Tối ưu hóa quá trình phân tán pigment trong chế tạo mực in offset

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
---------------------------------------

HỒ MỸ THÀNH

TỐI ƢU HĨA Q TRÌNH PHÂN TÁN PIGMENT TRONG
CHẾ TẠO MỰC IN OFFSET

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
CHUYÊN NGÀNH HÓA HỌC

Hà Nội – Năm 2016


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
---------------------------------------

HỒ MỸ THÀNH

TỐI ƢU HĨA Q TRÌNH PHÂN TÁN PIGMENT TRONG
CHẾ TẠO MỰC IN OFFSET

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
CHUN NGÀNH HĨA HỌC

NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC :
PGS.TS. HỒNG THỊ KIỀU NGUYÊN

Hà Nội – Năm 2016

LỜI CẢM ƠN
Luận văn này đƣợc hoàn thành tại Nhà máy in tiền Quốc gia, 30 Phạm Văn Đồng,
Cầu Giấy, Hà Nội.
Với lịng kính trọng và biết ơn sâu sắc, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến
PGS.TS Hoàng Thị Kiều Nguyên đã tận tình hƣớng dẫn và giúp đỡ em trong q
trình nghiên cứu và hồn thành cơng trình này.
Em xin đƣợc cảm ơn các thầy, cơ trong bộ mơn Cơng nghệ In - Viện Kỹ thuật
Hóa học, các anh chị đồng nghiệp tại Nhà máy đã tạo điều kiện, hỗ trợ em trong suốt
thời gian học tập và thực hiện luận văn.

Hà Nội, ngày 12 tháng 12 năm 2016
HỌC VIÊN

Hồ Mỹ Thành

i


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan luận văn này đƣợc hồn thành là kết quả nghiên cứu của
riêng tơi dƣới sự hƣớng dẫn của PGS.TS. Hoàng Thị Kiều Nguyên, Bộ mơn Cơng
nghệ In, Viện Kỹ thuật Hóa học, Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội.
Các số liệu, kết quả trong luận văn là hoàn toàn trung thực chƣa từng đƣợc cơng
bố trong bất kỳ cơng trình nào.
HỌC VIÊN

Hồ Mỹ Thành

ii


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ....................................................................................................................... i
LỜI CAM ĐOAN ................................................................................................................ ii
MỤC LỤC .......................................................................................................................... iii
DANH MỤC BẢNG BIỂU ................................................................................................. v
DANH MỤC HÌNH VẼ ..................................................................................................... vi
MỞ ĐẦU ............................................................................................................................. 1
CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU MỰC IN OFFSET .................................................................. 2
1.1. Khái niệm ..................................................................................................................... 2
1.2. Thành phần ................................................................................................................... 2
1.2.1. Chất màu .................................................................................................................... 2
1.2.2. Chất liên kết ............................................................................................................. 14
1.2.3. Môi trƣờng liên kết .................................................................................................. 21
1.2.4. Các chất phụ gia ...................................................................................................... 23
1.3. Tính chất mực in ......................................................................................................... 24
1.3.1. Độ nhớt .................................................................................................................... 24
1.3.2. Độ dính .................................................................................................................... 27
1.3.3. Độ mịn của mực ...................................................................................................... 28
1.3.4. Tính chất quang học của mực .................................................................................. 28
CHƢƠNG 2: PHÂN TÁN CHẤT MÀU TRONG SẢN XUẤT MỰC IN OFFSET .............. 30
2.1. Qui trình sản xuất mực in ........................................................................................... 30
2.2. Các yếu tố ảnh hƣởng đến tính chất mực ................................................................... 31
CHƢƠNG 3: MỤC ĐÍCH VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................................... 34
3.1. Mục đích ..................................................................................................................... 34
3.2. Phƣơng pháp tối ƣu hóa thực nghiệm......................................................................... 34
3.2.1. Cơ sở lý thuyết......................................................................................................... 34
3.2.2. Phƣơng pháp tiến hành ............................................................................................ 37

