第十一章油墨的結(jié)構(gòu)及油墨制造

1、2020年12月23日星期三,1,第一節(jié) 概述,一、決定油墨品質(zhì)的因素,1）原材料的選擇。原材料是油墨的基本構(gòu)成單元。 原材料的選取、配合（油墨配方）及原材料質(zhì)量 是決定油墨品質(zhì)的根本因素,2）原材料的結(jié)合。即油墨的結(jié)構(gòu)。對(duì)于具有適印性 的油墨，特別是高品質(zhì)的油墨，絕對(duì)不是由油墨 原材料簡(jiǎn)單混合或堆積的物質(zhì)，而是由其結(jié)構(gòu)按 照某種規(guī)則組合的有序系統(tǒng),第十一章 油墨的結(jié)構(gòu)及油墨制造,2020年12月23日星期三,2,接上頁(yè),在這個(gè)有序的系統(tǒng)里，最佳的油量配方構(gòu)成的油墨其各組分 的優(yōu)勢(shì)得以發(fā)揮并且被放大。否則，各組分的優(yōu)勢(shì)將被埋沒(méi)， 油墨品質(zhì)無(wú)法保證,獲得良好結(jié)構(gòu)的基本手段是油墨的制造工藝。制取高

2、質(zhì)量 油墨必須保證兩點(diǎn)： 最佳的原材料配置 最佳的油墨結(jié)構(gòu),2020年12月23日星期三,3,二、油墨的結(jié)構(gòu),油墨是一個(gè)多相分散體系。在該體系中，顏料顆粒（固相） 分散于連結(jié)料（液相）是其基本結(jié)構(gòu)。另外，液相有時(shí)是 一種介質(zhì)材料分散于另一種介質(zhì)材料中，構(gòu)成一個(gè)新的分散 體；顏料粒子間也存在著互相作用。因此，在油墨系統(tǒng)中， 存在著以下幾種關(guān)系及相應(yīng)的平衡,1）介質(zhì)材料間的互相作用，即液-液關(guān)系 （2）顏料顆粒間的相互作用，即固-固關(guān)系 （3）介質(zhì)材料與顏料顆粒間的相互作用，既固-液關(guān)系,其中液-液關(guān)系決定了油墨連結(jié)料的品質(zhì)，進(jìn)而決定了油墨 的品質(zhì)和品種；固-固關(guān)系、固-液關(guān)系則決定了油墨分散 體

3、系的穩(wěn)定性，進(jìn)而對(duì)油墨的品質(zhì)產(chǎn)生重要影響,2020年12月23日星期三,4,第二節(jié) 油墨的固-液結(jié)構(gòu)及穩(wěn)定性,一、顏料顆粒的表面特性,1. 油墨中使用的顏料顆粒細(xì)小，體系具有極高的比表 面。這樣的體系存在著可觀的表面自由能，從熱力學(xué) 的角度,系統(tǒng)是不穩(wěn)定的，顆粒具有彼此聚集的趨勢(shì)。 形成所謂“二次顆粒,2. 與液體相同,固體表面的分子與固體內(nèi)部的分子受力 狀態(tài)不同，使固體表面產(chǎn)生不飽和剩余力，表現(xiàn)為固 體表面的吸引力,3.固體表面分子與介質(zhì)間的范德華力和氫鍵力,這兩種 力的大小與顆粒表面極性相關(guān)，表面極性越大，表面 力越強(qiáng),2020年12月23日星期三,5,二.顏料與連接料的結(jié)合,顏料的浸濕過(guò)

4、程是氣-固界面被固-液界面取代的過(guò)程,Wi 為浸濕功，反映液體在固體表面取代氣體的能力,在已定的分散系統(tǒng)中，要改善分散狀態(tài)，必須設(shè) 法降低固-液界面的界面能,自由能變化為,G=GS- SL = Wi,結(jié)論：*高能表面（ GS 大）的固體顆粒有利于在 介質(zhì)中的分散,2020年12月23日星期三,6,三.分散體系的穩(wěn)定性,不同顏料與不同連接料之間相互作用不同,親和狀態(tài)不同,1.親油性顏料與親油性連接料,特點(diǎn):都具有比較低的表面能,極性力很弱. 相互結(jié)合形成界面后,能量雖然沒(méi)有大幅度降低, 但固液雙方都無(wú)過(guò)剩表面極性力存在,因此,界面 處于比較低的能量狀態(tài),顏料與連接料處于親和 狀態(tài),系統(tǒng)穩(wěn)定,20

