Основы чернил
Чернила— важнейший материал, используемый в полиграфии, служащий веществом, образующим текстовую и графическую информацию в процессе печати. Он напрямую определяет тон, цвет, четкость и другие аспекты изображения на печатной продукции. С развитием технологий печати разнообразие чернил продолжает расти, и существуют различные методы классификации.
ЛД ПАКЕТ — предприятие с более чем 30-летним опытом работы, использующееГРАВЮРНАЯ ПЕЧАТЬ, флексографская печать и цифровая печать. Каждый продукт соответствует китайским стандартам и стандартам FDA при строгом контроле, начиная с источника, включая сырье, такое как пленки, чернила, растворители и многое другое.
Если классифицировать по способу печати,ЧернилаОбычно их делят на несколько категорий: краски для офсетной печати,ГРАВЮРНАЯ ПЕЧАТЬ Чернила, флексографская печатьЧернила, краски для трафаретной печати, цифровые чернила, специальные чернила и многое другое. Если классифицировать по методу сушки, чернила обычно делятся на пленкообразующую сушку, сушку проникновением, летучую сушку, радиационную сушку и другие типы сушки. Из-за различных типов и соотношений связующих веществ в чернилах сушка часто осуществляется за счет комбинации двух или более форм.
Что касается чернил, используемых в композитных пленочных изделиях, то большинство из них представляют собой летучие высыхающие чернила, в которых связующее вещество состоит из твердой смолы и большого количества летучего растворителя с низкой вязкостью. Твердая смола растворяется в растворителе, равномерно распределяя пигмент в связующем. После печати на подложке растворитель быстро испаряется и высыхает, образуя пленку. В печатных машинах, оснащенных устройствами нагрева и сушки, растворитель может быстро испаряться, что позволяет печатать на невпитывающих материалах, таких как пластиковые пленки.
В настоящее время на пластиковых пленках обычно печатают с помощьюГРАВЮРНАЯ ПЕЧАТЬ, а в последние годы некоторые из них перешли на флексографскую печать.ГРАВЮРНАЯ ПЕЧАТЬЧернила и краски для флексографской печати обычно подразделяются на чернила на основе растворителя и чернила на водной основе. В этой статье в основном обсуждаютсяГРАВЮРНАЯ ПЕЧАТЬчернила и краски для флексографской печати.
Свойства чернил:
Краска для глубокой печати представляет собой жидкую краску. При глубокой печати чернила полагаются на собственную текучесть, адгезию, наполнение и покрытие гравировок цилиндра глубокой печати. Такие свойства могут проявлять только системы с меньшей вязкостью, т. е. относительно тонкие системы. За короткий период чернила должны заполнить углубления на цилиндре. Если вязкость слишком высока, заполнить углубления будет сложно, и ракельному лезвию будет сложно удалить чернила с областей, где нет изображения. С другой стороны, если вязкость слишком низкая, растискивание, вызванное давлением во время печати, может привести к плохому воспроизведению рисунка. Кроме того, при глубокой печати ракель используется для удаления чернил из областей, где нет изображения, в результате чего оставшиеся чернила возвращаются в исходную чернильницу. Даже чернила на гравюрах должны неоднократно контактировать с оригинальными чернилами. Только жидкости с более низкой вязкостью могут быть легко удалены и обладают хорошей способностью к повторному растворению, низкой липкостью и низкими показателями текучести, хорошо адаптируясь к глубокой печати.