3.2.3. Tạo mẫu mực ........................................................................................................... 38
3.2.4. Phƣơng pháp và dụng cụ đo .................................................................................... 39
CHƢƠNG 4: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM ...................................................................... 43
4.1. Khoảng giá trị khảo sát của các thông số ................................................................... 43
4.1.1. Khảo sát tỷ lệ varnish .............................................................................................. 44

iii


4.1.2. Khảo sát tỷ lệ pigment ............................................................................................. 44
4.1.3. Khảo sát mức thay đổi áp lực nghiền ...................................................................... 45
4.2. Kết quả tối ƣu hóa các thơng số cơng nghệ ................................................................ 48
4.2.1. Thí nghiệm trung tâm: aTB , bTB , cTB ( Lần 1) ........................................................ 49
4.2.2. Tối ƣu hóa mơ hình ................................................................................................. 55
4.3. Phần xây dựng mơ hình bằng phần mềm Matlap ....................................................... 56
4.4. Đánh giá kết quả ......................................................................................................... 57
4.4.1. Chế tạo mẫu mực theo kết quả tối ƣu ...................................................................... 59
4.4.2. Đánh giá các thông số đặc trƣng ............................................................................. 59
KẾT LUẬN ....................................................................................................................... 60
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................. 61

iv


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1: Một số tính chất của chất màu thuốc nhuộm ...................................................... 4
Bảng 1.2: Một số lọai pigment màu đỏ cờ (red).................................................................. 8
Bảng 1.3: Một số loại pigment thƣờng dùng ....................................................................... 9
Bảng 1.4: Khả năng bền của pigment với một số các tác động của môi trƣờng ................. 9
Bảng 1.5: Bản chất pigment và sự phụ thuộc của chúng vào độ phân tán ........................ 11

Bảng 1.6. Tính chất của nhựa khi chế tạo dầu liên kết ...................................................... 21
Bảng 1.7: Giá trị độ nhớt tham khảo ................................................................................. 25
Bảng 4.1: Số liệu tham khảo độ nhớt, độ dính của một số loại mực in offset đang.......... 43
sử dụng tại Nhà máy .......................................................................................................... 43
Bảng 4.2: Ảnh hƣởng của hàm lƣợng varnish đến độ nhớt, dộ dính của mực .................. 45
Bảng 4.3: Ảnh hƣởng của hàm lƣợng pigment đến độ nhớt, dộ dính của mực ................ 46
Bảng 4.4: Khảo sát áp lực nghiền -Thay đổi áp lực 6 bar ................................................. 46
Bảng 4.5: Khảo sát áp lực nghiền - Thay đổi áp lực 10 bar .............................................. 47
Bảng 4.6: Khảo sát áp lực nghiền - Thay đổi áp lực 15 bar .............................................. 47
Bảng 4.7: Khảo sát áp lực nghiền - Thay đổi áp lực 20 bar .............................................. 47
Bảng 4.8: Khảo sát áp lực nghiền -Thay đổi áp lực 25 bar ............................................... 48
Bảng 4.9: Các giá trị z1-z3 min và max .............................................................................. 49
Bảng 4.10: Thơng số thí nghiệm trung tâm lần 1 .............................................................. 50
Bảng 4.11: Thơng số thí nghiệm trung tâm lần 2 .............................................................. 50
Bảng 4.12: Thơng số thí nghiệm trung tâm lần 3 .............................................................. 50
Bảng 4.13: Thơng số 8 thí nghiệm .................................................................................... 51
Bảng 4.14: Ma trận thí nghiệm .......................................................................................... 52
Bảng 4.15: Ma trận thí nghiệm .......................................................................................... 52
Bảng 4.16: Ma trận thí nghiệm .......................................................................................... 53
Bảng 4.17: Công thức mực với các giá trị tối ƣu .............................................................. 59

v


DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1: Hình phóng qua kính hiển vi (độ phóng đại13000 lần)..................................... 10
Hình 1.2: Mơ hình pigment với độ phân tán khác nhau và mức độ tạo cấu trúc
khác nhau ........................................................................................................................... 12
Hình 1.3: Chất dẫn nhựa tự nhiên...................................................................................... 15
Hình 1.4: Cơng thức cấu tạo của axit abietic.................................................................... 15