5、20年12月23日星期三,7,2.親水性顏料與親水性連接料,特點(diǎn),二者之間具有很強(qiáng)的極性力,這種作用的結(jié)果使連接料分子定向排列而緊密地與 顏料結(jié)合,附著在顏料的表面,這種排列使界面能量大幅度降低,系統(tǒng)處于低能狀態(tài). 顏料、連接料處于親和狀態(tài)，系統(tǒng)穩(wěn)定,2020年12月23日星期三,8,3.親油性連接料與親水性顏料或 親油性顏料與親水性連接料,特點(diǎn),不會(huì)釋放能量,在界面處連接料或顏料存在比較大 的過(guò)剩極性力,使界面處于比較高的能量狀態(tài),解決方法,應(yīng)用表面活性劑,改善潤(rùn)濕性質(zhì),提高油墨中顏料 和連接料的親和性,2020年12月23日星期三,9,四.表面活性劑的潤(rùn)濕作用,表面活性劑的結(jié)構(gòu),在分子結(jié)構(gòu)

6、中同時(shí)存在親水基團(tuán)和親油基團(tuán). 親油基團(tuán)(非極性基)是以長(zhǎng)鏈烴基為代表的原子團(tuán). 親水基團(tuán)(極性基)以羥基、羧基、磺酸基、醚基為 代表的原子團(tuán),2020年12月23日星期三,10,表面活性劑的種類(lèi),2020年12月23日星期三,11,表面活性劑的作用,1.表面活性劑在顆粒表面的吸附,油型連結(jié)料中表面活性劑的定位吸附,2020年12月23日星期三,12,水型連結(jié)料中表面活性劑的定位吸附,2020年12月23日星期三,13,2.提高連結(jié)料的潤(rùn)濕能力,親水性連結(jié)料不能與親油性顏料親和是由于連結(jié)料 分子極性高,其表面張力比顆粒的臨界表面張力高.在 連結(jié)料中加入表面活性劑,形成單分子層吸附,降低表面 張

7、力,使其小于固體的臨界表面張力,同時(shí),也降低系統(tǒng) 的界面能,2020年12月23日星期三,14,第三節(jié) 油墨的制造工藝,準(zhǔn)備配料混合研磨調(diào)整檢驗(yàn)分裝 油墨的制造過(guò)程即把顏料顆粒均勻分散到連結(jié)料之中。同時(shí)加入（填料、助劑、溶劑，經(jīng)攪拌成為均勻穩(wěn)定的混合物） 所用制墨設(shè)備：填料機(jī)、捏合機(jī)、三輥軋墨機(jī)、球磨機(jī)、砂磨機(jī)等設(shè)備。 印刷是針對(duì)不同承印物，要用不同設(shè)備、不同的油墨。如膠印平臺(tái)凸印機(jī)、絲網(wǎng)印刷機(jī)所用的油墨是粘度較高的漿狀油墨；照相凹版印刷、柔版印刷、報(bào)紙印刷所用的是粘度很小的液狀油墨,油墨,2020年12月23日星期三,15,漿狀印刷油墨的分散工藝,漿狀油墨,2020年12月23日星期三,16

8、,漿狀印刷油墨的分散工藝,調(diào)墨油煉制,混合,研磨,調(diào)整,裝桶,工藝階段,原料,三 輥軋墨機(jī),煉油用 不銹鋼鍋,行星式攪拌機(jī),行星式攪拌機(jī),捏合機(jī),裝桶機(jī),輔助劑,樹(shù) 脂,干性油,溶 劑,粉狀顏料,顏料濾餅,漿狀油墨成品,擠水法,2020年12月23日星期三,17,漿狀印刷油墨的分散工藝,1.配料 這環(huán)節(jié)很重要，配方直接影響油墨的性質(zhì)、品質(zhì)。 2.混合 按確定好的配方及加料順序依次將連結(jié)料、顏料等材料加入料桶中用攪拌機(jī)攪拌。攪拌機(jī)以一定轉(zhuǎn)數(shù)，使連結(jié)料和顏料在葉片剪切力和擠壓力下初步浸潤(rùn)及分散，形成糊狀物。為了攪拌均勻，攪拌葉可上升下降，也可調(diào)轉(zhuǎn)數(shù)。不同粘度的墨所用葉片數(shù)不同,攪拌機(jī),2020年1

