胶印油墨常用助剂的类型和使用方法

胶印油墨常用助剂的类型和使用方法

在胶版印刷工作中,我们经常会遇到各种不同的印刷问题,由于湿度、温度、纸张、机器速度等条件变化,常导致油墨在印刷适性方面出现一些问题,影响印品质量。其中有很多印刷问题的解决途径是,通过在油墨中添加不同的辅助剂来实现的。另外在工艺条件、承印物材料、外部环境变化等因素发生变化时,我们也会经常通过在油墨中添加某类辅助剂来改善油墨的印刷适性。因此,了解不同辅助剂在印刷油墨中能够起到的作用,以及熟练的掌握其使用方法、规律是十分必要的。

常用的油墨助剂有撤黏剂、稀释剂、干燥剂、抗乳化剂、防粘脏剂、防结皮剂和耐摩擦剂等。实际操作过程中,怎样才能正确掌握这些助剂用量呢?在下面的文章里面我们将对几种比较常见的辅助剂进行一些介绍。

胶印油墨连接料(联结料)生产制备用助剂

油墨连结料生产用重要助剂有蜡、凝胶剂和抗氧化剂。

1.蜡类

蜡可在油墨的干燥皮膜表面形成很薄的保护膜,使皮膜滑爽,提高耐摩擦性。此外,还可降低油墨黏性、防止蹭脏、防止结块,使油墨具有耐水性、斥水性及调节乳化性,有的蜡还具有消光和防止晶化等作用。选择蜡的品种和添加量,应根据需要及通过试验确定。我国印刷油墨中常用的是合成蜡类,例如:聚乙烯蜡膏,由30%~35%的低分子聚乙烯(聚合度40~200,分子量1000~6000)与70%~75%的高沸点链烷烃溶剂(馏程270~310℃)在120~150℃搅拌熔化均匀,并经冷却制成。也有直接使用微粉化聚乙烯蜡(粒径≤10μm),或以脂肪酸酰胺制成蜡膏使用,而微粉化聚四氟乙烯(粒径≤10μm)不仅对改善油墨皮膜的滑爽性和耐摩擦性有显著效果,还具有耐高温特点,虽然价格较高,但只需0.2%~0.5%的用量即可获得良好效果。

2.凝胶剂

凝胶剂(铝皂)也是制造油墨连结料的重要辅助材料。传统的铝凝胶剂主要有硬脂酸铝、异辛酸铝(2-乙基己酸铝)、低碳酸铝(C7-9酸铝)等。目前异辛酸铝、低碳酸铝还在使用,而异丙醇铝及其衍生物、活性有机铝化合物这类高档凝胶剂在油墨中已推广使用。用异丙醇铝及其衍生物作为油墨连结料的凝胶剂,对改善油墨触变性,提高光泽和印刷性能有很好作用。

活性有机铝化合物是目前油墨连结料用凝胶剂的佼佼者。如美国某化学公司推出的XCP-1002、KETALIN4F等,是铝的酰化物和螯合物,铝含量5.0%-5.5%,属于反应型铝凝胶剂,化学活性很强,可与树脂、植物油及颜料中的羧基或羟基形成亲和力强的共价键。在连结料中用量为0.4%~1.5%,可显著改善凝胶树脂油及胶印、凸印油墨的流变性,成墨身骨好,网点再现性、光泽度、固着速度及防乳化性能明显提高,在低质量纸张上也可获得良好的印刷效果。在树脂型连结料制造中使用这类有机铝凝胶剂可使调墨油黏度提高1-1.5倍,但黏性几乎不增,且稳定性好,多用于高档快干亮光胶印油墨制造。我国浙江省温州已开始生产高质量有机铝化合物,其中铝含量为5.2%-9.8%,性能与进口产品不相上下,已在高档胶印油墨中广泛使用。

