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1、综述与市场纵横日用化学品科学第 23 卷增刊 1便制成有一定耐印力的印刷版材了。制成印版后, PS 版亲水部分的表面自由能高达 017J/ m2 019J/m2, 为高能表面; 亲油部分的表面自由能在 0104J/ m2, 为低能表面。印刷过程中, 润版液在印版的非图文部分铺展开, 形成水膜, 降低胶印版材非图文部分的感脂能力。因为油墨的表面张力约为 315 10- 2N/ m, 油墨可以在印版的图文部分铺展, 造成印版对水和油墨的选择性吸附。112胶版印刷过程的润版液11211水墨平衡问题胶印过程中使用润版液的目的是: 在印版的非图文部分 ( 空白部分) 形成排斥油墨的水膜, 防止图文部分的
2、油墨向空白部分扩散, 造成脏版。因此润版液的表面张力应该在 315 10- 2N/ m 412 10- 2N/ m。为了使润版液的表面张力符合印刷过程的要求, 应该在润版液中加入一些助剂。降低润版液表面张力的助剂很多, 有使用低碳醇的 ( 如酒精) , 也有使用表面活性剂的。11212润版液目前, 在西方发达国家, 润版液中醇类润版液的用量大大减少, 普遍采用非离子型表面活性剂来替代酒精, 这是表面活性剂在印刷工业中的一个重要应用。选用非离子型表面活性剂的原因是它的稳定性好, 不易受润版液中酸性电解质的影响。通常采用尼纳尔 ( 二乙醇月桂酰胺) 或者 6501 ( 烷基二乙醇酰胺) 作为润版液
3、中降低表面张力的助剂, 一般用量在011% 以下 ( 质量百分比) 。与醇类润版液相比, 加 入表面活性剂的润版液大大降低了生产成本, 还具有无毒、无挥发性、无爆炸危险等优点, 是一种大有发展前途的胶版印刷用品。113PS 版铝版基的表面和再生处理在 PS 版铝版基的表面和再生处理的过程中也需要用到表面活性剂, 作为清洗剂、分散剂或乳化剂。PS 版有两个基本部分: 是感光涂层; 是版基。版基是涂布感光层的载体, 各国生产的 PS 版其版基皆采用铝材。11311 除油首先, 铝板在轧制过程中需要油质冷却, 贮存和运输前为了防止腐蚀表面, 又涂有防锈油类保护, 因此去除这些油类是生产 PS 版的第
4、一道工序。在除油过程中, 利用阴离子表面活性剂 ( 如烷基苯磺酸钠)作为分散剂, 将油质分散成微小颗粒, 在搅拌条件下油质脱离表面分散在溶液中, 达到了除油的目的, 其用量在2% 5% 。成品的PS 版还要经过曝光、显影、除脏、修补、烤版等过程后, 方能够上机印刷。这些过程中大多需要用到表面活性剂, 以下分别叙述。11312显影显影过程中, 常常要在显影液中加入一些表面活性剂, 如十二烷基苯磺酸钠, 用在阳图 PS 版的显影液中, 用量在 20% 30% 。异丙基萘磺酸钠可以用于阴图PS 版显影液中, 用量在015% 左右。11313烤版一般阳图 PS 版印数只能达到 10 万印左右。为了大幅
5、度提高PS 版的印数, 可以将制版除脏后的 PS 版涂布一层保护剂, 在 230 e 250 e 的恒温下, 烘烤 5min 8min。印版涂上烤版液经过烘烤后, 感光物中的感光基团消失, 感光层中的树脂如线性酚醛树脂、间甲苯酚甲醛树脂受热发生热交联反应, 由线性分子变成网状大型分子, 其耐溶剂性、耐蚀性、耐磨性以及附着性等都显著提高。再用 PS 版显影液 ( 碱性)进行第二次显影, 其目的是将版面的烤版液彻底清除, PS 版经过烘烤以后, 印数可比不经烘烤的提高 3 倍 4 倍。保护剂采用硼酸盐类与表面活性剂平平加- 20 等配成。这种保护剂成膜干燥后不龟裂, 覆盖性、稳定性好, 如非离子表