Состав чернил:
Обычно чернила для глубокой печати состоят из четырех основных компонентов: смолы, пигмента, растворителя и добавок. Выбор смолы обычно зависит от предполагаемого использования чернил. Многие свойства чернил, такие как стойкость к истиранию, блеск и адгезия к основе, определяются смолой чернил. В некотором смысле смола чернил определяет их основные свойства. Обычно используемые типичные смолы включают следующее:
Типы смол | Приложение | Характеристики, использование и т. д. | |||
глубокая печать | флексографский | Сольвентные чернила | Чернила на водной основе | ||
Канифоль и производные | * | * | * | * | Многофункциональные эфиры канифоли, модифицированные полиолами, широко используются в качестве вспомогательных смол в различных сольвентных красках. Соли металлов канифоли широко используются в качестве основной смолы в печатных красках. После нейтрализации его можно в дальнейшем использовать в чернилах на водной основе. |
Шеллак | * | * | * | * | Натуральная смола, может использоваться в небольших количествах в качестве средства для улучшения адгезии. |
Алкидная смола | * | * | - | * | Полимерная пленка проницаема и воздухопроницаема, ее обычно можно найти в декоративной бумаге. |
Нитроцеллюлоза и производные целлюлозы | * | * | * | - | Отличная термостойкость. Широко используется в качестве твердой смолы. Имеет превосходные свойства диспергирования пигментов. |
Полиамидная смола | * | * | * | - | Используется для пленок ПЭ, ПП. Обычно получают из растительных масел, таких как тунговое масло, хлопковое масло, соевое масло. Отличный блеск и гибкость. |
Хлорированная резина | * | - | * | - | Отличная термостойкость, высокий глянец. Обычно использовался в первых составах чернил, но вышел из употребления из-за таких проблем, как запах и высокая растворимость. |
Хлорированная полипропиленовая смола | * | - | * | - | Отличный Адгезия к полипропиленовым материалам. |
Хлорированная поливинилацетатная смола | * | - | * | - | Отличная стойкость к химикатам. Отличное сродство к пигментам. |
Этилен-винилацетатная смола | * | - | * | - | Обычно используется в чернилах с содержанием винилацетата 40%, очень гибкий. Иногда дополнительно хлорируется для улучшения растворимости и смачивания пигмента. |
Спиртовая смола (полиэстер) | * | * | * | * | Гибкий. Обычно используется в качестве вспомогательной смолы для регулирования прочности. |
Термопластичная полиуретановая смола | * | * | * | - | Высокомолекулярная гибкость дизайна, основная смола для композитных чернил общего назначения в гибкой упаковке. Также используется в красках для поверхностной печати, часто в сочетании с нитроцеллюлозой. |
Термопластичная акриловая смола | * | * | * | - | Обычно используется для термоусадочных этикеток и лаков. |
Анионная полиуретановая дисперсия | * | * | - | * | Отличная адгезия к ПЭТ, нейлону, отличная гибкость (особенно гибкость при низких температурах). Обычно используется в красках для гибкой упаковки пищевых продуктов или в некоторых строительных материалах. |
Анионная полипропиленовая акриловая смола (эмульсия) | * | * | - | * | Основная смола для чернил на водной основе с легко настраиваемой молекулярной структурой, но, как правило, имеет недостаток: она термически липкая и хрупкая. Обычно используется структура стирольно-акрилового сополимера, при этом стирольные смолы с низкой молекулярной массой используются для диспергирования пигментов, а стирольные смолы с высокой молекулярной массой используются для связывания и фиксации. |