3.抗氧化剂

抗氧化剂可抑制氧化聚合干燥型油墨连结料黏度变化和结膜过快而造成的浪费。主要有酚类、胺类、肼的衍生物、肟类、醛胺缩合物等。酚类抗氧化剂虽然在抗氧能力上不及胺类,但它具有不变色和不易污染的特点,常在油墨连结料中添加的有:对苯二酚、邻苯二酚、α-萘酚、β-萘酚、2,6-二叔丁基-4-甲酚(抗氧剂264,BHT)、丁子香酚等,其加入量须谨慎控制,过量会使油墨印刷后难以干燥。一般用量为连结料总量的0.1%~0.2%。

胶印油墨生产用油墨助剂

一、干燥性调整剂

由于我们在生产中会经常遇到油墨本身的干燥性能和我们希望得到的不同,因此我们会常常用到干燥性调整剂。干燥性调整剂一般可分为两种,促干剂和防干剂。

1.促干剂催干剂、干燥剂、燥油)。

促干剂俗称燥油,也有直接称为干燥剂的,在生产中如果遇到印刷速度快、承印物表面吸收性差等其他原因引起的墨层干燥速度慢或背面蹭脏现象的时候,经常会向油墨中添加适量的燥油。

燥油的主要成份:燥油的主要成份是钴、锰、铅等金属的有机酸皂类。燥油的催干原理:燥油的催干原理,并没有被很明确的定性,至今仍然被广泛的争论。下面两种是相对比较有说服力的解释:第一种,油墨中含有干性植物油,在干性植物油中常常会残留一些容易被氧化的磷脂类物质,这类物质在油墨的干燥过程中会优先与空气中的氧结合,而导致油墨中的干性油由于“缺氧”而降低干燥速度,当加入燥油后,燥油中的金属被还原成低价,而使磷脂类被氧气氧化前就已经被氧化,失去了“抗氧”作用,因此能够有效的降低油墨的干燥时间。第二种解释为,能够促进游离基生成,在氢过氧化物生成阶段,由于氢过氧化物很不稳定,会在燥油的催化作用下迅速分解,生成游离基,而金属离子本身并不会变化仍能继续作用,形成活泼游离基则会继续发生聚合反应。

干燥剂的用量要少,否则油墨搁置过程中,表面会出现氧化结膜现象(油墨结皮),影响油墨的使用。干燥剂分为红燥油和白燥油。白燥油的加放量控制在7%以下,红燥油的加放量因油墨不同而不同,黑墨和红墨可以加入2%~5%,其他油墨可加入1%~2%或不加(红燥油因有颜色影响到油墨原来的色相,现在已经很少用了)

燥油的种类

(1)红燥油

红燥油的主要有效成分为钴,催干性能极强,作用是促进墨膜表面干燥,具有加入量少且干燥效果明显的特点。胶印亮光快干油墨的加入量为0.1%~0.5%;胶印合成纸油墨的加入量为1%~6%,用量过多还会导致油墨在印刷机上结膜。另外由于红燥油本身的红色会对油墨的色相有一定的影响,所以在使用中要谨慎(具体用量见下文)。

红燥油组成:精制亚麻仁油、特级中国松香、醋酸钴。红燥油的主要原料是钴盐,呈褐色,半透明的液体,也是印刷油墨良好的催干剂。由于褐色钴对于浅淡颜色的油墨有一定的变色影响,因此不宜在比较浅淡的油墨中使用。然而,对深颜色的油墨(如黑墨、品蓝、青莲、射光蓝等干燥性很差的油墨)却很合适。它的干燥形式也是以氧化结膜为主,墨膜由表面到里面逐渐干燥,容易受到空气的氧化。因此,红燥油是表面干燥性很强的催干物质。它与白燥油混合使用,白、红燥油各占50%,可以达到用量少、催干快、副作用少的良好效果。红燥油对铝纸产品有增强油墨牢度的效果。一般情况下,红燥油用量在3%左右即可,最大的用量也不宜超过5%。

(2)白燥油

白燥油的其主要组成为铅、锰、钴的皂类,作用是促进油墨内层干燥,即使油墨从内到外彻底干燥,具有复合干燥的特点,用量要控制在1%~5%,最多不要超过10%,否则会降低油墨浓度。白燥油在使用中可单独使用也可和红燥油混合使用。白燥油的加放时间应当掌握在开印前加入,否则会由于加入时间过长而结膜或胶化。另外由于白燥油中有害金属的存在,在对食品包装的印刷中不能使用。

