孫永泰

“兩維制墨方法”在包裝印刷中的應(yīng)用

孫永泰

在包裝印刷油墨制造和包裝印刷過(guò)程中加加減減的“技術(shù)堆砌法”和通常在油墨配方設(shè)計(jì)上采用的“特性粘度法”和“平衡溶脹法”，已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)現(xiàn)代包裝印刷技術(shù)的要求。這里介紹“兩維制磨方法”在包裝印刷油墨中的應(yīng)用。

包裝 油墨 印刷

長(zhǎng)期以來(lái)，在包裝印刷油墨制造和包裝印刷過(guò)程中加加減減的“技術(shù)堆砌法”和通常在油墨配方設(shè)計(jì)上采用的“特性粘度法”（稱取一定計(jì)量的聚合物溶解于具有不同溶解度參數(shù)的溶劑中，在一定溫度下測(cè)定其特性粘度，所得的最大特性粘度體系，即可確定為聚合物的溶解度參數(shù)等于該體系的溶解度參數(shù)值）和“平衡溶脹法”（在一定的溫度下將交聯(lián)的高分子聚合物放于具有不同溶解度參數(shù)的溶劑中進(jìn)行溶脹，當(dāng)達(dá)到平衡后，測(cè)定其溶劑體系的溶解度參數(shù)即為該高聚物的溶解度參數(shù)），這兩種是目前用于確定高分子化合物溶解度參數(shù)比較簡(jiǎn)便直觀的方法，已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)現(xiàn)代包裝印刷技術(shù)的要求。

這里所說(shuō)的“兩維制墨方法”：

一是依據(jù)溶解度參數(shù)相同或相近可以互溶的原則，對(duì)判斷樹(shù)脂在溶劑或混合溶劑中是否溶解及油墨與承印物的互溶性；

二是依據(jù)溶解度參數(shù)值相同或相近的可以互溶的原則，預(yù)測(cè)兩種溶劑或油墨與承印物的互溶性；

三是依據(jù)溶解度參數(shù)，可以估計(jì)兩種或兩種以上的樹(shù)脂的互溶性（其參數(shù)上下不能大于1．5）與承印物的附著性；

四是利用包裝印刷油墨體系中的樹(shù)脂在一系列已知溶解度參數(shù)溶劑中的溶解情況，可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定該樹(shù)脂與承印物溶解度參數(shù)的范圍值；

五依據(jù)溶解度參數(shù)我們可以判斷印刷后墨膜的耐溶劑性；

六依據(jù)油墨體系的樹(shù)脂，溶解氫鍵力和軟化點(diǎn)，可以估計(jì)印刷油墨成膜后的附著力及柔韌性和耐磨、耐熱性；

七依據(jù)溶解氫鍵力參數(shù)，可以研制包裝印刷油墨過(guò)程中選用適當(dāng)?shù)膬r(jià)廉的樹(shù)脂和溶劑，以便控制包裝印刷油墨的材料成本。

但是在包裝印刷油墨產(chǎn)品中往往使用兩種或兩種以上的樹(shù)脂或混合溶劑。其計(jì)算方法必須按照其溶解氫鍵力以及表面張力和揮發(fā)速率才能精確地得出理想（即不相互作用）的混合溶液粘度，以達(dá)到質(zhì)優(yōu)價(jià)廉油墨制品——即溶劑及樹(shù)脂的溶解度和油墨溶液及承印物的氫鍵力（簡(jiǎn)稱溶解氫鍵力）。

注：混合溶劑由于快慢配伍形成揮發(fā)梯度平衡，揮發(fā)速率比任何單一溶劑組份都快，同時(shí)在油墨墨膜熱化過(guò)程中可得到更高的溶解氫鍵力，并可防止墨膜的針孔、縮孔及發(fā)白等。

另一方面，在溶劑化的原則下，其高聚合物的溶脹和溶解與溶劑化作用有關(guān)，即常說(shuō)的高分子聚合物和溶劑接觸時(shí)，溶劑分子對(duì)高聚物分子相互產(chǎn)生的作用力，此作用力大于高聚物分子間的內(nèi)聚力，故可以使高聚物分子彼此分離而溶解于溶劑中。極性溶劑分子和高聚物極性基團(tuán)相互吸引能產(chǎn)生溶劑化作用，使聚合物溶解。大家都知道這種作用常簡(jiǎn)單地解釋為：酸性溶劑能溶堿性聚合物，否則反之。理論上常解釋為電子接收體能溶解電子給予體。

溶劑從墨膜中揮發(fā)干燥，被稱為揮發(fā)速率。盡管曾有人提出可將溶劑的沸點(diǎn)作為預(yù)測(cè)其揮發(fā)性的依據(jù)，可是只有同系物之間或石油溶劑之間符合這一規(guī)律。所以說(shuō)，現(xiàn)仍作為通用的方法已不科學(xué)了，主要是不準(zhǔn)確了。主要原因之一是氫鍵的影響，如乙醇和苯的沸點(diǎn)接近，而苯的揮發(fā)速率為乙醇的2倍，丁醇的沸點(diǎn)比醋酸正丁酯低，而揮發(fā)速率也低，從這里看出氫鍵對(duì)限制溶解劑型印刷油墨的墨膜揮發(fā)起著重要的作用。