Hình 1.5: Cấu trúc trong khơng gian của axit abietic ........................................................ 16
Hình 1.6: Các loại nhựa - chế phẩm từ nhựa thơng ........................................................... 16
Hình 1.7: Chế phẩm từ nhựa thơng và nhựa phenol formandehyt .................................... 17
Hình 1.8: Nhựa phenol formandehyt ................................................................................. 17
Hình 1.9: Nhựa axit maleic................................................................................................ 18
Hình 1.10: Nhựa phenol biến tính cơlơphan. .................................................................... 19
Hình 1.11: Sơ đồ mơ hình cấu tạo nhựa alkyd .................................................................. 20
Hình 1.12: Sự phụ thuộc độ nhớt của mực vào nồngđộ pigment theo thể tích ................. 26
Hình 1.13: Đồ thị biểu diễn mối liên hệ giữa cƣờng độ màu và kích thƣớc hạt
pigment .............................................................................................................................. 29
Hình 2.1: Quá trình chế tạo mực in .................................................................................. 30
Hình 2.2: Quá trình phân tán chất tạo màu pigment ......................................................... 31
Hình 3.1: Cấu trúc của hệ .................................................................................................. 35
Hình 3.2: Qui trình phân tán pigment ................................................................................ 37
Hình 3.3: Cấu tạo máy nghiền 3 trục ................................................................................. 39
Hình 3.4: Máy đo độ nhớt THERMOSCIENTIFIC: HaakeRotoVisco 1 ......................... 40
Hình 3.5: Máy đo độ dính TACK O SCOPE .................................................................... 41
Hình 3.6: Thƣớc đo kích thƣớc hạt.................................................................................... 42
Hình 4.1: Cấu trúc của hệ .................................................................................................. 49
Hình 4.2: Quan hệ giữa nồng độ pigment và nồng độ varnish (tại giá trị mức tăng
áp lực nghiền 20 bar) ......................................................................................................... 58
Hình 4.3: Đồ thị thể hiện điều kiện tối ƣu ......................................................................... 58

vi


MỞ ĐẦU
Trong những năm gần đây, công nghệ in offset ngày càng đƣợc sử dụng rộng rãi
trong nhiều lĩnh vực. Mực in là nguồn vật liệu cơ bản trong ngành công nghiệp in.
Mực in offset đƣợc chế tạo từ pigment, chất liên kết, dung môi và các chất phụ gia.

Sự phân tán pigment có ảnh hƣởng rất lớn đến màu sắc của mực in, giúp cho mực in
đƣợc đều và ổn định. Hiện nay, mực in ở Việt Nam gần nhƣ đƣợc nhập khẩu hoàn
toàn với giá cả và chất lƣợng khó kiểm sốt. Điều này khiến cho các doanh nghiệp in
gặp khó trong chủ động nguồn vật tƣ và cạnh tranh về giá cả, chất lƣợng.
Để thực hiện mục tiêu hòa nhập khu vực, in xuất khẩu, ngành in Việt Nam cần
phải phát triển công nghiệp phụ trợ mà trong đó sản xuất mực in trong nƣớc là địi hỏi
cấp thiết của thực tiễn. Hƣớng nghiên cứu này nhận đƣợc sự quan tâm của các nhà
khoa học và doanh nghiệp. Tuy nhiên mực in là một hệ dị thể tƣơng đối phức tạp với
nhiều yếu tố tác động lẫn nhau. Để tạo ra mực in phù hợp với yêu cầu cơng nghệ và
đáp ứng chất lƣợng hình ảnh, địi hỏi phải có q trình nghiên cứu tổng hợp, cân bằng
nhiều đặc tính nhƣ tính chất lƣu biến, tính chất quang học, kích thƣớc hạt của hệ mƣc.
Do vậy với mong muốn góp phần giải quyết các vấn đề khoa học trong lĩnh vực
này em đã quyết định chọn đề tài:
“Tối ưu hóa q trình phân tán pigment trong chế tạo mực in offset”
Luận văn gồm 4 chƣơng:
Chƣơng 1: Giới thiệu mực in offset
Chƣơng 2: Phân tán chất màu trong sản xuất mực in offset
Chƣơng 3: Mục đích và phƣơng pháp nghiên cứu
Chƣơng 4: Kết quả thực nghiệm

1


CHƢƠNG 1
GIỚI THIỆU MỰC IN OFFSET
1.1. Khái niệm
Mực in offset là một hỗn hợp dạng nhão có chứa các chất màu pigment hoặc
thuốc nhuộm, đƣợc sử dụng để tạo màu sắc cho hình ảnh, văn bản, hoặc thiết kế… lên
trên một bề mặt.
Mực in offset đƣợc sử dụng trong công nghệ in offset. Mực in offset đƣợc chia ra

