水性油中顏料的分散性能及對油墨印刷適性的影響分析

朱雁兵

摘要：在印刷過程中，油墨需要經過幾輪的轉移和傳遞才能最終附著在印制品上，因此對油墨的附著性就提出了很高的要求，這在一定程度上決定著印刷質量。油墨的印刷適性不同，會產生質量迥異的情況。選擇與印品質量相稱的油墨，能有效提高生產效率，降低成本，避免產生浪費。水性油墨具有一種安全、環保、衛生、節能的特點，由于其具有水的成分，因此相比于普通油墨在顏料分散狀態上具有很大差別。文章對水性油墨的成分和性能、水性油墨中顏料的分散性能、顏料分散性能對油墨印刷適性的影響等方面進行了分析和探討，對提升油墨分散及其穩定性的方法展開了論述。文章認為，水性油墨中顏料的分散性能受到多種因素制約和影響，尤其是油墨的粘度和粒徑對油墨質量有著很大影響，在提升油墨分散性及穩定性的時候，采用顏料表面改性的方式，通過適當添加表面活性劑達到穩定和分散效果。另外，在油墨制作和使用過程中還要考慮到環境保護實際情況，

關鍵詞：水性油墨;顏料分散性;印刷適性;影響

中圖分類號：TQ622

文獻標識碼：A

文章編號：1001-5922（2020）07-0039-04

隨著經濟的不斷發展，人們對印刷物的質量也提高了要求，印刷業也在穩定快速的發展。但是，這也帶來了很大了環境污染問題，印刷過程中的溶劑型油墨對生態環境的危害尤其嚴重[1]。如何在保證印刷質量的同時，又能做到環保、生態呢。在這個背景下，自上世紀70年代起，歐洲等發達國家都陸續通過保護環境、限制污染物排放的政策。水性油墨正是順應這一潮流，才得到開發和利用的。因為其生態、環保的特性，并且還能節約資源，越來越得到人們的重視和利用[2]。

近年來，隨著與世界各國聯系越來越密切，在油墨生產方面也學習到很多世界上先進的技術叫。因此，我國油墨的產量和種類也呈現增長的趨勢，且油墨的質量和性能也達到了一定的層次。隨著計算機技術在印刷行業的應用，數字印刷的發展前景呈現出良好的上升趨勢。數字印刷中的噴墨打印技術也得到了飛速的發展，噴墨印刷以超高的性價比得到了人們的認可和接受。噴墨印刷中使用的水性油墨也是適應了“生態、環保”的時代要求，成為主流耗材。

然而，水性油墨因其溶劑主要成分是水，容易產生滲透和揮發等問題，容易影響到印品的質量，因此其生產和制作工藝還有發展和完善的空間。油墨中顏料的分散和分散穩定性在一定程度上決定著印刷品的質量，作為水性油墨色料的主要來源，它的性能對水性油墨的流變及光學有著重要的影響"。油墨生產的一個重要前提就是保證良好而穩定的分散性。目前，我國水性幽默的生產技術已經達到了世界性的水平，其質量和印刷適性等方面都比較成熟，能夠滿足各種印刷的需要。

1水性油墨的成分與性能

1.1水性油墨的成分

水性油墨是一種均勻的混合物，里面有水的添加，因此又被稱為水墨”。水作為水性油墨的一種溶劑，在進行油墨印制的時候，水分就會隨著空氣揮發掉，就避免了水會浸潤到承印物上。

水性油墨是由主劑和助劑2個大的部分構成間。主劑中又包含了連接料和著色劑。連接料是起到呈現色彩的作用，是油墨轉移性能體現的必然物。著色劑，顧名思義就是用來上色的材料，分為顏料和染料。助劑是幫助主劑進行著色和上色的成分，是水墨中不能缺少的重要組成部分。

水性油墨中最為主要的成分就是水性高分子樹脂，它在水墨中起到了連結料的作用，幫助顏料均勻分散，讓油墨能自由流動，幫助顏料均勻上色。水墨中的顏料主要是通過光的反射、折射、吸收等作用，呈現出自身的色彩，不同的顏料其物理和化學性質是不一樣的，因此在制墨的過程中，采用多種染料會導致色漿難以均勻攪拌，導致分散不均勻，這樣就會發生顏料沉淀和色料分離的現象。因此，水墨的制作應該盡量減少顏料的種類，防止出現上述問題。水性油墨的印刷適性受到很多外在環境和條件的影響，因此在使用的時候，就需要添加一些助劑來改善印刷效果。助劑的種類和使用方法有很多，添加助劑的目的是為了改善水墨的性能。

1.1.1連接料

連接料是著色劑的載體，絕大多數油墨的連接料成分是樹脂，這是一種有機高分子化合物，具有固態和液態兩種狀態。油墨的干燥主要就是通過溶劑的蒸發實現的，樹脂在其中會產生濃度和粘度的變化[7]。在實際的油墨制作過程中，如果要選用樹脂類，那么就要結合印刷品的使用目的和承印物的特性，及其環境保護方面來考慮了。選擇樹脂作為連接料制作油墨比選用植物油配置出的油墨，其成膜速度會更快，硬度和光澤度更高，并且也更加耐磨。