白燥油的组成:硼酸铅Pb3(BO3)2、硼酸锰 Mn3(BO3)2、特种干性油(桐油、氧化亚麻仁油)、萘酸钴及白节油等。白燥油的主要原料是铅、锰盐,呈乳白色糊膏状,对淡颜色油墨不会有变色的影响。浅淡一些的墨色都使用白燥油作为干燥剂。它的干燥形式主要是氧化结膜,油墨的表面和底层同时干燥。在一般情况下(温度在14~18℃),为了催干的目的,可在油墨中加入5%~10%的白燥油;特殊情况下,要求快速干燥的,最大的用量也不宜超过 20%。在油墨中加入过多的白燥油,不仅不能起到干燥加快的作用反而会使印迹发黏。
(3)新型干燥剂:由于其不含有有毒的重金属,使用效果也较前两种更理想,因此正在被广泛的接受和使用。新型混合催干剂配方,即异辛酸钴(钴含量8%):22.5%;异辛酸锰(锰含量6%):30.0%;异辛酸锆(锆含量12%):15.0%;链烷烃溶剂油(馏程270-310℃):32.5%,催干效果很好,值得推广使用。

燥油的用量
通过上面对原理的一些分析,我们会发现,燥油在油墨干燥过程中起到的作用是促进,而非改变油墨干燥的性质。另外无论是哪一种解释都会说明一个问题,就是油墨中的燥油加量并不是越多越好,当燥油加放到一定程度后,就不会再起到任何良性作用,反而会由于燥油中重金属的乳化作用导致油墨过度乳化,聚集在油墨中的水颗粒和水膜的抗氧作用会导致油墨进一步的缓干。

那么在油墨中加多少干燥剂能够很好的满足要求呢?见下表

油墨色别 白燥油用量(%) 红燥油用量(%)
5-10 2-5
5 2-5
青黄 3-4 1-3
3-4 1-3

2.防结皮剂防干剂、抗氧剂)

防结皮剂分为肟类防结皮剂和酚类防结皮剂两类,固体粒状酚类主要用于油墨连结料中,液体状酚类(如粗丁香酚)和肟类防结皮剂通常在调墨的最后阶段加入。常用的肟类防结皮剂有丁酮肟、丁醛肟。

酚类和肟类防结皮剂使用时应严格按产品说明给定的添加量使用。一般肟类添加量为配方总量的0.1%~0.3%。若添加量太少,效果不明显,添加量过大又会造成以下弊病:影响墨膜的干燥速度;对油墨及墨膜色泽有影响,导致色差,浅色油墨(尤其是白墨)墨膜泛黄。

在油墨生产过程中,防结皮剂应在调墨的最后阶段加入,或在装罐后喷洒一薄层,也可在印刷机短时间停机时(如一个班次)在墨斗部分喷洒保护。应避免先与干燥剂混合,否则会失去防结皮的效果。

有时会由于环境温度过高,或油墨本身的干燥性质过强,为了防止油墨在印刷机上氧化,影响油墨传输,而在油墨中适量的加入防干剂,能够对油墨的干燥起到一定的延缓作用。其主要成分为强还原剂(对苯二酚、邻苯二酚等),能够在油墨接受氧气前被优先氧化。防干剂的用量要严格的控制在1%以下,否则对印刷反而有害而无利。由于防干剂在印刷中的使用并不是很多,因此在此不作过多的介绍。

在印刷过程中采用喷雾方式添加,印刷机短时停机时,可将少量防结皮剂喷射到墨辊和墨斗上,能有效防止油墨结皮。特别是用合成纸油墨印刷时,必须使用防结皮剂。使用方法是,直接向墨辊表面及墨斗喷射。开机时须先用过版纸将旧墨带走,以免影响油墨的干燥性。

二、流动性和粘性调整剂

流动性调整剂是用来调整油墨的流动性、粘着性(TACK)和粘滞性(VISCOSITY)的辅助剂。

常用的此类辅助剂有:

1.撤粘剂(撤黏剂、撤淡剂、冲淡剂)

