水性油中顏料的分散性能及對(duì)油墨印刷適性的影響分析

朱雁兵

摘要：在印刷過程中，油墨需要經(jīng)過幾輪的轉(zhuǎn)移和傳遞才能最終附著在印制品上，因此對(duì)油墨的附著性就提出了很高的要求，這在一定程度上決定著印刷質(zhì)量。油墨的印刷適性不同，會(huì)產(chǎn)生質(zhì)量迥異的情況。選擇與印品質(zhì)量相稱的油墨，能有效提高生產(chǎn)效率，降低成本，避免產(chǎn)生浪費(fèi)。水性油墨具有一種安全、環(huán)保、衛(wèi)生、節(jié)能的特點(diǎn)，由于其具有水的成分，因此相比于普通油墨在顏料分散狀態(tài)上具有很大差別。文章對(duì)水性油墨的成分和性能、水性油墨中顏料的分散性能、顏料分散性能對(duì)油墨印刷適性的影響等方面進(jìn)行了分析和探討，對(duì)提升油墨分散及其穩(wěn)定性的方法展開了論述。文章認(rèn)為，水性油墨中顏料的分散性能受到多種因素制約和影響，尤其是油墨的粘度和粒徑對(duì)油墨質(zhì)量有著很大影響，在提升油墨分散性及穩(wěn)定性的時(shí)候，采用顏料表面改性的方式，通過適當(dāng)添加表面活性劑達(dá)到穩(wěn)定和分散效果。另外，在油墨制作和使用過程中還要考慮到環(huán)境保護(hù)實(shí)際情況，

關(guān)鍵詞：水性油墨;顏料分散性;印刷適性;影響

中圖分類號(hào)：TQ622

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1001-5922（2020）07-0039-04

隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人們對(duì)印刷物的質(zhì)量也提高了要求，印刷業(yè)也在穩(wěn)定快速的發(fā)展。但是，這也帶來了很大了環(huán)境污染問題，印刷過程中的溶劑型油墨對(duì)生態(tài)環(huán)境的危害尤其嚴(yán)重[1]。如何在保證印刷質(zhì)量的同時(shí)，又能做到環(huán)保、生態(tài)呢。在這個(gè)背景下，自上世紀(jì)70年代起，歐洲等發(fā)達(dá)國(guó)家都陸續(xù)通過保護(hù)環(huán)境、限制污染物排放的政策。水性油墨正是順應(yīng)這一潮流，才得到開發(fā)和利用的。因?yàn)槠渖鷳B(tài)、環(huán)保的特性，并且還能節(jié)約資源，越來越得到人們的重視和利用[2]。

近年來，隨著與世界各國(guó)聯(lián)系越來越密切，在油墨生產(chǎn)方面也學(xué)習(xí)到很多世界上先進(jìn)的技術(shù)叫。因此，我國(guó)油墨的產(chǎn)量和種類也呈現(xiàn)增長(zhǎng)的趨勢(shì)，且油墨的質(zhì)量和性能也達(dá)到了一定的層次。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)在印刷行業(yè)的應(yīng)用，數(shù)字印刷的發(fā)展前景呈現(xiàn)出良好的上升趨勢(shì)。數(shù)字印刷中的噴墨打印技術(shù)也得到了飛速的發(fā)展，噴墨印刷以超高的性價(jià)比得到了人們的認(rèn)可和接受。噴墨印刷中使用的水性油墨也是適應(yīng)了“生態(tài)、環(huán)?！钡臅r(shí)代要求，成為主流耗材。

然而，水性油墨因其溶劑主要成分是水，容易產(chǎn)生滲透和揮發(fā)等問題，容易影響到印品的質(zhì)量，因此其生產(chǎn)和制作工藝還有發(fā)展和完善的空間。油墨中顏料的分散和分散穩(wěn)定性在一定程度上決定著印刷品的質(zhì)量，作為水性油墨色料的主要來源，它的性能對(duì)水性油墨的流變及光學(xué)有著重要的影響"。油墨生產(chǎn)的一個(gè)重要前提就是保證良好而穩(wěn)定的分散性。目前，我國(guó)水性幽默的生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)達(dá)到了世界性的水平，其質(zhì)量和印刷適性等方面都比較成熟，能夠滿足各種印刷的需要。