làm hai loại: mực in offset cuộn và mực in offset tờ rời. Thành phần cơ bản của mực
in offset cuộn và tờ rời là tƣơng tự nhau.
1.2. Thành phần
Mực in offset gồm có 3 thành phần chính: chất màu, chất liên kết (chất mang) và
phụ gia.
1.2.1. Chất màu
a) Chức năng, nhiệm vụ
Chất màu đƣợc sử dụng trong các loại mực nhằm mục đích chính là tạo màu cho
mực. Mực có đƣợc các màu khác nhau là do chính chất màu quy định.
b) Các loại chất màu
Chất màu đƣợc sử dụng trong chế tạo mực in, thơng thƣờng có 2 loại chính nhƣ
sau: pigment và thuốc nhuộm(pigment đƣợc sử dụng chủ yếu).
- Chất màu thuốc nhuộm:
Thuốc nhuộm thƣờng có màu sắc đa dạng, phong phú, màu trong sáng cƣờng độ
màu cao. Nhƣng độ bền thời tiết và các điều kiện khác của mơi trƣờng kém. Thuốc
nhuộm thƣờng có 3 loại chính:
+ Thuốc nhuộm bazơ: Thơng thƣờng loại này có chứa nhóm –NH2
+Thuốc nhuộm dạng axit: Có chứa nhóm –COOH
+ Thuốc nhuộm dạng cation
Mực sử dụng chất màu là thuốc nhuộm thì đƣợc dùng rộng rãi với các loại giấy
gói bánh kẹo. Nó đòi hỏi tốc độ in nhanh.
Các loại mực in sử dụng chất màu thuốc nhuộm chứa một phần ít các tác nhân
nhƣ axit tannic hoặc các nhựa cóđộ axit cao. Chính do những tác nhân này mà các
phản ứng phức tạp có thể xảy ra. Vì vậy cần lƣu ý trong q trình sử dụng và bảo
quản mực.Thơng thƣờng các hộp bảo quản đƣợc tráng phủ một lớp bên trong để ngăn

2


cản phản ứng có thể xảy ra, nhƣng cũng khơng thể đảm bảo đƣợc rằng sự tráng phủ đó là

đều và kín, liên tục trên tồn bộ bề mặt. Do vậy thời gian để càng lâu thì khả năng xảy ra
phản ứng với lớp tráng phủ kim loại lớn.
Các loại chất màu thuốc nhuộm hiện nay đang sử dụng nhiều trong các loại mực
in nhƣ là muối thƣờng là hydrochloride, các thuốc nhuộm bazơ. Bằng cách kết hợp
bazơ với nhiều axit phức hợp nhƣ là tannic hoặc các nhựa mang tính axit, các hợp
chất đƣợc tạo thành có khả năng hịa tan tốt hoặc ít hịa tan trong nƣớc, các loại dầu
và chất sáp. Các hợp chất của các bazơ với các loại axit béo thì khơng có khả năng
hịa tan trong nƣớc. Loại thuốc nhuộm dƣới đƣợc sử dụng rộng rãi.

3


Bảng 1.1: Một số tính chất của chất màu thuốc nhuộm
Tên
Thuốc nhuộm

Auramine

Rhoda mine 6G

Rhoda mine B

Bền
ánh
sáng
0-1

0-1

0-1

Chịu
nhiệt

Kém

Kém

Kém

Chịu

Chiu

Alkali

chất

(Kiềm)

sáp

Kém

Kém

Kém

Magenta

0-1

Kém

Kém

Ecsine

0-1

Kém

Kém

Methylviolet

0-1

Tốt

Kém

Victoria Jlue

1-2

Kém

Kém

Induline

1-2

Kém

Kém

Niqzosine

3-5

Tốt

Kém

Malachijsegreen

0-1

Kém

Kém

Chịu

Các tinh chất

H20

đặc biệt

BT –

BT –

Tốt

Tốt

BT –

BT –

Tốt

Tốt

Kém-

Kém-

BT

BT

BT

BT

BT –
Tốt

Kém

BT –

BT –

Tốt

Tốt

BT

BT

BT –
Tốt

Dung dịch có
màu vàng phát
huỳnh quang
Dung dịch có
màu vàng phát
huỳnh quang

Màu xanh vàng
phát huỳnh quang

Tốt

BT

Tốt

BT –

BT –

Tốt

Tốt

(Chú thích: BT: Bình thường)
- Chất màu dạng pigment
Thơng thƣờng là khơng tan hoặc rất ít tan trong môi trƣờng liên kết. Các pigment
màu thƣờng là những chất vơ cơ hay hữu cơ có màu. Các hạt pigment có kích thƣớc

4


rất nhỏ, không tan trong nƣớc, không tan trong các dung mơi hữu cơ, khơng có ái lực
với vật liệu. Chính vì vậy cần phải thêm các chất liên kết trong thành phần của mực.
Pigment màu là yếu tố quan trọng ảnh hƣởng đến các tính chất về màu sắc của
mực in. Tùy vào hàm lƣợng và các loại pigment sử dụng khác nhau mà nó sẽ ảnh
hƣởng đến các tính chất quan trọng của mực in nhƣ: độ chảy, khả năng bền với các
tác động vật lý và hóa học của mực in.
Ngƣời ta chia pigment làm 2 loại: pigment vô cơ và pigment hữu cơ.
* Pigment vô cơ: TiO2; C; PbCrO4; hợp chất sắt, hỗn hợp vô cơ, ngọc trai, xà cừ.