撤粘剂是由铝盐(如硬脂酸铝、八碳酸铝)、松香改性酚醛树脂、聚合亚麻油、低黏度醇酸树脂以及凝胶剂、蜡类(蜂蜡、石蜡、聚乙烯蜡)、矿物油和催干剂等经混合、炼制或研磨而成,撤淡剂一般为透明或半透明膏状或浆状流体,黏度大、干燥快、光泽好,对高温敏感。在存放过程中,有轻微的返粗现象。专门为亮光树脂油墨配套设计的产品,作为颜色调整剂使用,具备优良的光泽和良好的印刷适性。

撤粘剂的使用:撤粘剂稠而疏松柔软,没有黏着性。在油墨中的作用是降低油墨黏性(TACK值),同时又不影响油墨的身骨,不改变其流动度,撤粘剂能减淡墨色、增强光泽、提高墨体透明性和印刷效果。如果纸张表面强度差或环境温度过低,加之油墨本身黏性过大,印刷时会引起纸张拉毛、印版堆墨等故障,这种情况下应适当使用撤黏剂。对于轮转胶印油墨,加入量控制在3%~5%;对于单张纸印刷常用的胶印亮光快干油墨,加入量应在1%~5%。注意加入时要均匀、适量,否则会影响油墨的色浓度并在印刷过程中起脏。

冲淡剂在和油墨的调配过程中并没有比例限制,具体的比例要根据所要得到的油墨的色调来决定,在极浅色油墨的调配过程中要注意调整顺序,应当把少量的油墨向冲淡剂中加放,会使调配操作更方便和准确。

在平版和凸版印刷过程中,如果由于纸张的表面强度低、耐水性差、以及油墨的黏着性过大等原因导致纸张拉毛,而出现糊版、堆橡皮等故障,适量的添加可得到改善。另外要注意撤粘剂只会改变油墨的粘性而不会改变油墨的流动度。当油墨的流动度在32mm以上,同时黏度又过大时,使用膏状的撤粘剂可以保证油墨的身骨,保持网点的孤立完整。

撤粘剂在使用中尽量不要超过5%,如果使用过多反而会在油墨的墨层表面形成一层蜡层阻碍油墨的正常传递、阻碍油墨和氧气的接触,同时也会由于其本身的疏松特性会降低油墨的内聚力,也容易加剧油墨的乳化。这无论对于油墨的光泽还是干燥速度都没有好处。因此要严格的控制油墨中的撤粘剂的使用。

2.调墨油(稀释剂)

其作用一是使油墨变稀,增加油墨的流动性;二是降低油墨黏性。在印刷中因纸张质量较差,产生纸张拉毛、糊版等现象时,可通过加入少量稀释剂,增加油墨的流动性解决问题。常用稀释剂有稀释剂、6号调墨油及0号调墨油(号外油)。一般提高油墨的黏度的0号调油墨用量控制在3%~5%,降低油墨黏度的6号调墨油用量不得超过10%,

(1)稀释剂(高沸点煤油、矿物油、胶印油墨溶剂油、调墨油

油墨溶剂油稀释剂又叫矿油或者调墨油,所谓矿物油只是天然石油某一组份的通称,其概念是泛指从地下开采出来的天然原油或或由这种原油生产的产品,原油是一种组成极其复杂的烃类混合物。油墨溶剂油是采用加氢原料经过精密蒸馏切割石油原油,精制而成的石蜡基原油、中间基原油或环烷基溶剂油,产品具有颜色纯净、气味低微、溶解性好、环保性佳、用途广泛等特点。产品用于制造各种高档油墨(亮光胶印油墨、四色版胶印油墨、树脂胶印油墨、单张纸平版胶印油墨、胶印金银墨、铅印油墨、一体机油墨、轮转胶印油墨、丝网(网孔版)印刷油墨)。溶剂油粘度比六号油还小,能增加油墨的流动性,并降低粘度、粘性,具有用量少但效果明显的特点。用量一般在3%以下,加入后基本不影响油墨的光泽度和干燥性。

