Nghiên cứu chế tạo mực in flexo gốc nước từ pigment bột

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

LUẬN VĂN THẠC SĨ
Nghiên cứu chế tạo mực in flexo
gốc nước từ pigment bột
NGUYỄN THỊ THU HÀ


Ngành Kỹ thuật Hóa học

Giảng viên hướng dẫn:

PGS. TS. Hồng Thị Kiều Ngun

Viện:

Kỹ thuật Hóa học

HÀ NỘI, 4/2021


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

LUẬN VĂN THẠC SĨ
Nghiên cứu chế tạo mực in flexo
gốc nước từ pigment bột
NGUYỄN THỊ THU HÀ


Ngành Kỹ thuật Hóa học

Giảng viên hướng dẫn:

PGS. TS. Hồng Thị Kiều Ngun
Chữ ký của GVHD

Viện:

Kỹ thuật Hóa học

HÀ NỘI, 4/2021


ĐỀ TÀI LUẬN VĂN

1. Tên đề tài (tiếng Việt): Nghiên cứu chế tạo mực in flexo gốc nước từ
pigment bột
2. Tên đề tài (tiếng Anh): Preparation of water-based inks applied for
Flexographic printing technology.

Giáo viên hướng dẫn

PGS.TS. Hoàng Thị Kiều Nguyên


Lời cảm ơn
Để hồn thành luận văn này, tơi đã nhận được rất nhiều sự giúp đỡ, chia sẻ
của mọi người. Lời đầu tiên, tơi xin tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới PGS. Hoàng Thị
Kiều Nguyên – người thày đã trực tiếp hướng dẫn tơi trong suốt q trình học tập
vừa qua.
Tôi xin trân trọng cảm ơn sự giúp đỡ của các Thày cô, đồng nghiệp của tôi

trong Bộ mơn Cơng nghệ In, và Viện Kỹ thuật Hóa học cùng Phòng Đào tạo Sau
Đại học – Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, đã tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ
tơi trong q trình học tập, nghiên cứu.
Cuối cùng tơi xin bày tỏ lịng biết ơn tới những người thân trong gia đình,
bạn bè ln bên cạnh, chia sẻ, động viên khuyến khích giúp tơi có động lực học
tập phấn đấu trong thời gian qua.

Tóm tắt nội dung luận văn
Hiện tại mực in flexo chủ yếu sử dụng mực gốc dung môi, đặc biệt khi in
trên các loại vật liệu nền khơng thấm hút. Mực in dung mơi có 4 thành phần chính
là chất màu, chất liên kết, dung môi và các chất phụ gia. Mực dung môi chứa hàm
lượng lớn các dung môi hữu cơ nhằm đẩy nhanh q trình khơ của mực và tạo ra
sự liên kết bám dính của màng mực in trên bề mặt vật liệu nền. Ngồi ra sự có mặt
của dung mơi cũng làm giảm sức căng bề mặt của mực in trên vật liệu, tạo màng
mực mỏng và mịn. Vì hàm lượng dung môi bay hơi chiếm tới 60 – 80% nên mực
dung mơi là tác nhân chính gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường và sức
khỏe người lao động trong các cơ sở in Flexo. Chính vì lí do đó mực in gốc nước
ra đời sẽ thay thế dần cho mực in gốc dung môi. Ở Việt Nam, mực in Flexo gốc
nước chỉ được sản xuất ở cấp độ nhỏ lẻ và khơng đạt u cầu chất lượng.
Mục tiêu chính của đề tài là khảo sát độ mịn, độ ổn định phân tán để xác định
khoảng nồng độ thích hợp của thành phần mực. Ba yếu tố mang tính quyết định
đến khả năng in của mực trên màng polymer đã được lựa chọn nghiên cứu bao
gồm: nồng độ chất phân tán, nồng độ chất tăng thấm ướt lên polyme và nồng độ
chất chống bọt.
Luận văn đã sử dụng mơ hình thực nghiệm tối ưu hóa 2 mức bậc 1 để xây
dựng phương trình hồi qui mơ tả mối quan hệ giữa các yếu tố khảo sát tác động


đến khả năng thấm ướt của mực trên nền polymer. Sử dụng phần mềm Matlab xác
định giá trị tối ưu của các thành phần để đạt được tính năng in tốt nhất.

