1.連接料(樹(shù)脂)黏度和固含量對(duì)色濃度和表面光澤的影響:
調(diào)墨油中樹(shù)脂的選擇對(duì)熱敏變色油墨的色濃度和表面光澤有著十分重要的影響,這一影響對(duì)黑色墨更加顯著。由于變色油墨中顏料的含量遠(yuǎn)高于普通油墨, 如果用普通油墨的樹(shù)脂調(diào)制變色油墨會(huì)導(dǎo)致油墨因黏度過(guò)高而無(wú)法使用。因此,調(diào)墨時(shí)只能減少樹(shù)脂用量而增加溶劑的用量,以使油墨黏度降低。這樣所導(dǎo)致的后果就是:當(dāng)印品的墨層干燥后,由于樹(shù)脂含量很少,不足以填平顏料之間的空隙,使得墨層表面凹凸不平?jīng)]有光澤,從而對(duì)光線形成漫反射。所以墨層表觀色濃度低而灰度高。對(duì)于黑墨來(lái)說(shuō),顯得灰而不黑。(如果將此印品表面再罩印一層透明光油,可以明顯感覺(jué)黑度提高)因此,熱敏變色油墨的調(diào)制必須使用高含固量低黏度(低聚合度或低分子量)的樹(shù)脂,這樣才能獲得良好效果。
2.連接料(樹(shù)脂)的種類(lèi)及其光折射率與變色油墨(涂料)的色濃度和消色后透明度的關(guān)系:
熱消色系列(D系列)變色顏料常用于印刷“遮蓋—顯示”類(lèi)圖案,要求印品表面的變色墨層在發(fā)色時(shí)完全遮蓋下層圖案,在達(dá)到消色溫度后要盡量透明,使下層圖案清晰顯示。在這類(lèi)用途中,如果樹(shù)脂選擇不當(dāng),遮蓋墨層消色后會(huì)產(chǎn)生“白霧”,使下層圖案顯示不清楚。其基本原因是所選用的樹(shù)脂與變色顏料微膠囊壁材料的光學(xué)折射率不一致所造成的。無(wú)數(shù)微膠囊分散在墨層中形成了大量的光學(xué)折射界面,就象將一塊透明玻璃粉碎后形成的白色不透明現(xiàn)象一樣。 適當(dāng)選擇樹(shù)脂可以在很大程度上減少變色墨層內(nèi)的
這種折射現(xiàn)象,使得消色后的墨層更加透明。一般來(lái)說(shuō),使用醇酸樹(shù)脂和丙烯酸樹(shù)脂的透明度較好,而使用聚酰胺樹(shù)脂和硝化纖維素的透明度最差。
3.溶劑的選擇和對(duì)變色性能的影響:
a. 溶劑的光折射率對(duì)變色油墨(涂料)色濃度的影響:
變色顏料微膠囊材料的光學(xué)折射率大約在1.50—1.54之間,當(dāng)溶劑的光折射率與之相同或相近時(shí)油墨的色濃度較高,例如甲苯,二甲苯和苯甲醇(其光學(xué)折射率分別是1.496,1.493和1.540 )。反之,當(dāng)二者的光折射率相差較大時(shí), 油墨的表觀色濃度較低。例如正丙醇(1.386),異丙醇(1.377),丙酮(1.359),乙酸乙酯(1.372),乙酸丁酯(1.394),乙二醇乙醚(1.392)。
但是,溶劑對(duì)變色油墨色濃度的影響是暫時(shí)的。印刷完成后,隨著墨層中溶劑的揮發(fā),這種影響將逐漸消失。
b 溶劑對(duì)顏料變色性能的影響:
熱敏變色顏料對(duì)不同溶劑的耐受性各不相同,在有些溶劑中浸泡6個(gè)月也不會(huì)影響其變色性能,但另一些溶劑可以在幾小時(shí)至幾周內(nèi)侵蝕微膠囊表層并滲入其內(nèi)部,使顏料的變色性能褪化甚至完全消失。在溶劑揮發(fā)后,這種變色性能褪化有些是可以部分恢復(fù)的,有些是完全不可恢復(fù)的。一般來(lái)說(shuō),含有3個(gè)碳原子以下的溶劑對(duì)變色顏料的侵蝕破壞性較大,含有6個(gè)碳原子以上的溶劑對(duì)顏料的影響很小。另外,在較高的溫度下溶劑的侵蝕作用會(huì)更加明顯。以下是在20℃溫度時(shí)熱敏變色顏料浸泡于不同溶劑中至變色性能褪化所需的大致時(shí)間。
