印刷油墨脫輥的成因與排除

林漫亞

在我們的包裝印刷過程中，偶爾也會遇到印刷出現(xiàn)條痕或色彩淺淡的現(xiàn)象，這種被稱為不下墨和墨脫輥的故障，是因包裝印刷中油墨體系的顏料、填料發(fā)脹導(dǎo)致油墨整體膠化所致。針對此種情形，本文就排除該故障的新方法進(jìn)行一些探討。

長期以來，人們針對發(fā)脹或膠化采取不斷攪拌墨斗中的油墨，或者在墨斗中安裝一個攪拌器的方法，也有在墨斗的油墨上放一個鐵棍，將油墨推向墨斗輥，以保持包裝印刷油墨的流動性的方法。操作工大都喜歡采用中、高黏度的調(diào)墨油或稀釋劑調(diào)節(jié)油墨（但這必須隨調(diào)隨用，否則仍會繼續(xù)發(fā)脹或膠化）。而一些廠家則是把該油墨倒掉，更換流動性強(qiáng)、抗水強(qiáng)的油墨再去印刷?？v觀這種故障，圍繞這一問題粗略地進(jìn)行一些探討，并就排除該故障的新方法與包裝印刷界同仁交流。

油墨的膠化與酸堿的概念

包裝印刷油墨的膠化問題在早期的油型（氧化干燥型及滲透干燥型）的油墨是經(jīng)常會遇到的，而在溶劑型（揮發(fā)干燥型）及水性油墨中偶爾也會碰到。我們知道，造成膠化的原因是非常復(fù)雜的（包括油墨制造的工藝流程，如催干劑的先加與后加等）。隨著科學(xué)的發(fā)展，新材料的運(yùn)用，使我們加強(qiáng)了科學(xué)理論的研究和對油墨組份材料質(zhì)量的控制。在油墨組成結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化的今天，各種弊端也會隨時出現(xiàn)，也會得到控制。但一般在故障出現(xiàn)后，操作工往往會束手無策。膠化的成因，一般有如下6種：

①油墨體系的樹脂分子量過大（黏度太高）；

②固體組份太多（即使黏度小的樹脂連結(jié)料也不例外）；

③油墨體系酸值太高；

④顏料、填料帶有堿性；

⑤干燥劑含量太多或選擇添加的次序不當(dāng)（如油墨生產(chǎn)前與生產(chǎn)后便會出現(xiàn)兩種結(jié)果）；

⑥油墨體系的溶劑尤其是快干溶劑過多。

從上述6種原因可以發(fā)現(xiàn)：前兩種是屬于物理學(xué)范疇，而對于一個有經(jīng)驗(yàn)的油墨制造者或包裝印刷的操作者來說，極易避免和排除。后4種原因同屬于化學(xué)（反應(yīng)）范疇。我們在圍繞后4種原因探索時還會發(fā)現(xiàn)：分散工藝的溫度過高，溶劑的揮發(fā)，輔助添加劑的應(yīng)用不當(dāng)也可能會引起油墨膠化的傾向。在《淺談偶聯(lián)劑在水可洗油墨中的運(yùn)用》以及1998年第一期《國外包裝文摘》《廣東包裝》曾圍繞酸堿的關(guān)系作過質(zhì)子給予體和質(zhì)子接受體的敘述。筆者的《綠色包裝印刷油墨的研究》一文例舉了分子量僅有330的松香樹脂在采用高色素槽黑生產(chǎn)溶劑性柔性快干包裝印刷油墨時出現(xiàn)了的膠化、堆版而難以上墨故障而闡述過其強(qiáng)酸性的色素炭黑顏料和松香酸值的利弊關(guān)系。這都足以概括了[酸]+是親電子的，是電子接受體（質(zhì)子給予體） [堿]-是親核的，是電子給予體（質(zhì)子接受體）還有所謂兩性溶劑和樹脂（既有質(zhì)子給予體，又有質(zhì)子接受體的水、醇、羧酸及硝酸纖維素等），其次還有一個不會形成氫鍵的脂族烴類溶劑及中性顏料和兩性顏料等都與膠化的關(guān)系早已顯而易見。也就是人們常說的：顏料的酸堿特性與連結(jié)料的酸堿特性不相適應(yīng)時，我們可以采用多種樹脂與顏料、填料酸堿特性相適應(yīng)而平衡或選擇適當(dāng)?shù)娜軇┒玫綇浹a(bǔ)或改善這是常規(guī)的補(bǔ)救措施。