- Pigment màu trắng: Từ các kim loại nhƣ Ag; Cu; thiếc, nhũ bạc hợp chất kim loại:
TiO2; ZnO; BaSO4.
- PbCrO4 kết hợp PbSO4 tạo màu vàng hoặc sử dụng các muối sắt.
- Hợp chất của chì với crôm đƣợc tạo ra bằng phản ứng các muối chì với natri cromat.
Các giá trị tơng màu là xanh xám đến xanh lá cây thu đƣợc thông qua tác dụng của
natri sunfat với crôm.
- Màu đỏ cờ thu đƣợc qua việc sử dụng các muối bazơ hay chì hydraxit. Nhƣ vậy
thông qua việc sử dụng các hợp chất của chì và crơm có thể thu đƣợc một dãy các giá
trị tông màu khác nhau từ màu xanh nhạt đến vàng và đỏ. Các loại pigment này rất
hữu ích trong các loại mực in. Do đặc điểm là trong thành phần có chì nên rất độc hại
và khơng phù hợp để in bao bì thực phẩm nhƣ giấy gói đồ ăn, túi bánh kẹo, thực
phẩm...
Khi nung nóng, các loại pigment crơm vàng sẽ chuyển sang màu đỏ và đậm hơn.
Nó sẽ trở về giá trị tông ban đầu khi nguội đi. Các loại pigment này phù hợp cho sản
xuất mực in trên các vật liệu là sắt tây, lá thiếc mỏng. Pigment này có tính năng in
cao, độ chảy và độ đục tốt. Đồng thời có khả năng chịu tốt dƣới tác động của môi
trƣờng ánh sáng, axit, kiềm.
- Các oxit sắt: Một số là sản phẩm tự nhiên còn một số là hỗn hợp của các oxit sắt đã
đƣợc hydrat hóa, đơi khi là kết hợp với cả silicat. Các loại pigment này thƣờng có các
giá trị khác nhau từ tông màu vàng chnah kém sang đến các giá trị tơng màu nâu đỏ.
Các pigment này thƣờng có khích thƣớc lớn, thơ nên khó khăn để nghiền nhỏ, do
đó việc sử dụng bị hạn chế.
* Pigment hữu cơ: Thƣờng là các hợp chất AZO(-N=N-), hợp chất phtalocyanine,
hay các chất phát quang.

5


- Pigment tạo từ thuốc nhuộm dạng axit: Kết hợp thuốc nhuộm axit với CaCl2 hay
BaCl2 sẽ tạo ra các loại pigment không tan trong nƣớc.

- Pigment hữu cơ tạo từ thuốc nhuộm bazơ kết hợp với các axit để tạo lắc axit không
tan trong nƣớc.
Phần lớn các thuốc nhuộm tan trong nƣớc vì vậy phải tiến hành các quá trình
pigment hóa, chuyển thuốc nhuộm sang dạng khơng có khả năng tan trong nƣớc. Kết
quả của q trình pigment hóa này là sẽ tạo ra các pigment màu kết tủa. Sau đấy lọc
và đem sấy khô kết hợp nghiền mịn. Thơng thƣờng lắc pigment có tính bền kiềm và
axit tốt, đặc biệt có một số loại khơng bị hịa tan trong các dung môi hữu cơ.
Một số loại pigment

Pigment Hansa Yellow
Pigment Hansa Yellow: thƣờng có các giá trị tơng màu từ vàng đến màu vàng hơi
lục, đƣợc 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.
Hầu hết các loại pigment hữu cơ màu đỏ thƣờng đƣợc sử dụng các hợp chất azo.

6


Parared có cơng thức hóa học:

Pigment này có tơng màu vàng đến các màu đỏ xanh tối nhƣng kém bóng sáng
Thƣờng loại này có khả năng hịa tan đƣợc trong toluen khi đƣợc gia nhiệt, sử
dụng để chế tạo mực in ống đồng.

