偶聯(lián)劑類(lèi)添加劑對(duì)水性柔版表印光油的影響

■ 文/天津東洋油墨有限公司　李欣然

一、試驗(yàn)背景

對(duì)于表印油墨，由于油墨層直接與外界接觸，故一般在油墨表面再印刷一層滿(mǎn)版光油，用以提高油墨表面光澤度，并為油墨表面提供一層保護(hù)膜，防止墨層因外界作用而脫落、蹭臟，影響印品美觀。所以要求表印油墨的光油具有一定的物理強(qiáng)度，包括與印刷基材的附著牢度、抗反粘性、耐摩擦性等等，如何提高這些物理性能，成為印刷包裝行業(yè)普遍關(guān)注的問(wèn)題之一。本文主要討論偶聯(lián)劑類(lèi)助劑的添加，對(duì)于水性柔版光油在乳白PE薄膜上的接著牢度的影響。

二、附著牢度的定義與檢測(cè)方法

（一）附著牢度的定義

油墨的附著牢度是指油墨印跡在承印物上的附著力。影響油墨附著牢度的因素主要有一下幾個(gè)方面：

1.油墨連接料體系的影響——不同的印刷基材分子結(jié)構(gòu)也不同，未獲得良好的油墨附著牢度，印刷油墨的樹(shù)脂需與基材有良好的親和性。本試驗(yàn)承印物為乳白PE薄膜，故油墨連接料選用水性丙烯酸體系樹(shù)脂液作為成膜樹(shù)脂；

2.油墨的烘干程度——印刷機(jī)烘箱的溫度與風(fēng)量會(huì)影響到油墨的干燥，墨膜是否徹底烘干，會(huì)直接影響到印刷后的附著牢度；

3.薄膜表面性能影響——油墨的承印物需要進(jìn)行必要的電暈處理，薄膜表面形成較多的活性基團(tuán)，薄膜更容易被油墨和溶劑所浸潤(rùn)，從而提高油墨的附著牢度。本試驗(yàn)采用的PE薄膜處理度為36達(dá)因。

（二）附著牢度的檢測(cè)方法

油墨附著牢度的檢測(cè)一般采用透明膠帶（膠帶粘力一般在2N/15mm以上或客戶(hù)指定的膠帶）粘拉進(jìn)行測(cè)定，拈拉后的油墨沒(méi)有轉(zhuǎn)移或極小面積轉(zhuǎn)移到膠帶上，則判定為附著牢度達(dá)標(biāo)，如果粘拉后油墨大面積轉(zhuǎn)移或者全部轉(zhuǎn)移，則說(shuō)明油墨在印刷薄膜上附著牢度較差，在印刷作業(yè)收卷過(guò)程中，油墨較大收卷張力作用下極易發(fā)生脫落、剝離等印刷故障。

三、偶聯(lián)劑類(lèi)添加劑的作用機(jī)理

（一）有機(jī)金屬酯類(lèi)偶聯(lián)劑的作用機(jī)理

有機(jī)金屬酯類(lèi)偶聯(lián)劑主要成份以螯合形式穩(wěn)定于常溫狀態(tài)，在使用過(guò)程中隨著溶劑的揮發(fā)，可與底材及油墨、涂料連結(jié)體中活潑基材如-OH、-COOH、-NH2、OCONH2、-SH等發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，形成架橋，使分子量增大，從而使耐熱性、耐化學(xué)性、耐水性、干性等諸多性能得到提高。而樹(shù)脂與底材通過(guò)鈦酸酯的架橋作用最終使油墨、涂料的附著力得到提高。

（二）有機(jī)功能硅烷類(lèi)偶聯(lián)劑作用機(jī)理

有機(jī)功能硅烷中含有可水解基團(tuán)——烷氧基，如CH3O-、C2H5O-、C3H7O等。烷氧基能與油墨配方中添加的水分進(jìn)行反應(yīng)，水解成具有無(wú)機(jī)反應(yīng)活性的硅羥基，這些硅羥基再和油墨承印物表面的羥基在烘烤或干燥的條件下發(fā)生縮合反應(yīng)，脫去一個(gè)水分子，進(jìn)而形成牢固的Si-OSi化學(xué)鍵，從而提高油墨在薄膜上的附著牢度。

四、試驗(yàn)過(guò)程

（一）試驗(yàn)方法

本試驗(yàn)選用兩種偶聯(lián)劑——鈦酸酯偶聯(lián)劑與硅烷偶聯(lián)劑，分別在光油配方中加入不同比例，分別于即時(shí)、經(jīng)時(shí)2小時(shí)、經(jīng)時(shí)24小時(shí)分別檢測(cè)油墨在乳白PE薄膜上的附著牢度。由于附著牢度與耐粘連性能是油墨的兩個(gè)相反的性能指標(biāo)，附著牢度的提高有可能導(dǎo)致油墨耐反粘性能的下降，故同時(shí)在70℃，85%RH濕度，1Kg/cm2壓強(qiáng)的條件下放置2小時(shí)，檢測(cè)油墨的耐粘連性能（包括反粘與剝離抵抗）。

（二）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

分別使用兩類(lèi)偶聯(lián)劑，在配方中以0.5%依次遞增，增加至3%為止，使用柔版打樣機(jī)制作樣片，檢測(cè)光油在乳白PE薄膜上的附著牢度與耐粘連性，如表1、表2所示。

表1　鈦酸酯偶聯(lián)劑添加量及試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果

表2　有機(jī)硅烷偶聯(lián)劑添加量及試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果

（三）實(shí)驗(yàn)結(jié)論

將試驗(yàn)評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)整理至雷達(dá)圖1、圖2所示。

圖1　鈦酸酯偶聯(lián)劑檢測(cè)結(jié)果

圖2　有機(jī)硅烷偶聯(lián)劑檢測(cè)結(jié)果

由圖表可知，在添加量為1%的條件下，鈦酸酯偶聯(lián)劑對(duì)于改善附著牢度的能力略差于有機(jī)硅烷偶聯(lián)劑，但對(duì)光油耐粘連性能產(chǎn)生的負(fù)面影響相對(duì)較小；隨著添加量的增加，兩類(lèi)偶聯(lián)劑對(duì)附著牢度的改善效果愈弱，對(duì)耐粘連性，尤其是剝離抵抗產(chǎn)生的不良影響愈強(qiáng)烈。

故兩種偶聯(lián)劑在光油配方中的最佳添加量為1%，鈦酸酯偶聯(lián)劑與有機(jī)硅烷偶聯(lián)劑對(duì)于附著牢度與耐粘連這兩項(xiàng)相反的性能指標(biāo)產(chǎn)生的影響各有所長(zhǎng)，需根據(jù)客戶(hù)的具體改良側(cè)重選取不同的助劑，找到油墨性能的最佳平衡點(diǎn)，提供達(dá)到客戶(hù)需求的產(chǎn)品。