加氢石油树脂是由C5、C9馏分经聚合、加氢饱和制得的低分子量聚合物,具有高相容性、低极性、优异的成膜性与稳定性等特性,是包装印刷油墨(如胶印油墨、柔印油墨、凹印油墨)中的核心改性树脂。其在油墨体系中的作用聚焦于优化干燥特性与提升膜层光泽度,通过与油墨中的连结料、颜料协同作用,解决包装印刷中干燥慢、光泽差、附着牢度不足等关键问题,满足食品包装、标签印刷等领域对油墨性能的严苛要求。
一、对油墨干燥速度的调控机制与效果
油墨的干燥速度直接决定包装印刷的生产效率与印品质量,过快干燥易导致堵版、墨层脆裂,过慢干燥则会引发蹭脏、粘连等缺陷。加氢石油树脂主要通过优化连结料的成膜速率、促进溶剂挥发、增强颜料分散性三个维度,实现对油墨干燥速度的精准调控。
1. 加速连结料的成膜与交联固化
在溶剂型油墨中,连结料的成膜过程分为溶剂挥发与树脂分子交联两个阶段,加氢石油树脂可与连结料(如植物油、醇酸树脂、聚氨酯树脂)形成互穿网络结构,加速成膜进程。一方面,加氢石油树脂的分子链短且规整,与连结料的相容性优异,可降低连结料体系的黏度,促进溶剂分子从墨层中快速逸出;另一方面,其饱和脂肪族结构可增强连结料分子间的范德华力,推动墨层在溶剂挥发后快速形成致密的网状结构,缩短表干与实干时间。
在UV固化型油墨中,加氢石油树脂可作为活性稀释剂的辅助成分,与丙烯酸酯类预聚物协同作用,降低固化体系的黏度,提升紫外线对油墨深层的穿透能力,促进光引发剂的快速分解,从而缩短固化时间。实验数据显示,添加8%~15% C5加氢石油树脂的胶印油墨,其表干时间可缩短20%~30%,实干时间缩短15%~25%,且固化后的墨层不易出现收缩、龟裂等问题。
2. 优化颜料分散状态,减少干燥阻碍
油墨中的颜料颗粒若分散不均,会形成团聚体,阻碍溶剂挥发与连结料成膜,延长干燥时间。加氢石油树脂具有适度的表面活性,可吸附在颜料颗粒表面,降低颜料的表面张力,防止颗粒团聚,提升颜料在连结料中的分散稳定性。分散均匀的颜料颗粒可形成致密且孔隙率低的墨层,减少溶剂在墨层内部的滞留,加速干燥进程。同时,均匀分散的颜料体系可提升油墨的流平性,避免因墨层厚薄不均导致的局部干燥速度差异,保障印品干燥的一致性。
3. 适配不同印刷方式的干燥需求
不同包装印刷方式对油墨干燥速度的要求差异显著,加氢石油树脂可通过调整类型与添加量,满足多样化需求:
胶印油墨:胶印依赖油墨的氧化结膜干燥,加氢石油树脂可提升连结料的吸氧能力,加速氧化交联反应,同时避免因干燥过快导致的印版糊版,添加量通常为连结料质量的5%~10%;
柔印/凹印油墨:这类油墨以溶剂挥发干燥为主,选择低分子量加氢石油树脂(分子量1000~1500Da),可进一步降低油墨黏度,提升溶剂挥发速率,适合高速印刷生产线,添加量控制在8%~15%;
食品包装油墨:需兼顾干燥速度与安全性,高加氢度(加氢率≥98%)的石油树脂不含残留不饱和键,可减少有害物质释放,同时保证干燥效率,契合食品包装的环保要求。
二、对油墨光泽度的提升作用与机理
印品光泽度是包装印刷的重要外观指标,直接影响产品的视觉吸引力,尤其适用于食品、化妆品等高端包装领域。加氢石油树脂通过优化墨层成膜质量、提升光反射均匀性、增强墨层与基材的附着力,显著提升印品的光泽度。
1. 改善墨层的平滑性与致密性
光泽度的本质是墨层表面对光线的镜面反射能力,墨层表面越平滑、致密,镜面反射率越高,光泽度越好。加氢石油树脂的分子链规整且无支链缠绕,成膜后可形成光滑平整的墨层表面;同时,其与连结料的互穿网络结构可填充墨层内部的微小孔隙,减少光线的漫反射,提升镜面反射效果。对比实验表明,添加加氢石油树脂的油墨印品,光泽度值可提升15%~30%,远高于未添加树脂的传统油墨。
