【集萃網(wǎng)觀察】五、  油墨的氧化結(jié)膜干燥

    以干性植物油為連結(jié)料的油墨，吸收空氣中的氧以后，發(fā)生氧化聚合反應(yīng)，使呈三度空間分布的干性植物油分子變成立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的巨大分子，干固在承印物表面。這種利用氧化聚合反應(yīng)使油墨由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)，形成有光澤、耐摩擦、牢固的油墨皮膜的過程，稱為油墨的氧化聚合干燥或油墨的氧化結(jié)膜干燥。

    膠印油墨、凸版印刷油墨、雕刻凹版油墨的連結(jié)料里都含有一定量的干性植物油，主要是依靠氧化結(jié)膜來完成油墨的固著干燥。印鐵油墨、絲網(wǎng)印刷油墨、也屬于氧化結(jié)膜干燥型的油墨。

    干性植物油主要有亞麻仁油、桐油、梓油、蘇子油等，不飽和脂肪酸是它們的主要組成成分。常見的不飽和脂肪酸有亞麻仁油酸、桐油酸、油酸、亞油酸等。不飽和脂肪酸的分子中含有兩個或多個雙鍵。雙鍵越多，不飽和程度越高，油料干結(jié)得越快。如果其分子結(jié)構(gòu)中含有化學(xué)性質(zhì)很活潑的共軛雙鍵(-CH=CH-CH=CH-)時，油料的干結(jié)就更快。桐油里含有70—80％的有共軛雙鍵的桐油酸，是典型的共軛雙鍵干性油。

    干性植物油的成膜反應(yīng)很復(fù)雜，可以用過氧化物理論和共軛雙鍵加成理論來解釋。   

    過氧化物理論認(rèn)為：干性植物油通過過氧橋聚合成高分子的皮膜，是經(jīng)過下述過程來完成氧化結(jié)膜干燥的：氧化結(jié)膜干燥的初期，干性植物油因含有微量磷酯類有機(jī)抗氧劑，吸收的氧較少，氧化聚合反應(yīng)很緩慢，是干燥過程的誘導(dǎo)期。當(dāng)抗氧劑被破壞以后，干性植物油吸氧，鄰近雙鍵的亞甲基與氧發(fā)生反應(yīng)，生成氫的過氧化物。這是干燥過程的氫過氧化物的生成期。

    實驗證明，位于兩個隔開的雙鍵間的亞甲基，對于氧分子的活潑性很大。例如，亞油酸的吸氧速度是油酸的10—20倍，就是因為亞油酸中存在著這樣的亞甲基。

    氫的過氧化物很不穩(wěn)定，在光的照射下會分離成兩個游離基，其中一個是羥基．OH，這是干燥過程的分解期。

    游離基的化學(xué)性質(zhì)很活潑，當(dāng)它去攻擊另一個油分子時，產(chǎn)生一個新的游離基，原來的游離基將生成穩(wěn)定的化合物。油的小分子便聚合成大分子，直到參加反應(yīng)的物質(zhì)分子結(jié)構(gòu)里無雙鍵存在時，反應(yīng)停止，油墨變成高分子網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的干固皮膜，這是干燥過程的聚合期。

    如果與過氧化物反應(yīng)的物質(zhì)有兩個或多個雙鍵，反應(yīng)將繼續(xù)下去，分子量越來越大，油墨的粘度逐漸上升，直到?jīng)]有雙鍵時，油墨的氧化聚合反應(yīng)停止。

    另外，含有共軛雙鍵的干性植物油(如桐油)和氧可以直接生成過氧化物，然后通過分子重排產(chǎn)生氧橋相連的脂肪酸高分子。

    油墨的氧化結(jié)膜干燥，無論是通過過氧橋聚合，還是通過共軛雙鍵加成聚合，反應(yīng)均發(fā)生在不飽和酸的雙鍵上，所以，干性植物油的雙鍵越多，氧化結(jié)膜干燥越快。

