Tối ưu hóa quá trình nghiền mực dùng máy nghiền bi ướt trong sản xuất mực in gốc nước
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.41 MB, 93 trang )
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
________________________
VŨ BÌNH MINH
Tối ưu hóa quá trình nghiền mực
dùng máy nghiền bi ướt trong sản
xuất mực in gốc nước
LUẬN VĂN THAC SỸ KHOA HỌC
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
PGS.TS. TRẦN VĂN THẮNG
HÀ NỘI - 2010
Luận văn Thạc sỹ khoa học
MỤC LỤC
Trang
LỜI CẢM ƠN ……………………………………………………………………………..
3
MỞ ĐẦU ……………………………………………………………………………………
4
Phần 1 – TỔNG QUAN
Chương 1 – TỔNG QUAN VỀ MỰC IN ………………………………………...
6
1.1 Phân loại mực in theo phương pháp in ……………………………………...
1.1.1 Mực in offset ……………………………………………………………………
1.1.2 Mực in ống đồng ………………………………………………………………
1.1.3 Mực in Flexo ……………………………………………………………………
1.1.4 Mực in phun …………………………………………………………………….
1.1.5 Mực in laser ……………………………………………………………………..
1.2 Phân loại mực in theo thành phần cấu tạo …………………………………
1.2.1 Mực in gốc nước ………………………………………………………………
1.2.2 Mực in gốc dầu ………………………………………………………………...
1.2.3 Mực in gốc dung môi ………………………………………………………...
1.2.4 Mực in chuyển pha ……………………………………………………………
1.2.5 Mực UV ………………………………………………………………………….
6
6
7
8
9
9
10
10
10
10
11
11
Chương 2 – MỰC IN GỐC NƯỚC ………………………………………………...
12
2.1 Sự hình thành và phát triển của mực in gốc nước ……………………….
2.2 Thành phần cấu tạo của mực in gốc nước …………………………………
2.2.1 Chất tạo màu ……………………………………………………………………
2.2.2 Chất liên kết …………………………………………………………………….
2.2.3 Chất phụ gia …………………………………………………………………….
2.3 Các tính chất cơ bản của mực in gốc nước ………………………………...
2.3.1 Độ nhớt của mực in …………………………………………………………..
2.3.2 Độ dính của mực ………………………………………………………………
2.3.3 Độ khô của mực ……………………………………………………………….
2.3.4 Độ bền màu của mực ………………………………………………………...
2.3.5 Tính chất quang học của mực ……………………………………………..
2.4 Các ưu điểm của mực in gốc nước so với các loại mực in khác ……
12
13
13
21
24
29
30
31
32
32
33
34
Chương 3 – GIỚI THIỆU VỀ PHƯƠNG PHÁP NGHIỀN MỰC ………..
35
3.1 Mục đích của quá trình nghiền mực …………………………………………
3.2 Phương pháp nghiền mực ……………………………………………………….
3.2.1 Cấu tạo và nguyên lý làm việc chung của máy nghiền bi ………...
3.2.2 Phân loại máy nghiền bi …………………………………………………….
3.2.3 Máy nghiền bi đĩa (nghiền ướt)
35
35
36
37
38
1
Luận văn Thạc sỹ khoa học
Phần 2 – XÂY DỰNG MÔ HÌNH TỐI ƯU HÓA QUÁ TRÌNH
NGHIỀN MỰC DÙNG MÁY NGHIỀN BI ƯỚT TRONG
SẢN XUẤT MỰC IN GỐC NƯỚC
Chương 4 – KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN ……………..
42
4.1 Mục tiêu và phương pháp nghiên cứu ………………………………………
4.1.1 Mục tiêu và nội dung nghiên cứu ………………………………………...
4.1.2 Phương pháp và thiết bị nghiên cứu …………………………………….
4.1.3 Lựa chọn các thông số công nghệ để thực nghiệm …………………
4.1.3.1 Các vấn đề chung …………………………………………………………
4.1.3.2 Các máy và thiết bị thực nghiệm chính ……………………………
4.1.3.3 Trình tự tiến hành thí nghiệm …………………………………………
4.1.3.4 Đo kết quả thực nghiệm ………………………………………………..
4.2 Xây dựng mô hình thống kê khảo sát các thông số ảnh hưởng đến
quá trình nghiền mực in gốc nước …………………………………………...
4.2.1 Cơ sở lý thuyết …………………………………………………………………
4.2.2 Xây dựng mô hình quy hoạch thực nghiệm bậc một hai mức tối
ưu …………………………………………………………………………………..
4.2.2.1 Xây dựng mô hình ……………………………………………………….
4.2.2.2 Tối ưu hóa mô hình ………………………………………………………
4.3 Xây dựng mô hình vật lý để triển khai sản xuất nghiền mực bằng
máy nghiền bi ướt …………………………………………………………………
4.3.1 Giới thiệu cơ sở để thiết lập mô hình …………………………………...
4.3.2 Thiết lập mô hình vật lý mô tả quá trình nghiền mực in gốc
nước bằng máy nghiền bi ướt …………………………………………….
4.3.2.1 Các yếu tố ảnh hưởng lên động lực học của quá trình nghiền
bằng máy nghiền bi ướt ………………………………………………..
4.3.2.2 Thiết lập các chuẩn số đơn giản ……………………………………...
4.3.2.3 Lập ma trận thứ nguyên ………………………………………………...
4.3.2.4 Lập hệ phương trình thứ nguyên và giải …………………………..
4.3.2.5 Tập hợp các chuẩn số và lập mô hình ………………………………
4.3.2.6 Xác định tham số của mô hình vật lý nhờ kết quả thực
nghiệm ………………………………………………………………………
4.3.3 Nhận xét mô hình ……………………………………………………………..
42
42
42
43
43
43
46
46
KẾT LUẬN ………………………………………………………………………………..
84
TÀI LIỆU THAM KHẢO …………………………………………………………….
86
PHỤ LỤC …………………………………………………………………………………..
88
2
51
51
57
57
63
69
69
75
75
76
76
77
79
80
82
Luận văn Thạc sỹ khoa học
LỜI CẢM ƠN
Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới các thày, cô giáo trong Bộ môn Công
nghệ In - Trường Đại học Bách khoa Hà Nội đã giúp đỡ, tạo điều kiện cho tôi học
tập, nghiên cứu và hoàn thiện bản luận văn này.
Tôi cũng xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đối với PGS.TS Trần Văn Thắng,
người thày đã hết lòng dìu dắt, giúp đỡ, hướng dẫn tôi vượt qua những khó khăn
trên con đường nghiên cứu khoa học.
Sau cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn đến bạn bè và người thân đã khích lệ, động
viên tôi trong suốt thời gian qua./.
