一、油墨研磨细度不达标的核心原因:分散剂选型失误
凹印油墨多为溶剂型或水性低粘度体系,颜料含量普遍在15%-30%之间,研磨细度达不到标准,超过70%的情况与分散剂选型不当直接相关,常见的问题分为三类:
(一)分散剂降粘能力不足
低粘度凹印油墨要求体系粘度低,方便高速印刷,若选用的分散剂分子量过大,或者分散吸附能力不足,颜料颗粒无法充分解聚,会导致体系粘度上升,为了达到印刷要求的粘度,只能增加溶剂或水的添加量,降低颜料占比,即便如此,仍会有大颗粒颜料无法分散,最终导致研磨细度达不到标准。
(二)分散剂吸附稳定性差
合格的分散剂需要稳定吸附在颜料颗粒表面,形成静电或空间位阻阻挡颗粒团聚,如果分散剂与颜料体系不匹配,吸附力弱,研磨过程中颜料颗粒解聚后,会重新团聚形成大颗粒,即使短时间研磨达到细度要求,储存一段时间后也会出现返粗,细度反弹不达标。
(三)分散剂兼容性差
凹印油墨连接料种类多,溶剂型有聚酰胺、聚氨酯、丙烯酸树脂,水性有水性丙烯酸、水性聚氨酯,若分散剂与连接料兼容性不好,会出现絮凝,形成二次颗粒,导致细度无法降低,同时还会影响油墨的转移性,印刷后出现网点发虚。
二、凹印油墨低粘度分散剂的分步筛选方法
筛选低粘度分散剂需要按照“初筛匹配性→研磨性能测试→储存稳定性验证→印刷适应性测试”四步进行,逐步缩小范围选出最优方案,具体流程如下:
(一)第一步:初筛适配颜料与体系的分散剂
首先根据颜料类型和油墨体系缩小筛选范围,避免盲目测试:
按照颜料类型筛选:有机颜料比无机颜料比表面积大,需要更高吸附能力的分散剂,炭黑、酞菁蓝等难分散颜料,要选用高分子量的低粘度分散剂;钛白、碳酸钙等无机颜料,可选用中分子量的分散剂,成本更低。
按照油墨体系筛选:溶剂型凹印油墨要选油溶性低粘度分散剂,不能选水溶性,否则会出现兼容性问题;水性凹印油墨要选阴离子或非离子型水性分散剂,要匹配体系的pH值,碱性体系不能选酸性分散剂,避免出现絮凝。
初筛后保留3-5款符合基础要求的分散剂,进入下一步测试,减少无效测试工作量。
(二)第二步:研磨降粘性能测试
这是筛选低粘度分散剂最核心的一步,固定配方和研磨条件对比性能:
固定测试配方:保持颜料种类、颜料含量、连接料含量、溶剂/水含量完全一致,仅更换不同分散剂,分散剂添加量按照颜料量的5%-10%添加,难分散颜料添加量提高到10%-15%。
固定研磨条件:采用相同的研磨设备,比如篮式砂磨机,相同研磨温度(一般控制在30℃-50℃),相同研磨时间(一般研磨30-60分钟),每15分钟取样一次检测细度和粘度。
核心判定指标:一是相同研磨时间下,细度更低的分散剂性能更好,要求研磨后细度达到凹印油墨的标准(一般要求≤15μm,高级包装印刷要求≤10μm);二是相同颜料含量下,粘度更低的分散剂符合低粘度要求,一般溶剂型凹印油墨粘度要求10-30s(察恩杯3号),水性凹印油墨要求100-500mPa·s,满足粘度要求同时细度达标即为合格。
(三)第三步:储存稳定性测试
低粘度分散剂不仅要研磨时达标,还要保证储存过程中细度不反弹:
将研磨合格的油墨装入密封容器,分为常温储存和热储存加速测试:常温储存放置30天,热储存放置在50℃恒温箱储存7天,取出后检测细度和粘度变化。
核心判定指标:储存后细度增长不超过2μm,没有明显返粗、分层、沉淀,粘度变化率不超过10%,说明分散稳定性合格;如果储存后细度反弹超过5μm,底部出现硬沉淀,说明分散剂吸附稳定性不足,淘汰该方案。
(四)第四步:印刷适应性验证
通过前面三步筛选后,最后进行印刷测试验证实际使用效果:
用试制的油墨在标准凹印印刷机上印刷,观察印刷效果,核心看三个指标:一是网点还原度,印刷150线的网点,网点边缘清晰,没有糊版、发虚,说明分散效果合格;二是着色力,相同颜料含量下,着色力更高说明分散更充分;三是印刷过程中没有浮色、发花、结皮现象,说明分散剂和体系兼容性合格,满足生产要求。
三、分散剂筛选的注意事项
分散剂添加量不是越多越好,添加量过多会影响油墨的干燥性能和附着力,添加量过少无法充分分散颜料,所以要在最优范围内调整,一般按照颜料比表面积确定添加量,比表面积越大,添加量越高。另外,更换分散剂后需要重新调整研磨时间,不要沿用原来的研磨参数,避免研磨不足或过度研磨。