Miglioramento delle proprietà reologiche e della stampabilità degli inchiostri offset UV
(1) Bagnabilità del pigmento
Il linker dell'inchiostro UV Offset è composto principalmente da un oligomero ad alta polarità e da un diluente attivo, mentre la maggior parte dei pigmenti utilizzati nell'inchiostro UV Offset sono pigmenti organici a bassa polarità. L'affinità di questi sistemi di oligomeri ad alta polarità con la superficie delle particelle di pigmento organico a bassa polarità è scarsa ed è difficile garantire una buona bagnabilità dei pigmenti. Allo stesso tempo, il corpo principale dell'oligomero acrilato utilizzato nel linker dell'inchiostro offset UV ha un basso peso molecolare, solitamente compreso tra 1000 e 2000 (mentre il peso molecolare della resina fenolica modificata con colofonia utilizzata nell'inchiostro offset tradizionale è compreso tra 20.000 e 50.000). In breve, rispetto agli inchiostri offset tradizionali, la resina e il sistema di leganti degli inchiostri offset UV sono caratterizzati da un basso peso molecolare e da un'elevata polarità, che non sono in grado di garantire una bagnabilità soddisfacente dei pigmenti e una stabilità della dispersione.
Per migliorare la bagnabilità e la dispersione dei pigmenti degli inchiostri offset UV e aumentare l'efficienza di produzione, il primo passo consiste nel selezionare una resina oligomerica adatta al corpo principale. L'oligomero acrilico modificato con acidi grassi ha una buona bagnabilità dei pigmenti grazie al suo alto peso molecolare e alla sua bassa polarità, ed è particolarmente adatto per i sistemi di inchiostri offset con un elevato contenuto di pigmenti. Tuttavia, poiché parte del gruppo funzionale acrilico è sostituito da un acido grasso, l'acrilato modificato con acidi grassi ha una scarsa reattività e una bassa Tg, che influisce sulla velocità di polimerizzazione dell'inchiostro e sulle proprietà fisiche della pellicola di inchiostro, e di solito deve essere utilizzato in combinazione con oligomeri a bassa viscosità e alta funzionalità. La selezione dei pigmenti adatti è anche uno dei fattori chiave per migliorare le prestazioni di dispersione dell'inchiostro, ma oltre al nerofumo dell'inchiostro UV, ci sono pochissimi pigmenti organici utilizzati specificamente in combinazione con gli inchiostri offset UV; la determinazione finale dei pigmenti organici può basarsi solo su un gran numero di esperimenti da effettuare. Tuttavia, esiste un principio per la selezione del pigmento per il sistema UV, ovvero che il pigmento applicabile all'inchiostro offset UV deve avere una determinata polarità.
(2) Prestazioni dell'equilibrio acqua-inchiostro
Nel processo di stampa effettivo, l'inchiostro offset UV ha una scarsa tolleranza per la quantità di acqua nella soluzione di bagnatura e il bilanciamento acqua-inchiostro è difficile da controllare, per cui è difficile raggiungere la stampabilità dell'inchiostro offset tradizionale. Le ragioni dello scarso equilibrio acqua-inchiostro degli inchiostri offset UV risiedono principalmente nei due aspetti seguenti: il primo è che l'oligomero acrilato e il diluente attivo utilizzati negli inchiostri offset UV hanno solitamente gruppi ad alta polarità, come gruppi idrossilici, carbossilici e amminici, che hanno una forte affinità con la soluzione di bagnatura, e la possibilità di emulsione è maggiore rispetto a quella del materiale di collegamento a base di olio con polarità ridotta. In secondo luogo, il substrato di stampa dell'inchiostro offset UV si basa principalmente su materiali non assorbenti come carta sintetica, cartone dorato e argentato e plastica, che sono scarsamente assorbiti dalla soluzione di bagnatura, il che aggiunge ulteriori fattori variabili all'equilibrio inchiostro-acqua nella stampa. L'esperienza dimostra che l'uso di un elevato valore idrossilico residuo e della polarità dell'oligomero reattivo (compresa la regolazione delle resine, dei diluenti attivi e degli additivi), deve essere molto attento.