7


Bảng 1.2: Một số lọai pigment màu đỏ cờ (red)

Pigment

Nồng
độ %

Rara Red

45

Helio Red

45

Permarent Red R

45

Permarent Red ZG

Tính
thấu
minh
hay độ
đục
Thấu
minh tốt
Thấu
minh tốt

Bền ánh
sáng

Bền với
kiềm

3-4

Tốt

7

Tốt

Đục

5-6

Tốt

45

Đục

7-8

Rất tốt

Lishols

45

Thấu
minh tốt

1-2

Tốt

Lake Red C

45

Thấu
minh tốt

Tốt

Tốt

Lisho Rubine

42

Thấu
minh tốt

3-4

Rất tốt

Khả năng bền nhiệt
tốt

Pigment S carlet
3B

55

Thấu
minh tốt

5-6

TB

Khả năng bền nhiệt
tốt

Quyna Cridone
Pigon

45

Thấu
minh tốt

7-8

Rất tốt

Khả năng chịu đƣợc
nhiệt độ cao, lên đến
1520C

Vermi llion

50

Đục

Cad minum Red

75

Độ bền
(vĩnh cửu)

Đục

7-8

Một số tính chất
đặc biệt

Rất tốt

Tốt

Khả năng bền nhiệt rất

tốt nhƣng độ bền với
các loại axit thì lại
kém

(Chú thích: 1: Rất kém, 2: Kém, 3: Trung bình, 4:Trung bình khá, 5: Khá,
6: Rất khá, 7: Tốt, 8: Rất tốt)
Tùy theo tính hịa tan, khả năng nhuộm màu, độ tƣơi, tính bền… mà sử dụng chất
tạo màu hay thuốc nhuộm khác nhau.

8


Bảng 1.3: Một số loại pigment thường dùng
Loại pigment

Dạng màu tự nhiên

Màu index

LumogenYellowD 0790

Aldazine yellow

Yellow 101-48052

Sicopal YellowL 1110

Bismuth vanadate

Yellow 184-48052

Sico Fast YellowFD
4177AQ
Sico Fast OrangeD 2940

Diarylide yellow

Yellow13-21 100

Naphthol orange

Orange 5- 12 075

Sico Fast RedD 3855

Naphthol AS Red

Red 112 - 12370

Lithol Red D 4469

Red R, Ba lake

Red 49:1- 15 630:1

Fanal BlueD 6380

Victoria Pure Blue BO,CF lake

Blue 6242 595:2

Heliogen GreenD 8730

Cu-Phthalocyanine, chlorinated

Green 7

Bảng 1.4: Khả năng bền của pigment với một số các tác động
của môi trường
Loại pigment

Axit HCl 2%

NaOH 2%

H2O

Ethanol 99.5%

Lumogen Yellow D 0790

-

-

5

4

Sicopal Yellow L 1110

4

5

-

-

-

-

5

4-5

5

5

5

2-3

Sico Fast RedD 3855

5

4-5

4-5

2

Lithol Red D 4469

4

4

5

3

Fanal BlueD 6380

3

1

5

1

HeliogenGreenD 8730

5

5

5

5

Sico Fast Yellow FD 4177 AQ
Sico Fast OrangeD 2940

(Chú thích: 1: Kém, 2: Trung bình, 3: Khá tốt, 4: Tốt, 5: Rất tốt)
c) Tính chất chung
- Cấu trúc pigment
Cấu trúc pigment: bao gồm là kích thƣớc pigment (độ phân tán), phân bố
pigment theo kích thƣớc, bản chất tinh thể hay khơng định hình của các phần tử, khả
năng hấp phụ bề mặt…

9


Độ phân tán: D = 1/R (R: bán kính của pigment)
Độ phân tán cao của pigment đảm bảo tính ổn định của hệ phân tán (pigment phân
tán đều trong dầu liên kết), tăng đặc tính in của mực, độ đậm và những tính chất khác.
Bảng 1.5 là bảng tham khảo giả lập kích thƣớc pigment với những tính chất liên quan
đến độ phân tán. Trên thực tế, pigment có hình dạng, kích thƣớc khơng đồng nhất nhƣ
(Hình 1.1). Dựa vào tài liệu tham khảo [3,4,5,7]

Hình 1.1: Hình phóng qua kính hiển vi (độ phóng đại13000 lần)
Trong đó:
a) Pigment vàng hơi đỏ
b) Pigment đỏ tƣơi
c) Lắc đỏ trong suốt

10


Bảng 1.5: Bản chất pigment và sự phụ thuộc của chúng vào độ phân tán
Kích thƣớc
pigment

