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油墨的附着
作者：冯瑞乾 来源：《印刷原理及工艺》·第三章　油墨的传输和转移
第三章　油墨的传输和转移
第三节　油墨的附着
　　油墨在纸张或其它承印材料上的附着，主要依靠所谓“机械投锚效应”和分子间的二次结合力。印刷方式不同，使用油墨不同，油墨附着的效果也有很大的差别。
一、“机械投锚效应”与二次结合力
　　纸张、高聚物、金属等承印材料的表面，都程度没地存在着凸起和凹陷部分，有些承印材料，如纸张，表面还有明显的空隙。转移到承印材料表面的油墨，有一部分填入凹陷或空隙当中，犹如投锚作用一样，使油墨附着在承印物表面，这就是所谓的"机械投锚效应"。
　　原子或离子间的相互作用力叫化学键，也叫一次结合力；分子间的相互作用力叫分子的二次结合力，二次结合力要比一次结合力弱。分子间的二次结合力包括色散力、诱导力和取向力。
　　当非极性分子相互靠近时，如图3-16(a)所示，由于每个分子中的电子不断地运动和原子核不断地振动，经常发生电子和原子核之间的瞬时相对运动，结果使分子正负电荷的"重心"不相重合，则成瞬时偶极。瞬时偶极通常呈异极毗邻的状态，它们之间的吸引力即色散力。由于瞬时偶极异极毗邻状态不断重复地出现，分子间的色散力是始终存在的。非极性分子和极性分子靠近时，如图3-16(b)所示，非极性分子受极性分子的影响形成诱导偶极，诱导偶极与极性分子固有的偶极之间的吸引力即诱导力。当极性分子靠近时，如图3-16(c)所示，由于它们的固有偶极之间同性相斥，异性相吸，两个分子在空间就按异极毗邻状态取向，因偶极取向而引起的分子间的吸引力即取向力。
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图3-16　分子间的二次作用力
　　不同的分子间存在不同的二次结合力。在非极性分子间，只存在色散力；在非极性分子与极性分子间，存在色散力和诱导力；在极性分子间，存在色散力、诱导力和取向力。色散力存在于各类分子之间，是最重要的分子二次结合力。
二、油墨在纸张上的附着
　　纸张的主要成分是纤维素、胶料、填料等。纤维素是带有很多羟基的长链环型结构的聚合物，结构式为：
　　ｎ是聚合度，天然纤维素的ｎ值很大，分子量可达50万以上。羟基(-OH)是极性基团，剩余的环氧烷基<IMG SRC="ysylimages/ysyl3-p35b.jpg" WIDTH="150" HEIGHT="77" BORDER=0 ALT="是非极性基团，纸张纤维素的分子是由不对称的两部分组成的。松香是纸张中中的胶料，分子结构为：
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　　分子里含极性基羧基(-COOH)和剩余的碳原子结合的非极性基，分子也是非对称型的。
　　油墨的流体部分是连结料，油墨靠连结料在纸张表面结膜干燥而附着常用的连结料是干性材料油和各种天然树脂和合成树脂。以干性材料油为例，主要成分是甘油三酸酯，结构式为：
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　　分子里R1、R2、R3是17个碳原子以上的非极性烷基，因而某油三酸酯显示出很强的非极性。分子中碳氢结合的剩余部分，因有<IMG SRC="ysylimages/ysyl3-p35e.jpg" WIDTH="150" HEIGHT="100" BORDER=0 ALT="的存在，仍显示出一定的极性。所以，甘渍三酸的分子也是不对称的。油墨在放置期间，甘油三酸酯会发生水解反应，生成游离的脂肪酸R-COOH，游离脂肪酸因含有极性基-COOH，也显示出微弱的极性。
　　纸张、油的主要成分均为非对称型分子，当它们的分子相互靠近时，固有偶极之间因同性相斥、异性相吸使分子在空间按异极毗邻的状态取向，结果首先产生取向力，随后产生诱导力和色散力。分子间的二次结合力使油墨附着在纸张上，二次结合力愈大，附着效果愈好。
　　另一方面，纸张由纤维交织而成，表面凹凸不平且有孔隙，油墨又具有较好的流动性能，所以，当油墨转移到纸张上以后，有明显的机械投锚效应，促使油墨在纸张上的附着。
　　油墨在纸张上的附着，既靠分子间的二次结合力，也靠油墨在纸张上的机械投锚效应。对于平滑度较高的纸张，油墨的附着主要依赖于分子间的二次结合力；较为粗糙的纸张，油墨的附着则更多地借助于机械投锚效应。
　　此外，纸张中所含的填料(氧化钙、氧化钛等)、涂料(白土、碳酸钙等)，大部分是无机化合物。这些无机化合物，大大地提高了纸张的比表面能，因而纸张为高能表面。当低表面张力的油墨，覆盖在纸张表面时，使纸张的表面自由能降低，形成稳定的体系，故油墨能牢固地附着在纸张表面。
三、油墨在金属箔和高聚物薄膜上的附着