6、面活性剂平平加- 20、OP - 10 等, 用量在 1% 左右。采用平平加和 OP - 10 是因为其溶于水、乙醇、乙二醇等。对酸、碱溶液和硬水都较稳定。保护剂内加入十二烷基苯磺酸钠 ( 用量在 1% 左右) 等作为润湿剂, 其目的是增加保护剂涂布时的分散性、润湿性, 使烤版液涂布均匀。11314PS 版回收再生PS 版的回收再生, 能够变一次使用的版材为多次使用, 是降低印刷成本、节约资源、实现可持续发展的一种好方法。使用高效清洗剂对 PS 版进行再生处理时需使用到非离子表面活性剂 ( 如 OP - 10) 作为乳化剂, 保证完全有效地清洗和加速再生前 PS 版上油墨的溶解,并且使被溶解的
7、油墨不污染版面, 易被水冲洗。乳化剂用量在 5% 左右。2 消泡剂比较稀的油墨大多可用泵来输送。在输送过程中, 会有大量的空气混入, 出现气泡。另外, 在印刷过程中, 由于油墨很稀, 从版上刮下来 ( 如照相凹版) 或从辊子上流下来 ( 如柔性版和凸版油墨) 时,1882000 年 7 月周震等: 表面活性剂在印刷工业中的应用综述与市场纵横也会产生大量气泡。油墨中出现气泡, 不仅使印品质量下降, 当墨斗中产生大量气泡时, 还有可能使印刷无法正常进行下去。芳烃基、醇基、水基油墨都有此种现象, 而以水基墨最为严重。因为水基墨的连结料通常是碱性的胺或可溶于胺的蛋白质、虫胶、丙烯酸共聚物或它们的混合物
8、, 它如肥皂 ( 或洗涤剂) 在水中一样, 故成泡性极强。在油墨中加入消泡剂对于各种印刷过程特别是水基墨的使用十分重要。在消泡剂中也能够找到表面活性剂的应用。下述系统对水基型油墨具有良好的消泡作用: 将三甲基硅油进行链封闭后, 用脂族烃 ( 如汽油) 调整至相对密度为 1, 再加一倍的水及 5% 的乳化剂 ( 如吐温- 80) 进行高速搅拌, 使其充分乳化、分散即可使用。3 W/ O 乳液型一体化速印机油墨311印刷过程一体化速印机的印刷过程就是誊写版印刷过程。誊写版印刷过程比较简单, 只要将制好的印版, 按一定的方法和要求固定在誊印机的丝网上, 然后用弹性胶辊使誊写版油墨受到一定的挤压作用,
9、 在很短的一瞬间透过印版和丝网的细孔, 使油墨附着到承印物表面上, 同时利用丝网对胶辊的反作用, 使丝网上的油墨与承印物表面迅速脱离接触, 不使丝网上的余墨将印品的图纹部分和非图纹部分蹭脏。312一体化速印机油墨一体化速印机油墨为一种 W/ O 乳液型油墨, 表面活性剂作为界面相的稳定剂是必不可少的, 其他原料主要是由颜料、填充料、连结料、助剂等 4 个主要部分组成。这里所用的表面活性剂为非离子表面活性剂 ( Span- 80) , 原因是其性能稳定, 与油墨中其他电解质无相互作用, 用量在 5% 左右。4 颜料型织物印花油墨将染色剂采用不同的方式, 在织物上印上着色花样, 称为织物印花。织物
10、印花所使用的油墨称为织物印花油墨。织物印花油墨可以分为染料型和颜料型。染料型织物印花油墨是将染料渗入织物纤维内部着色; 颜料型织物印花油墨是将颜料借助于油墨中的连结料树脂, 将油墨固着在织物表面上, 其印刷过程通常为丝网印刷过程。在很多颜料型织物印花油墨中,使用表面活性剂作为润湿剂和乳化剂。颜料型织物印花油墨主要由色浆、乳化浆 ( 糊) 、粘合剂、交联剂和增稠剂 5 部分组成。411色浆色浆是由颗粒很细的颜料、乳化剂、吸湿剂和水组成。例如把颜料和一定比例的甘油、平平加、水混合后在三辊研磨机中研磨成浆状物, 即成色浆。色浆中含颜料 14% 40% , 使用的助剂主要是非离子表面活性剂平平加 (
