连结料结构与包装印刷质量的关系

  包装印刷制品的质量是起码的信息传播及物质审美。但为了追求利润的最大化,不可避免地会常常出现包装印刷故障。

  当笔者在归纳“印以墨为先,墨以质为本”的实践之后,油墨与包装印刷界的工程技术人员先后提出了这样或那样提高包装印刷质量的方法。笔者现就连结料结构与包装印刷质量的关系(也可称为连结料结构因素对印刷墨膜质量的影响),粗略地谈几点拙见。

  众所周知,连结料是油墨的心脏,关系到包装印刷的质量。从事油墨工业的工程技术人员往往会首选树脂连结料作为研讨其机理的重点,其次也会对其工艺流程探究制造油墨的方法,更会研究油墨在包装印刷过程中采用什么方式……,集中到一点,油墨体系里树脂、助剂、工艺得出连结料的结构,围绕这个主题分述如下。

  当印刷操作者在面对消费用户的承印物时,第一反映是:该选用什么油墨来进行复制;当油墨制造者在面对包装印刷客户所要求的技术标准时,第一反映是:该选用什么树脂来进行连结料的配制。因为人们都知道:油墨决定印刷质量。无论过去油墨制造采用加加减减的“技术堆砌法”也好,还是现在油墨制造根据溶解度、氢键值、表面张力、挥发速率采用“两维”或“四维”制墨法也罢,油墨制造者一是在配方设计时往往偏重选择相对分子质量高的树脂作为印刷油墨体系里的连结料的主体材料来进行不同的试验、试印。因为相对分子质量的提高有利于成膜——油墨生产和印刷复制的图文墨膜相对稳定,油墨墨膜的内聚强度也会随之提升。尤其是包装印刷形成稳固的墨膜图文时,其低温优良的韧性会使人忽略了其不利成膜的另一面:如油墨粘度大,浸润难,研磨分散时间长,色彩浓度浅淡。往往要适当加大着色剂的比例,这增加了油墨生产成本,进而致使油墨印刷图文与承印物材料的粘合强度降低,导致墨膜的附着差,直接影响了印刷复制制品的价值及利润。

  二是当出现上述情况后,油墨制造者的第一应对方式是:增加树脂连结料的极性。这种改变连结料结构的目的,就是提高内聚力,弥补油墨图文墨膜对承印物附着不良的缺陷,进而促使印刷图文墨膜的耐热性也得到提高。但孰不知,增大极性后会出现不利成膜的另一面,粘度高,耐水性差,印刷图文墨膜不适应极性承印物。

  三是人们为了改变第二种情况的缺陷,增大油墨体系里连结料的结晶度。这种结构的改变,提高了连结料的内聚力和瞬间墨膜对承印物的初粘性,还有耐热性,抗蠕变都会得到加强,但不利于印刷油墨图文成膜,使持久的粘合强度降低。尤其是墨膜的收缩率增大,明显地影响了下一道油墨套印的粘度,有时还会出现翘边翘角而不利于彩色套印、分切或贴标,这也影响了包装印刷复制及印后加工。

  四是针对上述第三种情况的出现,油墨配方设计者会毫不犹豫地在连结料里加入交联助剂,弥补粘合强度不高和降低印刷物的收缩率,以十分有效的应对方式,使印刷图文墨膜与承印物的粘合力得到加强,还有耐热性、耐介质性、抗蠕变性、滑爽的硬度均会提高。但有不利成膜的现象是:印刷制品的弹性减少,延伸率降低,色浓度低,低温脆性增大。

  五是为解决第四种情况的不足,早在20世纪90年代初就有人提出了把偶联剂引入到连结料体系,改变氢键的结构,其弹性、延伸率以及低温脆性,同时又给出了可使无机变为有机,预防包装印刷过程中浮色、发花、水纹、刮痕。特别是在提高墨膜与承印物的润湿、粘附的同时,也提高了油墨的支化度而使色浓度实现根本的提升。但过量的引入,除成本增大外,也不利于墨膜在覆膜后的复合牢度。

  六是为了弥补第五种情况的缺陷,人们会不假思索地去增大连结料结构所必需的柔顺性,结果带来了油墨粘度的降低,粘合强度高,油墨在印刷后不利成膜的缺陷是因内聚力降低。

  七是为了弥补第六种情况中出现的内聚力降低后的不足,会将增塑剂引入到连结料的体系,使其结构平衡,不仅柔顺性好,而且保持了油墨在包装印刷后图文墨膜对承印物的粘合强度。因为柔顺性增塑性剂的作用,柔顺性增大,油墨粘度降低后促成了粘合强度的提高。但过量或不科学地使用增塑剂也同样会因打破包装印刷油墨体系里连结料结构的平衡,导致其墨膜对承印物在一定的环境温度条件下内聚强度下降的趋势。