9、2月23日星期三,18,漿狀印刷油墨的分散工藝,另一種捏合機(jī)是類(lèi)似食品工業(yè)中的和面機(jī)，多用于分散親油性的有機(jī)顏料的擠水法生產(chǎn)油墨是一種比較好的方法。 原理：（利用真空除水）將含水量多的顏料濕漿與連結(jié)料一起加入捏合機(jī)中，密閉體系，開(kāi)動(dòng)真空泵，捏合擠水，用此種方法使水汽被抽出除去，待含水量很低的墨料,捏合機(jī),2020年12月23日星期三,19,漿狀印刷油墨的分散工藝,3.研磨 油墨的研磨采用軋墨機(jī)，常用的是三輥軋墨機(jī)。它是將從攪拌機(jī)或捏合機(jī)中放出的墨料進(jìn)一步分散和研磨，使被初步浸潤(rùn)的物料細(xì)度進(jìn)一步變細(xì)和浸潤(rùn)，達(dá)到15m以下的細(xì)度,三輥軋墨機(jī),2020年12月23日星期三,20,漿狀印刷油墨的分散工

10、藝,三輥軋墨機(jī)的輥?zhàn)优帕蟹绞?三輥軋墨機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，三個(gè)輥以內(nèi)轉(zhuǎn)數(shù)不同，從而產(chǎn)生剪切力。輥的轉(zhuǎn)數(shù)是從機(jī)器后部到前部逐步增加，轉(zhuǎn)速比常用的為1：3：9，輥工作是因不同轉(zhuǎn)速產(chǎn)生剪切力使油墨和輥?zhàn)影l(fā)熱。（輥內(nèi)有冷卻水來(lái)降溫） 后輥、中輥上方有送料斗，將糊狀墨料送入輥?zhàn)又?，?jīng)中輥旋轉(zhuǎn)帶到前輥。前輥上有一與前輥成一定角度的刮刀將油墨刮下，調(diào)中、后輥間距，可改變墨的研軋粘度，墨通常要軋35次，才能達(dá)小于15m的細(xì)度,2020年12月23日星期三,21,漿狀印刷油墨的分散工藝,4.調(diào)整 將從三輥軋墨機(jī)放下的墨料加入輔助劑、溶劑、調(diào)墨油、催干劑等物料放入攪拌機(jī)中，使之混合均勻，調(diào)到適應(yīng)粘度后檢驗(yàn)。 5.檢驗(yàn)與分

11、裝 將調(diào)好的墨檢驗(yàn)合格后，用分裝機(jī)分裝,2020年12月23日星期三,22,液體油墨的制造工藝,調(diào)墨油煉制,混合,研磨,調(diào)整,裝桶,工藝階段,原料,臥式球磨機(jī),煉油用 不銹鋼鍋,槽式攪拌機(jī),高速分散 機(jī),裝桶機(jī),輔助劑,樹(shù) 脂,溶 劑,顏料,液狀油墨成品,沙磨機(jī),槽式攪拌機(jī),立式球磨機(jī),2020年12月23日星期三,23,液體油墨的制造工藝,1.配料 配料與高粘度漿狀印刷油墨相同 2.混合 一般用槽式攪拌，粘度小時(shí)可以不混合直接將色料、連結(jié)料、調(diào)墨油等一同投入到球磨機(jī)中研磨,2020年12月23日星期三,24,液體油墨的制造工藝,3.研磨 球磨機(jī)分臥式、立式兩種 球磨機(jī)主要部分是一個(gè)鋼滾筒，筒內(nèi)有瓷球式鋼球。經(jīng)電機(jī)帶動(dòng)使筒沿中軸旋轉(zhuǎn)，內(nèi)部裝的球與油墨原料不斷撞出使墨料受剪切、擠壓等，直到墨料得到充分的分散為止。 球磨機(jī)可連續(xù)生產(chǎn)，砂磨機(jī)也是能實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)的高效率機(jī)器,2020年12月