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2022-08-02

凹印珠光油墨常见问题及处理方法

凹印油墨生产过程中, 碳黑粒子间的亲和力很强,在介质中分散后,仍易于返粗,返稠,从而影响膜的色泽、光泽及湿膜的流平性、印刷品出现拉条等现象,碳黑粒子通过范德华力及氢键的作用重新聚集,碳黑溶胀和聚合都会使碳黑颗粒絮凝变相,取集成团,碳黑颗粒会发生较为严重的絮凝现象。

颜料颗粒相互接近的作用力,包括范德华力、静电力和空间位阻力。相似颗粒间的范德华力随颗粒的粒径增大而增大,随颗粒间的颗粒分开距离增大而减小。因而碳黑作为颜料,在研磨工艺上碳黑颗粒的大小、形状等起重要作用。

1、 碳黑微观结构

碳黑分散良好,才能获得良好的油墨性能。碳黑的分散是所有颜料中分散最为困难的,原因是碳黑颗粒较细(20微米以下),比表面积大,颗粒间产生极强的聚集力,形成Cluster团。

碳黑颗粒子间有极强的聚集力,使用常规工艺研磨分散碳黑时更为明显,分散后的碳黑颗粒处于一种原始的干硬状态。油墨存储一段时间后,内部被溶剂逐渐溶胀,再被基料树脂润湿,被溶胀的碳黑粒子可能因体积的增大造成基料润湿不够,使其中一部分碳黑露出来,相邻的类似的颗粒通万向球过范德华力和氢健重新组合起来。

1.1、 碳黑的物理形态

碳黑主要有两种物理形态(见表一):绒毛状和片粒状。

油炉法生产的碳黑呈颗粒呈绒毛状,空气含量高,密度较低,为便于运输,脱除碳黑夹带的空气加工成球状碳黑,也可加工成片粒状碳黑。烃类物质经热解得到的碳黑一般为片粒状。

表一 碳黑两种物理形态性能比较

绒毛状 片粒状

密度 低 高

分散 易 难

运输 难 易

黑度 略高

与片粒状碳黑相比,绒毛状碳黑的亮度略高一些,原因在于绒毛状碳黑的微分散状态略优于片粒状碳黑。

开启新时期 绒毛状碳黑密化成为片粒状碳黑,提高聚集体的贴紧程度,润湿速度加快,增大了范德华吸引力,而这一切在分散过程中都是必须克服的,片粒状碳黑难分散。

1.2、 初级粒子与更好地理解低速冲击下材料的失效机理终极粒子

碳铜陵黑的基本结构应保持为初级粒子的聚集体,而非单个的粒子。初级粒子是不会再分裂、聚集的稳定粒子。

碳黑的粒度是由初级粒子直径测定的,由于初级粒子往往聚集在一起,形成聚集体,也就是Cluster团。聚集体与碳黑结构有关,由许多初级粒子形成聚集体的碳黑带有大量的分支,称为高结构碳黑,相对较少的初级粒子聚集形成聚集体的碳黑称为低结构碳黑。

碳黑分散程度有一临界值,碳黑适度分散成为单个的聚集体结构,分散过程不应破坏碳黑的聚集体结构而使成为类似于初级粒子的聚集体结构,保持一种动态稳定平衡,这种聚集体结构成为一种终极粒子。

初级粒子碳黑法兰盘结构非常密实,初级粒子的大小、形状决定碳黑的性能,碳黑结构影响碳黑的用量(粘度)光泽和分散性(见表二)。

表二 碳黑结构与性能

低结构 高结构

空气含量 大 小

润湿性 易 难

用量 多 少

光泽 高 低

分散性 难 易

粒度影响碳黑的颜色和分散性,碳黑粒度越小,反射光线弱,颜色越黑,上色强度高,但分散也更难。

低结构碳黑所需树脂量较低,颜料用量较高,赋予油墨的光泽也较高。低结构碳黑所夹带的空气较少,更易润湿,财政开支低结构碳黑的聚集体更密实,也难于分散。

2、 絮凝机理

颜料颗粒之间的静电力取决于粒子周围形成双电层的厚度。双电层厚度降低,导致粒子分散稳定性报答然分散体系中,颜料表面有部分水存在时,可强烈促进与颜料表面相连的可离子化物质的电离,导致双电层厚度降低。为使碳黑获得较好的分散稳定性,有必要使颜料颗粒之间的双电层厚度保持一定值,除去或减少颜料颗粒间的水分对分散有利。

空间位阻力来自颜料颗粒表面的一层吸附物对邻在企业生产范围上近颗粒的空间阻力。空间阻力与静电力在一定条件下形成的体系趋于稳定。体系稳定,必须形成空间阻力。要形成空间阻力,要求每个颗粒是终极粒子,即不再分散,也不再聚集。

好的分散稳定效果,一是要求在分散过程中每一个新形成的粒子表面能迅速地被介质所润湿,即被分散的介质所隔离,防止重新生成较大粒子,二是要求有足够能量能阻止粒子相互间碰撞接触重新聚集。

3、 颜料分散及分散稳定性的方法

实际应用中,碳黑细度要求在15微米以下,高要求的在5微米以下。实际上,碳黑分散程度有一临界值,颜料颗粒大小满足一定的粒径即可,碳黑的Ic卡座适度分散是指碳黑分散成为单个的聚集体粒子,且每个聚集体的表面全部由树脂所覆盖,分散过程不会破坏碳黑的聚集体结构成为终极粒子。

颜料粒子在介质中分散包括下列三个步骤:第一、混合阶段,也称润湿阶段,颜料聚集体被介质润湿,除去夹带的空气,并将碳黑分散在树脂体系中;第二、分散阶段,因此也称解附聚阶段,碳黑聚集体在机械作用力被打开成独立的原生粒子或较小的聚集体,最终成为粒子;第三、反附聚阶段,附聚物破裂成为原生聚集物,需有足够的能量克服聚集体之间的吸引力,吸附足够的展色料(可以是树脂)完全覆盖其表面,将原生粒子或较小聚集体稳定,阻止再聚集。

颜料润湿使原料粒子表面吸附的空气逐步被分散介质所取代。影响因素较多,如粒子形状,表面化学极性,表面吸附的空气量及分散介质的极性等。Winkler et al,给出了聚集体的分散概率,从能量和体积两方面考虑,给出了分散效率提高的方向,对颜料进行表面处理,消弱了粒子的附聚力,无疑可以明显降低分散的能耗。

要降低碳黑的聚集力,需对碳黑进行预处理。水因是絮凝剂,应减小碳黑中的水分。一方面醇类物质与碳黑表面吸附的水形成氢健,将水置换出,一方面醇浸润碳黑与基料树脂中的溶剂占据水的位置,起到脱水的作用,然后由基料树脂润湿碳黑表面。

分散研磨时,碳黑粒子已被溶剂溶胀,在研磨剪切力作用下,分裂成更小的终极粒子,被基料树脂完全润湿包裹,可防止以后的二次溶胀,达到了防絮凝的目的。

来源:烟包油墨信息

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