  合理的油墨印刷成膜附着在受力破坏时,大多数出现油墨内聚力破坏或内聚破坏与界面破坏,即共存的混合破坏。因此,油墨体系的力学性能很大部分取决于油墨体系里连结料的内聚力,而油墨体系的内聚力与其分子结构(相对分子结构平衡)密切相关。

  直接影响油墨对包装印刷质量的因素,除上述所提出的七个方面外,还有连结料结构对包装印刷质量的因素(针孔、白点、抗水不足等),所需如:消泡剂、乳化剂等,应用和运用不仅要科学,而且也要大胆尝试。

  例如消泡剂只有细分才知其功效。

  1. 含氟醇既可作为破泡剂,又可作为抑泡剂。
  2. 一些润湿剂和EOPO嵌段共聚物能起到抑泡和防止泡沫的形成,其产生一个表面,在其扩张形成收缩时保持恒定的表面张力。
  3. 乙醚和异戊醇在周围表面张力较高区域的牵引下使泡沫破裂。
  4. 磷酸三丁酯或柠檬酸三丁酯不仅能大大降低表面粘度,其作用方式与增加泡沫中膜的排液速度加剧了泡沫(缩短寿命)的破裂。
  5. 辛醇及聚硅氧烷在10mg/kg浓度时有广泛的应用领域,通过加入起到强烈的优先吸附作用。
  6. 硬酯酸的软脂酸是十二烷基苯磺酸钠和十二烷基硫酸钠产生的泡沫消泡剂,其机理是通过用脆的密堆积膜取代弹性表面膜发挥作用……

  不懂得上述消泡剂的基本构成、作用等,就不可能会起到真正消泡的目的。再如所提到的乳化剂,应用不好则色浓度浅淡,或光泽度降低,或印刷适应性差。根据HLB亲水、亲油平衡概念,科学家将每一种乳化剂设定为一个处在0~20之间的无量纲数。也就是近百年来人们所争议的水墨平衡所表现的数值——即数值在0~9之间属油溶性憎水乳化剂,数值在10~20之间为水溶性亲水乳化剂,数值在21~40之间的属水性乳化剂。为了帮助调节平衡油墨连结料结构,科学地提高油墨对包装印刷复制制品的质量应用,笔者将现市面流行的各种乳化剂的无量纲数列出(见下表)。

 化学名称  类型  无量纲数(HLB)
 失水山梨醇油酸酯  N  1.8
 甘油单/双油酸酯  N   3.3
 失水山梨醇单油酸酯  N  4.3
 聚氧乙烯十八烷醇醚(2mol)  N  4.9
 聚氧乙烯壬烷基醚  N  6.6
 聚氧乙烯辛烷酚醚  N   7.8
 烷基苯磺酸盐  N   8.6
 乙氧基化人工蓖麻油  N   9.6
 聚氧乙烯失水山梨醇三油酸酯   N   11.0
 聚氧乙烯壬烷基酚醚(9mol)   N   12.8
 非离子型和阳离子型混合物   N/A   13.2
 聚氧乙烯辛基酚醚(11mol)   N   14.0
 聚氧乙烯壬烷基酚醚(15mol)   N   15.0
 油酸   N   16.2
 聚氧乙烯醇(100)硬脂酸酯   A  18.0
 硬酯酰胺   C   19.3
 十二烷基硫酸钠(纯)   A   40.0

  —— 结语 ——

  油墨印刷的工程技术人员,要善于进行油墨的配方设计和组织印刷生产,用活“两维”和“四维”制墨方法去实现包装印刷质量的根本提升。

  高手并不一味地去追求优质,而是善于在优质产品中追求利润的最大化。油墨与包装印刷界的企业家们,不必是斤斤计较的化验员,更不必是敏感的鉴定员,但他们必须了解自己下属部门的作用,特别是各类专业技术——油墨连结料结构与包装印刷承印物原材料的性能、性质、价格和利润,运用不同的思考方式,去设计油墨配方、包装印刷方案、工艺流程习惯和可能偶发的新的印刷故障所带来的疑点和难点。只有这样,才能走出油墨与印刷的技术误区,打造一流的包装印刷制品品牌。

[时间:2008-04-30  作者:刘家聚 刘生磊 刘鑫  来源:纸包装工业/z]

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