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油墨的本質(zhì)是一種復(fù)雜的膠體或溶液體系,其最終價(jià)值在于能否在承印物表面形成穩(wěn)定、清晰、牢固的圖案。這一過程的核心是潤濕與附著。而親疏水性正是衡量液體(油墨)對固體(承印物)表面潤濕能力的關(guān)鍵指標(biāo)。
在傳統(tǒng)印刷中,油墨與承印物(如紙張、薄膜、金屬)的親和性不匹配會(huì)導(dǎo)致印刷故障,如鋪展不足(拒墨)、過度鋪展(毛刺)、附著力差等。在功能印刷中,如電子印刷、防偽包裝,親疏水性更是實(shí)現(xiàn)圖案化精確沉積、構(gòu)建微結(jié)構(gòu)的功能基礎(chǔ)。因此,對油墨親疏水性能的精準(zhǔn)分析與控制,是現(xiàn)代印刷技術(shù)從“藝術(shù)"走向“科學(xué)"的基石。油墨的親疏水性主要通過接觸角來量化。
親水油墨:通常指在水性體系或?qū)Ω弑砻婺芑挠辛己脻櫇竦挠湍?。?dāng)其滴落在固體表面時(shí),接觸角 θ < 90°。角度越小,表示潤濕性越好,油墨傾向于在表面鋪展。
疏水油墨:通常指對低表面能基材(如塑料、有機(jī)硅)有良好潤濕的油墨,或本身具有拒水特性的油墨。其接觸角 θ > 90°。角度越大,拒水性越強(qiáng),油墨傾向于形成液珠。
決定親疏水性的根本原因是表面能匹配原則:
固體表面能 > 液體表面張力 → 潤濕(親水/親油)
固體表面能 < 液體表面張力 → 不潤濕(疏水/疏油)
因此,分析油墨的親疏水性,必須同時(shí)考慮油墨本身的表面張力和承印物的表面能。
一、影響油墨親疏水性能的關(guān)鍵因素
1、連接料(Resin/Binder):油墨的“骨架",是決定油墨整體表面張力和與基材附著力的最主要成分。環(huán)氧、聚氨酯樹脂傾向于提供較高的極性,而有機(jī)硅、氟碳樹脂則賦予極低的表面張力。
2、溶劑(Solvent):調(diào)節(jié)油墨的粘度與干燥速度,其表面張力和極性直接影響印刷時(shí)的瞬時(shí)潤濕行為。水性溶劑表面張力高,油性溶劑表面張力較低。
3、顏料(Pigment):顏料的粒徑、表面處理(如親油或親水改性)會(huì)影響油墨整體的表面性能和流變性。
4、添加劑(Additives):這是精細(xì)調(diào)控親疏水性的“鑰匙"。
潤濕分散劑:能有效降低油墨的表面張力,改善對低表面能基材(如PE、PP)的潤濕性,防止縮孔。
增稠/流平劑:通過改變流變性來控制油墨的鋪展過程。
有機(jī)硅/氟類助劑:常作為疏水劑,遷移至油墨表面形成拒水層。
二、親疏水性能的核心分析手段:
1、接觸角測量儀:
方法:采用座滴法,將一滴精密控制的油墨液滴置于特定承印物平面上,通過光學(xué)系統(tǒng)成像并計(jì)算其靜態(tài)接觸角。
價(jià)值:這是最直接、最定量化的分析手段??稍u估油墨對不同基材的潤濕性、比較不同配方油墨的性能、驗(yàn)證添加劑的效果。
2、表面張力儀:
方法:通常使用鉑金板或鉑金環(huán)法,直接測量油墨液體的表面張力(單位:mN/m)。
價(jià)值:獲取油墨本身的固有屬性,為預(yù)測其在不同基材上的潤濕行為提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
3、達(dá)因筆/達(dá)因液:
方法:一種快速、半定量的工業(yè)現(xiàn)場測試方法。用已知表面張力的測試液在承印物上畫線,觀察其是否在規(guī)定時(shí)間內(nèi)連續(xù)成膜還是收縮成液滴,以此判斷基材表面能是否高于測試液。
價(jià)值:主要用于快速評估承印物的表面處理效果(如電暈處理、等離子處理),確保其表面能高于油墨表面張力,保證良好潤濕。
油墨的親疏水性能絕非一個(gè)孤立的指標(biāo),它是一個(gè)連接材料化學(xué)、界面科學(xué)和工藝工程的綜合性橋梁。對其進(jìn)行分析與控制,是實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量、功能化印刷的核心。通過對油墨親疏水性能的深耕,我們正在不斷拓展印刷技術(shù)的邊界,使其從信息傳遞的工具,演進(jìn)為制造功能性產(chǎn)品和智能表面的關(guān)鍵工藝。
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