其主要成分为烷烃类高沸点石油溶剂。属于矿物型调墨油,在油墨中的加入能够降低油墨的黏度、提高流动性,而不影响树脂油墨的快固着能力。

矿物型稀释剂的使用:由于矿物油型稀释剂和油墨中的树脂具有可溶性,又具有不溶性(释放性),因此加入时应在搅动下逐渐加入,避免树脂析出。一般稀释剂的撤粘效果不错,一般加入1%可以降低一个粘性单位。关于使用中的用量的注意同上。

稀释剂适用于流动性小的胶印亮光快干油墨,适时加入可增加油墨的流动性能,且不影响油墨光泽及干燥性。用量是原油墨量的1%~5%。

(2)6号调墨油(6#调墨油、6#油)。

6号调墨油是粘度约150mpa.s/25℃的真空高温聚合亚麻油。在油墨中六号调墨油可同时降低油墨的黏着性和提高油墨的流动度,在机器墨辊干燥传墨性能不好时,六号油的适量加入可以明显得到改善。

六号油的使用:六号油的使用并没有明显的比例限制,在使用中大多是根据操作人员的经验加放。但六号油的过量加放会使油墨在印刷品上的固着变缓,使印刷品出现背面蹭脏、以及由于油墨过稀而在印刷品表面出现过分渗透,和表面晶化等问题。

适用于流动性小,黏性大的合成纸胶印油墨,适时加入可降低油墨的黏性,并增加流动性能;调墨时要均匀加入墨中,加入量也是1%~5%。加入过量会影响油墨的干燥性,注意胶印亮光快干油墨不宜使用。

(3)0号调墨油(0#调墨油)。

0号调墨油是粘度极高的真空高温聚合亚麻油,外观为不易流动的浅黄透明液体,粘度大于100000mpa.s/25℃,其性能已经和油墨中使用的连接料相似,所以调墨油的应用仅仅对油墨的物理性质(流动性)有所改变,而0号调墨油的作用正是要提高油墨的内聚力。

当出现以下一些情况,需要在油墨中添加0#调墨油

①需要提高油墨在纸面的固着力,使印迹结实并增强牢固度;

②控制油墨乳化和克服浮脏;

③减少连接料在纸上的渗透,防止油渗、粉化,增加印品光泽。

④用来克服堆版现象。

0#调墨油的使用:由于0#调墨油的黏度很大,故在和油墨混调的时候常常会有一些困难。应该用墨刀将厚调墨油拍打透彻,然后将要调的油墨取少量加入调墨油,然后继续拍打,在调入油墨当中,充分搅拌。适用于印刷时橡皮布堆墨(图文部分和非图文部分),印版、水辊上脏等情况。用量为2%~5%。

三、色调调整剂

1.透明油(维力油)

维力油的主要成分为,氢氧化铝、聚合油。具有良好的印刷性能一般同树脂油墨混用,除能对油墨的色彩饱和度有所降低,还会有效的减少玻璃化问题,用量不要超过1/3,在印刷最后一色时尽量不要使用维力油,以免降低墨层光泽。

尽量避免在快干亮光油墨中使用维力油,否则会造成墨层失去光泽,降低干性,甚至引起胶化,等弊病。

2.白油墨

白油是由碳酸镁、硬脂酸、聚合油等原料经加热混合后乳化而成的一种冲淡剂,为乳白色半透明油墨状膏体。其印刷适性并不好,但白油最大的优点在于价格便宜,所以白油经常作为印刷厂调配低档浅色胶印墨用的冲淡剂,所调成的浅色墨有时也在印比较好一点的印件上用来打底。

一般情况下不建议使用,因为白油墨本身颜料颗粒较粗,印刷适性不好,在印刷过程中非常容易堆胶皮、糊版、乳化,使用白油墨调配的淡色墨,在印刷中总让人很头疼。但有时一些比较特殊的情况下,比如需要比较厚实的、遮盖力比较好的淡色墨层时,也需要使用。为改变印刷适性,我们也常常将白油墨和亮光浆一同混合使用,即能够保持白油墨特有的性质,也能改善油墨的印刷适性,同时对提高油墨的光泽度和附着力也有一定的好处。

