“兩維制墨方法”在包裝印刷中的應用
發布時間：2024-05-25 點擊：46
長期以來，在包裝印刷油墨制造和包裝印刷過程中加加減減的“技術堆砌法”和通常在油墨配方設計上采用的“特性粘度法”(稱取一定量的聚合物溶解于具有不同溶解度參數的溶劑中，在一定溫度下測定其特性粘度，所得的最大特性粘度體系，即可確定為聚合物的溶解度參數等于該體系的溶解度參數值)和“平衡溶脹法”(在一定的溫度下將交聯的高分子聚合物放于具有不同溶解度參數的溶劑中進行溶脹，當達到平衡后，測定其溶脹度，最大溶脹度的體系，所對應的溶劑體系的溶解度參數即為該高聚物的溶解度參數)，這兩種是目前用于確定高分子化合物溶解度參數比較簡便直觀的方法，已遠遠不能適應現代包裝印刷技術的要求。
本文所述的“兩維制墨方法”則是依據溶解度參數相同或相近可以互溶的原則，去判斷樹脂在溶劑或混合溶劑中是否溶解及油墨與承印物的互溶性。
其二是依據溶解度參數值相同或相近的可以互溶的原則，預測兩種溶劑或油墨與承印物的互溶性。
其三是依據溶解度參數，可以估計兩種或兩種以上的樹脂的互溶性(其參數上下不能大于１.５)與承印物的附著性。
其四是利用包裝印刷油墨體系中的樹脂在一系列已知溶解度參數的溶劑中的溶解情況，可以通過實驗確定該樹脂與承印物的溶解度參數的范圍值。
其五依據溶解度參數我們可以判斷印刷后墨膜的耐溶劑性。
其六依據油墨體系的樹脂，溶解氫鍵力和軟化點，可以估計印刷油墨成膜后的附著力及柔韌性和耐磨、耐熱性。
其七依據溶解氫鍵力參數，可以研制包裝印刷油墨過程中選用適當的價廉的樹脂和溶劑，以便控制包裝印刷油墨的材料成本。
但是在包裝印刷油墨產品中往往使用兩種或兩種以上的樹脂或混合溶劑。其計算方法必須控照其溶解氫鍵力以及表面張力和揮發速率才能精確地得出理想(即不相互作用)的混合溶液粘度，以達到質優價廉油墨制品——即溶劑及樹脂的溶解度和油墨溶液及承印物的氫鍵力(簡稱溶解氫鍵力)。
注：混合溶劑由于快慢配伍形成揮發梯度平衡，揮發速率比任何單一溶劑組份都快，同時在油墨墨膜熱化過程中可得到更高的溶解氫鍵力，并可防止墨膜的針孔、縮孔及發白等。
另一方面，在溶劑化的原則下，其高聚合物的溶脹和溶解與溶劑化作用有關／即常說的高分子聚合物和溶劑接觸時，溶劑分子對高聚物分子相互產生的作用力，此作用力大于高聚物分子間的內聚力，故可以使高聚物分子彼此分離而溶解于溶劑中。極性溶劑分子和高聚物極性基團相互吸引能產生溶劑化作用，使聚合物溶解。大家都知道這種作用常被簡單地解釋為：酸性溶劑能溶堿性聚合物，否則反之。理論上常解釋為電子接收體能溶解電子給予體。
溶劑從墨膜中揮發干燥，被稱為揮發速率。盡管曾有人提出可將溶劑的沸點作為預測其揮發性的依據，可是只有同系物之間或石油溶劑之間符合這一規律。所以說，現仍作為通用的方法已不科學了，主要是不準確了。主要原因之一是氫鍵的影響，如乙醇和苯的沸點接近，而苯的揮發速率為乙醇的2倍，丁醇的沸點比醋酸正丁酯低，而揮發速率也低，從這里看出氫鍵對限制溶劑型印刷油墨的墨膜揮發起著重要的作用。
當然還有溫度、濕度、墨膜表面積、高分子聚合物分子量多少、表面張力的大小等都直接影響著包裝印刷油墨墨膜干燥速度，尤其是里印復合后(熟化)附著牢度等等。
1、油墨基礎理論——“兩維方法”
推廣“兩維方法”已有兩年了，其范圍重點在上海、江蘇、安徽、浙江、福建、山東、山西、四川。應國內外讀者的要求，現介紹“兩維方法”在包裝印刷油墨中的應用。主要是在吸取赫爾德·布蘭德推導的非極性分子混合時無熱或吸熱的體系，而對于強極性分子構成的體系，因為有氫鍵形成，混合時會放熱，則該推導結果就不適用包裝印刷油墨方面。為此，又根據雷伯曼設想的以氫鍵強度的表征平均值(相對值)來定量氫鍵力，并依其設定，弱氫鍵的平均值為0，中氫鍵的平均值為１.０，強氫鍵的平均值為１.７，計算公式ｑ１，ｑ２為溶劑ａ、ｂ在混合溶劑中的體積分數；ａ，ｂ為溶劑ａ、ｂ的氫鍵力表征平均值。后來我們又從伯里爾判斷一種樹脂在一種溶劑(或混合溶劑)中是否溶解時，首先要確認樹脂和溶劑的氫鍵力大小的等級，然后依據該樹脂和溶劑在相同氫鍵等級內的溶解度參數大小是否相同或相近的原則，來判斷該樹脂在溶劑中是否溶解，印刷后的墨膜光澤、附著力等等，這樣就將分子極性及氫鍵力對溶解性及印刷性等考慮在內了。比單一從溶解度(包括揮發率、表面張力等等)進行判斷，正確率達到了９５％之多。所以說：經過兩年多的推廣應用，收到了一定的成效，乎不會像以前那樣靠加加減減的“堆砌”技術方式而耗費人力、物力，特別是時間。
