丝印油墨的成分与性能分析

    【集萃网观察】丝印油墨有着良好的触变性，外形呈稀松浆状态，其特点在于当油墨处于静止时，其流动性差，一旦受外力作用，该墨流动性陡增，所以使用油墨刮印时，可以通过印版网孔，能在承印物上迅速流平，形成图像。就是这样一种特性，报纸墨膜不会在干燥后残留丝印的痕迹，又不会导致印出图像外溢扩大。

　　丝印UV油墨要满足上述要求，活性单体的黏度要小，撤黏能力要强，而且它在油墨中的用量尽可能大些。因网印墨膜厚度大，着色剂的用量可以减至最低限度。即使其用量降至5%左右，油墨仍然可获得相对不透明的色调。其典型配方如下。

　　一、丝印UV油墨成分

　　反应性齐聚物 35～60（wt%）

　　活性单体 15～50

　　光引发剂 3～7

　　着色剂 10～30

　　添加剂 1～5

　　合计 100

　　上述配方中的反应性齐聚物，通常以环氧双丙烯酸酯为主，如附着力欠佳时，可与聚酯双丙烯酸酯或聚氨酯双丙烯酸酯混用。应用中，常常选用的活性单体有三丙二醇二丙烯酸酯和己二醇二丙烯酸酯等。网印UV油墨的光引发剂，往往选用二种以上的混合体，如二苯甲酮、硫杂蒽酮和安息香醚类等。为增进光引发效果，还常配以有机胺作活化剂。

　　二、丝印印油墨的性质

　　1.粘度。

　　粘度，又称内摩擦，是一层流体对另一层流体作相对移动时所产生的阻力。它是流体内部阻碍其流动的一种特性。油墨粘度一般用“泊”、“厘泊”来表示。丝印油墨粘度约在4000至12000厘泊之间。

　　粘度过大油墨对承印物润湿性差，不易通过丝网转移到承印物上。造成印刷困难，印迹缺墨。

　　粘度过小，会造成印迹扩大，致使印刷品线条合并，成为废品。

　　粘度指标可以使用粘度计进行测量。

　　粘度变化与印刷造性的关系是：油墨在印版上，粘度愈稳定愈好，但转移到印件上后，粘度变大愈快愈好。触变性则对前者不利，对后者有利，因此适当地触变性是可取的，而剪切变调对印刷有害无益。

　　加溶剂、稀释刑或增塑剂，可降低粘度；加填料、颜料、硅化物，能提高粘度。

　　2、触变性。

　　触变性是指液体由于应力粘度降低而后又恢复其原来粘度的能力。在丝印过程中，表现为油墨在静止一定时间后变稠，粘度变大，搅动后又变稀，粘度也变小的一种可逆现象。因为，油墨中颜料颗粒的外形是不规则的，尽管吸附了一层连结料，也是一种不规则的圆球。所以，在静止一定时间后，颜料颗粒就会接触或相距很近，造成相互吸引，阻碍颗粒的自由活动，油墨就变稠、变粘。然而，这种暂时稳定的结构，被外力搅动后，很快被破坏，解除了颗粒之间的相互吸引力，颗粒的自由运动又得到恢复，流动性提高了，油墨变稀，粘度下降。

　　丝网印刷油墨的触变性越小越好。为消除这种不利因素，在印刷之前，要充分搅拌油墨，使之恢复常态，然后进行印刷。

　　油墨中的颜料颗粒越木规则，多角多孔，如黑墨，其触变性就大。反之，如黄墨，其触变性就小。油墨中连结料多，颜料少，触变性也小，反之则触变性大。另外连结料的不同对触变性影响也很大，如聚合植物油所制作的油墨，其触变性小，如高分子树脂作连结料，其触变性大。

　　3.屈服值。

　　屈服值是指对流体加一定外力，从弹性变形到流动变形的界限应力，也是油墨开始层流时必须施加的最低应力。屈服值太大，油墨发硬，不易打开，输墨不便，流平性差；屈服值太小，印刷细线和网点再现性差。丝印墨层较厚，故屈服值不能太小。丝印油墨根据不同要求，屈服值可由1000dyn/c?到3000dyn/c?，印刷精细线画时，屈服值宜取高值。

　　4.流动度。

　　流动度是粘度的倒数。即：粘度大，流动度小；粘度小，流动度就大。

　　油墨的流动度可以看作是在无外力作用下，一定量的油墨在一定时间内和一定的平整面上自然流动的程度。油墨的流动度可以衡量油墨的稀稠。在丝印油墨中其流动度一般控制在30～50mm。测量方法是取一毫升油墨，在250克的压力经15分钟后，测量其直径即可。

