两维制墨法在包装印刷中的应用

        长期以来，在包装印刷油墨制造和包装印刷过程中加加减减的"技术堆砌法"和通常在油墨配方设计上采用的"特性粘度法"和平衡溶胀法，这两种是目  前用于确定高分子化合物溶解度参数比较简便直观的方法，已远远不能适应现代包装印刷技术的要求。本文所述的"两维制墨方法"则是依据溶解度参数相同或相近可以互溶的原则，去判断树脂在溶剂或混合溶剂中是否溶解，更重要的是油墨当印刷形成的墨膜是否可以与承印物溶解或微溶(干后附着性)，即油墨与承印物的互溶性。

        其二是依据溶解度参数值相同或相近的可以互溶的原则，预测两种溶剂或油墨与承印物的互溶性。

       其三是依据溶解度参数可以估计两种或两种以上的树脂的互溶性(其参数相差不能大于1.5)与承印物的附着性。

       其四是利用包装印刷油墨体系中的树脂在一系列已知溶解度参数的溶剂中的溶解情况，可以通过实验确定该树脂与承印物的溶解度参数的范围值。

        其五依据溶解度参数我们可以判断印刷后的墨膜的耐溶剂性。

        其六依据油墨体系的树脂溶解氢键力和软化点，可以估计印刷油墨成膜后的附着力及柔韧性和耐磨、耐热性。

        其七依据溶解氢键力参数，可以研制包装印刷油墨过程中选用适当的价廉的树脂和溶剂，以便控制包装印刷油墨的材料成本。

        但是在包装印刷油墨产品中往往使用的两种或两种以上的树脂或混合溶剂。其计算方法必须按照其溶解氢键力以及表面张力和挥发速率才能精确的求得出理想(即不相互 作用)的混合溶液粘度，以达到质优价廉油墨制品即溶剂及树脂的溶解度和油墨溶液及承印物的氢键力(简称溶解氢键力)。

        注：混合溶剂由于快慢配伍形成挥发递度平衡，挥发速率较任何单一溶剂组份为快，同时在油墨墨膜熟化过程中可得到更高的溶解键力，并可防止墨膜的针孔、缩孔及发白等。

        另一方面，在溶剂化的原则下，其高聚合物的溶胀和溶解与溶剂化作用有关，即常说的高分子聚合物和溶剂接触时，溶剂分子对高聚物分子相互产生的作用力，此作用力大于高聚物分子间的内聚力，就可以使高聚物分子彼此分离而溶解于溶剂中。极性溶剂分子和高聚物极性基团相互吸引能产生溶剂化作用，使聚合物溶解。大家都知道这种作用常被简单地解释为：酸性溶剂能溶碱性聚合物，否则反之。理论上常解释为电子接收体能溶解电子给予体……。

        由于溶剂从墨膜中挥发干燥，被称为挥发速率。尽管曾有人提出可将溶剂的沸点作为预测其挥发性的依据，可是只有同系物之间或石油溶剂之间符合这一规律，所以说，现仍作为通用的方法已不科学了，主要是不准确了。主要原因之一是是氢键的影响，如乙醇和苯的沸点接近，而苯的挥发速率为乙醇的2倍，丁醇的沸点比醋酸正丁酯低，而挥发速率也低，从这里看出氢键对限制溶剂型印刷油墨的墨膜中挥发起着重要的作用。

       当然还有温度、湿度、墨膜比表面积、高分子聚合物分子量多少、表面张力的大小等都直接影响着包装印刷油墨墨膜干燥的速度，尤其是里印复合后(熟化)附着牢度等等。

        一、油墨基础理论--"两维方法"

        推广"两维方法"已有两年了，其范围重点在上海、江苏、安徽、浙江、福建、山东、山西、四川。应国内外读者的要求，现介绍"两维方法"在包装印刷油墨中的应用，主要是在吸取赫尔德·布兰德推导的非极性分子混合时无热或吸热的体系，而对于强极性分子构成的体系，因为有氢键形成，混合时会放热，则该推导结果就不甚适用包装印刷油墨方面。为此，又根据雷伯曼设想的以氢键强度的表征平均值(相对值)来定量氢键力，并依其设定，弱氢键的平均值为0，中氢键的平均值为1.0，强氢键的平均值为1.7，计算公式Q1,Q2--为溶剂A、B在混合溶剂中的体积份数；A，B--为溶剂A、B的氢键力表征平均值。后来我们又从伯里尔的判断一种树脂在一种溶剂(或混合溶剂)中是否溶解时，首先要确认树脂和溶剂的氢键力大小的等级，然后依据该树脂和溶剂在相同氢键等级内的溶解度参数大小是否相同或相近的原则来判断该树脂在溶剂中是否溶解，是否当印刷后的墨膜光泽、附着等等，这样就将分子极性及氢键力对溶解性及印刷性等考虑在内了。此单一从溶解度(包括挥发率、表面张力等等)进行判断正确率达到了95％之多。所以说：经过两年多的推广应用收到了一定的成效--几乎不会像以前那样靠加加减减的"堆砌"技术方式而耗费人力、物力，特别是时间。

        二、油墨设计常识举例

        除了通常人们所需要的基本原理外，"两维制墨方法"主要是牢记原材料的溶解度、氢键力、表面张力和挥发速率等。例如：

①PA的溶解度为10.5，氢键力25.92，表面张力460，挥发率2.8。

②CN的溶解度为10.7，氢键力12.7，表面张力420～45，挥发率3.8。

③PE的溶解度为7.9～8.1，氢键力16.10，表面张力310。

④PP的溶解度为7.9～8.6，氢键力16.16，表面张力310。

⑤PET的溶解度为10.7，氢键力21.89，表面张力400～430，挥发率2.67。

注：溶解度一般控制在不大于1或不少于1，更重要的是各种材料的PH值指标的掌握和溶剂的PH值指标的接近，当然了，像CN(硝化棉)还有一个含氮量与溶解度的关系，一般来讲超12.5％的含氮量后几乎所有溶剂溶解不了了。

三、印刷墨膜的形成速率与印刷机械速度

干燥速度决定了印刷速度的快慢，为了方便应用，现介绍如下：

①0.7～0.9为30m/min；

②0.9～1.3为50m/min；

③1.3～1.9为80m/min；

④1.9～2.4为100m/min;

⑤2.4～2.8为120m/min;

⑥2.8～3.3为150m/min；

⑦3.3～3.6为180m/min；

⑧3.6～4.5为200m/min。

       另外，车间温度、湿度的高低和大小问题，以及油墨粘度的高低等在这里都要考虑进去。



四、一般复油墨配方的举例

钛白粉 20.0

HARDLEN-15-LP 7.0

丁酮 17.0

甲苯 56.0

注：①干燥速度：2.58

②溶解度：8.99

③氢键力：18.4

④表面张力：27.61

信息来源：汕头印刷网