Người thực hiện
Vũ Bình Minh
3
Luận văn Thạc sỹ khoa học
MỞ ĐẦU
Trong những năm gần đây, khái niệm “mực in gốc nước” ngày càng trở nên
phổ biến trong ngành công nghiệp in Việt Nam cũng như thế giới. Do thành phần
nước chiếm từ 50-70% tổng khối lượng, mực in gốc nước có được các ưu điểm như:
dễ dàng trong quá trình sử dụng, giảm thiểu nguy cơ cháy nổ, lượng dung môi độc
hại ít, chất thải ít ảnh hưởng đến nguồn nước và môi trường xung quanh. Thêm vào
đó mực in gốc nước còn tạo ra màng mực mỏng hơn, có cường độ màu cao, độ phủ
tốt nên dễ dàng và thuận tiện in trên các vật liệu màng mỏng.
Với những ưu điểm đã đề cập ở trên, mực in gốc nước hiện nay đã và đang
được sử dụng rộng rãi trong hầu hết các phương pháp in. Tuy nhiên ở nước ta mực
gốc nước đa số đều nhập ngoại, do đó việc nghiên cứu chế tạo, hoàn thiện và nâng
cao các tính chất của mực in gốc nước để có thể in trên các loại vật liệu (nhất là trên
các loại màng mỏng) là một yêu cầu cấp thiết.
Trong sản xuất mực in nói chung và mực in gốc nước nói riêng đều phải trải
qua quá trình nghiền mực. Kết quả của quá trình nghiền mực có ảnh hưởng trực tiếp
đến chất lượng của mực in thành phẩm. Vì vậy, việc nghiên cứu để có cơ sở lựa
chọn các thông số tối ưu cho máy nghiền trong quá trình nghiền mực có ý nghĩa rất
quan trọng trên cả phương diện kỹ thuật lẫn kinh tế. Từ những lý do trên, tôi lựa
chọn đề tài: “Tối ưu hóa quá trình nghiền mực dùng máy nghiền bi ướt trong
sản xuất mực in gốc nước”.
Nội dung của luận văn sẽ tập trung nghiên cứu xây dựng mô hình thống kê,
tối ưu hóa mô hình để xác định các thông số công nghệ nghiền nhằm đạt được giá
trị kích thước hạt pigment nhỏ nhất có thể. Trên cơ sở đó sẽ xây dựng mô hình vật
lý nhằm triển khai quá trình sản xuất mực in gốc nước trong thực tế trên cơ sở máy
nghiền bi ướt.
4
Luận văn Thạc sỹ khoa học
PHẦN I
TỔNG QUAN
5
Luận văn Thạc sỹ khoa học
CHƯƠNG I
TỔNG QUAN VỀ MỰC IN
Hiện nay trên thị trường tồn tại nhiều loại mực in khác nhau. Tuỳ thuộc từng
phương pháp in, đặc điểm của các vật liệu in và mục đích sử dụng của mỗi sản
phẩm in mà mực in được sử dụng có thể khác nhau. Do vậy các loại mực in có tính
phong phú và đa dạng.
1.1 PHÂN LOẠI MỰC IN THEO PHƯƠNG PHÁP IN
Theo sự phân loại này, mực in được chia làm 5 loại ứng với 5 phương pháp
in cơ bản: in Offset (in phẳng), in ống đồng (in lõm), in Flexo (in cao), in phun và
in laser.
1.1.1 Mực in offset
Mực in offset được chia ra làm hai loại cơ bản: Mực in offset giấy cuộn và
mực in offset tờ rời. Thành phần cơ bản của mực in offset giấy cuộn và tờ rời tương
tự như nhau. Mực in offset có độ nhớt cao và thời gian khô của màng mực diễn ra
lâu. Vì vậy để tăng tốc độ khô của màng mực người ta phải sử dụng các hệ thống
sấy khô như sấy bằng các dòng khí nóng làm cho các chất khoáng có trong mực bị
bốc hơi nhanh. Thành phần của màng mực sau khi sấy khô thường có tính dẻo. Để
màng mực cứng lại thì người ta phải sử dụng các hệ thống làm lạnh.
Màng mực in offset khi khô có độ bóng cao. Đặc điểm của mực in offset là
có chứa hàm lượng lớn các dung môi hydrocacbon dễ bay hơi, lượng dung môi bốc
hơi có thể chiếm đến 50% khối lượng. Các khí thoát ra thường có xylen, toluen và
một lượng nhỏ các loại nhựa, chất sáp và dung môi khác. Vì vậy việc sử dụng mực
in loại này rất độc hại, gây ô nhiễm không khí và môi trường sản xuất. Để hạn chế
và loại bỏ việc thải ra môi trường bên ngoài các chất độc hại, người ta thường loại
bớt sự có mặt của một số dung môi có trong mực in. Ví dụ: thay vì để cho quá trình
khô của màng mực diễn ra tự nhiên thông qua quá trình bay hơi và khả năng thấm
6
Luận văn Thạc sỹ khoa học
hút của vật liệu in, người ta sử dụng hệ thống chiếu xạ bằng các chùm tia hồng
ngoại hay tia tử ngoại làm cho màng mực có thể khô được nhờ các quá trình ôxy
hoá xảy ra.
1.1.2 Mực in ống đồng (in lõm)
Mực in lõm thường có độ nhớt rất thấp so với tất cả các loại mực in được
dùng trong các phương pháp in khác nhau, ngoại trừ mực in Flexo. Quá trình khô
của màng mực chủ yếu nhờ vào sự bay hơi của các dung môi. Trong một vài trường
hợp do hệ thống lô máng mực có bề mặt lớn nên lượng mực tiếp xúc với môi trường
không khí bên ngoài lớn, sẽ dẫn đến sự mất mát của các dung môi dễ bay hơi, điều
này làm ảnh hưởng đến độ nhớt của mực in. Giá trị độ nhớt của mực in có thể thay
đổi tuỳ thuộc vào hình dạng và độ sâu của các phần tử in, tốc độ của máy in và
trạng thái tự nhiên của các loại chất liên kết có trong mực cũng như tốc độ bay hơi
của các dung môi và các điều kiện bên ngoài tác động. Mực in lõm có độ nhớt cao
thường ngăn cản quá trình truyền mực và điền đầy mực vào các phần tử in trên trục
ống đồng.
Giống như các loại mực in khác, trong thành phần của mực in lõm có các
chất tạo màu và chất mang. Tuỳ thuộc vào các yêu cầu về màu sắc mà có thể sử
dụng các chất màu khác nhau trong thành phần của mực in. Nhiệm vụ của chất
mang là phân tán và giữ cho các chất màu được phân bố đồng đều trong dung dịch
mà không bị lắng đọng. Việc lựa chọn chất mang trong thành phần của mực chủ yếu
phụ thuộc vào các điều kiện cơ bản về tính chất của mực in, tốc độ khô của mực
trên máy in, cơ chế và sự hoạt động của các chất có trong thành phần mực in khi
tiếp xúc với điều kiện môi trường ánh sáng. Mặt khác, các chất mang được sử dụng
phải thích hợp với các loại pigment màu tương ứng. Các chất tạo màu và chất mang
đều có ảnh hưởng đến độ bóng của mực sau này. Đối với các vật liệu bao bì thực
phẩm, tem nhãn, nhựa cần đặc biệt chú ý khi sử dụng chất mang.