Пигменты
Цвет, концентрация, светостойкость, кислото-щелочестойкость и другие свойства чернил определяются пигментами. Пигменты также оказывают определенное влияние на текучесть и блеск чернил. Репрезентативные разновидности пигментов перечислены в таблице ниже:
Классификация | Типичные примеры пигментов | ||
Органические пигменты | Азопигменты | озерный пигмент (Нерастворимая соль) | Дизазо Красные, такие как ПР48:1, ПР48:2, ПР48:3, ПР49:1, ПР53:1, ПР57:1 и т. д. |
Моноазо | PY74 Желтый и катехоловый красный, например ПР146, ПР112, ПР170. | ||
Диазо | ПГ12 Желтый, ПГ13 Желтый, ПГ14 Желтый, PY83 Желтый, РО13 Оранжевый, РО34 Оранжевый | ||
Конденсация Диазо | ПР144 Красный, ПР166 Красный | ||
Фталоцианины | Фталосиний 15:3, 15:4, фталоцианин меди, зелень G-7, G-36 | ||
Квинакридоны | Хинакридон красный ПР122, ПВ19 фиолетовый | ||
Пиразолохиназолины | Пиразолохиназолин красный ПР254 ДПП красный | ||
Хинолины | Хинолин фиолетовый | ||
Другой | Бензимидазолоновый желтый PY180, изоиндолиноновый желтый PY110, хинолиновый PY81 персиковый красный, ПВ3 и т. д. | ||
Неорганические пигменты | Диоксид титана | Рутил, Анатас | |
Угольно черный | Печной черный, ламповый черный, быстрый черный, канальный черный и т. д. | ||
Другой | Сульфат бария, карбонат кальция, кремнезем. | ||
Пигменты со специальным эффектом | Серебряный (алюминиевый) порошок, Золотой (медно-цинковый) порошок, жемчужный порошок, меняющий цвет. | ||
Для конечного печатного продукта свойства пигментов тесно связаны с вопросами долговечности, такими как устойчивость к миграции на различные упаковочные материалы и содержимое, термостойкость, химическая стойкость и светостойкость. Одной из наиболее распространенных проблем является светостойкость.
Растворители
В красках для глубокой печати наиболее распространенным компонентом является растворитель. Как правило, выбор типа растворителя зависит от смолы, выбранной для чернил, а необходимые корректировки вносятся с учетом потенциальных проблем, которые могут возникнуть во время использования чернил.
Идеальный растворитель должен быть эффективным, экономичным и безвредным. Вода является оптимальным выбором, поскольку она значительно снижает выбросы ЛОС, предотвращает загрязнение воздуха, не наносит вреда здоровью человека и является негорючей. Однако вода также имеет ряд ограничений, ограничивающих ее использование в качестве растворителя. В последние годы произошли некоторые изменения в использовании воды в качестве растворителя для чернил.
В современной промышленной системе органические растворители из-за их высокой эффективности и доступности остаются незаменимыми для производства высококачественных чернил. Эти растворители после широкого использования и проверки в основном включают бензол, кетоны, спирты, эфиры и охлаждающие жидкости. В последние годы использование бензола и кетонов было ограничено из соображений безопасности и здоровья. Из-за необходимости летучести температура кипения флексографских и гравюрных красок ниже, обычно в диапазоне от 70 до 150°C, в то время как чернила для струйной печати имеют более высокую температуру кипения, обычно в диапазоне от 150 до 260°C.
Растворитель | Название растворителя | Точка кипения*1 при 760 мм рт. ст. | Точка возгорания*1 | Поверхностное натяжение*1 (Дин/см) | Параметр растворимости*2 | Скорость испарения*3 |