當(dāng)然還有溫度、濕度、墨膜表面積、高分子聚合物分子量多少、表面張力的大小等都直接影響著包裝印刷油墨墨膜干燥速度，尤其是里印復(fù)合后（熟化）附著牢度等等。

1、油墨基礎(chǔ)理論——“兩維方法”

推廣“兩維方法”已多年，其范圍重點(diǎn)在遼寧、上海、江蘇、安徽、浙江、福建、山東、山西、四川等?，F(xiàn)介紹“兩維方法”在包裝印刷油墨中的應(yīng)用。主要是在吸取赫爾德推導(dǎo)的非極性分子混合時(shí)無(wú)熱或吸熱的體系，而對(duì)于強(qiáng)極性分子構(gòu)成的體系，因?yàn)橛袣滏I形成，混合時(shí)會(huì)放熱，則該推導(dǎo)結(jié)果就不適用包裝印刷油墨方面。為此，又根據(jù)雷伯曼設(shè)想的以氫鍵強(qiáng)度的表征平均值（相對(duì)值）來(lái)定量氫鍵力，并依其設(shè)定，弱氫鍵的平均值為0，中氫鍵的平均值為1．0，強(qiáng)氫鍵的平均值為1．7，計(jì)算公式Q1、Q2為溶劑A、B的氫鍵力表征平均值。后來(lái)我們又從伯爾判斷一種樹(shù)脂在一種溶劑（或混合溶劑）中是否溶解時(shí)，首先要確認(rèn)樹(shù)脂和溶液的氫鍵力大小的等級(jí)，然后依據(jù)該樹(shù)脂和溶劑在相同氫鍵等級(jí)內(nèi)的溶解度參數(shù)大小是否相同或相近的原則，來(lái)判斷該樹(shù)脂在溶劑中是否溶解，印刷后的墨膜光澤、附著力等等，這樣就將分子極性及氫鍵力對(duì)溶解性及印刷性等考慮在內(nèi)了。比單一從溶解度（包括揮發(fā)率、表面張力等等）進(jìn)行判斷，正確率達(dá)到了95%之多。所以說(shuō)：經(jīng)過(guò)多年的推廣應(yīng)用，收到了一定的成效，幾乎不會(huì)像以前那樣靠加加減減的“堆砌”技術(shù)方式而耗費(fèi)人力、物力，特別是時(shí)間。

2、油墨設(shè)計(jì)常識(shí)舉例

除了通常人們所需要的基本原理外，“兩維制墨方法”主要是牢記原材料的溶解度、氫鍵力、表面張力和揮發(fā)速率等。例如：

（1）PA的溶解度為10．5，氫鍵力25．92，表面張力460，揮發(fā)率2．8。

（2）CN的溶解度為10．7，氫鍵力12．7，表面張力420～450，揮發(fā)率3．8。（3）PE的溶解度為7．9～8．1，氫鍵力16．10，表面張力310。

（4）PP的溶解度為7．9～8．6，氫鍵力16．16，表面張力310。

（5）PET的溶解度為10．7，氫鍵力21．89，表面張力400～430，揮發(fā)率2．67。

注：溶解度一般控制在不大于1或不少于1，更重要的是各種材料的PH值指標(biāo)的掌握和溶劑的PH值指標(biāo)的接近。當(dāng)然，像CN（硝化棉）還有一個(gè)含氮量與溶解度的關(guān)系。一般來(lái)講，超12．5%的含氮量后，幾乎所有溶劑都溶解不了。

3、印刷墨膜的形成速率與印刷機(jī)械速度

干速?zèng)Q定了印刷速度的快慢，為了方便應(yīng)用，現(xiàn)介紹如下。

表1 干速快慢

表2 后加料

（1）0．7～0．9 30m／min （2）0．9～1．3 50m／min

（3）1．3～1．9 80m／min（4）1．9～2．4 100m／min

（5）2．4～2．8 120m／min（6）2．8～3．3 150m／min

（7）3．3～3．6 180m／min（8）3．6～4．5 200m／min

另外，車(chē)間溫度、濕度的高低和大小問(wèn)題，以及油墨粘度的高低等在這里都要考慮進(jìn)去。

4、一般復(fù)合油墨配方的舉例

鈦白粉 20．0 HARDLE－15－LP 7．0丁酮 17．0 甲苯 56．0

注：（1）干速：2．58（2）溶解度：8．99（3）氫鍵力：18．4（4）表面張力：27．61

5、基本換算方法舉例（見(jiàn)上表）

40×106

Application of"two dimensional ink method"in package printing

Sun Yongtai

In the packaging and printing ink manufacturing and packaging printing process adds＂technology stack method＂and usually in printing ink formulation by the intrinsic viscosity method＂and＂the equilibrium swelling method？＂，can not adapt to the requirements of packaging and printingtechnology．Here the application of the＂two dimensionalgrinding method＂in the packaging and printing ink．

package printing ink；