Số lƣợng
phân chia
pigment

Thể tích

Số lƣợng

phần tử,

phần tử

cm3

Khối lƣợng
phần tử, g

Tổng diện tích bề
mặt phần tử,
cm2/g

1

1

1

1

1

6

0.1

10

103

10-3

10-3

6x10

10-4

104

1012

10-12

10-12

6x104

10-n

10n

103n

10-3n

10-3n

6x10n

Trong thực tế, kích thƣớc trung bình của pigment 10-100 µm; kích thƣớc này
khơng thích hợp trong việc điều chế mực in (vì độ dày lớp mực trong phƣơng pháp in
offset chỉ từ khoảng 1-5 µm). Do vậy, các pigment dùng để điều chế mực in phải dễ
dàng nghiền nhỏ. Kích thƣớc phù hợp của pigment trong mực in chỉ khoảng vài phần
trăm µm.
Khả năng tạo cấu trúc thứ hai của pigment: đó là q trình kết tụ làm tăng kích
thƣớc của pigment trong mơi trƣờng liên kết (Hình 2.3). Nhằm làm giảm khả năng tạo
cấu trúc thứ hai của pigment ngƣời ta sử dụng chất hoạt tính bề mặt (HTBM). Các
chất HTBM thƣờng dùng là các dẫn xuất ptaloxyanin đồng với các gốc R=CnH2n+1
(n từ 1 đến 21).
Quá trình chế tạo mực in và chất lƣợng mực in phụ thuộc khơng chỉ vào độ phân
tán mà cịn phụ thuộc vào cấu tạo các phần tử pigment và điều kiện chế tạo pigment
(pigment có thể có các dạng khơng định hình, tinh thể hoặc hỗn hợp).

11


Hình 1.2: Mơ hình pigment với độ phân tán khác nhau và mức độ tạo
cấu trúc khác nhau
Trong đó:
a) Độ phân tán cao: 1- Mức độ tạo cấu trúc thấp
2- Mức độ tạo cấu trúc cao
b) Độ phân tán thấp: 3- Mức độ tạo cấu trúc thấp
4- Mức độ tạo cấu trúc cao
- Màu sắc của pigment:
Thơng thƣờng thì pigment có độ bão hồ màu rất cao, có thể nói màu sắc của
pigment trong sáng tinh khiết gần nhƣ màu quang phổ.
Màu phải có độ ổn định trong mơi trƣờng liên kết. Với mỗi loại mực khác nhau sử
dụng các chất liên kết khác nhau. Do đó yêu cầu về độ bền vững hóa học, bền màu
của các chất màu khác nhau.
- Khả năng thấm dầu hay chất liên kết của pigment:
Thơng thƣờng để đánh giá khả năng này thì ngƣời ta dùng hệ số dầu là tỷ số giữa
lƣợng chất liên kết cần thiết để chuyển hoá lƣợng pigment từ bột sang dạng nhão (hệ
số dầu M). Để giảm chỉ số này phải tăng hàm lƣợng pigment trong mực. Khi hàm

12


lƣợng pigment quá nhiều mà lƣợng chất liên kết trong mực khơng đủ lớn để tạo khả
năng bám dính thì độ dính của mực cũng giảm.
- Độ cứng của pigment:
Thơng thƣờng thì pigment tồn tại ở 2 dạng cấu trúc là dạng tinh thể và dạng cấu
trúc vơ định hình. Tinh thể của pigment càng lớn thì hạt càng cứng, ổn định nhƣng

khả năng thấm ƣớt 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 đƣợc in trƣớc, màu trong thƣờng in sau.
Độ trong, độ phủ của chất màu quyết định tới độ trong của mực. Với mực in có chất
màu dạng pigment có độ đục nhất định tùy thuộc vào độ đục pigment. Còn với mực
sản xuất chất màu dƣới dạng thuốc nhuộm thì có tính thấu minh tốt.
Khả năng phân tán của chất màu trong mực là yếu tố đảm bảo sự đồng đều về
màu sắc của mực. Khả năng phân tán là tính chất cần quan tâm đặc biệt với các loại
mực đƣợc sản xuất từ chất màu dạng pigment. Sự phân tán của pigment trong môi
trƣờng liên kết phụ thuộc vào cấu trúc mạng tinh thể, kích thƣớc, tỉ trọng và tính chất
bề mặt của hạt pigment.
- 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 trƣớc các tác động của mơi trƣờng. Tuỳ từng u
cầu, mục đích khác nhau, khi sản xuất mực in ngƣời ta sẽ lựa chọn các chất màu với
tông màu khác nhau. Mỗi loại chất màu đều có các giá trị cƣờng độ màu khác nhau
với hiệu suất sử dụng cao.
d) Yêu cầu về pigment
- Chất lƣợng và lƣợng sử dụng pigment quyết định các tính chất tơng màu hay sắc
thái màu, độ sáng màu và độ bão hòa hay độ no màu còn gọi là độ tinh khiết của màu
mực in. Khi mực in chịu tác động của các yếu tố vật lý và hóa học, chất màu bị biến
đổi, vì vậy tính chất màu mực đƣợc xác định theo độ bền của màng mực in.
- Khả năng thấm ƣớt với những phân tử chất liên kết: dầu – nhựa
- Các pigment chế tạo mực in offset không đƣợc tan trong chất liên kết dạng dầu,
nhựa tự nhiên hay nhân tạo.
- Kích thƣớc các hạt chất màu càng nhỏ thì độ mịn càng cao và do đó cƣờng độ màu

