨著流平劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加而降低。油墨中流平劑Glide100和Glide410添加量為1%、levaslipw-461質(zhì)量分?jǐn)?shù)在1.5%左右時各自的樣張達(dá)到最大光澤度，過量添加反而導(dǎo)致光澤度下降。

添加適量的流平劑能使油墨均勻流動并覆蓋在樣張表面，降低墨膜上下層對流速度，干燥后樣張光澤度相應(yīng)提高，但過高的流平劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)使墨膜的流平不穩(wěn)定，干燥后樣張光澤度相應(yīng)下降。

2.5 蠟乳液對光澤度的影響

在水性油墨中加入適量的蠟乳液可提高樣張光澤度，加入蠟乳液能影響墨膜表面光反射效果，微小光滑的球形蠟顆粒在油墨干燥過程中可均勻分散在樣張表面，彌補(bǔ)膜層表面的微小缺陷，提高樣張表面的光澤度。固定體系中其他組分，改變蠟乳液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)制備油墨樣品，樣品光澤度與蠟乳液質(zhì)量分?jǐn)?shù)之間的關(guān)系如圖6所示。

由圖6可以看出，樣張的光澤度隨著蠟乳液質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加先增大后減小。蠟乳液添加量為1%時得到樣張光澤度的最大值，之后，隨著蠟乳液用量的繼續(xù)增加，光澤度下降。

在成膜過程中，蠟存在“漂浮效應(yīng)”，易在表層形成一層“蠟?zāi)?rdquo;。當(dāng)加入較少量蠟乳液時，涂膜表面的蠟顆粒分布較均勻，降低了涂膜表面粗糙度，光反射量較多，光澤度隨之提高;隨著蠟乳液質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，涂膜表面的蠟顆粒會出現(xiàn)“堆疊”，分布不均，漫反射增多，光澤度隨之降低。

3、結(jié)論

油墨的分散性和成膜樹脂的種類、質(zhì)量分?jǐn)?shù)對油墨的光澤度有較大影響，分散性越好，油墨光澤度越高；使用水性丙烯酸樹脂91-5質(zhì)量分?jǐn)?shù)在20%時樣張達(dá)到最大光澤度;流平劑可改善油墨的表觀性能，流平劑Glide100添加量在1%時可使樣張達(dá)到最大光澤度；質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%的基材潤濕劑245可以使得樣張獲得最高的光澤度；蠟乳液的加入可顯著提高樣張的光澤度，且BASF蠟乳液質(zhì)量分?jǐn)?shù)在1%時，樣張光澤度最高。

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