Hầu hết các loại mực in lõm có thể được chế tạo từ thành phần cơ bản như
sau: (phần trăm theo khối lượng)
7
Luận văn Thạc sỹ khoa học
Bảng 1.1 Thành phần mực in ống đồng (in lõm)
Chất màu pigment và thuốc nhuộm
7%- 20%
Các chất màu pigment phụ trợ
0-20%
Các chất liên kết rắn
15%-50%
Các dung môi
40%-60%
Các tác nhân làm ướt, chất sáp và các phụ gia khác
0-5%
Các loại nhựa sử dụng trong mực in lõm thường là các hợp chất hữu cơ có
trọng lượng phân tử lớn. Phổ biến là các loại nhựa phenolformaldehyde có nhiệt độ
nóng chảy cao, có khả năng hoà tan tốt trong các dung môi hữu cơ, độ bền với ánh
sáng cao.
Dung môi sử dụng trong mực in loại này thường chỉ mang tính chất tạm thời,
là một thành phần tồn tại không lâu trong mực in. Các dung môi này sẽ giúp cho
việc duy trì trạng thái lỏng phân tán của mực in trong lô máng khi toàn bộ các lô
được phủ mực cho đến khi nhận áp lực in, nghĩa là các dung môi sẽ được loại bỏ
ngay khi thực hiện xong quá trình in. Đồng thời, các dung môi này sẽ giúp cho việc
mang các chất rắn vào trong thể tích dung dịch lỏng, hỗ trợ cho sự phân tán tốt của
các chất màu và nhựa liên kết.
Phụ gia cho mực bao gồm một số chất chỉ chiếm một phần nhỏ trong thành
phần của mực in. Việc sử dụng các chất phụ gia nhằm cải thiện các tính chất của
mực. Thông thường người ta sử dụng polyethylene wax hay một số chất khác làm
chất phụ gia để tăng tính ổn định của mực trong quá trình sử dụng.
1.1.3 Mực in Flexo (in cao)
Mực in Flexo về cơ bản cũng giống như mực in lõm (in ống đồng). Mực in
flexo có độ nhớt thấp, tốc độ khô nhanh. Do đặc điểm của phương pháp in flexo (in
cao) là quá trình in trực tiếp - mực được lấy từ máng mực lên lô anilox có chứa
hàng triệu các vi lỗ nhỏ trên bề mặt và truyền lên bản in sau đó truyền lên vật liệu in
8
Luận văn Thạc sỹ khoa học
- màng mực hình thành trên bề mặt vật liệu in mỏng và đồng đều do vậy đòi hỏi
mực in flexo phải có cường độ màu cao.
1.1.4 Mực in phun.
Đặc điểm của phương pháp in phun là mực được in lên bề mặt vật liệu in
thông qua hệ thống các vòi phun. Vì vậy đòi hỏi hạt mực phải mịn, thời gian khô
của mực không quá nhanh để tránh gây tắc vòi phun. Hiện nay ứng dụng chủ yếu
của phương pháp in phun là in quảng cáo khổ lớn trên các vật liệu có tính chất bề
mặt khác nhau. Do yêu cầu của sản phẩm in phải có độ bền với các tác động của
điều kiện môi trường nên mực in phun ít sử dụng chất tạo màu dạng thuốc nhuộm.
Nếu sử dụng chất tạo màu dạng này, mực sẽ không bền với tác động của ánh sáng
và nước. Sử dụng thuốc nhuộm sẽ gây khó khăn cho quá trình in, không đảm bảo
khả năng bám dính tốt của mực lên vật liệu và màng mực thường có cường độ màu
yếu. Trong trường hợp này người ta thường sử dụng các chất tạo màu là pigment.
Thông thường, các hạt pigment được bọc lớp polyme bên ngoài để tăng cường khả
năng bám dính lên bề mặt vật liệu. Sau khi khô chất màu vẫn nằm trên bề mặt vật
liệu, điều này sẽ tạo ra màng mực có cường độ màu cao, bền với tác động của ánh
sáng và nước. Ngoài ra, các vật liệu dùng cho in quảng cáo thường được tráng phủ
lên bề mặt một lớp đặc biệt để tạo độ bền cơ lý theo thời gian.
1.1.5 Mực in laser
Mực in laser là dạng mực khô - các toner tích điện. Toner được phân bố đều
lên vật liệu in trong quá trình in nhờ có các phần tử mang điện tích, nhờ có lực hút
tĩnh điện và đồng thời nhờ có hệ thống lô nhiệt được duy trì ở nhiệt độ từ 375OF đến
400OF để nung nóng chảy mực in tạo khả năng bám dính của lớp mực lên trên bề
mặt vật liệu in. Vì vậy trong sản xuất mực in laser người ta phải dùng các chất màu
và các chất liên kết có khả năng chịu nhiệt tốt nếu không có thể dẫn đến hiện tượng
tạo vết bẩn trong quá trình in và làm mềm lớp mực.
9
Luận văn Thạc sỹ khoa học
1.2 PHÂN LOẠI MỰC IN THEO THÀNH PHẦN CẤU TẠO
1.2.1 Mực in gốc nước
Đặc điểm của mực in gốc nước là không độc hại với môi trường và với người
sử dụng do trong thành phần của mực có hàm lượng nước chiếm khoảng 50% đến
70%. Đối với loại mực này thì quá trình khô phụ thuộc nhiều vào khả năng bay hơi
và khả năng thấm hút vào bề mặt vật liệu in.
1.2.2 Mực in gốc dầu
Mực in gốc dầu thường được sử dụng nhiều trên các bề mặt vật liệu đòi hỏi
có sự bám dính tốt của màng mực và có khả năng bền lâu với thời gian dưới tác
dụng của các điều kiện môi trường khác nhau. Mực in loại này thường được sử
dụng nhiều trên các vật liệu in khổ lớn như in quảng cáo và phải để ngoài trời dưới
tác dụng của ánh sáng và nhiệt độ. Chất liên kết sử dụng chủ yếu là sản phẩm của
các quá trình trùng hợp dầu tự nhiên, do vậy mực in có khả năng bám dính tốt lên
bề mặt vật liệu. Tuy nhiên, nhược điểm của mực in gốc dầu là quá trình khô chậm,
đòi hỏi phải trang bị các hệ thống sấy và phụ trợ khi sử dụng loại mực này. Mực in
gốc dầu phục chế màu sắc không được tươi sáng.