13

cao.
- Độ bền ánh sáng, nƣớc, nhiệt độ, dung môi, axit, cồn, kiềm..
1.2.2. Chất liên kết
a) Chức năng, nhiệm vụ
Chất liên kết giúp cho các hạt pigment mang màu phân tán tốt trong mực in, các
hạt pigment càng mịn thì khả năng phân tán càng cao.
Chất liên kết là những chất có tính bám dính tốt, có độ nhớt để liên kết các hạt
pigment mang màu và chuyển chúng lên bề mặt vật liệu trong quá trình in.
Chất liên kết bảo vệ, bao quanh hạt pigment, tránh đƣợc tác động của các yếu tố
vật lý, hóa học, mơi trƣờng, sự cọ xát cơ học…
Chất liên kết ảnh hƣởng rất lớn đến độ trong hay đục cũng nhƣ màu sắc của mực
in.
b) Các loại chất liên kết
Chất liên kết gồm có nhựa thiên nhiên và nhựa tổng hợp.
- Nhựa thiên nhiên gồm các loại nhƣ nhựa côlôphan, nhựa đƣờng cứng ... chất dẫn
đƣợc tạo ra tùy theo ứng dụng của từng loại.
- Nhựa tổng hợp hiện đƣợc dùng thay thế mực từ dầu hạt lanh, là loại mực chính
trong in offset, và gồm nhiều chủng loại khác nhau.
 Chất dẫn nhựa tự nhiên
Chất dẫn nhựa tự nhiên làm từ nhựa côlôphan đƣợc dùng rộng rãi trong mực in.
Nếu gia nhiệt axít abietic thành phần chính của nhựa cơlơphan, thì nó sẽ chuyển thành
axít ℓ-pimaric, phần liên kết đơi liên hợp này hoặc nhóm carboxyl sẽ trở nên hoạt
dụng.

14


Gia nhiệt

Axít ℓ-pimaric

Axít abietic

Hình 1.3: Chất dẫn nhựa tự nhiên
Nhựa thông và các dẫn xuất của nhựa thông: Thành phần chính của nhựa thơng là
axit abietic C19H29COOH thƣờng có màu vàng nhạt cho đến màu vàng đậm. Tùy từng
vị trí địa lý khác nhau mà nhựa thơng có các thành phần khác nhau. Thƣờng thì hàm
lƣợng abietic axit chiếm từ 78  90% trọng lƣợng riêng của nhựa thông phát triển từ
1.01 - 1.09 g/cm3. Nhựa thơng có nhiệt độ chảy mềm thấp từ 60 –700C, nhiệt độ chảy
từ 90 - 2000C, trị số axit từ 135 - 180. Ở nhiệt độ cao từ 280 - 3000C thì nhựa thơng
có khả năng kết hợp với một số loại dầu thực vật nhƣ với glyxerin sẽ tạo thành
glyxerit nhựa thông, loại này có khả năng tan tốt trong cồn và các dung mơi hữu cơ.

Hình 1.4: Cơng thức cấu tạo của axit abietic

15


Hình 1.5: Cấu trúc trong khơng gian của axit abietic

Hình 1.6: Các loại nhựa - chế phẩm từ nhựa thông
Trong đó:
a) Nhị trùng hợp nhựa thơng

16


b) Nhựa thơng Maleic

Hình 1.7: Chế phẩm từ nhựa thơng và nhựa phenol formandehyt

Hình 1.8: Nhựa phenol formandehyt
- Nhựa cơlơphan hóa cứng

17