2、墨設計常識舉例
除了通常人們所需要的基本原理外，“兩維制墨方法”主要是牢記原材料的溶解度、氫鍵力、表面張力和揮發速率等。例如：
①ｐａ的溶解度為１０.５，氫鍵力２５.９２，表面張力４６０，揮發率２.８。
② c n為１０.７，氫鍵力１２.７，表面張力４２０～４５，揮發率３.８。
③ｐｅ的溶解度為７.９～８.１，氫鍵力１６.１０，表面張力３１０。
④ｐｐ的溶解度為７.９～８.６，氫鍵力１６.１６，表面張力３１０。
⑤ｐｅｔ的溶解度為１０.７，氫鍵力２１.８９，表面張力４００～４３０，揮發率２.６７。
注：溶解度一般控制在不大于1或不少于1，更重要的是各種材料的ｐｈ值指標的掌握和溶劑的ｐｈ值指標的接近，當然，像c n (硝化棉)還有一個含氮量與溶解度的關系。一般來講，超１２.５％的含氮量后，幾乎所有溶劑都溶解不了。
3、印刷墨膜的形成速率與印刷機械速度
干速決定了印刷速度的快慢，為了方便應用，現介紹如下：
①０.７～０.９ ３０ｍ／ｍｉｎ ② ０.９～１.３ ５０ｍ／ｍｉｎ
③１.３～１.９ ８０ｍ／ｍｉｎ ④ １.９～２.４ １００ｍ／ｍｉｎ
⑤２.４～２.８ １２０ｍ／ｍｉｎ ⑥ ２.８～３.３ １５０ｍ／ｍｉｎ
⑦３.３～３.６ １８０ｍ／ｍｉｎ ⑧３.６～４.５ ２００ｍ／ｍｉｎ
另外，車間溫度、濕度的高低和大小問題，以及油墨粘度的高低等在這里都要考慮進去。
4、一般復合油墨配方的舉例
鈦白粉 ２０.０ｈａｒｄｌｅ-１５-ｌｐ ７.０丁酮 １７.０甲苯 ５６.０
注：①干速：２.５８②溶解度：８.９９③氫鍵力：１８.４④表面張力：２７.６１
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本文所述的“兩維制墨方法”則是依據溶解度參數相同或相近可以互溶的原則，去判斷樹脂在溶劑或混合溶劑中是否溶解及油墨與承印物的互溶性。
其二是依據溶解度參數值相同或相近的可以互溶的原則，預測兩種溶劑或油墨與承印物的互溶性。
其三是依據溶解度參數，可以估計兩種或兩種以上的樹脂的互溶性(其參數上下不能大于１.５)與承印物的附著性。
其四是利用包裝印刷油墨體系中的樹脂在一系列已知溶解度參數的溶劑中的溶解情況，可以通過實驗確定該樹脂與承印物的溶解度參數的范圍值。
其五依據溶解度參數我們可以判斷印刷后墨膜的耐溶劑性。
其六依據油墨體系的樹脂，溶解氫鍵力和軟化點，可以估計印刷油墨成膜后的附著力及柔韌性和耐磨、耐熱性。
其七依據溶解氫鍵力參數，可以研制包裝印刷油墨過程中選用適當的價廉的樹脂和溶劑，以便控制包裝印刷油墨的材料成本。
但是在包裝印刷油墨產品中往往使用兩種或兩種以上的樹脂或混合溶劑。其計算方法必須控照其溶解氫鍵力以及表面張力和揮發速率才能精確地得出理想(即不相互作用)的混合溶液粘度，以達到質優價廉油墨制品——即溶劑及樹脂的溶解度和油墨溶液及承印物的氫鍵力(簡稱溶解氫鍵力)。
注：混合溶劑由于快慢配伍形成揮發梯度平衡，揮發速率比任何單一溶劑組份都快，同時在油墨墨膜熱化過程中可得到更高的溶解氫鍵力，并可防止墨膜的針孔、縮孔及發白等。
另一方面，在溶劑化的原則下，其高聚合物的溶脹和溶解與溶劑化作用有關／即常說的高分子聚合物和溶劑接觸時，溶劑分子對高聚物分子相互產生的作用力，此作用力大于高聚物分子間的內聚力，故可以使高聚物分子彼此分離而溶解于溶劑中。極性溶劑分子和高聚物極性基團相互吸引能產生溶劑化作用，使聚合物溶解。大家都知道這種作用常被簡單地解釋為：酸性溶劑能溶堿性聚合物，否則反之。理論上常解釋為電子接收體能溶解電子給予體。