1.2.3 Mực in gốc dung môi
Đặc điểm của loại mực này là có hàm lượng các dung môi trong thành phần
nhiều để cải tiến quá trình khô của mực và khả năng tạo ra sự liên kết bám dính tốt
của màng mực in lên trên bề mặt vật liệu in. Sự có mặt của lượng dung môi trong
mực có tác dụng làm giảm sức căng bề mặt của mực in trên vật liệu in. Đặc điểm
của mực gốc dung môi là cho phép in được trên nhiều vật liệu in đa dạng khác nhau.
Mực khô chủ yếu bằng phương pháp bay hơi. Dung môi được sử dụng chủ yếu là
các dung môi gốc cồn. Chất tạo màu thường là dạng thuốc nhuộm. Mực gốc dung
môi có nhiệt độ sôi thấp. Trong nhiều trường hợp người ta sử dụng chất tạo màu là
các dạng pigment khi dùng với các dung môi có nhiệt độ sôi cao, được ứng dụng để
in lên trên các bề mặt có tính chất phẳng nhẵn, không bị rỗ như các vật liệu từ kim
10
Luận văn Thạc sỹ khoa học
loại, thuỷ tinh và nhựa. Đặc điểm các vật liệu này là không có khả năng thấm hút và
mực in không thể thâm nhập vào trong cấu trúc vật liệu nên màng mực khô chủ yếu
nhờ bay hơi. Khi dung môi bay hơi đi sẽ tạo ra một màng mực khô ở trên bề mặt vật
liệu, lúc này còn lại chủ yếu là các chất liên kêt và chất màu cùng một số phụ gia
khác của mực.
1.2.4 Mực in chuyển pha
Khi in lên trên bề mặt vật liệu, mực in sẽ bị tác dụng của không khí và nhanh
chóng chuyển từ pha lỏng sang pha rắn. Đặc điểm của loại mực chuyển pha là thời
gian khô của mực in diễn ra rất nhanh. Mực in nhanh chóng bị kết tủa lại khi tiếp
xúc với bề mặt vật liệu in.
Ưu điểm nổi bật của mực in chuyển pha là: không gây ra hiện tượng nhoè
mực nên không tạo ra vùng lan rộng của mực; không gây ra hiện tượng gia tăng
tầng thứ các điểm T’ram, đặc biệt ngay cả khi in lên trên các vật liệu in không có bề
mặt mịn thì hình ảnh in vẫn rất sắc nét, tạo ra màng mực mịn đều; khả năng phục
chế của mực loại này cao, có khả năng thể hiện được không gian màu rộng. Mực
được khô ngay sau khi tới bề mặt vật liệu in và khó có thể thấm sâu xuống dưới bề
mặt vật liệu in, do vậy hầu hết các hạt pigment chỉ bám dính trên bề mặt vật liệu in
góp phần tạo ra các hình ảnh in có độ sắc nét cao, độ no màu tốt trên phạm vi một
dải lớn và trên nhiều loại vật liệu khác nhau.
Nhược điểm của mực in chuyển pha là khả năng phân tán kém, mực in rất dễ
bị mài mòn và không phù hợp đối với sản phẩm trong quá trình sử dụng phải chịu
các lực ma sát lớn.
1.2.5 Mực UV
Đặc điểm của mực này là có khả năng khô nhanh chóng, có độ bền cao. Mực
loại này thường được sử dụng để in trên các vật liệu không có khả năng thấm hút
như in trên kim loại, thuỷ tinh, các màng polyme mỏng. Mực có khả năng phục chế
hình ảnh tốt và không bị gia tăng tầng thứ. Mực sẽ được khô ngay sau khi qua các
hệ thống thổi khí và chiếu sáng làm khô.
11
Luận văn Thạc sỹ khoa học
CHƯƠNG 2
MỰC IN GỐC NƯỚC
2.1 SỰ HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN CỦA MỰC IN GỐC NƯỚC
Mực in gốc nước được giới thiệu vào những năm 1930. Đến năm 1940 đã
xuất hiện trong in flexo trên bìa cacton và đạt được ý nghĩa thương mại quan trọng
cho việc in lên trên các vật liệu giấy và bìa cacton vào những năm 1950 và 1960.
Những năm 1980, do yêu cầu về việc đảm bảo sự an toàn cho môi trường, mực in
gốc nước bắt đầu được nâng cấp chất lượng và áp dụng cho nhiều phương pháp in.
Năm 1989, tổ chức HSC (Highland Supply Corporation) bắt đầu sử dụng loại mực
in mới này trên máy in ống đồng. Những năm tiếp theo mực in gốc nước được được
sử dụng phổ biến hơn và chiếm ưu thế trong in Flexo. Vào năm 1991, HSC đã bắt
đầu sử dụng mực in gốc nước trên tất cả các máy in của mình. Cho đến nay loại
mực in này mang lại nhiều lợi ích và dễ dàng trong vận hành, được sử dụng trong
hầu hết các phương pháp in cơ bản.
Sử dụng mực in gốc nước giúp giảm thiểu việc sử dụng các hợp chất hữu cơ
dễ bay hơi độc hại VOC - Volatile Organic Compound. Hợp chất VOC dễ gây ảnh
hưởng đến tình trạng sức khoẻ của người lao động và đặc biệt là tác động xấu đến
môi trường.
Nghiên cứu thực nghiệm đã xác định các dung môi thông thường được sử
dụng làm các chất mang trong mực in Flexo là các tác nhân chính gây ảnh hưởng
đến sức khỏe của con người với các bệnh dễ bị mắc phải thông qua con đường hô
hấp. Các chất thải độc hại cùng với các dung môi có trong mực là những yếu tố rất
dễ gây cháy. Mực Flexo thông thường sử dụng cho in trên các vật liệu màng mỏng
có từ 60 - 80% khối lượng là các dung môi như: Ethanol, cồn N-Propyl,
IsoPropanol, Heptane và n-Propyl Acetate. Đây đều là các chất VOC và rất dễ cháy.
Một số loại mực còn sử dụng các dung môi pha loãng có chứa Methyl Ethyl
12
Luận văn Thạc sỹ khoa học
Ketone, Methyl Isobutyl Ketone, Toluen, Ethyl axetate, đây là các chất được liệt kê
vào nhóm các chất độc hại cần phải được cảnh báo.