具体使用方式同冲淡剂的用法。

3.亮光浆

亮光浆由松香改性酚醛树脂、聚合干性植物、凝胶剂、蜡类、矿物油和催干剂等经高温炼制而成。亮光浆一般为黄褐色透明膏状流体,具有抗水性强、干燥适中、光泽强、塑性差等特性,在存放过程中有轻微的返粗现象。将亮光浆调入油墨中,能减淡墨色、增强光泽。

亮光浆主要成份为高级合成树脂、精制干性植物油、成胶剂与溶剂等原料,经高温炼制而成,为透明油膏状浆体。主要应用于快固亮光胶版油墨的冲淡,但也可各类油型树脂胶、铅印油墨作冲淡用,常被用作提高油墨光泽的优良辅助剂。

相对于以上的辅助剂亮光浆具有以下特点:

①能使冲淡后的油墨具有较好的印刷适性。

②经过亮光浆冲淡的油墨,能具有光泽强、干燥适中和印件网点清晰的特点。

亮光油除用于上光外,凸版印实地的油墨加入适量的亮光油,既可增大油墨的流动性,有利于布墨的均匀,并可极大地提高印刷墨膜的亮度,使墨层具有一定的耐磨、耐晒和防止褪色的良好作用。由于亮光油结膜快,加入油墨后使印刷墨层干燥速度也加快,故调墨时应充分考虑这一情况。

四、印刷适性与墨性调整剂

1.抗乳化剂

印刷中墨膜会不断与润版液接触,在水墨平衡状态下,适量润版液的进入,对油墨的流动性、黏性等没有明显影响。当水墨失衡时会出现两种极端情况,或是油墨疏水性过强,版上图文部分斥墨,导致印刷品产生白斑,线条变细、网点消失;或是油墨亲水性变强,墨丝变短,干燥变慢。为减弱这些影响,应及时加入抗乳化剂,其用量一般在1%以下。

2.耐摩擦剂

如果印刷品墨层表面出现因摩擦而掉色的现象,则说明油墨的成膜性较差,需要加入耐摩擦剂进行调整,加入量为1%~3%,用量不宜过大,否则会导致油墨光泽度下降。

3.防粘脏剂

由于印刷速度高,油墨在承印物表面固着和干燥时间短,容易造成印品背面粘脏的故障,因而需使用防粘脏剂。通常是用脂肪酸金属皂、蜡类、专用喷粉(以玉米淀粉或小米淀粉为主的混合物)等防止粘脏现象。脂肪酸金属皂主要有硬脂酸铝、锌、镁、钙等皂类;蜡类主要是低分子聚乙烯蜡、微粉化蜡、乳化蜡等。防粘脏剂可直接加入到油墨中起防止粘脏的作用,但金属皂和蜡类往往会降低墨膜的光泽,使用必须谨慎。脂肪酸金属皂或蜡类一般用量为油墨总量的0.5%~2%。

防黏剂又称防粘脏剂,由玉米粉、烟雾硅、高沸点煤油或玉米粉、六号油、醇酸树脂等材料组成。防黏剂加入油墨中,淀粉遇水膨胀可起到物理的隔离作用,从而起到防粘脏的效果。但该物质多半为与油亲和性不好的材料制成的,加入过多,会造成填塞网线和降低油墨转移的性能。适用于印刷品背面粘脏时,加入量为1%~5%。

结束语

由于油墨本身在出厂前就为按照科学配方配置而成的,每种成分都经过了比较严格的检验。而且油墨的各成份间存在平衡,外来组份的加入势必打破原有的平衡,使油墨品质受到影响。在使用油墨添加剂过程中切忌盲目,而且一定要遵循“添加剂尽量少加,能不加就不加”的原则,轻易不要相信各种添加剂上面所提供的优点。

当然适量的科学的对各种添加剂的使用能给印刷工作和印刷质量带来很多好处。

本文对在胶印生产中比较常见的辅助剂做了简单的介绍,当然在胶印印刷工作中还有很多能够在一定程度上改变和改善油墨性质的油墨辅助剂,如香料、防蹭脏剂等等,由于这些辅助剂使用仅限于比较特殊的用途,或应用已经渐渐快销声匿迹了,所以在此不做介绍。

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