胶版印铁油墨是什么?

胶版印铁油墨是什么?

 

金属胶印油墨 (简称印铁油墨) 是广泛用于以马口铁和铝板等为基材的各种三片罐、 两片罐、美术罐、喷雾罐、金属瓶盖、铝管和金属标牌等装饰印刷的一种烘烤固化型油墨。印铁油墨是以干性油或树脂为基料、特种颜料为主体的乳状质体。

(一) 胶版印铁油墨的组成

习惯上所指的印铁油墨,除了印铁白墨和彩色油墨外,还包括印铁底漆、白涂料和上光油三类产品。确切地说,这三类产品属于涂料的范畴,它们不能用印铁机印刷,而采用辊涂机滚涂。

每一种印铁油墨,无论何种色彩,大致都由这样几种成分组成:即颜料、连接料、填充料、润湿剂、干燥剂等。印铁油墨的基本组成如表1-1所示。

表1-1印铁油墨的基本组成

原料

油墨

颜料% 植物油改性合成树脂连结料/% 溶剂/% 助剂(催干、流平)/%
白油墨 50~60 47.5~36 2~3 0.5~1
彩色油墨 20~30 76~63 3~50 1~2
  1. 颜料

颜料是油墨的主体。油墨的着色作用和呈色过程均决定于颜料的性质。颜料是一种既不溶于水,也不溶于油和一般溶剂的色料。它与油墨里的连结料等经过机械搅拌混合成湿料,然后经过搅拌和研细,就成了油墨成品。印铁油墨中有许多颜料是特种颜料。根据颜料的化学性能,印铁油墨的颜料可分为有机颜料和无机颜料两种。无机颜料通常又叫矿物颜料,因为这种颜料一般由矿石研成粉末,然后再经过化学处理之后提炼而成的。例如白色颜料的种类很多,印铁油墨中常见的有钛白、锌白、白空土,其中以钛白最好。钛白即二氧化钛(TiO2),它的主要特点是:吸油量小,易粉化,折射率大,耐酸、耐碱性好,熔点为1600℃,相对密度为4的中性颜料,是目前最佳的白色颜料之一。锌白 (ZnO2,二氧化锌) 主要从锌铁矿中提炼出来,也是重要的白色颜料。在无机颜料中还有锌黄、铅黄、铂橘黄以及碳黑等均被用于印铁油墨。此外,还有两种特殊的颜料,即金粉和银粉。金粉的主要成分是铜,同时掺和少量锌及其他金属粉末。国产金粉基本上有两种色光,一种属于青光,另一种属于红光,金粉的色光主要靠锌粉来调节。金粉的粗细规格用目数来表示。金粉是由纯铜粉末经过球磨和抛光等工序制成的鳞片状粉末。银粉大多制成浆状,银浆又叫银粉浆,无机颜料的特点是耐热性、稳定性较好,但种类少,颗粒粗,着色力差,色泽不够鲜艳。

有机颜料分色淀类颜料、偶氮类颜料和钛箐类颜料三种。色淀颜料又叫基质颜料,是由染料加金属化合物如Al(OH)3(氢氧化铝)、钡白、锌白、石膏、油烟等,使各种 染料发生质的变化,产生了沉淀。色淀颜料的名称就是从这里来的。这种金属化合物 叫做色淀,由此而产生的颜料叫色淀颜料。印铁油墨中桃红墨就是耐晒桃红色淀颜料。偶氮颜料是由发色团偶氮基—N=N—而得名的。印铁油墨中常用的有立索尔宝红、立索尔大红。钛菁类颜料在油墨中用量最多,如钛菁红、钛菁蓝等,有机颜料中色淀最易褪色,钛菁类不易褪色。综上所述,有机颜料具有色泽鲜艳、色浓的优点,同时来源广泛。

印铁油墨和一般胶印油墨一样,也是利用油、水相斥的原理进行印刷的,所以选用的颜料首先应具备平版油墨所具有的一切性能,如颜料不溶于水和油、颜色浓度高、色彩鲜艳等。同时还必须具备能满足印铁油墨特殊要求的性能。比如,耐热、耐溶剂、耐蒸汽及耐晒牢度等。所以对颜料的选择十分重要,需经试验合格方可采用,如果颜料选用不当,不但影响产品质量,甚至可能造成印铁制品的报废。