　　油墨的流动度大，印迹易扩大，使间隙小的细线条分辩不清以至合并；流动度小，印迹中线条易断线缺墨，印刷也困难。

　　5.可塑性。

　　可塑性是指受外力作用变形后，能完全或部分保持其变形的性质。

　　丝印油墨是介于流体和半固体之间的浓调悬浮胶体，所以它既有流动性，也有可塑性。颜料和其它固体含量高，油墨就显得稠，可塑性就大；颜料和其它固体含量低，油墨就稀薄，可塑性就小。丝印油墨要求有一定的可塑性，以保持印刷的精度，否则印刷的线条极易扩大。

　　6.表面张力。

　　油墨的表面张力关系到油墨的转移性能和印迹在承印面上的稳定性。这种关系，在光面材料，特别是塑料表面上印刷时，显得更为突出。例如，当油墨的表面张力大于承印面的表面张力较多时，印迹会收缩，甚至出现鱼眼状的小孔；若承印面与油墨的表面张力相近，而网版的表面张力又大于承印面的表面张力时，印刷会出现堵网现象。这些情况，可借添加表面活性剂、微晶石蜡、硅化物等加以调整，使油墨的表面张力等于或小于承印面的表两张力，以获得良好的印刷效果。

　　7.细度。

　　细度是表示油墨中颜料及其它固体原料颗粒的大小，及其这些颗粒在连接料中分布的均匀程度的指标。可用细度计把适当调稀后的油墨从细度计凹槽的最深处刮到平处，立即对光倾斜15现察。看油墨中颗粒至少15个在某一刻度范围内，其值即为该油墨的细度。

　　丝印油墨的细度一般在15～45微米之间。细度太粗，在印刷中会产生糊版，印不出图案。如丝网较粗，细度也可相应加粗。一般最粗的颗粒应低于网孔面积的四分之一。

　　油墨的细度与固体粉末的细度是不一样的，后者指粉末的基本颗粒尺寸，它是很小的，见表3-12。其中一般颜料的基本颗粒尺寸小于lμm，实际上颜料是以若干基本颗粒粘连在一起的聚集状态（尺寸可达50μm）加入到油墨连结料中的，经研磨，聚集体分散开，分散得愈好，油墨颗粒（细度）愈小。一般油墨的细度为5μm左右，特细的可达1～2μm。细度会影响到墨膜的光泽及油墨的流变性。

　　表3-12 几类颜料的颗粒尺寸

　　颜料名称 颗粒尺寸（μm）

　　一般颜料 <0.1

　　二氧化钛 0.25

　　炭黑 0.01～0.1

　　荧光颜料 1.2～50.0

　　金、银粉 厚：0.1～2.0

　　直径：1～200

　　彩箔颜料 >200

　　8.粘弹性。

　　粘弹性是指油墨受利板压力后被剪切断裂，丝网版弹起，油墨迅速回弹的性能。油墨和承印物粘接，和丝网脱离，出现迅速缩回的现象，是典型的油墨粘弹性现象。

　　油墨的粘弹性，对丝印影响较大的是出现拉丝现象。拉丝现象就是当刮墨板刮过，网版弹起瞬间，在网版与承印物之间出现很多油墨细丝。这是丝印中最忌的现象，不仅易使印刷品和网版粘脏，甚至会使印刷无法进行。

　　拉丝长短与油墨的粘度有关。粘度大，墨丝长；反之则短。为此常加减粘剂或降低树脂的分子量等来降低油墨粘度，改善油墨粘弹性，减少拉丝现象。

　　拉丝现象还与作用力的时间有关。同一油墨，若分离速度很快呈弹性分裂，则墨丝短；分离速度很慢，则油墨像纯液体一样完全流下，不成丝。

　　9.干燥性。

　　丝网印刷既要求油墨在网版上能够较长时间不干燥结膜，又要求在印刷后，在承印物上干燥越快越好。这样可以保持印迹的清洁，节省场地，加快印刷速度，提高质量。

　　丝印对油墨的干燥性要求，在多色连续套印时尤为突出。一般采用的干燥方法有自然干燥、热风干燥、紫外线干燥、电子束照射干燥、红外线干燥、微波干燥等多种形式。

　　测定油墨的干燥程度，可采用简易方法。即制作一块宽1.5cm、长4cm。晒好图像的丝网印版，将油墨印在承印物上。观察油墨，以不粘纸为标准，计算自印刷后多长时间不粘纸，便可测定出这种油墨在此种承印物上的干燥时间。

