油墨和色浆是颜料含量最高的精细化工产品之一,颜料浓度通常可达30%–60%。在如此高的颜料浓度下,颜料颗粒的分散和稳定是生产的核心难点。分散剂的选择直接影响油墨的着色力、透明度、粘度和储存稳定性,而消泡剂则确保油墨在高速印刷过程中不产生气泡缺陷。
东莞市蒂森新材料有限公司不仅生产颜料色浆,也在色浆生产中积累了丰富的助剂应用经验。其分散剂F20、水油通用分散剂0913和有机硅消泡剂DS-6800在胶印油墨、水性油墨和溶剂型色浆中均有成熟的应用案例。
图1 水性油墨生产过程中的搅拌分散工序,高颜料浓度下分散剂的作用至关重要
油墨和色浆用分散剂需要满足三个核心要求:(1)对高浓度颜料的强分散能力,使颜料团聚体充分解聚;(2)优异的储存稳定性,防止色浆在长期存放中发生返粗、沉降和絮凝;(3)与多种连接料的良好相容性,确保色浆调入油墨基料后不出现浮色发花。
蒂森F20分散剂的聚氨酯型结构对炭黑和有机颜料具有强锚固作用,在溶剂型色浆中可实现高颜料含量(40%–60%)下的低粘度和高稳定性;0913水油通用分散剂在水性油墨和水性色浆中表现出优异的分散效率;DS-6800消泡剂则在油墨的高速研磨和印刷过程中有效控制泡沫。
溶剂型凹印油墨广泛应用于塑料薄膜的软包装印刷,对油墨的着色力、细度和干燥速度有严格要求。其中的色浆颜料含量通常高达50%–60%,传统分散剂难以实现稳定分散。
| 组分 | 黄色浆(%) | 红色浆(%) | 蓝色浆(%) | 黑色浆(%) |
|---|---|---|---|---|
| 联苯胺黄(PY 14) | 55.0 | — | — | — |
| 立索尔宝红(PR 57:1) | — | 50.0 | — | — |
| 酞菁蓝(PB 15:3) | — | — | 45.0 | — |
| 高色素炭黑(PB 7) | — | — | — | 40.0 |
| 硝化棉棉液(30%) | 20.0 | 20.0 | 20.0 | 25.0 |
| 蒂森F20分散剂 | 5.5 | 7.5 | 9.0 | 12.0 |
| 醋酸乙酯 | 12.0 | 12.0 | 15.0 | 13.0 |
| 异丙醇 | 7.5 | 10.5 | 11.0 | 10.0 |
采用F20分散剂制备的四色色浆,细度均≤5μm(GB/T 13217.2-2009),粘度(涂-4杯,25℃)为30–60s。50℃热储30天后,色浆粘度变化率<12%,无明显沉降。将色浆调入凹印油墨基料后,在bopp薄膜上印刷,着色力≥95%(与标准样对比),细度≤7.5μm,完全满足qb>
图2 油墨生产车间的砂磨机分散设备,高浓度颜料色浆需要高效分散剂的配合
水性柔印油墨以水为主要溶剂,VOC含量低,广泛应用于纸张和纸板的包装印刷。水性体系中颜料的分散主要依靠静电排斥稳定,分散剂的电荷密度和酸值是关键参数。
蒂森0913水油通用分散剂的酸值为120–160mgKOH/g,在水性体系中经氨水中和后,羧酸根电离提供强静电排斥。在水性酞菁蓝柔印油墨色浆中(颜料40%、0913 8%、苯丙乳液20%、去离子水32%),经砂磨机研磨1.5h后,细度≤2.5μm,Zeta电位为-40mV。
将色浆与水性连接料调配后,在400m/min高速柔印机上印刷,油墨转移率≥85%,印刷品色差ΔE≤1.5,耐磨(GB/T 7706-2008)≥80次,完全满足GB/T 26394-2011《水性薄膜凹印复合油墨》的技术要求。
高速印刷(400–600m/min)过程中,油墨在墨槽中剧烈搅动,容易产生大量微泡。这些微泡转移到印版上后,会导致印刷品出现白点、针孔等缺陷。DS-6800有机硅消泡剂在水性和溶剂型油墨中均表现出快速的破泡效果和持久的抑泡能力。
在水性柔印油墨中添加0.15% DS-6800,高速循环(500m/min,30min)后油墨中的气泡含量<2%(体积法),印刷品无白点和针孔。在溶剂型凹印油墨中添加0.1% ds-6800="">
图3 高速分散机搅拌叶片分散颜料,助剂的协同作用确保高浓度色浆的稳定
| 油墨/色浆类型 | 推荐分散剂 | 添加量(颜料量%) | 推荐消泡剂 | 添加量(总量%) | 关键指标 |
|---|---|---|---|---|---|
| 溶剂型凹印色浆 | F20 | 10%–30% | 有机硅/矿物油 | 0.05%–0.2% | 细度≤5μm,粘度30–60s |
| 水性柔印色浆 | 0913 | 8%–20% | DS-6800 | 0.1%–0.3% | 细度≤2.5μm,Zeta≤-35mV |
| 胶印油墨 | F20 | 5%–15% | — | — | 细度≤5μm,流动度18–25mm |
| UV喷墨墨水 | F20 | 15%–30% | DS-6800 | 0.05%–0.15% | 粒径≤100nm,粘度5–15mPa·s |
| 通用色浆 | F20/0913 | 10%–25% | DS-6800 | 0.1%–0.3% | 细度≤7.5μm,热储稳定 |
蒂森F20、0913和DS-6800在溶剂型凹印色浆、水性柔印油墨和高速印刷消泡中均表现出优异的应用性能。在高颜料浓度体系中,合理选择分散剂和消泡剂可显著提高色浆的着色力、储存稳定性和印刷适性。
Q1:色浆热储后出现沉降怎么办?
色浆沉降通常是分散剂添加量不足或分散剂与颜料匹配性差导致的。建议:(1)适当增加分散剂添加量(每次增加颜料量的2%–5%);(2)更换锚固基团更匹配的分散剂(如炭黑用含脲基/氨基的分散剂,无机颜料用含磷酸根的分散剂);(3)检查研磨细度是否达标。
Q2:水性油墨中分散剂需要中和吗?
聚羧酸盐类分散剂(如0913)在水性体系中通常需要用氨水或AMP-95中和至pH 8–9,使羧酸根充分电离以提供静电排斥。中和度建议为80%–100%,过度中和可能导致体系粘度升高。
Q3:UV喷墨墨水对分散剂有什么特殊要求?
UV喷墨墨水要求颜料粒径≤100nm(D50),且分散剂不能含有可能影响UV固化的基团。F20分散剂的聚氨酯结构不含活性双键,不会干扰自由基聚合,适合UV体系。同时需控制分散剂添加量,避免过量影响墨水的粘度和表面张力。
Q4:消泡剂在油墨中添加过量会怎样?
消泡剂过量可能导致:(1)油墨表面出现油斑或缩孔;(2)影响油墨的附着力和印刷适性;(3)在水性体系中可能引起鱼眼。建议从低添加量开始试验,逐步增加至刚好消除泡沫的用量。
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