　　金属是平滑度很高的承印材料，油墨的附着只能靠分子间的二次结合力，没有机械投锚效应。但是，金属表面是高能表面，比表面能比油墨的表面张力高得多，油墨附着时能大大降低金属的表面自由能，因而有较大的粘附功，使油墨的附着效果较好。
　　和金属箔一样，表面平滑度很高的聚合物薄膜材料，油墨的附着也只能靠分子间的二次结合力。但是，高聚物的表面却是低能表面。油墨能否很好地附着，很大程度上取决于高聚物表面的能量。
　　美国人Zisman提出，用临界表面张力评价低能表面的润湿性。例如，对某种高聚物表面，测定一系列有机液体(同系物液体)的接触角θ，然后以cosθ对液体表面张力作图，可得一直线，将直线延长至cosθ＝1之处，相应的表面张力(γLG)值，即为此高聚物的临界表面张力，以γc表示，如图3-17所示。凡是表面张力大于γc的液体，均不能润湿此固体表面。如果固体表面的γc愈低，则能润湿此固体表面的液体愈少，其润湿性愈差。
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图3-17　固体的临界表面张力
　　表3-2列出了几种高聚物的临界表面张力(γc)的数值，从所列的数据可以看出，高聚物的润湿性能取决于构成表面最外层的原子团的性质和排列情况。在碳氢键中加入其它杂原子，高聚物的润湿性能明显的改变。氟原子的加入，使γc变小，润湿性降低；而其它原子的加入则使γc变大，润湿性提高。高聚物表面的润湿性按下列次序增强：碳氟化合物＜碳氢化合物＜含其它杂原子的有机化合物。
表3-2　几种高聚物的临界表面张力(γc，单位10-2N/m)
高聚物表面γc高聚物表面γc
聚四氟乙烯1.8聚乙烯醇3.7
聚三氟乙烯2.2聚甲基丙烯酸甲酯3.9
聚二氟乙烯2.5聚氯乙烯3.9
聚乙烯3.1聚酯4.3
聚苯乙烯3.3尼龙664.6
　　聚四氟乙烯、聚三氟乙烯、聚二氟乙烯、聚乙烯等的临界表面张力γc都小于油墨的表面张力，油墨不能润湿这些高聚物的表面。即使在印刷压力的作用下，油墨分子和高聚物分子间的距离减小了，分子间的二次结合力有所增加，但高聚物均属非极性物质，分子二次结合力很弱，油墨的附着仍很困难。为了提高油墨在高聚物表面的附着效果，要对高聚物表面进行处理。一般是采用电虹冲击的方法，用电晕放电产生的游离基反应使高聚物发生交联，提高表面自由能，增加表面粗糙度，改善其对油墨的润湿性。表3-2中聚苯乙烯前的高聚物，不经处理是无法用来印刷的。
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聚氯材料印刷用什么油墨？
美丽华，印刷这一类的材料油墨很多，小厂就更多了，找几家油墨厂提供点样品给你试一下效果是最好的方法、中益、海中辉，价格也不贵，比如，厂家很多，应该是丝印吧比如PVC
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一般的有机油墨就可以
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出门在外也不愁食品包装印刷中使用什么样的油墨最安全？
时间： 10:44:16
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&&&& 每逢周末，超市就聚满了采购生活用品的人，作为吃住样样要买的现代城市人，几乎每周都要去超市进行一次食品大采购。为了便捷人们的生活，越来越多的食品被包装起来印刷上各色各样的信息标签走上人们的餐桌，食品包装印刷也逐渐成为影响食品安全的因素之一。
&&& 食品标签印刷明确展示了生产期、保质期、及用料等商品信息方便人们作为购买参考，其独特的条码印刷也为超市的收银提供了方便，是一种非常有必要的包装印刷，但是印刷中使用的油墨作为一种化学用品，或多或少都会有些不宜食用的成分存在，如果在食品包装的印刷中油墨的选择与油墨处理工艺不达标，就可能与食品发生直接接触，使得某些食品的安全卫生得不到保证，那么食品包装印刷中使用什么样的油墨才最安全呢？
&&&& 在专业的食品包装印刷厂，我们了解到，现在标准的食品包装印刷一般都适用低迁移油墨，这种油墨最大的特点就是硬化迅速、附着力强，在包装印刷过程中恩能够比较快速地成印在包装材料上不易迁移粘连，有效地避免与食品的接触。
&&&&& 另外新型的无迁移的UV印刷通过相应的工艺控制达到低迁移的标准，在油墨配方中使用的交联成分越多，油墨硬化程度越高，油墨中未反应成分的迁移潜力则越小。新的无迁移系列油墨也能在一定程度上确保印刷过程的安全可靠性。
&&&&&在专业的食品包装印刷厂，低迁移油墨的印刷是一项重要的研究课题，不断地改进印刷工艺，最大程度地降低油墨的迁移度是食品包装印刷安全的保证。
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