    干性植物油的氧化結(jié)膜速度一般很慢，需要加入一定量的干燥劑來調(diào)節(jié)。干燥劑是氧化聚合反應(yīng)的催化劑，它縮短氧化聚合反應(yīng)的誘導(dǎo)期，并加速過氧化物的生成。

    氧化結(jié)膜干燥除了受到干燥劑的影響外，還和油墨的顏料、承印物、作業(yè)環(huán)境、工藝條件有關(guān)。

    無機(jī)顏料，除炭黑為無定形的碳元素以外，絕大部分都是金屬的鹽類，如鉻黃、鐵藍(lán)等，本身對油墨就有催干作用，用它們配制的油墨干燥起來比較快。大多數(shù)的有機(jī)顏料對油墨無催干作用，尤其是分子結(jié)構(gòu)中有酚、苯酚、胺、苯胺、萘酚等基團(tuán)時，能抑制連結(jié)料的氧化聚合反應(yīng)，用它們配制的油墨干燥速度都比較慢。

    作業(yè)環(huán)境的溫度升高時，油墨干燥加快，一般是每升10℃，干燥時間縮短一半。環(huán)境的濕度增大時，干燥速度要減慢。

    紙張的PH值對油墨的氧化結(jié)膜干燥的影響很大，pH值越小，干燥越慢。

    膠印潤版液的PH值對氧化結(jié)膜干燥速度的影響也很大，pH值低于3．8時，油墨中的干燥劑因酸度過大而失效，干燥時間因而增長。

    六、  油墨干燥的測定

    油墨干燥的測定，即是測定油墨干燥的速度，或者在一定的條件下測定油墨的干燥時間。由于油墨的干燥方式比較復(fù)雜，油墨干燥的測定方法也各不相同。常用的有下面幾種方法。

    壓力摩擦法一般用來測定滲透干燥型油墨的干燥速度。這種方法是將油墨的刮樣覆蓋在新聞紙上，然后每隔一定的時間，在固定的壓力下進(jìn)行摩擦，從開始刮樣到新聞紙不再因摩擦而染色的時間，即是油墨的干燥時間，用以表征油墨的干燥速度。

    壓痕法一般用來測定氧化結(jié)膜干燥型油墨的干燥速度。這種方法要在油墨干固儀上測定。干固儀的種類很多，原理基本相同，這種方法還先要在印刷適性儀上印出油墨試驗條，然后在試驗條上覆紙，一起固定在干固儀上，干固儀開始工作。干固儀的托紙板自左而右做間歇的運(yùn)動，時間間隔可以在開機(jī)前選定；壓痕機(jī)構(gòu)即可上下移動又可做前后的運(yùn)動，下移時便壓在覆蓋膜上，前后運(yùn)動便可在覆紙上留下墨痕。隨著油墨的干燥，經(jīng)過一定的時間，覆紙上便不再有墨痕出現(xiàn)了，這個時間就用來表示油墨的干燥速度。油墨的干燥時間T可按下式計算：

      T = T0 + nT1

    式中：T0是從印刷試驗條到干固儀開機(jī)時所經(jīng)歷的時間，T1是壓痕的時間間隔，n是覆紙上墨痕的條數(shù)。

    揮發(fā)性油墨的干燥速度要用初干性和徹干性來表示。初干性即油墨的固著速度；徹干性即油墨徹底干燥的速度。初干性和徹干性要用刮板細(xì)度計來測定。方法是先將凹印油墨放入刮板細(xì)度計的凹槽內(nèi)，用刮刀沿凹槽刮平，再迅速地覆蓋上空白紙張并轉(zhuǎn)壓。30秒時紙張上不出現(xiàn)墨痕所對應(yīng)的刮板細(xì)度計上的刻度值，即表示油墨的初干性，以mm／30秒計；在刮板細(xì)度計的100μm處紙張上不出現(xiàn)墨痕的時間，即表示油墨的徹干性，以s／100μm計。

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