  1. 连接料

铁皮不同于纸张,它本身没有吸收性能,因此,印铁油墨所用的连接料是氧化结膜型的,主要依靠干性植物油的氧化催干。印铁彩色油墨的连结料的选择除了和颜料一样需具平版印刷适性外,印铁油墨连招商料本身要耐热、柔韧性和抗冲击性能好,另外,连接料里面不能含有矿油之类的溶剂,因为光滑的金属表面无吸收能力,残余的矿油影响涂膜硬度。白墨和白涂料连结料则要求色泽要浅、耐热性好、抗冲击性能好,若用于罐头商标印刷还要求耐蒸汽性能好,另外就是要有适当的黏度、酸值等。印铁油墨用的树脂品种繁多,性能各不一样,如醇酸、胺基类型、环氧胺基,环氧酯、丙烯酸、乙烯类等,可以根据具体使用的要求进行选择。以下为几种主要的印铁油墨常用的合成树脂。

(1) 醇酸树脂 醇酸树脂系由多元醇、多元酸与脂肪酸酯化的产物。多元酸主要是苯二甲酸酐、间苯二甲酸、己二酸等。

油或脂肪酸主要有干性油和不干性油,前者如亚麻仁油,后者如蓖麻油、椰子油; 还有半干性油如豆油。印铁油墨用的主要是不干性油和半干性油改性的醇酸树脂,豆油醇酸涂膜的附着力,柔韧性好,但有泛黄现象,制彩色墨较为适合。椰子油醇酸保光保色性好,不泛黄,但涂膜附着力和机械性能稍差,蓖麻油也属不干性油,用它制成的树脂虽然附着力、耐冲击性能好,但施工性能比豆油醇酸差,主要用于耐高温不泛黄的白墨和白涂料。脱水蓖麻油醇酸干性好,但会泛黄,涂膜性能介于蓖麻油和豆油两者之间,常用作为彩色油墨或低温白墨的连结料。

改性醇酸树脂,系指在其成分中,除脂肪酸、多元醇、苯酐 (或间苯二甲酸) 之外,另外加入其他成分的醇酸树脂,如苯乙烯和丙烯酸酯改性的醇酸树脂,其优点是快干、改善光泽、提高附着力和硬度,主要用于白涂料和上光油。

(2) 氨基树脂 氨基树脂是指由某种含有氨基官能团的原料与醛类 (主要是甲醛) 缩合,再以醇类醚化制得的能溶于有机溶剂的一类树脂。例如三聚氰胺甲醛树脂,尿素甲醛树脂,六甲氧甲基三聚氰胺树脂等。这些树脂可以和多种树脂混合使用,如醇酸树脂、丙烯酸树脂、环氧树脂、乙烯树脂等。氨基树脂起加速固化,提高涂膜硬度和光泽的作用。

氨基树脂在加热烘烤的情况下,本身可以进一步缩聚反应而交联固化成膜,但这样的涂膜很脆,附着力差,所以不能单独使用。一般三聚氰胺树脂的热固化速度、硬度、抗水性、抗化学药品性比脲醛树脂优良,而脲醛树脂的附着力,和环氧树脂的混溶性比三聚氰胺好; 六甲氧甲基三聚氰胺树脂主要用于水溶性醇酸树脂,高固体分醇酸树脂,凡三聚氰胺树脂应用的场合它都适用,固化所需温度较高,用量可以比三聚氰胺树脂少,涂膜柔韧性、抗水性、光泽均好。

氨基树脂和醇酸、环氧等树脂经加热烘烤形成一个复杂的网状聚合物,使涂膜有优良的机械性能。

(3) 环氧树脂 环氧树脂是含有环氧基团的高分子化合物,由环氧氯丙烷和双酚A 合成的环氧树脂用途最为广泛。

环氧树脂是线型分子结构,属热塑性树脂,其结构中含有羟基和环氧基,这种活性官能团可以和其他许多合成树脂或化合物发生反应,它和脲醛树脂可按任何比例混溶,而与三聚氰胺树脂混溶性要差些,还可以和醇酸树脂、丙烯酸树脂、酚醛树脂等混溶。环氧树脂对金属的附着力优良,因为环氧树脂中含有大量的环氧极性基团,因此与金属的极性适应性好,所以涂膜附着力好。另外是热稳定性好、抗化学品性能优良,容易和其他树脂交链固化成膜。

环氧树脂按其分子量大小分为多种型号,各种型号具有不同的性能,可以满足不同用途的需要。

环氧树脂与其他树脂的混溶性随着相对分子质量的增加而降低,相对分子质量高,其羟基较多,官能度较大,固化快,同时高分子环氧树脂有较长的分子链,可以提高涂膜的弹性。由此可知环氧树脂品种不同,其性能也不同,要根据要求合理选用。

(4) 丙烯酸树脂 丙烯酸树脂色泽浅淡,耐热性好,光泽高,耐候、保光、保色性好,表面硬度高,附着力好,所以近年来印铁白涂料和上光油采用丙烯酸树脂逐渐 增多。

工业上为调整树脂的性能及降低成本,采用一些其他乙烯单体与之共聚合。所以,涂料工业的丙烯酸酯树脂经常是由丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯及其他乙烯单体的共聚树脂。