HSC đã nhận thấy các loại mực gốc dung môi hữu cơ có chiếm tới 50% khối
lượng là các chất hữu cơ dễ bay hơi độc hại. Ban đầu để tránh những ảnh hưởng của
các loại hoá chất độc hại này người ta đã tiến hành cải tiến hệ thống thông hơi và
che chắn bảo vệ nhưng kết quả thu được không hiệu quả. Cuối cùng HSC cũng đã
tìm ra giải pháp đó là thay thế loại mực gốc dung môi hữu cơ bằng mực in gốc
nước. Theo kết quả và đánh giá thu được từ các chuyên gia: đến năm 1989 mực in
gốc nước của HSC chỉ chứa từ 10 - 20% khối lượng là các chất VOC. Đến năm
1996 hàm lượng trung bình của các chất VOC trong mực in gốc nước giảm xuống
còn rất thấp và được đánh giá là có mức độ an toàn cao nhất.
Ngoài những ưu điểm của việc sử dụng mực in gốc nước là thuận lợi, dễ
dàng trong vận hành và điều khiển quá trình in, ít gây nguy hiểm cho thợ in và môi
trường xung quanh do mực có khả năng chịu nhiệt tốt và ít cháy nổ. Mực in gốc
nước còn có những ưu điểm nổi bật như: có cường độ màu cao, tạo màng mực
mỏng và đẹp. Vì vậy, đến năm 1991 mực in này chiếm ưu thế lớn trong in Flexo.
Hiện nay, việc sử dụng mực in gốc nước đã được phổ biến trong cả các phương
pháp in lõm, in Flexo và in phun.
2.2 THÀNH PHẦN CẤU TẠO CỦA MỰC IN GỐC NƯỚC
2.2.1 Chất tạo màu
Chất tạo màu sử dụng trong mực gốc nước là các loại thuốc nhuộm hoặc các
pigment thông thường nhưng do những đặc tính riêng của mực gốc nước nên trong
quá trình sản xuất loại mực này có một số điểm cơ bản như sau:
- Các chất màu sử dụng không được phản ứng với các nhựa liên kết gốc
nước. Việc phản ứng của chất màu với nhựa liên kết gốc nước sẽ là nguyên nhân
dẫn đến một số hiện tượng làm thay đổi các tính chất về quang học của mực như:
làm thay đổi tông màu cơ bản ban đầu của mực, làm giảm cường độ màu và một số
13
Luận văn Thạc sỹ khoa học
các tính chất khác. Một số các pigment bị hydrat hoá sẽ dẫn đến sự thay đổi màu sắc
của mực in.
- Các pigment có tính chất kiềm không dùng trong môi trường liên kết có
pha cồn.
- Trong quá trình sản xuất mực in chúng ta phải loại bỏ hoàn toàn các chất
còn dư bám trên bề mặt hạt pigment như các axít và các chất xử lý bề mặt để đảm
bảo cho việc phân tán pigment tốt hơn trong dung dịch.
Thoả mãn những điểm nêu trên chất màu được sử dụng trong mực in mới đạt
được mục đích chính là tạo màu cho mực.
- Chất màu thuốc nhuộm: Tan trong môi trường liên kết
Mực sử dụng thuốc nhuộm làm chất tạo màu thường có màu sắc tươi sáng,
khả năng thể hiện tầng thứ tốt với nhiều gam màu khác nhau. Chất màu dạng thuốc
nhuộm có khả năng tự gắn màu lên trên bề mặt vật liêụ in. Nhược điểm lớn của loại
mực này là độ bền với các điều kiện thời tiết kém, sản phẩm in thường bị phai màu
sau một thời gian sử dụng. Thuốc nhuộm thường có 3 loại chính:
+ Thuốc nhuộm bazơ: Thông thường loại này có chứa nhóm (-NH2)
+ Thuốc nhuộm dạng axít: có chứa nhóm (-COOH)
+ Thuốc nhuộm dạng Cation: có chứa các ion mang màu.
Mực sử dụng chất tạo màu là thuốc nhuộm thường được dùng in các loại sản
phẩm đòi hỏi tốc độ in nhanh.
Các loại mực in sử dụng chất màu thuốc nhuộm chứa một phần nhỏ các tác
nhân như axít tannic hoặc các nhựa có giá trị axít cao. Do có các tác nhân này nên
có thể xảy ra các phản ứng phức tạp trong quá trình sử dụng và bảo quản mực. Đây
là một trong những hạn chế của chất tạo màu dạng thuốc nhuộm.
Các loại thuốc nhuộm sử dụng nhiều trong các loại mực in hiện nay là các
muối, thường là hycđrochloride, các thuốc nhuộm bazơ. Bằng cách kết hợp bazơ
với nhiều axít phức hợp như Tannic hoặc nhựa mang tính axít, các hợp chất được
tạo thành có khả năng hoà tan tốt hoặc trong nước.
14
Luận văn Thạc sỹ khoa học
Bảng 1.2 Một số tính chất của chất màu thuốc nhuộm thường được sử dụng
Tên
Bền ánh
Chịu
Chịu
Chịu
Chịu
Các tính chất
thuốc nhuộm
sáng
nhiệt
kiềm
chất sáp
nước
đặc biệt
Auramine
0-1
Kém
Kém
BT-Tốt
BT-Tốt
Rhodamine 6G
0-1
Kém
Kém
BT-Tốt
BT-Tốt
Dung dịch có màu vàng
phát huỳnh quang
Rhodamine B
0-1
Kém
Kém
Kém-BT
Kém-
Dung dịch có màu vàng
BT
phát huỳnh quang
Magenta
0-1
Kém
Kém
BT
BT
Ecsine
0-1
Kém
Kém
BT- Tốt
Kém
Màu xanh vàng
phát huỳnh quang
Methylviolet
0-1
Tốt
Kém
BT-Tốt
BT-Tốt
Victoria Jlue
1-2
Kém
Kém
BT
BT
Induline
1-2
Kém
Kém
BT-Tốt
Tốt
Niqzosine
3-5
Tốt
Kém
BT
Tốt
Malachijsegreen
0-1
Kém
Kém
BT-Tốt
BT-Tốt
(BT : Bình thường)
Bảng 1.3 Một số loại thuốc nhuộm sáng
Loại
Bền ánh
Chịu nước
Chịu nhiệt
Chịu kiềm
sáng
Chịu
chất sáp
Solvent yellow
19
5-6
Kém
Tốt
Kém
Tốt
Solvent yellow
45
4
BT
Tốt
Tốt
Tốt
Solvent red
8
6-7
Tốt
BT
Tốt
BT
Solvent blue
55
5
BT
BT
BT
Tốt
Solvent blue
86
Solvent black
7
Tốt
Tốt
Tốt
Tốt
123
5-6
Tốt
Tốt
Tốt
Tốt
1
4-5
Kém
Tốt
Tốt
Tốt
Solvent violet
- Chất màu dạng pigment: thông thường là không tan hoặc ít tan trong môi
trường liên kết.
