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油墨的印刷適性(十四)
集萃印花網(wǎng)  2009-03-16 00:00:00

    【集萃網(wǎng)觀察】五、  油墨的氧化結(jié)膜干燥

    以干性植物油為連結(jié)料的油墨,吸收空氣中的氧以后,發(fā)生氧化聚合反應(yīng),使呈三度空間分布的干性植物油分子變成立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的巨大分子,干固在承印物表面。這種利用氧化聚合反應(yīng)使油墨由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài),形成有光澤、耐摩擦、牢固的油墨皮膜的過程,稱為油墨的氧化聚合干燥或油墨的氧化結(jié)膜干燥。

    膠印油墨、凸版印刷油墨、雕刻凹版油墨的連結(jié)料里都含有一定量的干性植物油,主要是依靠氧化結(jié)膜來完成油墨的固著干燥。印鐵油墨、絲網(wǎng)印刷油墨、也屬于氧化結(jié)膜干燥型的油墨。

    干性植物油主要有亞麻仁油、桐油、梓油、蘇子油等,不飽和脂肪酸是它們的主要組成成分。常見的不飽和脂肪酸有亞麻仁油酸、桐油酸、油酸、亞油酸等。不飽和脂肪酸的分子中含有兩個(gè)或多個(gè)雙鍵。雙鍵越多,不飽和程度越高,油料干結(jié)得越快。如果其分子結(jié)構(gòu)中含有化學(xué)性質(zhì)很活潑的共軛雙鍵(-CH=CH-CH=CH-)時(shí),油料的干結(jié)就更快。桐油里含有70—80%的有共軛雙鍵的桐油酸,是典型的共軛雙鍵干性油。

    干性植物油的成膜反應(yīng)很復(fù)雜,可以用過氧化物理論和共軛雙鍵加成理論來解釋。   

    過氧化物理論認(rèn)為:干性植物油通過過氧橋聚合成高分子的皮膜,是經(jīng)過下述過程來完成氧化結(jié)膜干燥的:氧化結(jié)膜干燥的初期,干性植物油因含有微量磷酯類有機(jī)抗氧劑,吸收的氧較少,氧化聚合反應(yīng)很緩慢,是干燥過程的誘導(dǎo)期。當(dāng)抗氧劑被破壞以后,干性植物油吸氧,鄰近雙鍵的亞甲基與氧發(fā)生反應(yīng),生成氫的過氧化物。這是干燥過程的氫過氧化物的生成期。

    實(shí)驗(yàn)證明,位于兩個(gè)隔開的雙鍵間的亞甲基,對(duì)于氧分子的活潑性很大。例如,亞油酸的吸氧速度是油酸的10—20倍,就是因?yàn)閬営退嶂写嬖谥@樣的亞甲基。

    氫的過氧化物很不穩(wěn)定,在光的照射下會(huì)分離成兩個(gè)游離基,其中一個(gè)是羥基.OH,這是干燥過程的分解期。

    游離基的化學(xué)性質(zhì)很活潑,當(dāng)它去攻擊另一個(gè)油分子時(shí),產(chǎn)生一個(gè)新的游離基,原來的游離基將生成穩(wěn)定的化合物。油的小分子便聚合成大分子,直到參加反應(yīng)的物質(zhì)分子結(jié)構(gòu)里無雙鍵存在時(shí),反應(yīng)停止,油墨變成高分子網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的干固皮膜,這是干燥過程的聚合期。

    如果與過氧化物反應(yīng)的物質(zhì)有兩個(gè)或多個(gè)雙鍵,反應(yīng)將繼續(xù)下去,分子量越來越大,油墨的粘度逐漸上升,直到?jīng)]有雙鍵時(shí),油墨的氧化聚合反應(yīng)停止。

    另外,含有共軛雙鍵的干性植物油(如桐油)和氧可以直接生成過氧化物,然后通過分子重排產(chǎn)生氧橋相連的脂肪酸高分子。

    油墨的氧化結(jié)膜干燥,無論是通過過氧橋聚合,還是通過共軛雙鍵加成聚合,反應(yīng)均發(fā)生在不飽和酸的雙鍵上,所以,干性植物油的雙鍵越多,氧化結(jié)膜干燥越快。