1水性油墨的成分與性能

1.1水性油墨的成分

水性油墨是一種均勻的混合物，里面有水的添加，因此又被稱為水墨”。水作為水性油墨的一種溶劑，在進(jìn)行油墨印制的時(shí)候，水分就會(huì)隨著空氣揮發(fā)掉，就避免了水會(huì)浸潤(rùn)到承印物上。

水性油墨是由主劑和助劑2個(gè)大的部分構(gòu)成間。主劑中又包含了連接料和著色劑。連接料是起到呈現(xiàn)色彩的作用，是油墨轉(zhuǎn)移性能體現(xiàn)的必然物。著色劑，顧名思義就是用來上色的材料，分為顏料和染料。助劑是幫助主劑進(jìn)行著色和上色的成分，是水墨中不能缺少的重要組成部分。

水性油墨中最為主要的成分就是水性高分子樹脂，它在水墨中起到了連結(jié)料的作用，幫助顏料均勻分散，讓油墨能自由流動(dòng)，幫助顏料均勻上色。水墨中的顏料主要是通過光的反射、折射、吸收等作用，呈現(xiàn)出自身的色彩，不同的顏料其物理和化學(xué)性質(zhì)是不一樣的，因此在制墨的過程中，采用多種染料會(huì)導(dǎo)致色漿難以均勻攪拌，導(dǎo)致分散不均勻，這樣就會(huì)發(fā)生顏料沉淀和色料分離的現(xiàn)象。因此，水墨的制作應(yīng)該盡量減少顏料的種類，防止出現(xiàn)上述問題。水性油墨的印刷適性受到很多外在環(huán)境和條件的影響，因此在使用的時(shí)候，就需要添加一些助劑來改善印刷效果。助劑的種類和使用方法有很多，添加助劑的目的是為了改善水墨的性能。

1.1.1連接料

連接料是著色劑的載體，絕大多數(shù)油墨的連接料成分是樹脂，這是一種有機(jī)高分子化合物，具有固態(tài)和液態(tài)兩種狀態(tài)。油墨的干燥主要就是通過溶劑的蒸發(fā)實(shí)現(xiàn)的，樹脂在其中會(huì)產(chǎn)生濃度和粘度的變化[7]。在實(shí)際的油墨制作過程中，如果要選用樹脂類，那么就要結(jié)合印刷品的使用目的和承印物的特性，及其環(huán)境保護(hù)方面來考慮了。選擇樹脂作為連接料制作油墨比選用植物油配置出的油墨，其成膜速度會(huì)更快，硬度和光澤度更高，并且也更加耐磨。

選用樹脂作為油墨的連接料具有多方面的好處。首先，樹脂本身就具有一定的粘度，用其配置出的油墨就會(huì)在轉(zhuǎn)移方面有更好的表現(xiàn)。其次，用樹脂制作出的油墨在千燥性能方面要比選用植物油配置的油墨要好。最后，在吸附力方面，一些樹脂能與承印材料表面形成更好的吸附效果，這就使得印制質(zhì)量有了很好的提升[8]。

1.1.2著色劑

在油墨的制作過程中，要綜合考慮著色劑的各項(xiàng)性能，這也是為了保證油墨的性能。在油墨配置的過程中，對(duì)顏料提出了很高的要求：一方面色調(diào)及其飽和度要達(dá)到一定的水平，另一方面要保證顏料能與連接料均勻且充分的融合。染料的作用是為了使纖維類染料上色，染料要在纖維上附著需要很強(qiáng)的牢固度，因此這就對(duì)染料的牢固度提出了很高的要求，即不能出現(xiàn)脫色、掉色的現(xiàn)象。目前，染料的應(yīng)用領(lǐng)域還是很廣的，比如皮革、服裝、食品、紙張等。