Kết quả nghiên cứu sản xuất mực in gốc nước từ nguồn pigment khơ, tận
dụng ngun liệu sẵn có trong nước thay thế nguồn mực nhập khẩu, nâng cao tính
phát triển bền vững cho mơi trường là u cầu cấp thiết. Đây cũng là nhiệm vụ có
ý nghĩa thực tiễn cao, nhận được sự quan tâm của tất cả các doanh nghiệp in trong
cả nước.

HỌC VIÊN
Ký và ghi rõ họ tên


MỤC LỤC

CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU VỀ MỰC IN FLEXO GỐC NƯỚC .............. 1
1.1 Giới thiệu chung .................................................................................... 1
1.1.1
Khái niệm mực in ........................................................................ 2
1.2 Mực in gốc nước. .................................................................................. 6
1.2.1
1.2.2

Đặc tính mực in gốc nước. .......................................................... 7
Thành phần mực in gốc nước...................................................... 7

CHƯƠNG 2. CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT MỰC IN GỐC NƯỚC........... 19
2.1 Quy trình sản xuất mực in gốc nước [5] ............................................. 19
2.1.1
Phương pháp sản xuất mực in gốc nước 1 bước ....................... 19
2.1.2
Phương pháp sản xuất mực in gốc nước 2 bước ....................... 19
2.2 Quá trình thấm ướt pigment ................................................................ 20

2.2.1
Hiện tượng thấm ướt [6] ........................................................... 20
2.2.2
Quá trình thấm ướt Pigment ...................................................... 21
2.3 Quá trình phân tán - ổn định phân tán hệ ............................................ 23
2.3.1
Hệ phân tán ............................................................................... 23
2.3.2
Quá trình mất ổn định của hệ phân tán ..................................... 24
2.3.3
Phương pháp ổn định phân tán.................................................. 24
2.3.4
Quá trình phân tán và ổn định phân tán pigment bột ................ 26
2.4 Chất hoạt động bề mặt – chất tác động đến quá trình phân tán và thấm
ướt trên bề mặt ..................................................................................................... 27
2.4.1
Đặc điểm chất hoạt động bề mặt. .............................................. 27
2.4.2
Vai trò của chất hoạt động bề mặt [4] ....................................... 28
2.4.3
Phân loại chất hoạt động bề mặt ............................................... 28
2.5 Tình hình nghiên cứu .......................................................................... 29
CHƯƠNG 3. LÝ THUYẾT CHUNG MƠ HÌNH THỰC NGHIỆM 2
MỨC TỐI ƯU HĨA BẬC 1 [14] ...................................................................... 31
3.1 Mục đích của việc xây dựng mơ hình thực nghiệm ............................ 31
3.2 Xây dựng mơ hình quy hoạch thực nghiệm bậc một hai mức tối ưu .. 34
CHƯƠNG 4. MỤC ĐÍCH VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .......... 36
4.1 Mục đích nghiên cứu. .......................................................................... 36
4.2 Phương pháp nghiên cứu. .................................................................... 36
4.2.1

Quy trình cơng nghệ phân tán pigment ..................................... 36
4.2.2
Tối ưu hóa thành phần mực để nâng cao khả năng thấm ướt trên
nền polyme ................................................................................................... 37
4.2.3
Quy trình sản xuất mực thực nghiệm ........................................ 41


4.3

4.4

Thiết bị và hóa chất sử dụng ............................................................... 42
4.3.1

Thiết bị sử dụng ........................................................................ 42

4.3.2

Hóa chất sử dụng ...................................................................... 45

Phương pháp phân tích đánh giá kết quả thực nghiệm ....................... 47
4.4.1
Độ mịn (kích thước hạt phân tán) ............................................. 47
4.4.2
4.4.3

Độ bền sa lắng: ......................................................................... 50
Góc thấm ướt ............................................................................ 51

4.4.4
4.4.5

Độ bám dính trên vật liệu nền................................................... 52
Đo mật độ - Xrite Color digital swatch book ........................... 53

CHƯƠNG 5. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU .................................................. 54
5.1 Kết quả khảo sát thành phần mực ....................................................... 54
5.1.1
Ảnh hưởng chất phân tán đến tính chất mực ............................ 54
5.1.2
Ảnh hưởng của chất tăng thấm ướt trên màng polyme đến tính
chất mực .................................................................................................. 55
5.1.3
Khảo sát ảnh hưởng của chất chống bọt đến tính chất mực ..... 56
5.2 Tối ưu hóa thành phần mực ................................................................ 57
5.2.1
Kết quả nghiên cứu mơ hình thực nghiệm ................................ 57
5.3
5.4
5.5

