毕业设计(论文)烟包凹印油墨分析.doc
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1、毕业论文(顶岗实习作业文件)2014/2015学年(二)学期题 目 烟包凹印油墨分析 专 业 精细化学品生产技术 班 级 精细1211 姓 名 指导教师 2015年5月30日 杭州职业技术学院毕业论文(顶岗实习技能训练)任务书专 业班 级精细化学生产技术学生姓名林寒欧专业指导教 师实 习单 位湖州杭华油墨技术有限公司岗位指导教 师林日胜岗 位(工作分工)技术助理论文(技能训练)选 题烟包凹印油墨分析选题依据: 卷烟条与盒包装纸中挥发性有机化合物的限量技能训练内容、技能要求和训练目标:1.内容:调色,配料,下配方,协助研究2.技能训练要求:了解树脂液及乳液的基本性能3.训练目标:能独立做一个项目
2、的后续技能服务任务书发给日期2015年3月6日顶岗实习时间 2015年3月6日至2015年6月5日专业负责人意见(签名):分院院长意见(签名):烟包凹印油墨分析摘要本文介绍了烟包印刷油墨的发展趋势、特点,针对烟包凹印油墨作了定性分析,对油墨性能从细度、粘度、刮色、光泽等物性参数作了比较,对其印刷性能参数如初干性、抗粘连性、刮刀刮擦性、附着牢度、耐摩擦性等也作了比较,剖析了水性油墨的生产配方和工艺,同时介绍了其生产设备使用方法和注意事项。 关键词:油墨 性能参数 工艺目录前言61.凹印溶剂型烟包油墨71.1凹印溶剂型烟包油墨的基础知识71.1.1凹印烟包油墨的组成71.1.2凹印烟包油墨的生产工
3、艺81.2溶剂型油墨VOC检测91.2.1VOC残留主要因素91.2.2烟包凹印油墨VOC检测方法101.2.3烟包凹印油墨VOC标准121.3油墨性能比较131.3.1细度131.3.2刮色131.3.3粘度131.3.4颜色和着色力141.3.5光泽141.3.6固体份141.3.7储藏稳定性141.4印刷性能比较151.4.1初干性151.4.2抗粘连性151.4.3刮刀刮擦性151.4.4附着牢度151.4.5耐摩擦性152.凹印水性烟包油墨162.1水性油墨的组成162.1.1水溶性树脂162.1.2油墨所用助剂162.1.3油墨所用溶剂172.2油墨的生产工艺172.3水性凹印油墨
4、技术发展前景173.各种凹印油墨的比较18参考文献19前言随着我国经济进入快速发展时期,商品包装工业的蓬勃发展既推动了印刷工业,也推动了油墨工业的迅速发展。20世纪80年代中期塑料薄膜包装的崛起带动了凹版印刷和凹版油墨的进一步发展。凹版印刷品色彩鲜艳,质量高,得到了社会的广泛认同。90年代初,由于我国特定的社会情况,香烟包装引起了人们的普遍关注。香烟包装印刷的美观效果要求特别高,从而使卷烟业和印刷业都瞄准了凹版印刷方式。目前国内烟包印刷油墨主要以凹版油墨、平版油墨、丝网油墨及柔版印刷油墨为主。凹版印刷因其高饱和度、高反差、高亮度、一致性强、印版耐印力高等特点在烟包印刷中占了近30%的市场。 凹
5、版烟包印刷工艺相对比较成熟。之所以说“相对”比较成熟,是因为:其一,凹印油墨、纸张种类繁多,制版厂家没有也不可能为每个印刷厂家制定出一套完整的灰平衡参数及印刷特性曲线;其二,制版厂多以打样的样张来评价制版质量,而实际印刷条件与打样的工艺条件相差较大。由于凹印烟包以实地、色块、线条见多,因此,制版中对色彩管理的要求相对来说不严格。凹版印刷过程控制相对于胶印、柔印来说比较容易。 本文以凹印油墨体系为参照标准,从烟包油墨的VOC检测、油墨性能和烟包油墨发展前景做了浅谈。1.凹印溶剂型烟包油墨1.1凹印溶剂型烟包油墨的基础知识1.1.1凹印烟包油墨的组成凹印油墨由树脂、溶剂、着色剂及助剂组成。常规的所
6、占比例如下所示:树脂1525%溶剂4070%着色剂550%助剂15%其中,溶解于溶剂中的树脂我们称为连结料。融化于溶剂中的树脂连带着色剂从印版运动至承印物上,起到固化膜层的作用。所选用的树脂可根据承印物的种类及物性要求进行筛选。通常被使用的树脂如图表1所示。表1 主要的凹印油墨用树脂树脂组成物油墨类型氯醋树脂氯乙烯和乙酸乙烯共聚物里印复合氯化橡胶、氯化聚丙烯橡胶、聚丙烯的氯化物里印复合丙烯酸树脂丙烯酸及其衍生物的聚合体里印复合聚酰胺树脂二聚酸和多胺的凝聚物聚烯烃等种类的表印油墨聚氨酯树脂聚酯或聚醚和二异氰酸盐的聚合物里印通用油墨硝化棉树脂(硝酸纤维素)纤维素的硝酸酯化合物玻璃纸用、聚烯烃用等(