Вода | 100,0 | - | 72,0 | 23.2 | 40 | |
Алифатические углеводороды | Н-Гептан О-Циклогексан Метилциклогексан Толуол Ксилол | 68,7 80,719 100,934 110,625 139~142 | &лт;-23.℃ -17.℃ -1.℃ 4.4.℃ 17~25.℃ | 17,9 24,38(25℃) 23,17(25℃) 27,92(25℃) 28~30 | 7.3 8.2 7,8 8,9 8,8 | - - - 205 70 |
Эфиры | Ацетат этила Изопропилацетат Бутил ацетат Бутил ацетат Бутил ацетат | 77.114 89 101,55 118,0 126.114 | -4℃ 4.44℃ 14,4℃ 17,8℃ 27.℃ | 23.75 22.1(22℃) 24.28(20℃) 23,7(20℃) 25.09(20℃) | 9.1 8.4 8,8 8.3 8,5 | 615 500 276 145 100 |
Кетоны | Ацетон Метилэтилкетон (МЭК) Метилизобутилкетон (МИБК) | 56.12 79,64 115,9 | -17,8℃ -7,2℃ 15,6℃ | 23,7 23.97(24,8℃) 25,4(25℃) | 10,0 9.3 8.4 | 1160 572 160 |
Спирты | Метанол Спирт этиловый изопропанол Н-Пропанол изобутанол Н-бутанол | 64,6 78,3 82,4 97,2 107,9 117,5 | 12.℃ 14.℃ 11,7℃ (27.℃) (27,5℃) 35.℃ | 22.55(20℃) 22.1(25℃) 21,7(20℃) 23,8(20℃) 23,0(20℃) 24,6(20℃) | 14,5 12,7 11,5 11,9 11.1 11.4 | 200 190 150 100 70 50 |
Полиолы | Метиловый эфир пропиленгликоля Метиловый эфир дипропиленгликоля Этиловый эфир дипропиленгликоля Бутиловый эфир дипропиленгликоля | 120,0 194,1 202,0 230,4 | (39.℃) (93.℃) (96.℃) (93.℃) | 27,1(20℃) 34,8(25℃) 31,8(25℃) 33,6(25℃) | 9,5 10.2 9,6 8,9 | 71 &лт;1 &лт;1 &лт;1 |
Скорость испарения: Определенное значение в открытой системе с н-бутилацетатом, равным 100. (℃).
*1 Справочник по растворителям, 6-е издание, Сёзо Асахара (1985 г.).
*2 Руководство пользователя Оболочка БЛЕНДОПРО 4.0, единица измерения: [кал/см;]1/2.
*3 Обзор краски, 4-е издание, Редакционный комитет обзора краски (1971 г.)
Здесь свойства воды сильно отличаются от других растворителей. С молекулярной точки зрения молекулярная масса воды (H2O) составляет всего 18, и она имеет высокую полярность, что делает ее по своей сути очень активным веществом. Однако между молекулами воды существуют прочные водородные связи, подобные магнитам, которые плотно группируют жидкую воду вместе. Фактически, молекулы воды изменяются с H2O на (H2O), а это означает, что молекулы воды становятся больше и более громоздкими.
Это основная причина уникальных свойств воды. В частности, здесь представлены:
Испарение требует значительного поглощения тепла:Скрытая теплота испарения воды составляет 539 (кал/г), тогда как типичный этанол — 204 (кал/г), а бутилацетат — 74 (кал/г). Скрытая теплота испарения воды в несколько раз выше, чем у других обычно используемых растворителей.
Высыхание происходит медленно: Скорость испарения составляет примерно 1/5 скорости испарения этанола и 2/5 скорости испарения бутилацетата.
Плохая смачивающая способность: Применения на низкополярных подложках сталкиваются со значительными трудностями, а добавки для решения этой проблемы часто имеют побочные эффекты и сталкиваются с ограничениями по содержанию летучих органических соединений.
Кроме того, вода имеет плохую смазывающую способность, что влияет на пригодность ракеля и тем самым влияет на срок службы пластинчатого или анилоксового валика.
Если рассматривать все эти аспекты комплексно, использование воды в качестве растворителя, несомненно, представляет собой сложную задачу.
Добавки
Хотя пигментные порошки, смолы и растворители составляют основную структуру чернил, все же необходимо адаптировать чернила в соответствии с их назначением и требованиями заказчика.