Tối ưu hóa mơ hình ............................................................................. 62
Xây dựng mơ hình bằng phần mềm Matlap (10) ................................ 62
Đồ thị biểu diễn quan hệ giữa từng cặp thông số ............................... 64

5.5.1
Đồ thị biểu diễn mối liên hệ giữa nồng độ chất hoạt động bề mặt
và chất phân tán (Nồng độ chất chống bọt cố định = 1 %).......................... 64
5.5.2

Đồ thị biểu diễn mối liên hệ giữa nồng độ chất hoạt động bề mặt
và chất chống bọt (Chất phân tán cố định = 10%) ....................................... 65
5.5.3
Đồ thị biểu diễn mối liên hệ giữa nồng độ chất phân tán và chất
chống bọt (Chất tăng thấm ướt lên polyme cố định = 1%).......................... 66
5.5.4
Đồ thị biểu diễn điểm tối ưu có góc thấm ướt nhỏ nhất ........... 67
5.6 Nhận xét và đánh giá kết quả .............................................................. 67
5.6.1
Đánh giá các thông số đặc trưng ............................................... 67
5.6.2
Đặc tính của mẫu mực điều chế theo kết quả tối ưu ................. 68
KẾT LUẬN ................................................................................................... 74
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................... 75


DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Đồ thị liên hệ giữa cường độ màu và kích thước hạt pigment [2] ........ 13
Hình 2.1 Các cơ chế trong quá trình phân tán...................................................... 20
Hình 2.2 Hiện tượng thấm ướt của chất lỏng trên bề mặt rắn.............................. 20
Hình 2.3 Các lực tương tác tại bề mặt tiếp xúc lỏng rắn...................................... 21
Hình 2.4 Quá trình thấm ướt hạt pigment [4] ...................................................... 22
Hình 2.5 Hình ảnh phân tán hạt pigment sau quá trình phân tán ......................... 26
Hình 2.6 Kết quả hệ phân tán sau quá trình ổn định phân tán ............................. 26
Hình 2.7 Chất hoạt động bề mặt........................................................................... 27
Hình 4.1 Sơ đồ quy trình cơng nghệ phân tán pigment ....................................... 36
Hình 4.2 Sơ đồ quy trình cơng nghệ chế tạo mực ................................................ 41
Hình 4.3 Máy nghiền bi BGD 740/1 .................................................................... 42
Hình 4.4 Nguyên lý hoạt động của máy nghiền bi ướt ........................................ 43

Hình 4.5 Lơ Anilox sử dụng tạo màng mực......................................................... 44
Hình 4.6 Cấu tạo phân tử của pigment Blue (Phtalo beta blue)........................... 45
Hình 4.7 Thước đo kích thước hạt piment ........................................................... 48
Hình 4.8 Cốc đo độ nhớt ZahnCup ...................................................................... 50
Hình 4.9 Máy đo sức căng bề mặt SEO – Surface Tension Analyzer ................. 52
Hình 5.1 Đồ thị biểu diễn mối liên hệ giữa nồng độ chất hoạt động bề mặt và chất
phân tán (Nồng độ chất chống bọt cố định = 1 %)................................ 64
Hình 5.2 Đồ thị biểu diễn mối liên hệ giữa nồng độ chất hoạt động bề mặt và chất
chống bọt (Nồng độ chất phân tán cố định = 10 %) ............................. 65
Hình 5.3 Đồ thị biểu diễn mối liên hệ giữa nồng độ chất hoạt động bề mặt và chất
chống bọt (Nồng độ chất phân tán cố định = 10 %) ............................ 66
Hình 5.4 Đồ thị biểu diễn điểm tối ưu có góc thấm ướt nhỏ nhất ....................... 67
Hình 5.5 Phổ tán xạ ánh sáng DLS của mẫu mực điều chế ................................. 69
Hình 5.6 Phổ UV – Vis của mẫu mực điều chế theo thời gian ............................ 70
Hình 5.7 Đồ thị biểu diễn độ sa lắng của mực điều chế theo thời gian ............... 70
Hình 5.8 Hình ảnh màng mực điều chế và mực tham chiếu trên nền giấy C150 71
Hình 5.9 Hình ảnh màng mực điều chế và mực tham chiếu trên nền polyme .... 71
Hình 5.10 Hình ảnh góc thấm ướt của mực trên nền polyme OPP (a- góc thấm
ướt của mực tham chiếu; b- góc thấm ướt của mực điều chế) .............. 72


DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 Một số pigment hữu cơ [2] .................................................................. 12
Bảng 1.2 Giá trị năng lượng bề mặt của một số polyme [2]............................... 17
Bảng 2.1 Phân loại hệ phân tán theo trạng thái tập hợp ...................................... 23
Bảng 2.2 Phân loại hệ phân tán theo trạng thái pha ............................................. 23
Bảng 4.1 Bảng thông số công nghệ phân tán mực............................................... 36
Bảng 4.2 Thơng số thí nghiệm trung tâm ............................................................ 37
Bảng 4.3 Các yếu tố khảo sát ............................................................................... 37

Bảng 4.4 Yếu tố khảo sát ..................................................................................... 38
Bảng 4.5 Ma trận thí nghiệm theo biến mã hóa ................................................... 39
Bảng 4.6 Các giá trị của bj trong mơ hình được tính bởi cơng thức 4.3 .............. 39
Bảng 4.7 Giá trị yi được tính theo phương trình hồi quy (4.2) ............................ 40
Bảng 4.8 Tỷ lệ % thành phần mẫu mực thử nghiệm ........................................... 42
Bảng 4.9 Thông số kỹ thuật của pigment ............................................................ 45
Bảng 4.10 Thông số kỹ thuật thước đo kích thước hạt ........................................ 48
Bảng 5.1 Thông số mực thay đổi theo nồng độ chất phân tán............................. 54
Bảng 5.2 Thông số mực thay đổi theo nồng độ chất tăng thấm ướt lên polyme . 55
Bảng 5.3 Thông số mực thay đổi theo nồng độ chất chống bọt. ......................... 56
Bảng 5.4 Các giá trị Z1-Z3 min và max ................................................................ 57
Bảng 5.5 Bảng ma trận thí nghiệm ...................................................................... 58
Bảng 5.6 Bảng ma trận kết quả thí nghiệm.......................................................... 58
Bảng 5.7 Các giá trị bj trong mơ hình .................................................................. 59
Bảng 5.8 Giá trị ŷi được tinh theo phương trinh hồi quy (5.1) ............................ 61
Bảng 5.9 Tỷ lệ % thành phần mẫu mực thử nghiệm ........................................... 68
Bảng 5.10 Các giá trị so sánh giữa mẫu tham chiếu và mẫu điều chế................. 69
Bảng 5.11 Độ ổn định của mực điều chế ............................................................. 70


CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU VỀ MỰC IN FLEXO GỐC NƯỚC
1.1 Giới thiệu chung
Trong bối cảnh ngành cơng nghiệp bao bì đang phát triển với tốc độ mạnh
mẽ, công nghệ in Flexo đã chứng tỏ được ưu thế với khả năng in đa dạng sản
phẩm từ tem nhãn, giấy gói, giấy dán tường, phong bì, túi đựng đồ đến thùng
chứa hàng, từ các loại bao bì giấy, màng polymer, màng kim loại đến carton,
plastic, thủy tinh, cao su,… Công nghệ in Flexo ln được coi là phương pháp in
có chất lượng và hiệu quả kinh tế cao.
Mực in gốc dung môi là mực được sử dụng phổ biến trong công nghệ in
Flexo, đặc biệt khi in trên các loại vật liệu nền khơng thấm hút. Mực in dung mơi

