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鈦白粉在油墨工業中的應用

鈦白粉為多晶型化合物,分子式為TiO2,白度高,顆粒細小,粒徑大小為0.1~0.7μm,折射率為2.72,吸油量為45%~48%,并且具有很強的著色力和光擴散性。二氧化鈦分散在介質中時,可增強油墨的遮蓋力,達到45~75g/m2。另外,鈦白粉還具有良好的耐光性、耐熱性、耐堿性、耐候性和憎水性(疏水性),因此,在高質量的白色油墨中應用效果尤佳,是目前油墨工業中不可缺少的重要原材料之一。

油墨用鈦白粉的類型和要求

1.類型自然界中存在著3種結晶型的鈦白粉,即金紅石型、銳鈦型和板鈦型。由于板鈦型鈦白粉晶型極不穩定,因此適于油墨生產的鈦白粉只有金紅石型和銳鈦型兩種,且皆為四方晶型。它們具有穩定的物理、化學性能,而且顏色純白,顆粒細小,折射率高。

2.技術要求在油墨生產中,不同類型的油墨產品對鈦白粉的質量要求也各不相同。實踐證明,金紅石型鈦白粉具有較理想的應用性能,可廣泛用于各種類型的油墨配制。表1為兩種鈦白粉性能指標的對比。

從表中不難看出,無論是結晶形狀、折射率,還是著色力、熒光性指數,金紅石型鈦白粉都優于銳鈦型鈦白粉,因此,金紅石型鈦白粉在油墨生產中被廣泛采用。此外,在油墨配制過程中還要依據各類油墨的具體特點和要求選擇具有不同性能的鈦白粉。

(1)膠印依據的是油水相斥的原理,因此,膠印油墨所用樹脂連結料除了要具有良好的抗乳化性能外,還要有優良的憎水性,否則,膠印白墨易乳化;另外,長期放置于戶外的印刷品所使用的膠印白墨,要求其配制用鈦白粉必須具有良好的耐光性和耐候性,否則白墨就會變黃或粉化。

(2)對于凹印復合薄膜油墨,為了使印品色彩鮮艷、美觀,都先用白墨打底,然后再進行彩色印刷。為此,要求鈦白粉必須具有優良的著色力和遮蓋力。

(3)對于烘烤型印鐵白墨,其印后烘烤溫度在180℃左右,且烘烤時間長達120分鐘左右。

因此,印鐵白墨中的鈦白粉必須具有優良的耐熱性,否則,白墨在高溫烘烤中就會變黃,失去光澤,嚴重時還會造成印品的報廢。

因此,根據不同類型的油墨及不同印刷適性的要求,合理選用鈦白粉是制造優良白色油墨的關鍵。綜合油墨用鈦白粉的質量要求,主要有以下幾點:

①白度好,耐久不泛黃,能使印品的顏色在各種環境下保持鮮艷、光亮;

②潤濕性好,易研磨;

③顆粒小,易均勻分散于油墨連結料中;

④遮蓋力強,著色力好;

⑤耐候性、耐熱性好,化學性能穩定;

⑥抗水性好。

鈦白粉質量對油墨的影響

鈦白粉在各種類型的油墨制造中,用量比例相對較大,在25%~50%之間,有的甚至更大。因此,鈦白粉對油墨的質量起著至關重要的作用。

1.對油墨白度的影響

(1)鈦白粉中的雜質對油墨白度的影響。一般來說,如有微量的鐵、鉻、鈷、銅等雜質混入鈦白粉中,制備的油墨會產生色偏,白度降低。這是由于鈦白粉中的雜質離子,尤其是金屬離子,使鈦白粉的晶體結構扭曲,失去對稱性而造成的。金紅石型鈦白粉對雜質更為敏感,如氧化鐵在金紅石型鈦白粉中的含量大于0.003%時就會呈現出色彩,而其在銳鈦型鈦白粉中的含量大于0.009%時才會產生顯色反應。因此,選擇精細、無雜質的鈦白粉非常重要。

(2)鈦白粉顆粒的形狀、大小和分布對白度的影響。優質的鈦白粉顆粒外形光滑、無棱角,若使用顆粒表面帶棱角的鈦白粉,會大大消弱對光的反射作用而降低油墨的白度。鈦白粉粒子的大小應控制在0.2~0.4μm,即相當于可見光波長1/2左右,才可以獲得高散射能力,使其顏色顯得更白。當粒徑小于0.1μm時,晶體是透明的,若粒徑超過0.5μm,就會降低顏料對光的散射能力,影響油墨的白度。為此,要求鈦白粉的顆粒大小適宜、分布均勻,以顯示良好的白度。

2.對油墨遮蓋力的影響

(1)鈦白粉晶體自身折射率的高低會直接影響油墨遮蓋力的大小。通常,鈦白粉的折射率在白色顏料中是最好的,制備白色油墨時,應多選用折射率高的鈦白粉,以增強白墨的遮蓋力。

(2)鈦白粉的顆粒大小、顆粒結構及分散性對白墨遮蓋力的影響。通常,在大于可見光波長1/2的范圍內,粒徑越小,顆粒表面越光滑,鈦白粉在樹脂連結料中的分散性越好,其遮蓋力也就越強。由于鈦白粉自身有明顯的晶體結構,所以其折射率比展色劑大,且兩者的折射率相差越大,所用鈦白粉的遮蓋力就越強。實踐證明,金紅石型鈦白粉比銳鈦型鈦白粉的遮蓋力好,所以,在油墨制造中的應用更為廣泛?! ?.對油墨著色力的影響鈦白粉著色力取決于鈦白粉對可見光的散射能力,且其對油墨的著色力有直接影響,散射系數越大,著色力越強;鈦白粉的折射率越高,著色力也越強。鈦白粉在白色顏料中是折射率最高的產品,且金紅石型鈦白粉的折射率比銳鈦型鈦白粉還要高。因此,選用鈦白粉要選擇散射能力強且折射率高的鈦白粉。

4.對分散性能的影響鈦白粉顆粒形狀及光反射是否均勻,直接影響鈦白粉的分散性能。如果鈦白粉顆粒表面光潔、反射均勻,其分散性就好,所制備的白墨光澤度和白度也較好;反之,顆粒表面粗糙,漫反射增加,就會大大降低光澤度,分散性也差,直接影響白墨的白度和轉印性能。為此,鈦白粉必須進行處理,方可使用。

綜上所述,隨著國內外包裝和出版印刷業的快速發展,油墨的市場需求量將日趨增大,作為油墨中非常重要的白色顏料,鈦白粉的許多性能和作用是其他任何材料不能替代的。因此,鈦白粉在油墨中的使用量將逐年增大,市場應用前景將非常廣闊。

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