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耐蒸煮塑料油墨颜料的特性选择及应用(上)

许多种类的食品需要同塑科包装一起进行高温杀菌处理，如果油墨的耐蒸煮性差，高温蒸煮后会出观颜色变化或褪色现象；为使印刷过的塑料袋在经过高温蒸煮处理后们保持正常的颜色，选用耐高温蒸煮的塑料油墨是非常重要的；而油墨耐高温蒸煮的技术关键是油墨中颜料的选择。

油墨的耐高温蒸煮性主要指油墨的耐热性，即墨层在受热情况下抗变色的程度。塑料油墨的耐热性主要指包装在蒸煮，热封和复合过程中的耐热性，耐热性差主要表现为墨层褪色、变色、图文不清晰等。油墨的耐热性主要取决于颜料和连结料，连结料的耐热性差，受热后会由白色变成棕黄色，因此，浅色油墨的耐热性取决于连结料，彩色油墨的耐热性则取决于颜料。本文将以红色有机颜料油墨为例，对油墨的耐热性和颜数据显示料的选择进行分析探讨。

有机颜料耐热性实验

耐蒸煮塑料油墨由不同树脂组成的连结料及着色剂、辅助剂(如填充剂、润湿剂、减黏剂等)构成。有机颜料不溶于水和有机溶剂，是高度分散的微粒状着色剂，颜色鲜艳，着色强度高，耐光性、耐候性、耐热性、耐溶剂性、耐迁移性及分散性良好。

在本次实验过程中，选用了4种红色颜料作为塑料耐蒸煮油墨的着色剂进行测试，因为红色颜料是印刷油墨常用颜料，溶剂墨中红色有机颜料种类最多；而且红色颜料的耐热性一般分4级，色彩鲜艳，即使是细微的变色情况也能够辨别。

1．实验颜料及仪器

1)实验颜料

本次实验选用的4种红色颜料是：

①金光红C(黄光红)颜料，颜料索引号：P.R.53:1，为黄色粉末，一般采用C.L.T酸重氮偶合法生产。

②永固红F4R(FR3560)颜料，颜料索引号：P.R.8，为色泽鲜艳的红色粉末，耐碱性好，耐晒性一般，耐热性差，遇浓硝酸4.实验人员理论水平的影响等呈蓝光大红色，遇浓硫酸呈黄光大红色，遇氢氧化钠不变色。

③立索电动滚筒尔宝红BK(N53)颜料，颜料索引号：P.R.57:1，为带蓝光的深红色粉末，色泽鲜艳，着色力高，不溶于乙醇，溶于热水后呈现金光红色，耐酸碱性好，耐晒性一般，耐热性达150℃，遇浓硫酸呈红色，稀释后为品红色沉淀，水溶液遇盐酸为棕红色沉淀，遇浓氢氧化钠呈棕色。

④永固红2B(大红)颜料，颜料索引号：P.R.48:2，紫红色粉末，不溶于水和乙醇，遇浓硫酸呈紫红色，稀释后呈蓝光红色沉淀，遇浓硝酸呈棕红色，遇浓氢氧化钠呈红色，耐热性好。

2)主要仪器

KGZ-1A光泽度仪；SM-Ⅱ型磨砂机；PB203-N型电子天平；XXQG02型蒸汽消毒器；XD型刮板细度仪：DMDE450光学镀膜机；D-8401型多功能调速搅拌器。