Классификация | Цель использования Основная | Компоненты |
Диспергаторы пигментов | Улучшить дисперсию пигмента Предотвратить оседание Повышение стабильности хранения | Специфические низкомолекулярные или высокомолекулярные агенты определенной структуры, производные пигментов. |
Пеногасители | Подавить пузырьки чернил Предотвращение дефектов пленки на печатном материале | Кремний, минеральное масло, высшие спирты |
Смачивание и выравнивание | Агенты способствуют распределению и выравниванию чернил на носителях. | Поверхностно-активные вещества, растворители с низким поверхностным натяжением, такие как эфиры спиртов. |
Агенты скольжения | Повышение сопротивления трению, устойчивости к царапинам, адгезии | Синтетический воск, натуральный воск, кремний, жирные кислоты. |
Лечащие агенты | Улучшите водостойкость, термостойкость, химическую стойкость, увеличьте прочность композита, улучшите адгезию. | изоцианаты Отвердители эпоксидной смолы Ионы и соединения металлов |
Пластификаторы | Повышают гибкость и адгезию покрытия, улучшают пленкообразующие свойства смол, предотвращают побеление. | Лимонная кислота, (поли)спирты, эпоксидное соевое масло и т. д. |
Процесс производства чернил
Различные компоненты чернил необходимо смешивать соответствующим образом. Когда пигменты представляют собой неагломерирующие специальные пигменты, для смешивания обычно достаточно высокоскоростного перемешивания. Однако, когда пигменты агломерируют, для очистки необходимо использовать высокоэнергетическое оборудование для измельчения. Типичный процесс производства чернил включает в себя следующие этапы:
1. Составление рецептуры и предварительное смешивание, обычно выполняемое с помощью миксера.
2. Измельчение: использование сдвигающих и ударных сил для измельчения материалов, обычно выполняемое с помощью бисерной мельницы.
3. Настройка: настройка свойств чернил для обеспечения физических характеристик.
4. Фильтрация, наполнение, упаковка, проверка и хранение.
Самым важным этапом является измельчение, при котором для жидких чернил широко используется бисерная мельница, в которой используются шарики высокой плотности для удара и сдвига. Из-за высокой летучести чернил на основе растворителей обычно используют закрытую шаровую мельницу. В целом современное оборудование и технологические процессы одинаково важны для конечного результата.
Смеситель: Смешивание материалов и предварительное диспергирование.
Шариковая мельница: диспергирование материалов средней и низкой вязкости (столкновение и сдвиг со средами высокой плотности, закрытый режим, широко используется).
Бисерное измельчение — это процесс тонкого измельчения частиц пигмента и достижения полной инкапсуляции смолы. Тонкость и температура должны быть соответствующими, а индекс крупности чернил на выходе с завода обычно соответствует максимальному размеру частиц.
Свойства и характеристики чернил
После завершения производства чернил проверяются многочисленные заводские показатели. Однако, как часть самого дизайна чернил, во время разработки рецептуры необходимо учитывать и калибровать различные показатели дизайна. В таблице ниже приведены некоторые примеры:
Эксперимент | Качественные товары |
Внешний вид чернил | Измельчаемость (диспергируемость), вязкость, текучесть, цветовой тон, блеск, удельный вес, содержание твердых веществ, значение рН, стабильность при хранении и т. д. |
Пригодность к печати | Адаптивность лезвия, эффективность слипания, воспроизведение точек, свойства сушки, способность к повторному растворению, пеногасящие свойства, стабильность при прессовании, возможность очистки и т. д. |
Свойства покрытия | Сопротивление трению, термостойкость, адгезия, устойчивость к царапинам, антиадгезия, химическая стойкость, светостойкость, водоотталкивающие свойства, остаточные растворители, скользкость и т. д. |
Постобработка | Свойства: Сопротивление трению, термоклейкость, пригодность для термосваривания, совместимость с ламинированием и т. д. |
Эти индикаторы требуют специального оборудования, большая часть которого хорошо известна. Кроме того, нам необходимо учитывать нетрадиционные ограничения, основанные на правовых нормах, применимых к конечному использованию, такие как тяжелые металлы, ароматические амины, пластификаторы, определенные летучие органические соединения и т. д. Эти ограничения необходимо учитывать на этапе разработки рецептуры, и проводятся окончательные испытания. просто для проверки. Превосходное качество больше зависит от дизайна, чем от проверки. Это утверждение особенно применимо в чернильной промышленности.