7、1) 溶剂溶剂除了溶解树脂保证印刷外还起着支配油墨干燥的作用。目前使用于印刷油墨的溶剂主要有甲苯、MEK、醋酸乙酯和IPA。一般来说,低沸点的溶剂毒性少且干燥速度快。但印刷时如干燥过快的话极易发生飞白、转印不良等问题,这时需添加高沸点的溶剂来保证细小文字的印刷再现。不过,应考虑残留溶剂、粘连等不良后果。针对各种类树脂所使用的溶剂,应从溶解性、性能提高和稀释剂等方面进行有效的选择和配比。如聚氨酯体系,所使用的主溶剂为MEK,辅助溶剂为醋酸乙酯,稀释剂为甲苯和IPA。根据油墨的种类我们配备了专用的溶剂,以快、#1、#2、#3用于区分干燥速度的差。图表2列举了溶剂的主要种类。表2 凹印用主要溶剂的种
8、类分类溶剂名沸点()干燥速度碳化氢甲苯110.8稍慢二甲苯140左右慢酯醋酸乙酯76.8快醋酸丁酯126.3慢醇IPA82.4快丁醇117.5慢酮MEK79.6快MIBK116.7慢(2)着色剂着色剂可分为色泽鲜艳地溶于溶剂的染料和不溶于溶剂的颜料。凹印油墨不太使用染料。颜料又分无机颜料和有机颜料二大类,无机颜料主要有钛白粉(白色)、碳黑(黑色)和铝粉(金银色)等,有机颜料内偶氮体系的居多。不含有着色料的油墨称为冲淡剂,呈无色、稍显浑浊状。使用冲淡剂可不改变色相的前提下保持粘度,形成膜层。(3)助剂助剂为从物理、化学性能上提高油墨的稳定性和印刷适性的添加剂。主要有稳定剂、防氧化剂、防静电剂等。
9、1.1.2凹印烟包油墨的生产工艺连结料的生产不仅仅是简单地溶解树脂,还必须具备把呈超细、均衡粒子的着色料分散于连结料中的技术和能力。砂磨分散不充分的油墨会影响印刷适性和保存性。砂磨需采用特殊的砂磨机,在这基础上生产出来的基墨中添加助剂进行色相和粘度的最后调整工艺。图1 凹印油墨生产工艺流程图1.2溶剂型油墨VOC检测环保是引爆印刷行业发展永恒的主题。烟包VOC限量标准的发布与实施,统一了烟草行业和烟包印刷行业对卷烟条与盒包装纸产品的验收标准和检验方法,有利于烟草行业与烟包印刷行业对原材料及成平中的VOC进行监控和检测,能够在规范烟包印刷行业生产的同事,引导烟包印刷行业向绿色、环保、低害的方向发
10、展。凹印溶剂型油墨的连接料主要有树脂与有机溶剂互溶构成,干燥过程中绝大部分溶剂可以挥发掉,但仍有部分VOC残留在烟包中,如乙醇、乙酸乙酯、乙酸正丙酯、丙二醇甲醚、二甲苯、乙苯等,特别是一些高飞点的VOC更容易残留。1.2.1VOC残留主要因素使用凹印溶剂型油墨印刷烟包时,影响VOC残留的主要原因有两个方面。(1) 凹印溶剂型油墨自身的溶剂释放性凹印溶剂型油墨属于挥发干燥性油墨,就某种凹印溶剂型油墨而言,溶剂释放性是其固有的性质,不同油墨的溶剂释放醒可能会有很大不痛,溶剂对树脂的溶解性越好,连结料树脂与溶剂分子之间的亲和力就越强,树脂对溶剂的释放性就越差,也就越容易造成烟包VOC的残留,一些低档
11、的凹印溶剂油墨犹豫实用了较低档次的树脂,其溶剂释放性较差,印刷的烟包VOC残留量就比较高。(2) 溶剂的挥发速度在凹印烟包的印刷过程中,凹印溶剂型油墨实用的溶剂基本都是混合溶剂,其挥发速度对烟包VOC残留的影响最大,直接决定着烟包的VOC残留量,对于同类型的溶剂而言,沸点越低,挥发速度越快,VOC残留量越低,而对于不同类型的溶剂,即使沸点相同,挥发速度也不一定相近。因此,在设定生产工艺时对溶剂的选择要非常慎重。表1中列出了部分常见溶剂的相对挥发速度(相对挥发速度是在乙酸乙酯速度为10的标准情况下的数值),相对挥发速度数值越低,代表该溶剂的挥发速度越快。表3 部分常见溶剂的相对挥发速度1.2.2