    干性植物油的氧化結(jié)膜速度一般很慢,需要加入一定量的干燥劑來調(diào)節(jié)。干燥劑是氧化聚合反應(yīng)的催化劑,它縮短氧化聚合反應(yīng)的誘導(dǎo)期,并加速過氧化物的生成。

    氧化結(jié)膜干燥除了受到干燥劑的影響外,還和油墨的顏料、承印物、作業(yè)環(huán)境、工藝條件有關(guān)。

    無機(jī)顏料,除炭黑為無定形的碳元素以外,絕大部分都是金屬的鹽類,如鉻黃、鐵藍(lán)等,本身對(duì)油墨就有催干作用,用它們配制的油墨干燥起來比較快。大多數(shù)的有機(jī)顏料對(duì)油墨無催干作用,尤其是分子結(jié)構(gòu)中有酚、苯酚、胺、苯胺、萘酚等基團(tuán)時(shí),能抑制連結(jié)料的氧化聚合反應(yīng),用它們配制的油墨干燥速度都比較慢。

    作業(yè)環(huán)境的溫度升高時(shí),油墨干燥加快,一般是每升10℃,干燥時(shí)間縮短一半。環(huán)境的濕度增大時(shí),干燥速度要減慢。

    紙張的PH值對(duì)油墨的氧化結(jié)膜干燥的影響很大,pH值越小,干燥越慢。

    膠印潤版液的PH值對(duì)氧化結(jié)膜干燥速度的影響也很大,pH值低于3.8時(shí),油墨中的干燥劑因酸度過大而失效,干燥時(shí)間因而增長。

    六、  油墨干燥的測(cè)定

    油墨干燥的測(cè)定,即是測(cè)定油墨干燥的速度,或者在一定的條件下測(cè)定油墨的干燥時(shí)間。由于油墨的干燥方式比較復(fù)雜,油墨干燥的測(cè)定方法也各不相同。常用的有下面幾種方法。

    壓力摩擦法一般用來測(cè)定滲透干燥型油墨的干燥速度。這種方法是將油墨的刮樣覆蓋在新聞紙上,然后每隔一定的時(shí)間,在固定的壓力下進(jìn)行摩擦,從開始刮樣到新聞紙不再因摩擦而染色的時(shí)間,即是油墨的干燥時(shí)間,用以表征油墨的干燥速度。

    壓痕法一般用來測(cè)定氧化結(jié)膜干燥型油墨的干燥速度。這種方法要在油墨干固儀上測(cè)定。干固儀的種類很多,原理基本相同,這種方法還先要在印刷適性儀上印出油墨試驗(yàn)條,然后在試驗(yàn)條上覆紙,一起固定在干固儀上,干固儀開始工作。干固儀的托紙板自左而右做間歇的運(yùn)動(dòng),時(shí)間間隔可以在開機(jī)前選定;壓痕機(jī)構(gòu)即可上下移動(dòng)又可做前后的運(yùn)動(dòng),下移時(shí)便壓在覆蓋膜上,前后運(yùn)動(dòng)便可在覆紙上留下墨痕。隨著油墨的干燥,經(jīng)過一定的時(shí)間,覆紙上便不再有墨痕出現(xiàn)了,這個(gè)時(shí)間就用來表示油墨的干燥速度。油墨的干燥時(shí)間T可按下式計(jì)算:

      T = T0 + nT1

    式中:T0是從印刷試驗(yàn)條到干固儀開機(jī)時(shí)所經(jīng)歷的時(shí)間,T1是壓痕的時(shí)間間隔,n是覆紙上墨痕的條數(shù)。

    揮發(fā)性油墨的干燥速度要用初干性和徹干性來表示。初干性即油墨的固著速度;徹干性即油墨徹底干燥的速度。初干性和徹干性要用刮板細(xì)度計(jì)來測(cè)定。方法是先將凹印油墨放入刮板細(xì)度計(jì)的凹槽內(nèi),用刮刀沿凹槽刮平,再迅速地覆蓋上空白紙張并轉(zhuǎn)壓。30秒時(shí)紙張上不出現(xiàn)墨痕所對(duì)應(yīng)的刮板細(xì)度計(jì)上的刻度值,即表示油墨的初干性,以mm/30秒計(jì);在刮板細(xì)度計(jì)的100μm處紙張上不出現(xiàn)墨痕的時(shí)間,即表示油墨的徹干性,以s/100μm計(jì)。

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