Mực có thành phần chất màu là các dạng pigment được sử dụng nhiều cho
các sản phẩm đòi hỏi có độ bền cao với các va đập, ma sát hay va chạm cơ học và
với điều kiện thời tiết. Loại mực này sử dụng các chất liên kết thường là các polyme
15
Luận văn Thạc sỹ khoa học
hoặc copolyme giúp cho các hạt pigment có thể gắn bám chắc lên trên bề mặt vật
liệu sau khi in.
Các pigment màu thường là những chất vô cơ hay hữu cơ có màu. Các hạt
pigment có kích thước rất nhỏ, không tan trong nước, không tan trong các dung môi
hữu cơ, không có ái lực với vật liệu. Vì vậy cần phải thêm các chất liên kết trong
thành phần của mực.
Pigment màu là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến các tính chất về màu sắc
của mực in. Tuỳ thuộc vào hàm lượng và các loại pigment sử dụng sẽ ảnh hưởng
đến các tính chất quan trọng của mực in như độ chảy và khả năng bền với các tác
động vật lý và hoá học của mực in.
Trên thị trường pigment thường được cung cấp dưới nhiều dạng khác nhau:
Presscake: 70% nước
Bột Pigment: 100% là pigment khô
Phân tán: 50% pigment
Bọc vỏ: có lớp vỏ polyme
Thông thường người ta chia pigment làm hai loại: pigment vô cơ và pigment
hữu cơ.
+ Pigment vô cơ: Là các muối vô cơ, các oxit kim loại có màu hoặc các bột
kim loại không tan trong nước.
Pigment màu trắng : Từ các kim loại như Ag, Cu, Thiếc, Nhũ bạc, hợp chất
kim loại như TiO2, ZnO, BaSO4.
PbCrO4 kết hợp PbSO4 tạo màu vàng hoặc sử dụng các muối sắt.
Thông qua việc sử dụng các hợp chất của chì và Crôm có thể thu được một
dãy các giá trị tông màu khác nhau từ màu xanh nhạt đến vàng và đỏ.
Ôxit catmi (hoặc cacbonat) với lưu huỳnh sẽ cho phép tạo ra một dãy các giá
trị tông màu từ xanh lá cây đến vàng và đỏ thẫm. Ôxit sắt thường cho các loại
pigment có tông màu từ vàng chanh tới nâu đỏ.
Nhìn chung, các pigment màu vô cơ thường có kích thước lớn, thô và kém
mịn, khó nghiền nhỏ, do đó việc sử dụng các loại pigment này là bị hạn chế.
16
Luận văn Thạc sỹ khoa học
+ Pigment hữu cơ: Thường là các hợp chất Azo (-N=N-), hợp chất
Phtalocyanime, hợp chất Diaryl Pyrrolopyroles hay các chất phát quang.
Pigment tạo từ thuốc nhuộm dạng axit: kết hợp thuốc nhuộm axit với CaCl2
hay BaCl2 sẽ tạo ra các lắc pigment không tan trong nước.
Pigment hữu cơ tạo từ thuốc nhuộm bazơ: kết hợp với các axit để tạo lắc axit
không tan trong nước.
Phần lớn các thuốc nhuộm tan trong nước vì vậy phải tiến hành các quá trình
pigment hoá, chuyển thuốc nhuộm sang dạng không có khả năng hoà tan trong
nước, kết quả của quá trình pigment hoá này sẽ tạo ra các pigment màu kết tủa, sau
đó lọc và đem sấy khô kết hợp nghiền mịn. Thông thường lắc pigment có tính bền
kiềm và axit tốt, đặc biệt một số loại không bị hoà tan trong các dung môi hữu cơ.
Một số loại pigment hữu cơ:
+ Pigment Hansa Yellow: thường có các giá trị tông màu từ vàng đến màu
vàng hơi lục, được sử dụng nhiều trong các loại mực in cần đến khả năng chống lại
các tác động của ánh sáng, xà phòng và các chất kiềm, đặc biệt loại pigment này có
độ thấu minh rất tốt.
+ Pigment Benzidine yellow: có tông màu từ vàng chanh cho đến màu vàng
kim loại và có một dãy các giá trị khác nhau về độ đục từ bán trong cho đến trong
(thấu minh). Đây là loại pigment có cường độ màu cao, được sử dụng cho tất cả các
loại mực in khác nhau. Đặc biệt là các loại mực có khả năng bền với nhiệt và xà
phòng. Mực in được chế tạo từ loại pigment này thường thể hiện tính chảy tốt.
Pigment Hansa Yellow
Pigment Benzidine Yellow
17
Luận văn Thạc sỹ khoa học
Bảng 1.4 Một số loại pigment màu đỏ cờ (red)
Pigment
Nồng
Tính thấu
Bền
Bền
Một số tính chất
độ %
minh hay độ
ánh
với
đặc biệt
đục
sáng
kiềm
Rara Red
45
Thấu minh tốt
3-4
Tốt
Helio Red
45
Thấu minh tốt
7
Tốt
Permarent Red R
45
Đục
5-6
Tốt
Permarent Red ZG
45
Đục
7-8
Rất tốt
Lishols
45
Thấu minh tốt
1-2
Tốt
Lake Red C
45
Thấu minh tốt
2-3
Tốt
Lisho Rubine
42
Thấu minh tốt
3-4
Rất tốt
Độ bền nhiệt tốt
Pigment S carlet 3B
55
Thấu minh tốt
5-6
TB
Độ bền nhiệt tốt
Quyna Cridone Pigon
45
Thấu minh tốt
7-8
Rất tốt
Độ bền nhiệt tốt
(tới 152oC)
Vermi llion
50
Đục
vĩnh
Rất tốt
cửu
Cad minum Red
75
Đục
7-8
Tốt
Độ bền nhiệt tốt, độ
bền với axit kém
1: Rất kém
2: Kém
3: Trung bình
4: Tương đối khá
5: Khá
6: Rất khá
7: Tốt
8: Rất tốt
- Các tính chất của pigment
+ Màu sắc của pigment:
Thông thường thì pigment có độ bão hoà màu rất cao, có thể nói màu sắc của
pigment trong sáng gần như màu quang phổ do trong phân tử có chứa các nguyên tử
chưa bão hoà giá trị, có hệ thống các liên kết đôi kéo dài liên tục, có các nguyên tử
(O, N, S) trong cấu tạo. Đặc biệt là pigment thường có cấu tạo phân tử phẳng và có
các nhóm thế thu (-e) và nhường (-e) như (Cl2).