La selezione dell'oligomero ospite è la chiave per migliorare l'equilibrio inchiostro-acqua degli inchiostri offset UV. La catena molecolare dei prepolimeri di acrilato epossidico e di acrilato poliuretanico contiene idrossile, ammino e altri gruppi funzionali, ha una forte idrofilia e la perdita di resistenza dell'inchiostro; pertanto, dal punto di vista del miglioramento delle prestazioni dell'equilibrio inchiostro-acqua, l'acrilato di poliestere ha una migliore resistenza all'acqua e diventa la scelta migliore. Attualmente, dal punto di vista delle prestazioni dell'inchiostro, la maggior parte dei sistemi di inchiostro offset UV utilizza l'acrilato di poliestere come resina principale, per migliorare le prestazioni dell'equilibrio dell'inchiostro è anche una delle principali basi di selezione. Tuttavia, l'oligomero di acrilato di poliestere deve essere ulteriormente migliorato per quanto riguarda la durezza, la resistenza all'attrito e la resistenza ai solventi. Inoltre, a condizione di mantenere simile la viscosità del sistema di inchiostro, l'uso di un oligomero acrilato a più alto peso molecolare può migliorare le prestazioni di antiemulsionamento dell'inchiostro, ma questo avviene quando la resina ad alto peso molecolare nella formula dell'inchiostro raggiunge una certa proporzione, può essere dovuto al fatto che la resina ad alto peso molecolare attraverso l'aggrovigliamento reciproco può formare una struttura fisica a maglie più larghe, che impedirà efficacemente la penetrazione delle molecole d'acqua nel sistema di inchiostro, migliorando così le prestazioni dell'emulsione dell'inchiostro. Ostacolerà efficacemente la penetrazione delle molecole d'acqua all'interno del sistema di inchiostro, migliorando così le prestazioni di emulsione dell'inchiostro. Tuttavia, la quantizzazione del polimero degli oligomeri di acrilato va a scapito di una funzionalità ridotta e della perdita di velocità di polimerizzazione, il che richiede una considerazione completa nella progettazione delle formulazioni di inchiostro per compensare la perdita di altre proprietà che si deteriorano al fine di migliorare le proprietà di equilibrio acqua-inchiostro dell'inchiostro.
Gli oligomeri di acrilato epossidico sono il fattore principale che influenza il tasso di emulsione degli inchiostri. Pertanto, con la premessa di garantire la velocità di polimerizzazione e la viscosità dell'inchiostro, si dovrebbe controllare la quantità di oligomeri epossidici acrilati, in modo che l'inchiostro offset UV possa mantenere una forte idrorepellenza per garantire che nella produzione di stampa effettiva abbia una buona idoneità di stampa.
(3) Ridurre il fenomeno dell'inchiostro volante
Rispetto all'inchiostro offset tradizionale, le proprietà reologiche dell'inchiostro offset UV presentano differenze significative. Innanzitutto, la bagnabilità dei pigmenti acrilati oligomeri è scarsa, per cui l'inchiostro offset UV a bassa velocità di taglio mostra una struttura più forte e l'inchiostro nel serbatoio della macchina da stampa subisce effetti negativi. In secondo luogo, gli oligomeri di acrilato hanno particolari proprietà reologiche e basso peso molecolare, con conseguente scarsa coesione degli inchiostri offset UV, che sono sensibili alle variazioni di temperatura e presentano alta viscosità, bassa viscosità e testa del filamento lunga. In condizioni di stampa ad alta velocità, a causa della mancanza di viscoelasticità del sistema di inchiostro, è probabile che si verifichi il fenomeno dell'inchiostro volante. Se si scelgono pigmenti di facile dispersione o ad alta mobilità per garantire la fluidità e la facilità di dispersione dell'inchiostro, questi problemi saranno più evidenti.
Attualmente, la maggior parte dei metodi utilizzati consiste nell'aggiungere additivi non reattivi per migliorare le proprietà antireologiche del sistema, per migliorare le prestazioni antivolo dell'inchiostro offset UV. Di solito nella formula dell'inchiostro si aggiungono SiO2 in fase gassosa, talco, bentonite organica e resine siliconiche che hanno un certo effetto addensante, possono migliorare la tixotropia del filler, aumentando la coesione e la viscoelasticità del sistema per prevenire l'inchiostro volante. Tuttavia, l'effetto di questi additivi è molto limitato, non può risolvere il problema in modo sostanziale e può avere un effetto negativo sulla brillantezza dell'inchiostro, sull'adesione e su altre proprietà.
Il miglioramento delle proprietà reologiche della resina oligomerica stessa è il modo più efficace per risolvere i problemi reologici degli inchiostri offset UV. Da un punto di vista teorico, l'introduzione di resine oligomeriche reattive 100% con controllo reologico nelle formulazioni di inchiostro non solo migliorerà la stampabilità dell'inchiostro, ma anche le proprietà del film di polimerizzazione finale dell'inchiostro.
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