我們在屬化學(xué)（反應(yīng)）范疇進(jìn)行探索時就會發(fā)現(xiàn)：在其化學(xué)計量濃度大到某一數(shù)值（嚴(yán)格地說是一個很窄的濃度范圍）時，各種宏觀性質(zhì)就會發(fā)生突然的變化。從微觀角度考察，這時的油墨體系的活性分子開始發(fā)生締合，形成膠粒大小不等的聚集體。這種聚集體就稱為膠團(tuán)或膠束，也稱為締合膠體。膠團(tuán)的一個重要特性就是其增溶作用的結(jié)果，使原本不溶的或微溶的物質(zhì)溶解度大大得到增加，俗稱發(fā)脹。從而起到加速化學(xué)反應(yīng)的作用，其反應(yīng)機(jī)理極有可能與連結(jié)料尤其是顏料分散過程有密切關(guān)系。

消除發(fā)脹、避免膠化的有效途徑

除了上述所提到的原因外，油墨體系中的催干劑也能直接影響油墨在貯存過程中的黏度、增漲及顏料、填料的沉底。例如高黏度的醇酸樹脂與堿性顏料氧化鋅在催干劑存在下一同研磨，在貯存過程中會促使油墨膠化和發(fā)脹。這是由于熱加工過程中，游離脂肪酸類和堿性顏料起反應(yīng)所致。因此，高黏度的油墨原料制造油墨時，在研磨過程中，不應(yīng)加鉛、鈷、錳等催干劑。但在加入1%苯甲酸后可降低發(fā)脹傾向。催干劑的另一個弊病是：能加速油墨在貯存過程中顏料的沉降。如以鈦白粉制造油墨時，在研磨時加環(huán)烷酸鋅，顏料易沉降而結(jié)成硬塊。因而在顏料研磨前加入催干劑，便會導(dǎo)致油墨的貯存性差，易發(fā)脹、膠化及沉底結(jié)塊。

近年來，人們圍繞包裝印刷油墨的發(fā)脹、膠化及沉淀結(jié)塊，提出過這樣和那樣的補(bǔ)救措施，其解決方法往往在故障出現(xiàn)后才引起人們的重視。這種被動作業(yè)的方法，不僅加大了包裝印刷廠家的生產(chǎn)成本、延誤了時間，同時也帶來了一定的處理難度。多年來根據(jù)油墨體系的膠化、變稠、成塊的現(xiàn)象并找出鹽基顏料與酸值較高或含有游離脂肪酸的連結(jié)料反應(yīng)成皂。由于連結(jié)料本身凝聚膠化，油墨體系吸入了水份，顏料含量太高，使用的連結(jié)料與顏料不平衡（不恰當(dāng)），連結(jié)料與油脂的助劑混溶性不良，對于高聚物連結(jié)料由酸溶結(jié)構(gòu)被顏料吸收也會加速膠化等原因，一般補(bǔ)救的措施不外乎有如下4種方法：

①太稠或因連結(jié)料聚合度過高形成膠化時，加入脂族烴、酯、酮等稀釋。

②反應(yīng)成皂的膠化類油墨加入松香溶于亞油中利用其高酸值物質(zhì)來解除。

③在包裝印刷油墨里加入萘酸金屬鹽是過去常用的方法。

④水墨添加無機(jī)鹽便可以得到控制。

針對以上所述的故障，分析油墨配方結(jié)構(gòu)，篩選出市售的防脹、破膠劑的新材料加以論證后認(rèn)為：儀征天揚(yáng)化工廠（國家免檢產(chǎn)品）生產(chǎn)的一種改進(jìn)型磷酸酯欽酸酯偶聯(lián)劑，除具有對顏料的優(yōu)良分散性能外，還有特殊的能使已發(fā)脹、膠化的包裝印刷油墨“起死回生”的功效。例如在印刷過程中只需在已發(fā)脹的油墨里添加3%～5%防脹、破膠劑就能使上述故障得到抑制，恢復(fù)油墨原狀結(jié)構(gòu)，黏度回歸。根據(jù)儀征天揚(yáng)化工廠生產(chǎn)的防脹、破膠劑的特性，我們在油墨配方中只需直接添加顏料、填料的1.5%～2.5%防脹破膠劑便可避免包裝印刷的發(fā)脹和膠化。也可采用甲苯或二甲苯一比一與該產(chǎn)品先稀釋后再添加在油墨組份一起研磨分散，既能大大提高顏料的分散性，又能防止包裝印刷油墨在生產(chǎn)、貯存、印刷過程中因發(fā)脹、膠化、沉淀而導(dǎo)致的條痕或色彩淺淡故障。同時還能大大提高油墨的支化度而增大墨膜的附著牢度，并能降低印刷油墨或揮發(fā)干燥型（溶劑型）印刷油墨烘烤溫度及吹風(fēng)量，從而有效地促進(jìn)包裝印刷油墨正常地印刷。