　　对于丝网印刷来说，网上慢于及印迹快干的油墨，才是理想的丝网印刷油墨，光固、热固及热印冷固等油墨就是因此而产生的。

　　10.硬度。

　　指墨膜受压变形的程度，可用油漆及涂料工业用的硬度计测量。从印品应用出发，硬度也可用耐划破性度量，如用相同的力，以不同硬度（H）的铅笔刻划充分干燥（印后48小时）的墨膜，以能刻破墨膜的铅笔的H值为所测油墨的硬度。硬度对金属、硬塑及玻璃等刚体的装演印刷甚为重要。

　　11.耐光性。

　　是指油墨印迹在目光照射下色泽稳定程度的一种性能。它取决于颜料的耐光性、墨层厚度、连结料及填充剂等的性能。包装印刷和室外广告对油墨耐光性的要求甚高，室外广告常要求历时3～5年，印品色彩无明显变化。光的照射会使颜料发生化学（如氧化或还原）反应和物理（晶体）变化，导致颜料变暗、变淡以至完全退掉。

　　耐光性的测定常用“8级日晒牢度蓝色标准”与印样一起放于退色仅中曝光若干小时（20或40），然后取出比照，找出试样与哪级标准接近，该级号即为试样的耐光水平。“8级日晒牢度蓝色标准”是在羊毛织物上，染以8种不同牢度、相同浓度的蓝色染料，它们在等量光照下，会出现8种不同的退色情况，H经退色最严重，8级最不易退色。

　　12.耐效性。

　　视热加工要求而异，印品的油墨应在热压中不被拉脱。检测方法是将一片印刷品与一张洁净铝箔叠合在一起，用实际生产时的温度、压力和时间处理之，冷却后分开印品与铝箔，观察油墨转移到铝箔上的情况。

　　13.耐化学力。

　　油墨的耐水、酸、碱及溶剂的能力，统称为耐化学力，其测定标准与方法要从应用目标出发，目前常用的有浸泡法和湿擦法。

　　浸泡法是将干燥后的印品，浸泡在选定的水、酸、碱及溶剂中，经一定时间后取出，比较印品浸泡前后的变化程度。

　　湿擦法是将布用选定的溶液浸湿后，在干燥后的印品上往返湿擦若干次（50～100），再比较印品湿擦前后的差异。

　　其它如油墨的颜色、光泽度及透明度（或遮盖力），分别用色度仪、反射光泽度计及密度计（或遮盖力仪）予以测定，读者可参考有关印刷油墨的标准，这里不再赘述。

　　14.丝印油墨的固着牢度。

　　油墨是丝网印刷中最重要的材料，在整个印刷过程中占有极其重要的地位。因为丝网印刷的对象相当广泛，如纸张、金属、塑料、玻璃、木材、陶瓷和各种纺织品等等。所以正确掌握油墨的性能，是顺利进行丝网印刷的必不可少的条件。

　　丝印油墨最突出的～个问题是印刷后油墨在承印物上的团着牢度。没有固着牢度，就等于没有印刷，还会造成很大的浪费。固着牢度问题涉及到油墨和承印物的粘结机理。目前一般认为影响油墨固着牢度的原因有以下清点。

　　①树脂的影响。树脂是构成油墨连结料的主要成分，油墨的固着效果与树脂性能有密切关系。

　　a.分子量。若树脂的分子量与承印物的分子量太接近，油墨溶剂不易选择。若树脂的分子量太大，为使油墨达到丝印要求的粘度，则油墨中固体（树脂）含量就太少，造成溶剂浪费。分子量高，溶点亦高，在溶剂中难溶解，对附着效果不利。若树脂分子量太小，则内聚力与相容性太差，附着效果就差。配墨树脂的分子星选择是重要的，必须适宜。

　　b.玻璃化温度。高分子链段运动只有在玻璃化温度以上，才具有显著的扩散速度。整链运动只有在更高温度下才能进行。对室温固化油墨其树脂的玻璃化温度应很低，这显然对附着效果有利。对于热固化油墨，加热温度应高于玻璃化温度，低于承印物的热形变温度。附着效果与操作（干燥）温度有关。

　　c.树脂的组分。树脂分子中的官能团、支链结构等直接影响油墨在承印物上的固着效果，因此丝印专用油墨对不同承印物越来越专一。单一树脂往往满足不了专用丝印油墨的需要，事实上，采用两元或三元共聚树脂、混合树脂，对树脂改性等方法能配制出质地优良的油墨。选择合适的树脂组分对固着效果有利。

　　d.树脂单体的元素含量。合成树脂单体某元素含量的改变，使树脂的性能也随着变化。设计油墨配方时，合成一些特殊的树脂，将大大改进油墨性能。树脂单体某一元素含量的改变，将导致树脂某一特性的突出变化。