選用樹脂作為油墨的連接料具有多方面的好處。首先，樹脂本身就具有一定的粘度，用其配置出的油墨就會在轉移方面有更好的表現。其次，用樹脂制作出的油墨在千燥性能方面要比選用植物油配置的油墨要好。最后，在吸附力方面，一些樹脂能與承印材料表面形成更好的吸附效果，這就使得印制質量有了很好的提升[8]。

1.1.2著色劑

在油墨的制作過程中，要綜合考慮著色劑的各項性能，這也是為了保證油墨的性能。在油墨配置的過程中，對顏料提出了很高的要求：一方面色調及其飽和度要達到一定的水平，另一方面要保證顏料能與連接料均勻且充分的融合。染料的作用是為了使纖維類染料上色，染料要在纖維上附著需要很強的牢固度，因此這就對染料的牢固度提出了很高的要求，即不能出現脫色、掉色的現象。目前，染料的應用領域還是很廣的，比如皮革、服裝、食品、紙張等。

1.1.3助劑

助劑在油墨的制作和印制過程中都發揮著重要作用，能改善油墨的一些性能。助劑的使用范疇和種類都是很廣泛的，每一種油墨都有著之相匹配的一種助劑。助劑在油墨中使用量是極小，但是其發揮的作用卻是很大的"。下面對3種常用的助劑進行簡要介紹。第1種是分散劑，分散劑主要是作用與粒子間隙中，其可以充分浸潤固體粒子，進而讓粒子表面攜帶上電荷，提高粒子的表面性能，讓粒子在電荷的作用下保持更好的穩定性。為了保證油墨能有良好的分散性，就需要加入足夠量的分散劑。第2種是流平劑。它的使用是為了消除和減少油墨成形后的表面缺陷，保證承印物的表面平滑、有光澤。流平劑能很好地消除承印物表面的凹凸變化，還能改善其潤濕性，從而增加印品的印刷效果。第3種是消泡劑。顧名思義，就是防止在進行水性油墨的印刷時，能有效改善氣泡現象。這是因為，水溶劑在作用時會產生很多的泡，這種氣泡現象會影響油墨中顏料的分散性，也會大大影響印刷過程中的印刷干燥和顏色呈現，產生嚴重的印刷質量問題，從而造成紙張浪費。因此，在其中添加適量的消泡劑能很好地改善水性油墨在制作和印刷過程中的氣泡現象。

1.2水性油墨性能變化

1.2.1粘度性能

粘度是指流體中的分子之間由于互相作用而導致運動能力降低或者減緩的一種量度[10]。在油墨中，粘度是衡量其性能的一個重要參考指標。粘度過高或者過低都會影響其使用性能。當粘度過低時，油墨噴出時就容易破碎;當粘度過高時，則會導致油墨噴出時產生斷裂而拉絲。另外，油墨的粘度還影響了其噴射的速度，粘度過低則會導致油墨直接從噴嘴里滴出來，而油墨過高就會降低油墨的噴射速度。

水性油墨中顏料的分散性能影響因素

2.1顏料的類型

顏料分為有機顏料和無機顏料。顏料在油墨中承擔著色的功能。無機顏料的著色能力較差，并且色譜也不是很齊全;有機顏料的色譜比較廣泛，并且顏色也能達到印刷質量的要求。但是其分散性有待提高叫。因此，要是使用有機顏料進行染色的話，就需要對顏料的特性進行調整，使其與水有更好的匹配性，進行改善其穩定性。一般情況下都是對顏料進行改性或者添加表面活性劑等來提升顏料的分散性能。企業也是往水性油墨中添加活性劑來進行表面處理，進行改善其分散性和穩定性。

2.2顏料粒徑的大小

顏料粒徑的大小對顏料的分散性能有著很大的影響。很多實驗表明，粒徑較小的顏料能實現更好的分散效果[13]。但是，當顏料被磨得過于小小，就會造成相反的結果。有專家學者在對顏料對油墨的應用性能影響效果的實驗中發現，分散時間和攪拌速度可以改善粒徑的大小和分布。另外，通過提升顏料的極性可以實現更好的分散效果。有其他的實驗還發現，研磨珠的大小對油墨的粒徑有著重要的影響，研磨珠越小，得到的粒徑就越小。

2.3顏料的表面結構

顏料要想被均勻的分散，首先就要將其表面結構進行潤濕，然后進行粉碎和穩定。良好的潤濕是成功分散的必要前提。顏料固體表面的潤濕程度是通過接觸角的大小來進行衡量的。當固體表面的接觸角為0°時，固體就處于被水完全浸濕的狀態叫;當處于0°～90時，固體表面就具有良好的親水性了，能相對較好的被水潤濕;當接觸角處于90°～180時，固體表面的處于疏水狀態，不易被水潤濕;當接觸角為180時，正好就處于遠離水面的狀態[15]。