12、烟包凹印油墨VOC检测方法目前包装安全,各油墨生产厂家和烟包印刷企业对油墨VOC检测采取的方法不尽相同,一般有两大类:一是检测油墨刮样的溶剂残留量,二是直接检测原墨的溶剂含量。具体来说,可以将油墨VOC检测方法分为4种(如表1所示)。无论采用哪种方法,其目的都是将油墨中各种挥发性有机化合物有效检出并控制好。表4 油墨VOC检测方法对照表(1)检测油墨刮样方法与检测印刷样接近连线加工,检测结果可与卷烟条与盒包装纸中挥发性有机化合物的限量中的指标直接进行对比。但其最大的缺点是制样方法不易标准化,在制样过程中受影响的因素较多,实验的重复性差,检测结果差异大。若采用方法1,通过模拟印刷条件对油墨刮样进
13、行烘干柯达,则影响因素更多,如干燥温度、干燥时间等,检测结果将会相差更大。因此,烟包印刷企业一般不认可油墨刮样检测方法。 (2)检测原墨可直观了解油墨中溶剂的含量。目前,大多数油墨生产厂家采用方法3进行测试PS版,该检测方法易被接受,但检测结果为浓度值(以ppm为单位),无法与卷烟条与盒包装纸中挥发性有机化合物的限量中的指标建立直接对比关系,难以确定检测结果的好与坏。(3)方法4正是结合了方法3和油墨刮样检测方法的优点,使油墨VOC检测的结果更为可靠色彩,且与卷烟条与盒包装纸中挥发性有机化合物的限量中的指标直接对照,油墨生产厂家和烟包印刷企业都容易接受和认可。 需要指出的是,如果检测方法中的试
14、样与定量分析中的试样制备不一致,将会对检测结果产生一定的影响,不利于数据分析。 经过综合分析凹印,油墨VOC检测最好采用方法4,不仅方法合理,且可直接与卷烟条与盒包装纸中挥发性有机化合物的限量中的指标直接比对,有利于油墨生产厂家和烟包印刷企业之间的交流和统一,共同做好油墨VOC控制工作。 1.2.3烟包凹印油墨VOC标准2005年烟草行业出台了VOC标准,对醇类、酯类、醚类、酮类、苯类共16项挥发性有机物的残留量进行限制。2009年9月1日,红云红河集团又颁布了信的VOC控制标准,提高了各项指标。表5为调整后的部分指标。表5 2009年新的VOC排放标准1.3油墨性能比较油墨性能主要包括颜料分
15、散性、细度分布、色相、着色力、流动性、粘度、光洋、固体份、存储稳定性、棚溶性、混色性等。下面就其主要性能的比较作一简单说明。1.3.1细度 油墨的砂磨状态、粒子尺寸会影响色相的透明性、浓度和光泽,还会间接影响印版的磨损、堵版等印刷适性。细度可以采用刮板细度仪进行检测,它用于观察粒子的分布密度,但这只能看出分散体中的凝集粒子分布的最大界限,不能测定分子状态。如需更精密的测定时,可通过粒度分布仪米求得分散粒子各尺寸的分布率。1.3.2刮色 刮色作为对油墨的色相、浓度、光泽、遮盖性及流动性的评定方法,是和标准油墨进行比较确认的。采用刮色法除能从油墨的外观上肉眼判断色相、浓度、光泽外;还能确认油墨的状
16、态(沉淀、分离、变质等)有无变化。具体试验方法有以下三种。a刮片法,即把标准品和试验样并列滴于细长方形的试验用纸上,用刮片立即刮样,刚开始时稍微用力(称为底色),至中间位置可减弱力度(称为主色)。b丝棒法,即使用丝棒进行展色,由于丝棒展色的墨层比用刮片的要厚,这个方法更适用与薄膜上的刮色。c手动展色仪法,它是一种接近实际的印刷方法,随着凹版深度和网纹辊线数的不同来观察油墨的印刷性、干燥性及色相等性能。 1.3.3粘度 通常测定油墨的粘度及流动性时,我们使用察恩杯、Brookfield旋转粘度计(主要测定触变性等构造粘性)、Corn Type旋转粘度计(最适用于非牛顿流体的粘度测定)等。 图3
17、察恩杯 图4 Brookfield旋转粘度计1.3.4颜色和着色力 目前主要使用肉眼判断和色差计同时进行测试。 1.3.5光泽 配合色相判断,用刮色棒进行光泽的确认,注意观察角度和光线的重要性,采用变角光泽仪把印样进行数值化的方法适用较精确的测定。 1.3.6固体份 油墨的固体成分由颜料、树脂、蜡等非挥发性物质组成,减压或在恒温器中把挥发成分全部蒸发后,直接秤量非挥发固体份的重量,用百分率表示。 1.3.7储藏稳定性 油墨的储藏稳定性和涂膜的长效性是最为关键的特性。进行储藏稳定性实验时,把油墨放入容器内予以密封,在室温或恒温(4050)的条件下保存一定时间后,查看油墨的状态(沉淀、分离、变色等
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