　　e.树脂的极性与结晶性。极性的存在利于固着效果，但高极性的线型聚合物，结晶性也高，可采用共聚和接技对树脂改性来破坏结晶性，保持极性。

　　实践表明，环氧树脂对木材、金属、某些塑料等许多物质能产生化学键，故许多专用丝印油墨常采用环氧树脂来配制，以期达到理想的固着效果。

　　②溶剂的影响。配制油墨的溶剂也影响固着效果。我们知道，采用的树脂和溶剂的溶解度参数相近是合适的，对于承印物溶解度参数也要同时考虑相近。但是对于塑料丝印油墨还要从其它丝印效果来通盘考虑（其它专用油墨也应这样）。

　　a.树脂和溶剂的溶解度参数相近，利于溶解。

　　b.塑料和增塑剂的溶解度参数相近利于增塑。

　　c.油墨的溶剂与塑料的溶解度参数相近对固着效果有利，但要防止塑料表面过于受油墨溶剂的侵蚀（甚至引起塑料产生形变）。

　　d.油墨溶剂、塑料增塑剂的溶解度参数相近易造成增塑剂被萃取或抽出。

　　e.高沸点溶剂使用过多固着效果下降。

　　f.溶剂选用不当固着效果差。溶剂的使用要从多方因素来考虑，所以油墨溶剂常使用三种以上的混合溶剂。

　　g.油墨中的溶剂和连结料（高分子聚合物）和承印物接触,对承印物表面进行溶胀和溶解，使承印物和油墨中的连结料相互扩散，形成一层混合后无界线的中间层，导致了界面的消失，形成油墨和承印物的牢固结合。

　　扩散过程是油墨溶剂对承印物表面溶解的过程，而承印物的溶解与否，则决定于油墨中的连结料和溶剂的极性。只有油墨和承印物的极性相似时才能溶解，才具有粘合牢度。

　　油墨中的连结料一般是线型结构的大分子聚合物，其分子两端很容易向承印物内扩散，短侧链不利于扩散，大支链有利于扩散。

　　连结料的分子量大、链长，其渗透慢，扩散也慢。分子量小，则渗透快，粘结力大，但本身内聚强度小。因此作为连结料的高分子聚合物需要有一最佳分子量，既利于扩散，又有一定内聚强度。

　　连结料在向承印物扩散过程中对温度较敏感，提高温度能促进大分子的布朗运动，有利于扩散的速度和能力，也有利于油墨的粘结牢度。

　　③添加剂的影响。种类繁多的添加剂，将大大改善油墨的性能。对固着效果有作用的添加剂有：

　　a.交联剂。交联剂不但可提高油墨的固着效果而且能大大提高油墨的硬度、耐溶剂性能、耐水性能及干燥速度等。

　　b.偶联剂。偶联剂促使油墨中树脂及高分子承印材料产生偶联作用，可提高油墨的固着效果。

　　c.增塑剂。增塑剂可使墨膜的柔软性得到改善，同时对固着效果也有利。

　　④油墨性能的影响。油墨的润湿性好，对固着效果有利，若承印物还没浸润，油墨已经干燥或固化，则固着效果差，这涉及油墨的流动性能问题。流动性能还和丝印的其它因素有密切关系，这里仅着重讨论固着效果。

　　a.配制油墨，必须控制溶剂的挥发速度，高沸点溶剂的存在利于流平。

　　b.采用适当分子量的树脂来配制油墨，树脂的粘度越高越不利于油墨流平。

　　c.油墨中添加适当的流平剂。

　　⑤承印物的影响。承印物材质直接影响着丝印油墨的固着效果。针对木同承印物配制专用油墨，是克服这一影响的一个办法。通过对承印物的改性、表面处理等办法，也可改进油墨在承印物上的固着牢度。

　　a.通过对承印物的改性能提高油墨的固着效果。如果对难于丝印的烯烃类加入某些填料，如在聚丙烯树脂中加入些BaSO4，同时再混入些无规聚丙烯，其制品对油墨的固着效果将会有较大提高。

　　b.对承印物表面进行清洁处理，也能提高油墨在其上的固着牢度。承印物表面的灰尘、油脂、污物的存在使油墨难以固着，必须清除。

　　c.对承印物表面进行氧化、改变承印物的表面状态等，将极大地提高油墨的固看效果。通常难于丝印的烯烃类，经化学处理、火焰处理、电子冲击等处理就能较顺利地进行丝印。

　　d.用偶联剂对承印物进行预处理，促使表面基团的活化，也能改善油墨在承印物上的固着效果。

　　来源：我的耗材网