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油墨助剂基本知识介绍二

2021年08月18日 陕西机械设备网

油墨助剂基本知识介绍(二)

(一)、干燥剂的组成

干燥剂一般可以分成两大类:(1)溶解型(金属)干燥剂;(2)分散型干燥剂。

在第一类中,主要是有机酸的重金属皂,它的组成是有机酸和金属。

有机酸中,亚麻酸、树脂(松香)酸、木浆浮油酸等是可氧化的酸类,在存放中会发生变化。而萘酸和八碳酸等因是饱和的有机酸,故比较稳定。

金属与有机酸所形成的化合物,其体系(或溶液)能否保持良好的溶解性和稳定性是非常重要的,而这与有机酸的关系甚大。现在趋向于采用饱和的有机酸而不用易氧化的酸类,即是从这个角度出发的。

另一方面,由于在平印印刷中干燥剂容易从油墨中沥渗出去与平印药水发生化学反应,从而降低油墨的干性,固此干燥剂中有机酸的选用是非常重要的。一般地说,新的合成酸比较理想,它们容易形成有机金属键而不使金属沥渗出去,而木浆浮油酸、萘酸等因其有机团比较大,它们不大可能形成有机金属链。石油酸(萘酸、环烷酸)存在于粗石油内,工业上以碱处理粗石油后再分离、酸化,然后进行分馏而得,其组成因油源而异。

萘酸的主要组成为:

1.饱和革环羧酸,其通式为:CnH2n-1COOH。

2.饱和双环羧酸,其通式为;CnH2n-3COOH。

3.脂族羧酸,其通式为:CnH2n+1COOH。

饱和单环羧酸中的碳环为五节环。由萘酸形成的金属皂比较稳定,溶解性良好。缺点是颜色深,有气味,金属含量比较低。精制的萘酸颜色就比较浅。

除了萘酸以外,含有8~13个碳原子的合成酸类,也以被广用于干燥剂的制造。这类酸的酸值比较高,质量一致,颜色浅,无不快之气味。例如八碳酸Oetoate),即2-乙基己酸(2-EthylHexoicAcid),简称辛酸。此外,还有新癸酸eodecanoate)等。用这类酸制造的干燥剂其金属含量比较高。它的溶解性、拼混性等也非常良好,它比萘酸钻和八碳酸钻的效果要高。

用于制造干燥剂的金属则大致有如下几种:钻、锰、铅、铈,钒、镧、铁、锂(以上属于氧化下聚合型催化剂);铝、锆(以上属于配价干燥型);钙、锌、二氮杂菲类(以上属于辅助干燥型)。

金属中具有普遍意义的是钴、锰、铅三种。

活性最大的金属是钴、钒,锰。而镍和铜的活性为零。延缓干性的金属几乎是没有的。每种金属都有它独特的效果,除了它们的活度不同外,性质亦各异。

钴呈紫色,其主要功用是增进表面氧化,即表面能很快形成一层皮膜,故用多后会出现严重干皮,起皱纹。所以钻干油号称“表面干油”,是种最强力的干燥剂。

锰为棕色物质,其性能有些象钻,但效果较小,它能使油加速干燥(氧化)而起皮效果不明显。在低温时干性比较差,常与大量铅拼用。

铅的氧化作用较差,它的特性是使层膜上下一起变厚。所以铅干油号称“贯穿”(Through)干油。用铅干燥的层膜表面不起皮。它对温度的敏感比较小,即升温不会促进铅发挥更大的功用。常与锰拼用。

钙的效果是较差的,与钴共用时效果尚可。在有些连结料中使用铅干油时有不稳定现象,但拼用钙干油时,情况就好多了。

铁的颜色比较深。

(二)、干燥剂的制造

制造干燥剂的方法大致有三种,即熔化法、沉淀法(属于第一类干油),分散法(属于第二类干油)。

1、熔化法。

以熔化法生产干油的情况是很多的,如有在松香中熔人金属氧化物的做法,也有在亚麻油中熔入金属氧化物的做法。金属氧化物有以盐替代的,亚麻油有以亚麻油酸替代的,也有二者混用的等。

下面举三个例子作参考:

(1)萘酸铅。先计算配方比例,

A.V.代表一元酸的酸值(mgKOH/g)。此处设萘酸的酸值为230,则X=243.9。

通过计算,可以了解223克氧化铅约488克萘酸反应后,约可得693克萘酸铅,含铅量约达30%。

工业上生产时,先将萘酸装于锅中,锅上装有能刮锅底的搅拌设备,以防物料沉底炭化,慢慢加入氧化铅(加入量可比计算的理论量稍多一些),混合物搅拌15分钟后,因放热反应而温度升至60℃,然后开始加热升温,用三小时升温至100℃,保温八小时,再升温至150℃,保持三小时后,反应完全。即可过滤出锅。根据需要,也可掺入溶剂等其它物质。

(2).松脂酸铅。松脂酸铅可按下述工艺进行制造:将松香300公斤装于不锈锅锅内,升温至220℃,在搅拌下渐渐加入40公斤氧化铅,30分钟后升温至250℃,当反应物冷却后透明时即告完成。过滤出锅,冷却后即成块状松脂酸铅,根据需要可将其溶于溶剂或其它介质中。