由于不同顏色及不同批號(hào)產(chǎn)品的耐溶劑性也不盡相同,具體數(shù)據(jù)以實(shí)測(cè)為準(zhǔn)。以下數(shù)據(jù)僅供參考。
甲醇
DMF
乙醇
丙酮
正丙醇
異丙醇
乙酸乙酯
丁 酮
乙二醇二乙醚
乙酸丁酯
5小時(shí)內(nèi)
2天以?xún)?nèi)
2天以?xún)?nèi)
10~60天
20~90天
1~6 個(gè)月
2~5 個(gè)月
3~6 個(gè)月
3~10個(gè)月
3~10個(gè)月
水(PH2-8)
甲苯
環(huán)己酮
苯甲醇
汽油
礦油
松節(jié)油
增塑劑DOP
二甲苯
環(huán)己烷
36個(gè)月以上
12個(gè)月以上
12個(gè)月以上
12個(gè)月以上
12個(gè)月以上
12個(gè)月以上
12個(gè)月以上
12個(gè)月以上
12個(gè)月以上
12個(gè)月以上
基于上述原因,在調(diào)配油墨和和涂料時(shí)應(yīng)采取以下措施:
---盡量少用或不用C4以下醇類(lèi)溶劑,而以其他溶劑代之。例如,可以使用環(huán)己酮代替丙醇。
---在必須使用丙醇等溶劑時(shí),油墨(涂料)應(yīng)隨用隨配,避免存放。
因本公司生產(chǎn)的變色顏料很容易在樹(shù)脂液中分散,故可將除變色顏料以外的所有油墨(涂料)組分配好,印刷前加入規(guī)定量的變色顏料,攪拌均勻后即可加入墨斗中開(kāi)始印刷。也可以將除丙醇、異丙醇等之外的油墨成分配好(包括變色顏料),臨使用前再加入規(guī)定量的上述溶劑,攪拌均勻后開(kāi)始印刷。注意一次配墨量不要太多,隨用隨配,不要存放。
特別提示:油墨行業(yè)常用的成品稀釋劑/混合溶劑和某些樹(shù)脂溶液中可能含有乙醇,丙酮,丙醇等損害變色顏料性能的成分。即使其中有害成分含量極少,也會(huì)造成嚴(yán)重影響。
4. 減少變色印刷品的殘留色:
黑色熱消色型變色顏料常用于 遮蓋/顯示 印刷,如變色杯等產(chǎn)品。這種用途要求變色墨層在未消色前要完全遮蓋住底層的印刷圖案,受熱消色后又要盡量減少殘留色,從而將底層圖案清晰的顯示出來(lái)。為滿足上述要求,在操作中應(yīng)注意以下幾點(diǎn):
(1) 墨層厚度要適當(dāng)
當(dāng)顏料級(jí)別相同時(shí),墨層厚度對(duì)殘留色的多少起決定性作用。顏色具有疊加性,以玻璃為例:1毫米厚的玻璃是無(wú)色透明的,而100毫米厚的玻璃是綠色的。殘留色也是如此,墨層越厚,殘留色的痕跡也越明顯。所以,在滿足遮蓋要求的前提下應(yīng)盡量減薄墨層。
(2) 選擇適當(dāng)?shù)恼{(diào)墨油和調(diào)墨方法
某些調(diào)墨油中含有磷酸酯或氯/溴等化學(xué)成分,在調(diào)墨過(guò)程中一旦發(fā)生少量微膠囊顏料破損的情況,這些物質(zhì)就會(huì)與那些破損的顏料發(fā)生不可逆的顯色反應(yīng),使得殘留色明顯增加。因此應(yīng)避免使用這種調(diào)墨油。
5.變色油墨(涂料)的調(diào)制工藝和設(shè)備:
變色顏料是一種圓球型顆粒的微膠囊顏料,其顆粒平均直徑為3~7微米。在調(diào)制過(guò)程中既要使微膠囊顏料在油墨中均勻分散,又要避免造成微膠囊的破裂是十分重要的。禁止使用砂磨機(jī)球磨機(jī)或其它高剪切分散研磨設(shè)備進(jìn)行顏料的分散操作,它們會(huì)完全破壞微膠囊外殼,對(duì)顏料的變色性能造成無(wú)法彌補(bǔ)的損害!