溶剂型聚丙烯酸树脂分为热塑性和热固性两大类,后者性能好,如固体含量高,与其他树脂混溶性好,涂膜坚韧,常用以配制白涂料和上光油。

热固性丙烯酸树脂依靠其侧链上的活性官能团,经加热可自己交联或加入其他树脂 (或单体) 如胺基树脂、环氧树脂等交联成体型的网状高分子化合物,前者为 “自反应” 丙烯酸树脂,后者为 “潜反应” 丙烯酸树脂。

  1. 溶剂

溶剂能降低油墨、涂料的黏度,增加流动性,方便油墨和涂料的施工,确保获得平滑、均匀、连续的涂膜。

溶剂对涂料中的成膜物质应具有良好的溶解能力,不含任何机械杂质以及游离的 酸、碱和水分等,而且溶剂本身不能和涂料的成分发生化学作用,有一定的沸点和馏程,合适的挥发速度,毒性低,无难闻的刺激性臭味; 贮存稳定,不分解、不吸潮、价格低廉,来源丰富。一般单一的有机溶剂很难满足上述要求,常用各种挥发速率快 慢不同的混合溶剂。溶剂的挥发速度快慢对涂膜的形成影响极大,挥发太快,内层的溶剂来不及移到表面,于是漆的表面先形成一层硬皮,而溶剂从内层逸出时就破坏表 层的完整,造成多孔而不匀的涂膜; 挥发太慢会造成针孔、流挂等缺陷。常用溶剂性能如表1-2。

表1-2 一般常用溶剂性能

溶剂 化学式 沸点/℃ 闪点/℃ 相对挥发速率

(乙醚为1)

二甲苯

丁醇

环己酮

醋酸丁酯

C6H4(CH3)2

C4H9OH

CO(CH2)5

CH3COOC4H9

135~145

117.75

156.7

126.5

29.5

35

47

23

13.5

33

40.4

11.1

乙二醇丁醚 HO(CH2)2O(CH2)3CH3 170.6 0.9188  
200号溶剂油   120~20 33 50
  1. 填充料

如铝粉、硫酸钡、碳酸钙、碳酸镁 (氢粉) 等都是印刷业经常用的填充料。在印刷性能不够良好,色彩不鲜艳的时候,加入适量填充料可以使油墨的性能得到一定的改善。但不宜多加,否则将影响油墨的浓度。目前印铁中常用的冲淡油就是铝粉与调墨油的混合物,在金墨及淡色中常用到它。

  1. 润湿剂

又叫展色剂,属于油墨辅助料一类。在印铁油墨中除特殊需要外,几乎是不用的。一般情况下,印铁油墨不宜用蜡质“展色剂”,否则会影响印刷性能和油墨的干燥。

  1. 干燥剂

通常称之为燥油。燥油放到油墨里,对于干性植物油或干性树脂的氧化结膜,能起到类似催化剂的作用,促使干性油膜吸氧聚合。许多金属氧化物及其他们的盐类,都可作催干剂。如铅、锰、钴、锌、钙、铝等,但采用最多的,效果较好的是铅、锰、钴三种。根据反复试验表明,如果单独使用一种金属催化剂,往往效果不够理想。例如铝、锰、钴它们各有自己的特性。铅能使油膜的底层干燥; 锰对中层干燥表现了良好的效果; 钴通常在促进表面层干燥中大显神通。三种金属的催干速度均较快。平常常接触的78#燥油,又称白燥油,这种燥油由铅、锰的盐类混合而成的干燥剂,颜色呈灰色。普通彩色印铁油墨都用此类燥油作干燥剂。另外一种红燥油,主要成分是金属钴的盐类。一般应用于膜层薄而 透明的油墨中,如将此类燥油用于其他彩色油墨,即容易发生表面干,内部不干的现象,因为加了红燥油后,表面结膜的速度大大超过了内部干燥的速度,表面结膜后就阻止了内部油膜分子的吸氧聚合反应。

气候湿度高,天气寒冷经常容易发生油墨膜附着力差即产生爆漆现象。这种爆漆现象是由诸因素造成的,但其中燥油的用量是一个重要因素。一般来说,78#燥油的用量在15%以内,红燥油不能超过5%,此外,不同品种的油墨对干燥油用量也不大一样。有的油墨本身自干,一般不用另外加燥。

 

(二) 胶印印铁油墨的特性

胶印印铁油墨与纸张印刷油墨最大的不同,在于油墨印在铁皮上后完全不能够渗透,它的干燥主要靠加热来实现,而且,印刷后的金属板 (皮) 需经过机械加工,成为各种容器,所以,印铁油墨又应具备与普通胶版油墨不同的性质。