+ Pigment có độ mịn và độ phân tán cao:
Thông thường thì cường độ màu của mực in được quyết định bởi nồng độ,
kích thước hạt pigment sử dụng, quan hệ này được thể hiện trên đồ thị sau :
18
Luận văn Thạc sỹ khoa học
(µm)
Hình 1.1 Đồ thị biểu diễn mối liên hệ giữa cường độ màu
và kích thước hạt pigment
Từ đồ thị hình (1.1) ta thấy kích thước hạt pigment càng nhỏ, càng mịn thì
cường độ màu càng cao. Pigment thường có tỷ trọng 1,4 đến 4 g/cm3. Nếu tỷ trọng
của pigment lớn dễ dẫn đến hiện tượng các hạt pigment bị lắng xuống đáy, sự phân
tán của pigment trong môi trường chất liên kết sẽ kém, không đồng đều. Thông
thường để tăng khả năng phân tán các hạt pigment đều trong lòng chất liên kết,
người ta sử dụng thêm các chất phân tán.
+ Khả năng thấm dầu hay chất liên kết của pigment:
Thông thường để đánh giá khả năng này thì người ta dùng hệ số dầu là tỷ số
giữa lượng chất liên kết cần thiết để chuyển hoá lượng pigment từ bột sang dạng
nhão (hệ số dầu M). Để giảm chỉ số này phải tăng hàm lượng pigment trong mực.
Khi hàm lượng Pigment quá nhiều mà lượng chất liên kết trong mực không đủ lớn
để tạo khả năng bám dính thì độ dính của mực cũng giảm.
+ Độ cứng của pigment:
Thông thường thì pigment tồn tại ở 2 dạng cấu trúc là dạng tinh thể và dạng
cấu trúc vô định hình. Tinh thể của pigment càng lớn thì hạt càng cứng, ổn định
nhưng khả năng thấm ướt giảm.
+ Khả năng làm đục mực của pigment:
Pigment quyết định các tính chất quang học của mực in. Theo nghiên cứu thì
các mực in có màu đục sẽ được in trước, màu trong thường in sau. Để tạo ra được
mực trong thì chỉ số khúc xạ của pigment phải gần với chất liên kết.
19
Luận văn Thạc sỹ khoa học
Np: Chỉ số khúc xạ của pigment
Nlk : Chỉ số khúc xạ của chất liên kết
Nếu |Np – Nlk| Æ 0: ta sẽ thu được mực trong
Nếu |Np – Nlk| càng khác 0: ta sẽ có mực đục
+ Độ bền màu của pigment:
Màu sắc của mực in do thành phần pigment có trong mực quyết định.
Pigment quyết định độ bền màu của mực in trước các tác động của môi trường. Tuỳ
từng yêu cầu, mục đích khác nhau, khi sản xuất mực in người ta sẽ lựa chọn các
chất màu với tông màu khác nhau. Mỗi loại chất màu đều có các giá trị cường độ
màu khác nhau với hiệu suất sử dụng cao.
Bảng 2.1 Một số loại pigment thường được sử dụng
Loại pigment
Dạng màu tự nhiên
Màu index
Lumogen Yellow
D 0790
Aldazine yellow
Yellow 101
48 052
Sicopal Yellow
L 1110
Bismuth vanadate
Yellow 184
-
Sico Fast Yellow
FD 4177 AQ
Diarylide yellow
Yellow 13
21 100
Sico Yellow
FD 4196
Monoazo yellow
-
-
Sico Fast Orange
D 2940
Naphthol orange
Orange 5
12 075
Lithol Scarlet
D 3700
BON Red, 2 B Ba lake
Red 48:1
15 865:1
Sico Fast Red
D 3855
Naphthol AS Red
Red 112
12370
Lithol Red
D 4469
Red R, Ba lake
Red 49:1
15 630:1
Lithol Rubine
D 4134
BON Red, 4 B Ca lake
Red 57:1
15 850:1
Lithol Rubine
D 4569
BON Rubine, 4 B Ca lake
Red 57:1
15 850:1
Fanal Pink
D 4810
Rhodamine 6 G, CF lake
Red 169
45 160:2
Fanal Violet
D 6140
Methyl violet, CF lake
Violet 27
42 535:2
Fanal Blue
D 6380
Victoria Pure Blue BO, CF lake
Blue 62
42 595:2
Heliogen Blue
D 6900
Cu-Phthalocyanine, alpha, stable
Blue 15:1
74 160
Heliogen Blue
D 7084 DD
Cu-Phthalocyanine, beta
Blue 15:3
74 160
Heliogen Blue
D 7099 AQ
Cu-Phthalocyanine, beta
Blue 15:3
74 160
Heliogen Blue
D 7565
Phthalocyanine, alpha
Blue 16
74 100
Heliogen Green
D 8730
Cu-Phthalocyanine, chlorinated
Green 7
74 260
20
Luận văn Thạc sỹ khoa học
Bảng 2.2 Khả năng bền của pigment với một số các tác động của môi trường
Loại pigment
Axit HCl 2%
NaOH 2%
Water
Ethanol
99.5%
Lumogen Yellow
D 0790
-
-
5
4
Sicopal Yellow
L 1110
4
5
-
-
Sico Fast Yellow
FD 4177 AQ
-
-
5
4-5
Sico Yellow
FD 4196
-
-
5
2-3
Sico Fast Orange
D 2940
5
5
5
2-3
Lithol Scarlet
D 3700
4
4
5
3
Sico Fast Red
D 3855
5
4-5
4-5
2
Lithol Red
D 4469
4
4
5
3
Lithol Rubine
D 4134
-
-
5
-
Lithol Rubine
D 4569
3-4
4
5
2-3
Fanal Pink
D 4810
3
1
3
3
Fanal Violet
D 6140
4
2
5
1
Fanal Blue
D 6380
3
1
5
1
Heliogen Blue
D 6900
5
5
5
5
Heliogen Blue
D 7084 DD
5
5
5
5
Heliogen Blue
D 7099 AQ
5
5
*
5
Heliogen Blue
D 7565
5
5
5
5
Heliogen Green
D 8730
5
5
5
5
(Chú thích: 1: Kém, 2: Trung bình, 3: Khá tốt, 4: Tốt, 5: Rất tốt)
2.2.2 Chất liên kết
Chất liên kết đóng vai trò rất quan trọng, giúp cho quá trình chuyển các chất
màu lên bề mặt vật liệu in, tạo màng cho mực in. Khi màng mực trên vật liệu in
được khô thì chất liên kết tạo thành lớp màng bảo vệ quanh hạt pigment hoặc chất
màu được phân tán trong màng, tránh được các tác động cơ học lên trên lớp mực
làm cho các chất màu được ổn định. Chất liên kết giúp cho chất màu phân tán tốt
trong mực in, hạt pigment càng mịn thì khả năng phân tán sẽ càng tốt hơn. Đồng
thời chất liên kết chính là tác nhân giúp cho chất màu có thể bám chắc lên bề mặt
vật liệu in. Mỗi một vật liệu in khác nhau thì đòi hỏi phải sử dụng chất liên kết
tương ứng sao cho đạt khả năng bám dính tốt nhất.