溶劑從墨膜中揮發干燥，被稱為揮發速率。盡管曾有人提出可將溶劑的沸點作為預測其揮發性的依據，可是只有同系物之間或石油溶劑之間符合這一規律。所以說，現仍作為通用的方法已不科學了，主要是不準確了。主要原因之一是氫鍵的影響，如乙醇和苯的沸點接近，而苯的揮發速率為乙醇的2倍，丁醇的沸點比醋酸正丁酯低，而揮發速率也低，從這里看出氫鍵對限制溶劑型印刷油墨的墨膜揮發起著重要的作用。
當然還有溫度、濕度、墨膜表面積、高分子聚合物分子量多少、表面張力的大小等都直接影響著包裝印刷油墨墨膜干燥速度，尤其是里印復合后(熟化)附著牢度等等。
1、油墨基礎理論——“兩維方法”
推廣“兩維方法”已有兩年了，其范圍重點在上海、江蘇、安徽、浙江、福建、山東、山西、四川。應國內外讀者的要求，現介紹“兩維方法”在包裝印刷油墨中的應用。主要是在吸取赫爾德·布蘭德推導的非極性分子混合時無熱或吸熱的體系，而對于強極性分子構成的體系，因為有氫鍵形成，混合時會放熱，則該推導結果就不適用包裝印刷油墨方面。為此，又根據雷伯曼設想的以氫鍵強度的表征平均值(相對值)來定量氫鍵力，并依其設定，弱氫鍵的平均值為0，中氫鍵的平均值為１.０，強氫鍵的平均值為１.７，計算公式ｑ１，ｑ２為溶劑ａ、ｂ在混合溶劑中的體積分數；ａ，ｂ為溶劑ａ、ｂ的氫鍵力表征平均值。后來我們又從伯里爾判斷一種樹脂在一種溶劑(或混合溶劑)中是否溶解時，首先要確認樹脂和溶劑的氫鍵力大小的等級，然后依據該樹脂和溶劑在相同氫鍵等級內的溶解度參數大小是否相同或相近的原則，來判斷該樹脂在溶劑中是否溶解，印刷后的墨膜光澤、附著力等等，這樣就將分子極性及氫鍵力對溶解性及印刷性等考慮在內了。比單一從溶解度(包括揮發率、表面張力等等)進行判斷，正確率達到了９５％之多。所以說：經過兩年多的推廣應用，收到了一定的成效，乎不會像以前那樣靠加加減減的“堆砌”技術方式而耗費人力、物力，特別是時間。
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除了通常人們所需要的基本原理外，“兩維制墨方法”主要是牢記原材料的溶解度、氫鍵力、表面張力和揮發速率等。例如：
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② c n為１０.７，氫鍵力１２.７，表面張力４２０～４５，揮發率３.８。
③ｐｅ的溶解度為７.９～８.１，氫鍵力１６.１０，表面張力３１０。
④ｐｐ的溶解度為７.９～８.６，氫鍵力１６.１６，表面張力３１０。
⑤ｐｅｔ的溶解度為１０.７，氫鍵力２１.８９，表面張力４００～４３０，揮發率２.６７。
注：溶解度一般控制在不大于1或不少于1，更重要的是各種材料的ｐｈ值指標的掌握和溶劑的ｐｈ值指標的接近，當然，像c n (硝化棉)還有一個含氮量與溶解度的關系。一般來講，超１２.５％的含氮量后，幾乎所有溶劑都溶解不了。
3、印刷墨膜的形成速率與印刷機械速度
干速決定了印刷速度的快慢，為了方便應用，現介紹如下：
①０.７～０.９ ３０ｍ／ｍｉｎ ② ０.９～１.３ ５０ｍ／ｍｉｎ
③１.３～１.９ ８０ｍ／ｍｉｎ ④ １.９～２.４ １００ｍ／ｍｉｎ
⑤２.４～２.８ １２０ｍ／ｍｉｎ ⑥ ２.８～３.３ １５０ｍ／ｍｉｎ
⑦３.３～３.６ １８０ｍ／ｍｉｎ ⑧３.６～４.５ ２００ｍ／ｍｉｎ
另外，車間溫度、濕度的高低和大小問題，以及油墨粘度的高低等在這里都要考慮進去。
4、一般復合油墨配方的舉例
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注：①干速：２.５８②溶解度：８.９９③氫鍵力：１８.４④表面張力：２７.６１
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