(3).亚麻油酸铅。亚麻油酸铅的制法:将亚麻油酸250公斤加热至110℃,在搅拌下慢慢加入100公斤氧化铅,再升温至180—200℃,反应完全后出锅。

2、沉淀法。

沉淀法是应用比较广的一种方法,但不大容易控制,故质量常有出入,这里举一个例子供参考:

这种计算式既适于萘酸,也适用于亚麻油酸等。

萘酸钴的工业生产法:将萘酸按计算量加入装有搅拌的锅中,然后再加入氢氧化钠液,反应几乎是立即进行的,加热至90℃,反应完全后,过滤,以除去萘酸钙(硬水中带有钙),再升温至100℃,在搅拌下慢慢加入6%的硫酸钻溶液,至反应物凝聚,萘酸钴浮于水面时,停止搅拌,倾去水,再以热水洗涤三次,以除去水溶盐,再加热歪100℃,在不断搅拌下保持四,五个小时,然后用三个小时升温至1150℃,使皂内水分脱尽。将反应物用石油溶剂稀释即可。

3、分散法。

第一类干油常称液状(体)燥油,大多由专业的化工单位(厂)制造。第二类干油俗称浆状燥油,几乎都由油墨行业生产。

液状的钴干油亦称红燥油,分散型的这类干油则俗称白燥油。

分散型干油就是将硼酸铅(甚至是醋酸铅),硼酸锰(或其它锰盐、锰皂等),脂肪酸钴(甚至是醋酸钴)以及无机过氧化物等与连接料一起分散成浆状体的干油。

除了钴、锰、铅金属外,这类干油中有时还加入一些碳酸钙、氧化锌等物质,以调整颜色、稀稠等流变性能。

配方举例:

树脂型连结料(树脂含量40%)38%

油墨油(沸点250~270℃)6%

硼酸铅46%

硼酸锰5%

萘酸钴(钴含量4%)5%

分散型干燥剂的缺点是因其大量使用易氧化型连结料,故在存放中有严重起皮现象,给储存及使用带来许多困难。如果储存时不起皮,而加到油墨中后又能充分发挥其金属的干燥性能,且对油墨的颜色影响极小,这就是个比较理想的干燥剂了。

(三)、干燥剂的应用

干燥剂的应用也是个比较复杂的问题,在油墨厂的应用中,有一个比较大的弊病就是它会被颜料吸附而出现干性衰退现象。

颜料吸附干油最典型的例子是炭黑,其它像一些色淀,特别是一些单宁,氢氧化铝色淀等,都有比较严重的吸附干油的情况。但有的颜料(如甲苯胺红,苯胺金光红等)制造的油墨干性慢,并不是因为它们吸附干油所造成的。

颜料吸附干油是属于物理方面的作用,但是使干油失效,干性衰退也有化学方面的因素,如铁蓝即是。铁蓝本身是含铁的颜料,是种阳性触媒,是个干性比较快的颜料,它会促进干燥(但如含有不纯物时也会使干油出现衰退的现象),这是由于铁蓝能起离子交换作用而引起的。

一般说氧化型颜料会加速干燥,还原型颜料会延缓干燥。但这不是绝对的,例如铬酸锌黄颜料就有延缓干燥出现象(生产时用醋酸锌比硝酸锌更严重)。其它如颜料中的水溶盐(或其表面吸附物-如各种助剂)等,也能使干油失去干性效果,例如铝颜料中的磷酸盐、铁蓝中的铁盐、铬酸铅中的醋酸盐等等,都有使干油中的金属失效的情况。

除了颜料因素外,连结料也是有一定影响的,如前已提及的干油连结料中如采用苹果酸树脂,则就有吸附干油的特性,连结料的酸值不合适时,也可能与金属成皂而降低干油的干燥性能,等等。

印刷工业中应用干油时,就会发生更多的问题,组成干油的体系(例如连结料等)如果亲水,则其干性会大大降低,纸张的酸碱性以及印刷药水中的酸类等都会使干油降低干性。所以干油本身应首先具有良好的抗水性,印刷用纸张的酸性也不宜太大。

假设印刷药水在印刷机上是静止(不是循环)的,则当印刷一个短时间后,药水的酸性就会向中性变化,这是因为油墨中的金属(即干油中的金属)与药水中的酸发生化学反应生成了盐的缘故。这就意味着油墨中的干燥剂——金属(尤其是钴)沥渗到了药水中。显然,油墨的干性也就相应下降。故在印刷药水中加些可溶性的金属盐类(如醋酸钴等),对油墨的干性及保持药水的平衡是有助的。

印刷室的相对湿度不宜太高,一般以65%±5%为理想,因为湿度太高意味着纸张的湿度就高(这就降低了它的吸收性,由此也可知,印刷时的给(药)水量也不可太大,一般以不脏版为原则。

印刷中使用干油时,还有量的因素,品种的因素等等。例如在某种印刷条件(印刷室的温、湿度,药水,纸张,油墨,印品要求等)下,加多少干油最合适?加什么样的干油最适宜(如黑墨中要加以钴为主的干油,雕刻凹版油墨中应采用以锰等为主体的干油)等等。

总之,由于干油的组成(如金属的类型,有机酸的类型,连接料的类型等)以及其它条件(如温度、湿度等)的不同,因此对于油的应用要求是比较复杂的。

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