  1. 印铁油墨的流动性

由于承印物表面为无吸收渗透性的金属板,所以印刷时网点容易发虚尤其是亮调区网 点容易丢失,还因为印铁工厂内设置的大型烘干道的原因,造成环境温度较高且温差变化 较大,致使油墨的流动性也随之变化较大,印刷时常出现油墨乳化及网点变粗的弊端。所以,印铁油墨相对纸张胶印油墨来讲黏度要高,一般为10~15,有的品种黏性指标可达15~20。流动度相对要小点。印铁油墨流动度一般为20~30mm。

  1. 印铁油墨的附着力

金属表面为非吸收渗透性的,尽管印刷前要对金属表面进行适当处理,但若对连结料树脂与金属表面的黏附性问题考虑不足,则油墨附着力往往不能满足印刷适性的要求。具体讲,连结料树脂除部分可与纸张胶印油墨通用外,还应根据承印物特点选用氨基树脂和环氧树脂。

印铁油墨连结料中仅含少量或不含矿油之类溶剂,因为光滑的金属表面无吸收能力,残余的矿油影响墨膜硬度。

  1. 印铁油墨的抗水性

由于印铁油墨要在非吸收渗透性表面印刷,所以相对纸张承印物来讲润版液难免会较 多地留于印版上,因而油墨更易被乳化,故油墨的抗水性较纸张胶印油墨要强。选择颜料和连结料时必须充分考虑这一重要因素。

  1. 印铁油墨的干燥性及耐热性

印铁油墨属热固型油墨,经印铁机印刷在金属表面,需经加热干燥,烘烤温度根据油墨的性质和烘房的热源不同,一般加热温度为150~180℃,通过加热,油墨连结料由低分子转变成大分子网状结构,形成一层坚韧的墨膜,固化干燥时间为10~15min,在这么短的时间内油墨必须彻底干燥且固着坚牢,才能适应后加工处理及加热杀菌要求。所以油墨具有良好的干燥性且其他性能不会因加热而发生变化,如退色、泛黄等。因此连结料树脂加热也不能泛黄,也就是油改性的油度应尽量减小。颜料的耐高温性要好,烘烤后,油墨的色彩保持不变。

  1. 印铁油墨的耐溶剂及耐湿涂性

为了使印刷面得到很好的光泽,一般印完油墨后都要立即在其上面涂布上光油,以保护印刷图案,提高光泽度。上光油中含有苯、酯、醇、酮类强溶剂,且涂布是在未进干燥烘道之前进行的,即所谓湿压湿涂布工艺,所以,印铁油墨应具有良好的耐溶剂性,要求上光油能均匀铺展于油墨膜上形成平滑的涂层,且油墨必须不溶解于上层涂料中,它们一起进烘道经加热干燥后也能继续保持平滑状态,不至于起皱,否则图案渗色、化色,影响产品的质量。此外为了使油墨和上光油能够很好的亲和黏附,油墨还必须具有合适的表面张力。

  1. 印铁油墨的耐加工性能

铁皮在印完后需根据不同用途要求进行弯曲、冲击、拉伸、卷边等加工成型,故油墨连结料经热固干燥后应具有相当的交联聚合度,也就是说合成树脂固化成膜后必须具备优良的机械性能,包括附着力、柔韧性、表面硬度和抗冲击强度,使油墨和底涂料及上光漆的黏附性不致因为机械加工而破坏。因而选择连结料树脂时必须考虑柔韧性这一关键指标,具体在制作连结料树脂时可适应加进长直链二元酸,如己二酸、壬二酸、癸二酸等化合物,以提高连结料的柔韧性。另外,在油墨配方中还应考虑加入适量增塑剂。

  1. 印铁油墨的耐光性

铁皮印刷后经机械加工制成罐类容器,长期陈列于商店柜台,经受自然光和照明光的照射,若印刷图文由于这些原因而逐渐褪色,将失去商品精美包装装潢的实际意义,降低内容商品的包装价值,所以要求油墨所用颜料的耐光性要优。

  1. 耐沸水和蒸汽杀菌性

印铁油墨还应具备耐沸水和蒸汽杀菌性。当印刷罐头商标时,要经过罐头杀菌工艺。 水果罐头一般为沸水煮30min,蔬菜和鱼肉类罐头一般为0.1MPa的蒸汽、121℃杀30~50min。经过杀菌以后印铁商标的色彩和光泽度应保持不变。

  1. 耐蚀性

作为印刷食品罐头的印铁油墨的耐蚀性要强,尤其是食品罐头的内涂料。

 

 

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