6. 在低粘度體系中的分散操作:
本公司生產(chǎn)的變色顏料具有親油性表面,很容易在油性介質(zhì)中分散。在體系黏度低于50秒(涂4杯)的情況下,可使用普通分散攪拌設(shè)備進(jìn)行分散操作。
a分散攪拌設(shè)備:
使用剪切能力較強(qiáng)的齒盤(pán)式分散攪拌器可獲得良好的分散效果。齒盤(pán)直徑為調(diào)墨桶直徑的1/3左右,齒高為齒盤(pán)直徑的1/10 ,并依次向上和向下彎折30°角。齒面須磨圓,祛除銳角。調(diào)墨時(shí)攪拌速度要適當(dāng);過(guò)低難以達(dá)到單顆粒分散。過(guò)高會(huì)使物料摩擦發(fā)熱并導(dǎo)致微膠囊外壁破裂,變色性能喪失。例如,齒盤(pán)直徑為100毫米時(shí),攪拌轉(zhuǎn)速為600~900轉(zhuǎn)/分,攪拌時(shí)間為5~15分鐘。
b 分散攪拌方法:
先將大部分溶劑加入變色顏料中,使顏料表面被溶劑充分濕潤(rùn)。然后邊緩慢攪拌邊徐徐加入樹(shù)脂液(如樹(shù)脂為固體,須事先將其溶解)。初步攪拌均勻后提高轉(zhuǎn)速連續(xù)攪拌5~15分鐘。注意:如果將變色顏料直接加入黏度很高的樹(shù)脂中,會(huì)形成多個(gè)顏料顆粒被樹(shù)脂包裹的情況,此時(shí)即使加入溶劑稀釋?zhuān)搽y以用攪拌的方法使顏料形成單顆粒分散。
使用分散劑有助于變色顏料的分散操作,但具體品種和用量要根據(jù)不同的油墨或涂料經(jīng)試驗(yàn)后確定。
c 在高粘度體系中的分散操作
當(dāng)體系粘度很高時(shí),攪拌分散操作變得很困難,同時(shí)攪拌也會(huì)使體系中殘留大量難以消除的氣泡。此時(shí)可以采用三輥機(jī)放松磨口((0.8-1.5毫米) )進(jìn)行分散操作。具體方法可以參考下述膠印墨的調(diào)制工藝。
d 膠印變色油墨的調(diào)制:
膠印用可逆熱敏變色顏料是本公司針對(duì)膠印墨層較薄的特點(diǎn)而開(kāi)發(fā)的變色顏料品種,其特點(diǎn)是顏料顆粒直徑更細(xì)(2-4微米),發(fā)色濃度更高。在顏料用量相同的條件下,油墨的發(fā)色濃度可提高15-20% ,以適應(yīng)膠印工藝墨層較薄的特點(diǎn)。
與絲印和凹印墨相比,變色膠印墨的調(diào)制較為困難.調(diào)墨時(shí)請(qǐng)參考以下要點(diǎn):
A. 變色顏料在油墨中的用量為28-33%,含量過(guò)低,印品的發(fā)色濃度低,含量過(guò)高,墨性不好,難于使用.
B. 膠印用變色顏料顆粒細(xì),表面能高,因此容易聚集成團(tuán),難于分散均勻.用調(diào)制凹印,絲印的高速攪拌分散方法因墨體粘度太高,容易造成變色顏料微膠囊表層損壞而喪失變色性。 建議使用低速攪拌機(jī)初步調(diào)制后,再用兩輥機(jī)放松磨口(0.5-1.0毫米)低速滾壓,直至墨體均勻.切記不可夾緊磨口研磨!
C. 選用含固量高而黏度低(聚合物分子量低),流動(dòng)性好的調(diào)墨油。變色顏料的平均粒徑越小,其比表面積也越大,對(duì)溶劑的吸附量也越大。因此,細(xì)顏料調(diào)出的墨比粗顏料的要干,流動(dòng)性差。所以應(yīng)選擇固含量高而粘度低,流動(dòng)性好的調(diào)墨油。這樣可以在加入33%變色顏料后仍能有較好的墨性和適印性。
D.盡量使用UV(紫外固化)光油調(diào)制膠印變色墨,因?yàn)閁V光油中幾乎不含揮發(fā)性溶劑,含固量高,在加入高比例的變色顏料后仍有較好的墨性和適印性
E. 建議在配方中加入變色顏料量2-3%的氣相二氧化硅(要求其顆粒直徑為4-6微米),由這種較硬的微粒承受調(diào)墨和印刷過(guò)程中的壓力, 減少外力對(duì)變色顏料微膠囊的破壞.
F. 在可能的條件下,盡量選擇“有色A”→“有色B”的變色形式。例如:盡量選用“紅” →“黃”,而不用“紅” →“無(wú)色”。因?yàn)榍罢呤窃凇懊导t” →“無(wú)色”膠印墨中加入少量{約3%--5%}黃色普通膠印墨所構(gòu)成,二者的復(fù)合色形成紅色。受熱后,其中的玫紅色部分變?yōu)闊o(wú)色,只呈現(xiàn)普通膠印墨的黃色。因?yàn)槠胀z印墨的著色濃度遠(yuǎn)高于變色油墨,所以這種形式的變色膠印墨其著色率也較高。
7.水性變色墨和 PH 值
熱敏變色顏料也可以用來(lái)調(diào)制水性變色墨。當(dāng)體系中不含C4以下溶劑和 PH=2.5~7.5 的范圍內(nèi),時(shí)長(zhǎng)期避光放置(2~5年)對(duì)變色顏料變色的性能沒(méi)有影響。但當(dāng) PH≥8 并且長(zhǎng)期放置時(shí)可能對(duì)變色顏料性能有損害。加入少量非離子型乳化劑可使變色顏料更容易在水性體系中分散。
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