3)实验原料及药品

树脂A液、树脂B液、DCHP、低分子蜡、4种颜料、甲苯(分析纯)、丁酮(分析纯)。

2．实验用油墨的配制

先将树脂A液、低分子蜡、DCHP、甲苯、丁酮按配方混合，充分搅拌10分钟后，作为a部分；再加入适量树脂B液充分搅拌约60分钟，作为b部分，使各成分混合均匀。

①将充分搅拌后的油墨倒入砂磨机中研磨，使研磨后的油墨具备油墨应有的各种流变性及印刷适性。

②将制成的油墨装入试样瓶中，加盖封紧，贴上标签，以待测试。

本试验所采用的配方及制备过程均按照工业生产油墨的常规方法进行。

采用同样质量的原缺少原材料1直是公司生产的瓶颈料配制的油墨，体积从大到小依次为金光红C、永固红F4R．立索尔宝红BK、永固红2B。其中，金光红C油墨的体积大约是永固红2B油墨的3倍。配制好的永固红2B油墨非常稠，不易过滤，因此，在测试时，要先用溶剂将永固红2B油墨稀释到适当的浓度。

3．实验样本的制备及耐热性试验

1)样本的制备

将所制备的油墨分别印在PET膜、BOPA膜以及经过离子轰击处理过的BOPA膜上。油墨性能的测试按照标准要求取样，耐热试验参考金属油墨耐热性能测试标准，裁取20mm × 100mmPET膜和BOPA膜若干条备用。

2)颜料耐热性试验内容

①将4种颜料分别在100℃、40分钟等5种条件下干烘处理，冷却后同标准样对比，考察其颜色变化情况。

②将8种油墨的试样在100℃、40分钟等5种条件下干烘处理，冷却后同标准样对比，考察其颜色变化情况。

③将4种油墨的8种试样在100℃、40分钟等3种条件下进行蒸煮和自来水水煮处理，冷却以后同标准样对比，考察试样的颜色变化情况、褪色情况及水的颜色变化情况。

4．实验标准

本实验依据凹版磨边机塑料油墨检验方法1、示值正偏差超差国家标准中，光泽度检验，细度检验、初干性检验、附着牢度检验、抗黏连性检验、颜色检验标准及油墨流动度检验标准进行。

实验结果与讨论

1．干烘对油墨和颜料性能的影响

1)干烘后油墨的变色情况

①评定标准

油墨和颜料的耐热评定采用5级标准：5级，与标准色样相同：4级，微有变色；3级，变色较轻；2级，变色较重；1级，严重变色。

②实验方法与结果

将薄膜试样各3条和颜料同时放在恒温箱中按规定的时间烘烤后，取出2块试样，待冷却后以手触摸不发黏，即可同标准样本比较。表1列出了在不同条件下干烘以后油墨和颜料的变色情况。

2)结果分析

加热温度在135℃以下，温度对薄膜油墨变色情况影响不大，金光红C油墨的变色情况要比其他3种油墨稍微严重一些。加热温度高于135℃后，油墨变色加剧。综合来看，永固红2B油墨的耐热性能要略好于永固红F4F和立索尔宝红BK两种油墨。单纯从颜料的耐热性能来看，永固红F4R要好于立索尔宝红BK，立索尔宝红BK略好于永固红2B。

2．水煮对油墨性能的影响

1)水煮后油墨的变色情况

①评定标准与条件

水煮实验的耐热性评定标准和取样方法与干烘一样，在实验中，采用蒸馏水进行水煮实验，水煮温度分别是100℃和120～121℃。

②实验结果

100℃水煮后，永固红2B水煮后颜色几乎没有变化；其他3种颜料油墨褪色比较严重，水的颜色呈现橙黄色；变色顺序依次是金光红C/PET薄膜 永固红F4R/PET薄膜 立索尔宝红BK/PET薄膜。表2列出了在不同水煮条件下试样的变色情况。

2)结果分析

用100℃蒸馏水水煮以后，永固红2B的效果最好，其他油墨也略有变色。121℃水煮以后，金光红C油墨严重变色，因此可以排除金光红C作为耐蒸煮油墨着色剂的可能。永固红2B油墨的耐高温蒸煮性能要略好于其他两种油墨。BOPA薄膜蒸煮以后，有发黄现象，其上油墨变色情况比PET薄膜严重一些。这说明承印材料的变色也会影响着色剂的遮盖效果。