1.1.3助劑

助劑在油墨的制作和印制過程中都發(fā)揮著重要作用，能改善油墨的一些性能。助劑的使用范疇和種類都是很廣泛的，每一種油墨都有著之相匹配的一種助劑。助劑在油墨中使用量是極小，但是其發(fā)揮的作用卻是很大的"。下面對(duì)3種常用的助劑進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹。第1種是分散劑，分散劑主要是作用與粒子間隙中，其可以充分浸潤(rùn)固體粒子，進(jìn)而讓粒子表面攜帶上電荷，提高粒子的表面性能，讓粒子在電荷的作用下保持更好的穩(wěn)定性。為了保證油墨能有良好的分散性，就需要加入足夠量的分散劑。第2種是流平劑。它的使用是為了消除和減少油墨成形后的表面缺陷，保證承印物的表面平滑、有光澤。流平劑能很好地消除承印物表面的凹凸變化，還能改善其潤(rùn)濕性，從而增加印品的印刷效果。第3種是消泡劑。顧名思義，就是防止在進(jìn)行水性油墨的印刷時(shí)，能有效改善氣泡現(xiàn)象。這是因?yàn)?，水溶劑在作用時(shí)會(huì)產(chǎn)生很多的泡，這種氣泡現(xiàn)象會(huì)影響油墨中顏料的分散性，也會(huì)大大影響印刷過程中的印刷干燥和顏色呈現(xiàn)，產(chǎn)生嚴(yán)重的印刷質(zhì)量問題，從而造成紙張浪費(fèi)。因此，在其中添加適量的消泡劑能很好地改善水性油墨在制作和印刷過程中的氣泡現(xiàn)象。

1.2水性油墨性能變化

1.2.1粘度性能

粘度是指流體中的分子之間由于互相作用而導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)能力降低或者減緩的一種量度[10]。在油墨中，粘度是衡量其性能的一個(gè)重要參考指標(biāo)。粘度過高或者過低都會(huì)影響其使用性能。當(dāng)粘度過低時(shí)，油墨噴出時(shí)就容易破碎;當(dāng)粘度過高時(shí)，則會(huì)導(dǎo)致油墨噴出時(shí)產(chǎn)生斷裂而拉絲。另外，油墨的粘度還影響了其噴射的速度，粘度過低則會(huì)導(dǎo)致油墨直接從噴嘴里滴出來，而油墨過高就會(huì)降低油墨的噴射速度。

水性油墨中顏料的分散性能影響因素

2.1顏料的類型

顏料分為有機(jī)顏料和無機(jī)顏料。顏料在油墨中承擔(dān)著色的功能。無機(jī)顏料的著色能力較差，并且色譜也不是很齊全;有機(jī)顏料的色譜比較廣泛，并且顏色也能達(dá)到印刷質(zhì)量的要求。但是其分散性有待提高叫。因此，要是使用有機(jī)顏料進(jìn)行染色的話，就需要對(duì)顏料的特性進(jìn)行調(diào)整，使其與水有更好的匹配性，進(jìn)行改善其穩(wěn)定性。一般情況下都是對(duì)顏料進(jìn)行改性或者添加表面活性劑等來提升顏料的分散性能。企業(yè)也是往水性油墨中添加活性劑來進(jìn)行表面處理，進(jìn)行改善其分散性和穩(wěn)定性。

