耐蒸煮塑料油墨顏料的選擇及應(yīng)用

http://www.sxbltgs.net 　　時間:2018年9月6日　　關(guān)注數(shù):541 次

摘要：油墨的耐高溫蒸煮性主要指油墨的耐熱性，即墨層在受熱情況下抗變色的程度。塑料油墨的耐熱性主要指包裝在蒸煮、熱封和復(fù)合過程中的耐熱性，耐熱性差主要表現(xiàn)為墨層褪色、變色、圖文不清晰等。

油墨的耐高溫蒸煮性主要指油墨的耐熱性，即墨層在受熱情況下抗變色的程度。塑料油墨的耐熱性主要指包裝在蒸煮、熱封和復(fù)合過程中的耐熱性，耐熱性差主要表現(xiàn)為墨層褪色、變色、圖文不清晰等。

油墨的耐熱性主要取決于顏料和連結(jié)料，連結(jié)料的耐熱性差，受熱后會由白色變成棕黃色，因此，淺色油墨的耐熱性取決于連結(jié)料，彩色油墨的耐熱性則取決于顏料。本文將以紅色有機顏料油墨為例，對油墨的耐熱性和顏料的選擇進行分析探討。

有機顏料耐熱性實驗

耐蒸煮塑料油墨由不同樹脂組成的連結(jié)料及著色劑、輔助劑(如填充劑、潤濕劑、減黏劑等)構(gòu)成。有機顏料不溶于水和有機溶劑，是高度分散的微粒狀著色劑，顏色鮮艷，著色強度高，耐光性、耐候性、耐熱性、耐溶劑性、耐遷移性及分散性良好。

在本次實驗過程中，選用了4種紅色顏料作為塑料耐蒸煮油墨的著色劑進行測試，因為紅色顏料是印刷油墨常用顏料，溶劑墨中紅色有機顏料種類最多；而且紅色顏料的耐熱性一般分4級，色彩鮮艷，即使是細微的變色情況也能夠辨別。

1.實驗顏料及儀器

1）實驗顏料

本次實驗選用的4種紅色顏料是：

①金光紅C（黃光紅）顏料，顏料索引號：P.R.53∶1，為黃色粉末，一般采用C.L.T酸重氮偶合法生產(chǎn)。

②永固紅F4R（FR3560）顏料，顏料索引號：P.R.8，為色澤鮮艷的紅色粉末，耐堿性好，耐曬性一般，耐熱性差，遇濃硝酸呈藍光大紅色，遇濃硫酸呈黃光大紅色，遇氫氧化鈉不變色。

③立索爾寶紅BK(N53)顏料，顏料索引號：P.R.57∶1，為帶藍光的深紅色粉末，色澤鮮艷，著色力高，不溶于乙醇，溶于熱水后呈現(xiàn)金光紅色，耐酸堿性好，耐曬性一般，耐熱性達150℃，遇濃硫酸呈紅色，稀釋后為品紅色沉淀，水溶液遇鹽酸為棕紅色沉淀，遇濃氫氧化鈉呈棕色。

④永固紅2B（大紅）顏料，顏料索引號：P.R.48∶2，紫紅色粉末，不溶于水和乙醇，遇濃硫酸呈紫紅色，稀釋后呈藍光紅色沉淀，遇濃硝酸呈棕紅色，遇濃氫氧化鈉呈紅色，耐熱性好。

2）主要儀器

KGZ-1A光澤度儀;SM-Ⅱ型磨砂機;PB203-N型電子天平;XXQG02型蒸汽消毒器;XD型刮板細度儀;DMDE450光學(xué)鍍膜機;D-8401型A功能調(diào)速攪拌器。

3）實驗原料及藥品

樹脂A液、樹脂B液、DCHP、低分子蠟、4種顏料、甲苯(分析純)、丁酮(分析純)。

2.實驗用油墨的配制

先將樹脂A液、低分子蠟、DCHP、甲苯、丁酮按配方混合，充分?jǐn)嚢?0分鐘后，作為a部分；再加入適量樹脂B液充分?jǐn)嚢杓s60分鐘，作為b部分，使各成分混合均勻。

①將充分?jǐn)嚢韬蟮挠湍谷肷澳C中研磨，使研磨后的油墨具備油墨應(yīng)有的各種流變性及印刷適性。

②將制成的油墨裝入試樣瓶中，加蓋封緊，貼上標(biāo)簽，以待測試。

本試驗所采用的配方及制備過程均按照工業(yè)生產(chǎn)油墨的常規(guī)方法進行。

采用同樣質(zhì)量的原料配制的油墨，體積從大到小依次為金光紅C、永固紅F4R、立索爾寶紅BK、永固紅2B。其中，金光紅C油墨的體積大約是永固紅2B油墨的3倍。配制好的永固紅2B油墨非常稠，不易過濾，因此，在測試時，要先用溶劑將永固紅2B油墨稀釋到適當(dāng)?shù)臐舛取?/span>

3.實驗樣本的制備及耐熱性試驗

1）樣本的制備

將所制備的油墨分別網(wǎng)印在PET膜、BOPA膜以及經(jīng)過離子轟擊處理過的BOPA膜上。油墨性能的測試按照標(biāo)準(zhǔn)要求取樣，耐熱試驗參考金屬油墨耐熱性能測試標(biāo)準(zhǔn)，裁取20mm×100mmPET膜和BOPA膜若干條備用。