顏料分散性能對油墨印刷適性的影響分析3.1粘度

粘度是指流體分子之間與阻礙分子之間的相對運動能力的衡量標準，其最大的特征表現在流體內部阻力分子的強弱響。油墨的粘度決定了印刷的質量，其中油墨的流動性是其衡量的最重要標準，也是水墨應用腫最主要的控制指標。

影響粘度的因素主要有2個。一是溫度。溫度與粘度之間呈負相關關系，即溫度越高，水墨的粘度就會越低;反之也是如此。二是PH值。水墨PH值不會直接導致水墨粘度的變化，但是它會間接影響連接料的粘度，而連接料的粘度也就直接決定了水墨的粘度。所以，PH值對水墨的粘度及其穩定性也有著很大的關系

3.2顏料的分散狀態

顏料的分散狀態時由顏料與連接料之間的電荷反映決定的，當這兩者之間產生電荷作用時，就會使帶電荷的顏料粒子處于分散和穩定懸浮的狀態。顏料的分散狀態對印刷質量有著重大的影響，主要表現為以下4點。①穩定性方面。水性油墨中的顏料比普通的油墨穩定性要差，因此在實際的印刷工作中，需要加膠來提高顏料的穩定性，在操作過程中也要控住好印刷速度和壓力。②顏色的呈現。水性油墨相比于普通的油墨耐干燥，但是在凹版紙的暗調部位印刷時，需要油墨充分浸潤后才能印刷，這樣一來就會產生毛刺的情況，嚴重影響了畫面的光澤感。③水性油墨的粘度與抗水性。水性油墨的粘度較小，穩定性和抗水性較差，因此需要用氨和胺類進行處理，保證水性油墨的粘度及其穩定性。④千燥性與附著性。水性油墨中水的揮發速度比溶劑要差，所以在印刷物表面較難附著和干燥，因此需要采用加熱的方式對油墨的溫度進行調節，這樣才能保證其千燥速度與附著的質量。

3.3細度

油墨的細度與顏料的性質息息相關。油墨的細度是受多種因素影響的，首先是與所使用的材料有著很大的關系，其次就是與制作工藝有關，因為制作過程中研磨的次數越多，顏料就會越細，接觸效果也就越明顯。但是，顏料的細度并不是越細越好，因為顏料過細就會影響到顏色的鮮艷度。所以，顏料顆粒的大小與顏料的顆粒分布最好是能均勻的鋪放。油墨中顏料的細度也要控制在一定的范圍內，最好是結合種類、承印物的質量及其他因素，綜合考慮哪種細度最為合適。如果油墨的細度過于細，也會適得其反。

提升顏料分散及其穩定性的有效方法

4.1顏料表面的改性處理

為了讓顏料粒子在水中有著良好的潤濕和分散性能，就需要對顏料粒子表面進行改性處理。在顏料表面進行表面處理劑的包裹，繼而改變顏料的極性，從而實現更好的分散效果。

這里簡要介紹幾種顏料表面改性處理的方法。①表面活性劑處理;②進行研磨或者有機溶劑的處理;③高分子化合物處理。這些改性的方法，只有一個目的就是為了該此案顏料的極性，促進油墨分散的穩定性和良好的印刷適性。除此之外，通過對顏料表面的改性處理還是開發新顏料劑型的重要手段。

4.2控制油墨的粘度與粒徑

為了防止顏料發生沉降和分層的情況，可以采用增加油墨粘度的方法。有很多研究表明，油墨的粘度和分散穩定性有著很大的關系，因此在一定程度上提升油墨中分散物質的粘度，能很好地控制顏料粒子的沉降和分層。如果粘度還不能夠，就可以添加增稠劑來實現增粘的效果，但是考慮到油墨流動性的問題，也不宜過于濃稠。

另外，對顏料的粒徑大小也應控制在適度的范圍之內，這就需要結合具體的印刷情況而定。如果是噴墨印刷，顏料的最大粒徑最好不要超過500nm，這樣防止堵塞噴墨頭。對于其他的印刷方式，可以適當放寬粒徑。

結語

顏料在水性介質中是一個分散的動態作用過程，顏料的分散性對油墨的各項性能有著重要的影響。例如，油墨的著色度、透明度、光澤度、平滑度和流變性等。為了讓顏料在水性油墨中呈現最好的分散性和分散穩定性，就需要選擇粒徑較小的顏料，還要對油墨的粘度進行合理的控制。另外，還要做好顏料表面的改性，可以通過使用表面活性劑或者分散劑實現。隨著顏料表面結構逐漸被深人的研究和了解，很多與其相關的技術正在被開發出來。總之，水性油墨的每項性能都是影響印刷質量的關鍵因素，其粘度、觸變生、附著性等都共同決定了最后的印刷品質量。在實際的生產過程中，要通過調整水墨的各項參數來達到印刷需求，進而生產出合格的印刷品。

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