偶联剂类添加剂对水性柔版表印光油的影响

■ 文/天津东洋油墨有限公司　李欣然

一、试验背景

对于表印油墨，由于油墨层直接与外界接触，故一般在油墨表面再印刷一层满版光油，用以提高油墨表面光泽度，并为油墨表面提供一层保护膜，防止墨层因外界作用而脱落、蹭脏，影响印品美观。所以要求表印油墨的光油具有一定的物理强度，包括与印刷基材的附着牢度、抗反粘性、耐摩擦性等等，如何提高这些物理性能，成为印刷包装行业普遍关注的问题之一。本文主要讨论偶联剂类助剂的添加，对于水性柔版光油在乳白PE薄膜上的接着牢度的影响。

二、附着牢度的定义与检测方法

（一）附着牢度的定义

油墨的附着牢度是指油墨印迹在承印物上的附着力。影响油墨附着牢度的因素主要有一下几个方面：

1.油墨连接料体系的影响——不同的印刷基材分子结构也不同，未获得良好的油墨附着牢度，印刷油墨的树脂需与基材有良好的亲和性。本试验承印物为乳白PE薄膜，故油墨连接料选用水性丙烯酸体系树脂液作为成膜树脂；

2.油墨的烘干程度——印刷机烘箱的温度与风量会影响到油墨的干燥，墨膜是否彻底烘干，会直接影响到印刷后的附着牢度；

3.薄膜表面性能影响——油墨的承印物需要进行必要的电晕处理，薄膜表面形成较多的活性基团，薄膜更容易被油墨和溶剂所浸润，从而提高油墨的附着牢度。本试验采用的PE薄膜处理度为36达因。

（二）附着牢度的检测方法

油墨附着牢度的检测一般采用透明胶带（胶带粘力一般在2N/15mm以上或客户指定的胶带）粘拉进行测定，拈拉后的油墨没有转移或极小面积转移到胶带上，则判定为附着牢度达标，如果粘拉后油墨大面积转移或者全部转移，则说明油墨在印刷薄膜上附着牢度较差，在印刷作业收卷过程中，油墨较大收卷张力作用下极易发生脱落、剥离等印刷故障。

三、偶联剂类添加剂的作用机理

（一）有机金属酯类偶联剂的作用机理

有机金属酯类偶联剂主要成份以螯合形式稳定于常温状态，在使用过程中随着溶剂的挥发，可与底材及油墨、涂料连结体中活泼基材如-OH、-COOH、-NH2、OCONH2、-SH等发生交联反应，形成架桥，使分子量增大，从而使耐热性、耐化学性、耐水性、干性等诸多性能得到提高。而树脂与底材通过钛酸酯的架桥作用最终使油墨、涂料的附着力得到提高。

（二）有机功能硅烷类偶联剂作用机理

有机功能硅烷中含有可水解基团——烷氧基，如CH3O-、C2H5O-、C3H7O等。烷氧基能与油墨配方中添加的水分进行反应，水解成具有无机反应活性的硅羟基，这些硅羟基再和油墨承印物表面的羟基在烘烤或干燥的条件下发生缩合反应，脱去一个水分子，进而形成牢固的Si-OSi化学键，从而提高油墨在薄膜上的附着牢度。

四、试验过程

（一）试验方法

本试验选用两种偶联剂——钛酸酯偶联剂与硅烷偶联剂，分别在光油配方中加入不同比例，分别于即时、经时2小时、经时24小时分别检测油墨在乳白PE薄膜上的附着牢度。由于附着牢度与耐粘连性能是油墨的两个相反的性能指标，附着牢度的提高有可能导致油墨耐反粘性能的下降，故同时在70℃，85%RH湿度，1Kg/cm2压强的条件下放置2小时，检测油墨的耐粘连性能（包括反粘与剥离抵抗）。

（二）实验数据

分别使用两类偶联剂，在配方中以0.5%依次递增，增加至3%为止，使用柔版打样机制作样片，检测光油在乳白PE薄膜上的附着牢度与耐粘连性，如表1、表2所示。

表1　钛酸酯偶联剂添加量及试验检测结果

表2　有机硅烷偶联剂添加量及试验检测结果

（三）实验结论

将试验评价数据整理至雷达图1、图2所示。

图1　钛酸酯偶联剂检测结果

图2　有机硅烷偶联剂检测结果

由图表可知，在添加量为1%的条件下，钛酸酯偶联剂对于改善附着牢度的能力略差于有机硅烷偶联剂，但对光油耐粘连性能产生的负面影响相对较小；随着添加量的增加，两类偶联剂对附着牢度的改善效果愈弱，对耐粘连性，尤其是剥离抵抗产生的不良影响愈强烈。

故两种偶联剂在光油配方中的最佳添加量为1%，钛酸酯偶联剂与有机硅烷偶联剂对于附着牢度与耐粘连这两项相反的性能指标产生的影响各有所长，需根据客户的具体改良侧重选取不同的助剂，找到油墨性能的最佳平衡点，提供达到客户需求的产品。