2）顏料耐熱性試驗內(nèi)容

①將4種顏料分別在100℃、40分鐘等5種條件下干烘處理，冷卻后同標(biāo)準(zhǔn)樣對比，考察其顏色變化情況。

②將８種油墨的試樣在100℃、40分鐘等5種條件下干烘處理，冷卻后同標(biāo)準(zhǔn)樣對比，考察其顏色變化情況。

③將４種油墨的８種試樣在100℃、40分鐘等3種條件下進行蒸煮和自來水水煮處理，冷卻以后同標(biāo)準(zhǔn)樣對比，考察試樣的顏色變化情況、褪色情況及水的顏色變化情況。

4.實驗標(biāo)準(zhǔn)

本實驗依據(jù)凹版塑料油墨檢驗方法國家標(biāo)A中，光澤度檢驗、細度檢驗、初干性檢驗、附著牢度檢驗、抗黏連性檢驗、顏色檢驗標(biāo)準(zhǔn)及油墨流動度檢驗標(biāo)準(zhǔn)進行。

實驗結(jié)果與討論

1.干烘對油墨和顏料性能的影響

1）干烘后油墨的變色情況

①評定標(biāo)準(zhǔn)

油墨和顏料的耐熱評定采用５級標(biāo)準(zhǔn)：5級，與標(biāo)準(zhǔn)色樣相同；4級，微有變色；3級，變色較輕； 2級，變色較重；1級，嚴(yán)重變色。

②實驗方法與結(jié)果

將薄膜試樣各3條和顏料同時放在恒溫箱中按規(guī)定的時間烘烤后，取出2塊試樣，待冷卻后以手觸摸不發(fā)黏，即可同標(biāo)準(zhǔn)樣本比較。表1列出了在不同條件下干烘以后油墨和顏料的變色情況。

2）結(jié)果分析

加熱溫度在135℃以下，溫度對薄膜油墨變色情況影響不大，金光紅C油墨的變色情況要比其他3種油墨稍微嚴(yán)重一些。加熱溫度高于135℃后，油墨變色加劇。綜合來看，永固紅2B油墨的耐熱性能要略好于永固紅F4R和立索爾寶紅BK兩種油墨。單純從顏料的耐熱性能來看，永固紅F4R要好于立索爾寶紅BK，立索爾寶紅BK略好于永固紅2B。

2.水煮對油墨性能的影響

1）水煮后油墨的變色情況

①評定標(biāo)準(zhǔn)與條件

水煮實驗的耐熱性評定標(biāo)準(zhǔn)和取樣方法與干烘一樣，在實驗中，采用蒸餾水進行水煮實驗，水煮溫度分別是100℃和120～121℃。

②實驗結(jié)果

100℃水煮后，永固紅2B水煮后顏色幾乎沒有變化；其他3種顏料油墨褪色比較嚴(yán)重，水的顏色呈現(xiàn)橙黃色；變色順序依次是金光紅C/PET薄膜 > 永固紅F4R/PET薄膜 > 立索爾寶紅BK/PET薄膜。表2列出了在不同水煮條件下試樣的變色情況。

2）結(jié)果分析

用100℃蒸餾水水煮以后，永固紅2B的效果最好，其他油墨也略有變色。121℃水煮以后，金光紅C油墨嚴(yán)重變色，因此可以排除金光紅C作為耐蒸煮油墨著色劑的可能。永固紅2B油墨A耐高溫蒸煮性能要略好于其他兩種油墨。BOPA薄膜蒸煮以后，有發(fā)黃現(xiàn)象，其上油墨變色情況比PET薄膜嚴(yán)重一些。這說明承印材料的變色也會影響著色劑的遮蓋效果。

通過水煮和干烘實驗后，已經(jīng)基本排除金光紅C顏料作為塑料耐蒸煮油墨著色劑的可能性。因此在后面的油墨性能檢測實驗中，不再測試金光紅C油墨的有關(guān)性能。

3.油墨各項性能的測定

1）油墨附著牢度檢驗

①參考標(biāo)準(zhǔn)為GB/T13217.7-91GB/T13217.1-91，檢測在溫度25±1℃，濕度65％±5%的條件下進行。

②檢驗結(jié)果及分析

將BOPA膜用真空鍍膜機進行3分鐘的離子轟擊處理，以提高薄膜的表面張力，之后與PET膜進行對比實驗(見表3)，可以得出以下幾點結(jié)論：

a.承印材料不同，與油墨的附著牢度就不同。立索爾寶紅BK油墨受材料的影響最大，永固紅2B等3種材料的附著牢度相對來說比較接近，附著牢度受材料的影響較小。

b.永固紅2B的附著牢度較好，永固紅F4R最差。

c.經(jīng)過離子處理后的薄膜材料，對各種油墨的附著牢度都有明顯提高。

2）油墨光澤度測定

①參考標(biāo)準(zhǔn):GB/T13217.2-91。檢測在溫度25±1℃，濕度65％±5%的條件下進行。

②檢驗結(jié)果及分析