2.2顏料粒徑的大小

顏料粒徑的大小對(duì)顏料的分散性能有著很大的影響。很多實(shí)驗(yàn)表明，粒徑較小的顏料能實(shí)現(xiàn)更好的分散效果[13]。但是，當(dāng)顏料被磨得過于小小，就會(huì)造成相反的結(jié)果。有專家學(xué)者在對(duì)顏料對(duì)油墨的應(yīng)用性能影響效果的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，分散時(shí)間和攪拌速度可以改善粒徑的大小和分布。另外，通過提升顏料的極性可以實(shí)現(xiàn)更好的分散效果。有其他的實(shí)驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)，研磨珠的大小對(duì)油墨的粒徑有著重要的影響，研磨珠越小，得到的粒徑就越小。

2.3顏料的表面結(jié)構(gòu)

顏料要想被均勻的分散，首先就要將其表面結(jié)構(gòu)進(jìn)行潤(rùn)濕，然后進(jìn)行粉碎和穩(wěn)定。良好的潤(rùn)濕是成功分散的必要前提。顏料固體表面的潤(rùn)濕程度是通過接觸角的大小來進(jìn)行衡量的。當(dāng)固體表面的接觸角為0°時(shí)，固體就處于被水完全浸濕的狀態(tài)叫;當(dāng)處于0°～90時(shí)，固體表面就具有良好的親水性了，能相對(duì)較好的被水潤(rùn)濕;當(dāng)接觸角處于90°～180時(shí)，固體表面的處于疏水狀態(tài)，不易被水潤(rùn)濕;當(dāng)接觸角為180時(shí)，正好就處于遠(yuǎn)離水面的狀態(tài)[15]。

顏料分散性能對(duì)油墨印刷適性的影響分析3.1粘度

粘度是指流體分子之間與阻礙分子之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)能力的衡量標(biāo)準(zhǔn)，其最大的特征表現(xiàn)在流體內(nèi)部阻力分子的強(qiáng)弱響。油墨的粘度決定了印刷的質(zhì)量，其中油墨的流動(dòng)性是其衡量的最重要標(biāo)準(zhǔn)，也是水墨應(yīng)用腫最主要的控制指標(biāo)。

影響粘度的因素主要有2個(gè)。一是溫度。溫度與粘度之間呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，即溫度越高，水墨的粘度就會(huì)越低;反之也是如此。二是PH值。水墨PH值不會(huì)直接導(dǎo)致水墨粘度的變化，但是它會(huì)間接影響連接料的粘度，而連接料的粘度也就直接決定了水墨的粘度。所以，PH值對(duì)水墨的粘度及其穩(wěn)定性也有著很大的關(guān)系

3.2顏料的分散狀態(tài)

顏料的分散狀態(tài)時(shí)由顏料與連接料之間的電荷反映決定的，當(dāng)這兩者之間產(chǎn)生電荷作用時(shí)，就會(huì)使帶電荷的顏料粒子處于分散和穩(wěn)定懸浮的狀態(tài)。顏料的分散狀態(tài)對(duì)印刷質(zhì)量有著重大的影響，主要表現(xiàn)為以下4點(diǎn)。①穩(wěn)定性方面。水性油墨中的顏料比普通的油墨穩(wěn)定性要差，因此在實(shí)際的印刷工作中，需要加膠來提高顏料的穩(wěn)定性，在操作過程中也要控住好印刷速度和壓力。②顏色的呈現(xiàn)。水性油墨相比于普通的油墨耐干燥，但是在凹版紙的暗調(diào)部位印刷時(shí)，需要油墨充分浸潤(rùn)后才能印刷，這樣一來就會(huì)產(chǎn)生毛刺的情況，嚴(yán)重影響了畫面的光澤感。③水性油墨的粘度與抗水性。水性油墨的粘度較小，穩(wěn)定性和抗水性較差，因此需要用氨和胺類進(jìn)行處理，保證水性油墨的粘度及其穩(wěn)定性。④千燥性與附著性。水性油墨中水的揮發(fā)速度比溶劑要差，所以在印刷物表面較難附著和干燥，因此需要采用加熱的方式對(duì)油墨的溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，這樣才能保證其千燥速度與附著的質(zhì)量。