11、用量在 5% 10%) 。表面活性剂可润湿颜料的表面, 缩短色浆生产时的研磨时间, 也有利于颜料的分散, 能够有效防止油墨中颜料颗粒的凝集和沉淀。412乳化糊乳化糊是指将水相和油相加上表面活性剂乳化后制得的糊状乳液相。当水为外相, 而油为内相时, 简称为 O/ W 型乳化糊; 反之如果油为外相而水为内相时, 则称之为 W/ O 型乳化糊。在乳化糊中采用非离子表面活性剂( 聚氧乙烯烷基醚或平平加等) 为乳化剂, 用量在 5% 左右。5 印刷设备用清洗剂在生产过程中, 印刷机的辊筒、丝网、印板及字模等均应经常清洗, 以保证印刷品的质量。以下介绍用于印刷设备的各种清洗剂的配方和制法。配方 1矿物质松
12、节油90%丁醇10%该清洗剂用于清洗印刷设备上沾附的油墨。配方 2大豆卵磷脂115%丁二酸二辛酯硫酸钠315%十二烷醇聚氧乙烯 ( 4) 醚215%三氟三氯乙烷10%沸点160 e 175 e 芳烃2215%沸点160 e 210 e 溶剂油60%在该清洗剂中加上 2 倍的水, 对于清洗印刷机的水辊很有效。配方 3异丁醇27%乙二醇17%氢氧化钠5%烷基酚聚氧乙烯醚6%松节油36%石蜡1%丁醇聚氧乙烯醚8%该清洗剂用于丝网印刷过程中的丝网清洗, 在用清洗剂清洗后再用水冲淋, 可除去丝网表面的光硬化聚乙烯醇- 聚乙酸酯乳液和油墨。189综述与市场纵横日用化学品科学第 23 卷增刊 1配方 4阳离
13、子淀粉2%十二烷基苯磺酸钠2%十二烷基硫酸钠2%水94%该清洗剂用于清洗印刷字模, 可以达到良好的洗净效果。配方 5磷酸1214%氟化钾0118%三乙二醇16%松节油714%甘油414%二甲苯416%表面活性剂水溶液 ( 浓度 1617% )0154%聚乙酸乙烯39%水16%制法: 将磷酸、氟化钾、三乙二醇、松节油、甘油、二甲苯和表面活性剂水溶液依次溶于水, 然后加聚乙酸乙烯, 可以用于胶印印版的清洗。6 结论综上所述, 作为多门学科综合应用的印刷技术, 表面活性剂在其中是大有可为的。因为印刷过程基本是一个表面物理化学过程, 特别在胶版印刷过程中牵涉到表面自由能与润版液表面张力的匹配问题, 这
14、里需要用到表面活性剂来降低润版液的表面张力。目前,国内使用的表面活性剂还存在着动态表面张力测量中不能有效降低表面张力的问题, 这就限制了这些润版液在新型高速印刷机中的应用。国外已经开发出适合于高速印刷机的表面活性剂, 这与国外差距比较大。在胶版印刷过程中 PS 版的生产、制版、回收过程中, 表面活性剂作为润湿剂和分散剂, 提高了清洗油脂、显影、烤版和再生的工作效率, 但是用量不是很大。印刷用的油墨是一个胶体系统, 在该胶体系统中加入表面活性剂作为分散剂, 提高颜料的润湿性和分散度, 有利于油墨在三辊机上的研磨, 防止在存储过程中沉淀现象的发生。虽然用量不大, 但是对于提高油墨质量关系比较大。若
15、加入表面活性剂作为消泡剂, 则对于提高印刷质量具有很大的意义。在一些丝网乳液型印刷油墨中 ( 如速印机油墨和织物印花油墨) , 表面活性剂作为乳化剂或者界面稳定剂的用量大一些, 通常在 5% 20% 之间。并且非离子表面活性剂用的比较多。目前印刷业以及办公自动化领域的轻印刷发展迅猛, 如现在时髦的 CTP ( computer to print) 、无水胶版印刷、喷墨墨水等领域, 表面活性剂会有更加广阔的应用。印刷工业的发展也对开发新的表面活性剂提出更高的要求, 这一切有待于表面活性剂研究、开发与印刷工业的发展紧密联系起来, 为提高印刷质量、速度, 为更加方便的使用办公自动化设备而努力。参考文献: 1 周震. 印刷油墨 M 1 北京: 化学工业出版社, 200012 刘昕. 胶印印刷工艺原理 M 1 北京: 印刷工业出版社 , 19961 3 袁朴, 等. PS 版技术及应用 M 1 北京: 印刷工业出版社 , 199414 严素斋. 丝网印刷油墨 M 1 北京: 印刷工业出版社, 19951 5 刘程. 表面活性剂应用手册 M 1 北京: 化学工业出版社 , 19941190