21
Luận văn Thạc sỹ khoa học
Chất liên kết là chất lỏng, có độ dính nhất định, nhớt và có khả năng dàn
thành màng mỏng. Chất liên kết quyết định độ dính, độ đặc loãng, quyết định tính
xúc biến và lưu biến của mực in.
Chất liên kết ảnh hưởng đến các tính chất quang học của mực in như độ
trong của mực in, màu sắc.
Khác với các chất liên kết sử dụng trong mực in dung môi và các mực in
khác, ở mực in gốc nước chất liên kết chiếm đến 50% là nước và một số chất có khả
năng tạo thành lớp màng bao quanh hạt pigment được phân tán đồng đều trong môi
trường và có khả năng tạo ra sự bám chắc lên trên bề mặt vật liệu in sau khi khô.
Các chất liên kết loại này thường có 3 nhóm sau:
- Nhóm chất liên kết tan được trong nước
Thông thường là các polyme có khả năng tan tốt và duy trì trạng thái hoà tan
lâu dài trong nước như:
+ Các poly vinyl ancohol (PVA)
+ Hydroxy ethyl cellulose
+ Polyvinyl pyrrolidone
Đây chính là các polyme tan hoàn toàn trong nước. Đặc điểm của nhóm này
là lớp mực sẽ bị tan ra khi tiếp xúc với nước. Nói cách khác, độ bền màu với nước
không cao. Do vậy người ta thường hạn chế việc sử dụng loại mực có chất liên kết
loại này. Mực in sử dụng loại chất liên kết tan trong nước thường dùng để in lên các
vật liệu mà đặc thù sản phẩm là ít phải chịu tác động của môi trường nước.
- Nhóm chất liên kết hoà tan trong môi trường kiềm
Người ta sử dụng các dung dịch kiềm cùng với nhựa axit để làm chất liên
kết. Điều này sẽ tạo ra các loại muối có khả năng tan được trong nước. Các chất liên
kết loại này có khả năng làm ẩm và phân tán các hạt màu tốt. Các chất liên kết này
tồn tại trong dung dịch mực ở dạng muối tan trong nước và hình thành màng bao
quanh phân tách các hạt pigment, tạo khả năng phân tán tốt. Có rất nhiều loại nhựa
có thể được dùng để tạo chất liên kết cho mực in loại này. Một số các đặc tính như
22
Luận văn Thạc sỹ khoa học
khả năng chịu được nhiệt, khả năng chịu mài mòn mà nhựa liên kết có được sẽ làm
tăng cường các tính chất đó trong mực in.
Về cơ bản các chất liên kết loại này được lựa chọn phải có khả năng hoà tan
trong nước để đảm bảo khả năng in tốt của mực in và sẽ trở lại dạng nhựa khi màng
mực khô trên nền vật liệu. Do vậy, mực in không có khả năng tan được trong môi
trường nước khi khô. Các loại nhựa axit tan trong dung dịch amoniac hoặc amin có
giá trị pH = 8 - 9 thường được sử dụng là:
+ Nhựa Acrylic
+ Shellac
+ Protein
+ Maleic
Thông thường các amin có thể thay thế amoniac như chất hoà tan nhựa axit.
Amin là những hợp chất hữu cơ có chứa các nhóm (-NH2) hoặc NH3. Thực tế, các
loại mực được chế tạo với các thành phần amin sẽ có quá trình khô lâu hơn nhưng
có khả năng phân tán được tốt hơn, do các amin bay hơi chậm hơn các amoniac.
- Chất liên kết phân tán
Chất liên kết phân tán có kích thước nhỏ, nên nó được phân bố lơ lửng trong
nước. Các chất liên kết phân tán thường là các polyme ở trạng thái keo hoặc nhũ
tương huyền phù trong nước như:
+ Acrylic vinyl
+ Styrene butadien
Khi các chất liên kết loại này khô sẽ tập hợp thành màng keo đồng đều có độ
bền tốt và tạo độ bóng đẹp. Sử dụng chất liên kết phân tán cho mực in có độ nhớt
thấp. Khi các phân tử polyme lớn giúp cho mực in sau khi khô có khả năng chịu
được mài mòn tốt hơn và có lực bám dính tốt hơn so với các loại polyme có phân tử
nhỏ.
Nhược điểm chính của các chất liên kết dạng này là không có khả năng cải
thiện tốt đặc tính in của mực, khó khăn trong việc điều chỉnh và vận hành cũng như
khả năng làm sạch mực.
23
Luận văn Thạc sỹ khoa học
Từ một số ưu điểm và nhược điểm của các dạng chất liên kết trên người ta có
thể tiến hành pha trộn các chất liên kết đó với nhau để vẫn đảm bảo phát huy và giữ
được các tính chất tốt nhất của từng chất đồng thời vẫn đảm bảo được các đặc tính
in tốt của mực cũng như các tính chất hoá lý khác.
2.2.3 Chất phụ gia
Với việc sử dụng dung môi là nước nên mực in gốc nước có những hạn chế
nhất định so với các loại mực in gốc dầu và gốc dung môi khác. Vì vậy, người ta sử
dụng các chất phụ gia để tăng cường và cải thiện một số tính chất của mực in, giúp
cho mực in gốc nước đạt được các đặc tính in phù hợp.
Chất phụ gia được sử dụng trong mực in gốc nước chiếm khoảng 5% khối
lượng của hệ mực và phải đảm bảo các điều kiện:
+ Có khả năng tan tốt trong dung môi nước.
+ Không làm thay đổi đáng kể độ nhớt của mực.
+ Không hấp phụ màu sắc gây ảnh hưởng đến màu sắc của mực in.
+ Có tác dụng điều chỉnh các tính năng của mực theo yêu cầu.
Nhìn chung, có nhiều loại chất phụ gia được sử dụng trong mực in. Đối với
mỗi yêu cầu cụ thể trong sản xuất và sử dụng mực in mà người ta sẽ cho thêm các
chất phụ gia cần thiết. Một số chất phụ gia thường được sử dụng trong mực in gốc
nước là:
2.2.3.1 Chất làm tăng khả năng phân tán:
Do dung môi sử dụng là nước nên khả năng phân tán các thành phần của
mực in gốc nước kém hơn so với mực in gốc dầu và gốc dung môi. Vì vậy cần phải
sử dụng chất phân tán trong hệ mực in gốc nước. Các chất này sẽ làm tăng độ bền
phân tán cho mực in và duy trì tốt trạng thái phân tán của mực. Các chất phụ gia
làm tăng khả năng phân tán thường được sử dụng với hàm lượng khoảng 0,1 - 3,5%
tổng khối lượng của hệ mực gốc nước.
Chất làm tăng khả năng phân tán hiện nay có hai loại: chất phân tán ion và
chất phân tán trung hòa về điện tích.
24