此外,加氢石油树脂可提升油墨的流平性,使墨层在干燥过程中自然铺展,消除刷痕、针孔等表面缺陷,进一步优化墨层的平滑度。对于非吸收性基材(如塑料薄膜、铝箔),这种平滑致密的墨层可有效降低表面粗糙度,大幅提升光泽表现。
2. 增强墨层与基材的界面相容性
包装印刷的基材种类多样,包括纸张、塑料薄膜、金属箔等,墨层与基材的附着力不足会导致墨层收缩、起皮,破坏表面平整度,降低光泽度。加氢石油树脂可根据基材类型调整极性:C5加氢石油树脂极性较低,与聚乙烯、聚丙烯等非极性塑料基材相容性好,可增强墨层与基材的界面结合力,避免墨层收缩;C9加氢石油树脂极性稍高,适合与纸张、镀铝膜等极性基材结合,提升墨层的附着牢度。
牢固附着的墨层不易因外界摩擦、弯折发生变形,可长期保持平滑致密的表面状态,维持较高的光泽度。同时,良好的界面相容性可减少墨层与基材之间的空气残留,避免出现气泡、缩孔等缺陷,保障印品光泽的均匀性。
3. 调控树脂结构参数,优化光泽表现
加氢石油树脂的加氢度、分子量、软化点是影响油墨光泽度的关键参数,需针对性匹配油墨体系:
加氢度:加氢度越高,树脂的分子链饱和度越高,成膜后的透光性越好,光泽度越高。高加氢度树脂可避免因残留双键导致的墨层黄变,尤其适合浅色或透明油墨的生产;
分子量:中等分子量(1500~2000Da)的加氢石油树脂成膜性很好,分子量过低会导致墨层强度不足、易磨损,分子量过高则会使墨层柔韧性下降、表面粗糙,均会降低光泽度;
软化点:软化点适中(80℃~120℃)的树脂可在干燥过程中形成韧性良好的墨层,兼顾光泽度与耐折性,软化点过高会导致墨层脆硬,过低则易使印品粘连,影响光泽稳定性。
三、在包装印刷油墨中的应用优化策略
1. 树脂类型的精准匹配
不同类型的加氢石油树脂适配不同油墨体系与印刷需求:
C5加氢石油树脂:相容性好、光泽度高,适合用于胶印亮光油墨、塑料薄膜柔印油墨,重点提升干燥速度与光泽表现;
C9加氢石油树脂:附着力强、耐候性好,适合用于纸张凹印油墨、金属包装油墨,兼顾光泽度与印品耐久性;
C5/C9共聚加氢石油树脂:兼具两者优势,相容性与附着力均衡,可用于对综合性能要求高的食品包装复合油墨。
2. 复配改性技术的协同增效
将加氢石油树脂与其他助剂复配,可进一步提升油墨性能:
与高沸点溶剂复配,可调节油墨的干燥梯度,避免表干过快导致的墨层针孔,保障光泽度;
与蜡类助剂复配,可提升印品的抗刮擦性,同时不影响墨层光泽;
与偶联剂复配,增强墨层与特殊基材(如PP薄膜)的附着力,维持光泽稳定性。
3. 工艺参数的优化控制
在油墨制备过程中,需控制关键工艺参数:
采用高速分散法,将加氢石油树脂与连结料、颜料充分混合,分散转速控制在1000~2000r/min,确保树脂均匀分散,避免团聚影响干燥与光泽;
控制油墨的研磨细度,通常要求颜料颗粒细度<15μm,提升墨层平滑度;
根据印刷速度调整油墨黏度,高速印刷时适当降低黏度,提升干燥效率,同时保证墨层厚度均匀,维持光泽一致性。
四、应用前景与发展趋势
随着包装印刷行业向高速化、环保化、高品质化方向发展,加氢石油树脂的应用前景愈发广阔。未来的发展方向聚焦于三个方面:一是开发低VOC环保型加氢石油树脂,契合无溶剂、水性油墨的发展需求;二是定制专用型树脂,针对不同基材与印刷方式优化结构参数,实现性能精准调控;三是探索生物基加氢树脂的研发与应用,推动包装印刷油墨的可持续发展。
本文来源:河南向荣石油化工有限公司 http://www.upresinchem.com/