3.3細(xì)度

油墨的細(xì)度與顏料的性質(zhì)息息相關(guān)。油墨的細(xì)度是受多種因素影響的，首先是與所使用的材料有著很大的關(guān)系，其次就是與制作工藝有關(guān)，因?yàn)橹谱鬟^程中研磨的次數(shù)越多，顏料就會(huì)越細(xì)，接觸效果也就越明顯。但是，顏料的細(xì)度并不是越細(xì)越好，因?yàn)轭伭线^細(xì)就會(huì)影響到顏色的鮮艷度。所以，顏料顆粒的大小與顏料的顆粒分布最好是能均勻的鋪放。油墨中顏料的細(xì)度也要控制在一定的范圍內(nèi)，最好是結(jié)合種類、承印物的質(zhì)量及其他因素，綜合考慮哪種細(xì)度最為合適。如果油墨的細(xì)度過于細(xì)，也會(huì)適得其反。

提升顏料分散及其穩(wěn)定性的有效方法

4.1顏料表面的改性處理

為了讓顏料粒子在水中有著良好的潤(rùn)濕和分散性能，就需要對(duì)顏料粒子表面進(jìn)行改性處理。在顏料表面進(jìn)行表面處理劑的包裹，繼而改變顏料的極性，從而實(shí)現(xiàn)更好的分散效果。

這里簡(jiǎn)要介紹幾種顏料表面改性處理的方法。①表面活性劑處理;②進(jìn)行研磨或者有機(jī)溶劑的處理;③高分子化合物處理。這些改性的方法，只有一個(gè)目的就是為了該此案顏料的極性，促進(jìn)油墨分散的穩(wěn)定性和良好的印刷適性。除此之外，通過對(duì)顏料表面的改性處理還是開發(fā)新顏料劑型的重要手段。

4.2控制油墨的粘度與粒徑

為了防止顏料發(fā)生沉降和分層的情況，可以采用增加油墨粘度的方法。有很多研究表明，油墨的粘度和分散穩(wěn)定性有著很大的關(guān)系，因此在一定程度上提升油墨中分散物質(zhì)的粘度，能很好地控制顏料粒子的沉降和分層。如果粘度還不能夠，就可以添加增稠劑來實(shí)現(xiàn)增粘的效果，但是考慮到油墨流動(dòng)性的問題，也不宜過于濃稠。

另外，對(duì)顏料的粒徑大小也應(yīng)控制在適度的范圍之內(nèi)，這就需要結(jié)合具體的印刷情況而定。如果是噴墨印刷，顏料的最大粒徑最好不要超過500nm，這樣防止堵塞噴墨頭。對(duì)于其他的印刷方式，可以適當(dāng)放寬粒徑。

結(jié)語

顏料在水性介質(zhì)中是一個(gè)分散的動(dòng)態(tài)作用過程，顏料的分散性對(duì)油墨的各項(xiàng)性能有著重要的影響。例如，油墨的著色度、透明度、光澤度、平滑度和流變性等。為了讓顏料在水性油墨中呈現(xiàn)最好的分散性和分散穩(wěn)定性，就需要選擇粒徑較小的顏料，還要對(duì)油墨的粘度進(jìn)行合理的控制。另外，還要做好顏料表面的改性，可以通過使用表面活性劑或者分散劑實(shí)現(xiàn)。隨著顏料表面結(jié)構(gòu)逐漸被深人的研究和了解，很多與其相關(guān)的技術(shù)正在被開發(fā)出來。總之，水性油墨的每項(xiàng)性能都是影響印刷質(zhì)量的關(guān)鍵因素，其粘度、觸變生、附著性等都共同決定了最后的印刷品質(zhì)量。在實(shí)際的生產(chǎn)過程中，要通過調(diào)整水墨的各項(xiàng)參數(shù)來達(dá)到印刷需求，進(jìn)而生產(chǎn)出合格的印刷品。

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