có 4 thành phần chính là chất màu, chất liên kết, dung mơi và các chất phụ gia.
Mực dung môi chứa hàm lượng lớn các dung mơi hữu cơ nhằm đẩy nhanh q
trình khô của mực và tạo ra sự liên kết bám dính của màng mực in trên bề mặt
vật liệu nền. Ngồi ra sự có mặt của dung mơi cũng làm giảm sức căng bề mặt
của mực in trên vật liệu, tạo màng mực mỏng và mịn.
Tuy nhiên mực dung môi là tác nhân chính gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến
mơi trường và sức khỏe người lao động trong các cơ sở in Flexo. Với hàm lượng
dung môi bay hơi chiếm tới 60 – 80%, các loại mực in dung môi gây ra nhiều
bệnh về đường hô hấp và dị ứng trên da. Chính do những vấn đề này, mực dung
mơi đang dần đánh mất thị phần và được thay thế bằng mực in gốc nước. Theo
thống kê của hiệp hội in Flexo thì tỉ lệ tiêu thụ mực in gốc nước năm 2000 đã gần
gấp đôi mực dung môi (65% so với 35%) và trong tương lai, mực in dung mơi sẽ
cịn lại gần như khơng đáng kể với sự phát triển mạnh mẽ của mực gốc nước.
Việc sử dụng mực in gốc nước giúp giảm thiểu đáng kể việc sử dụng các hợp
chất dung môi hữu cơ dễ bay hơi độc hại (VOC) – Volatile Organic compound vì
hợp chất này ảnh hưởng đến sức khỏe người lao động và tác động xấu đến môi
trường. Năm 1989 mực in gốc nước của HSC chỉ chứa 10%-20% VOC, đến năm
1996 hàm lượng trung bình giảm xuống và được đánh giá có mức độ an tồn
nhất, trong khi đó mực gốc dung môi hữu cơ chiếm tới 50% VOC.
Điểm khác biệt lớn nhất về thành phần của 2 loại mực này là nước thay thế
cho dung mơi hữu cơ và chính điều này khiến cho đặc tính in của mực nước kém
hơn so với mực dung môi. Ba vấn đề lớn nhất với mực in gốc nước là khả năng
phân tán của chất màu pigment trong nước, khả năng lan truyền và bám dính của
mực trên vật liệu nền khơng thấm hút như các loại màng polyme và tốc độ khô
của mực.
1


Để giải quyết bài toán này cần phải lựa chọn được chất phân tán, chất liên kết
cùng với qui trình cơng nghệ phù hợp. Ngồi ra, các phụ gia, đặc biệt là chất hoạt

động bề mặt đóng một vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh khả năng truyền
mực trên bề mặt không thấm hút.
1.1.1

Khái niệm mực in

Mực in là một hệ phân tán gồm 3 thành phần: chất tạo màu & chất liên kết,
ngồi ra cịn có các chất phụ gia nhằm điều chỉnh các tính chất khác nhau của
mực như độ nhớt, độ dính, tốc độ khơ [1]
Hiện tại có nhiều cách để phân loại mực in, tuy nhiên ở đây sẽ phân loại mực
in dựa trên thành phần hóa học và phương pháp in.
1.1.1.1. Phân loại mực theo phương pháp in
Tương ứng với 5 phương pháp in cơ bản có 5 loại mực chính:
Mực in offset:
Mực in offset được chia thành 2 loại là offset cuộn và offset tờ rời. Mực
offset có độ nhớt cao, thời gian khơ của màng mực lâu. Do đó cần phải sử dụng
các hệ thống sấy khô để màng mực. Màng mực sau khi sấy khơ thường có tính
dẻo, muốn màng mực cứng lại cần hệ thống làm lạnh. Màng mực khi khơ có độ
bóng cao. Có chứa hàm lượng lớn các dung mơi hydrocacbon dễ bay hơi, lượng
dung mơi này có thể chiếm 50% khối lượng. Khi sử dụng mực các khí thốt ra
thường có xylen, toluen, lượng nhỏ các loại nhựa, chất sáp và các dung môi độc
hại, ô nhiễm mơi trường, do đó để làm bớt sự có mặt của các dung mơi trong
mực thay vì để mực khơ tự nhiên thông qua bay hơi, thấm hút của vật liệu, người
ta sử dụng hệ thống chiếu xạ bằng các chùm tia hồng ngoại hoặc tử ngoại để xảy
ra quá trình oxy hóa làm khơ màng mực.
Mực in Flexo:
Mực in Flexo có độ nhớt thấp, về cơ bản cũng giống như mực in lõm (ống
đồng), tốc độ khô nhanh, do đặc điểm của phương pháp in Flexo (In cao) là quá
trình in trực tiếp màng mực hình thành trên bề mặt vật liệu mỏng và đồng đều
(bởi quá trình in trực tiếp mực lấy từ máng mực lên lô Anilox có chứa hàng triệu

các vi lỗ nhỏ sau đo truyền lên bản in rồi truyền qua vật liệu in) màng mực hình
thành trên bề mặt vật liệu in là mỏng và đồng đều do đó đòi hỏi mực in phải có
cường độ màu cao.
Mực in Ống đồng:
Mực in ống đồng có độ nhớt thấp vì độ nhớt cao ngăn cản quá trình truyền
mực và làm đầy mực vào các phần tử in trên trục ống đồng, q trình khơ của
2


màng mực chủ yếu nhờ sự bay hơi của các dung môi. Độ nhớt của mực thay đổi
tùy thuộc vào hình dạng và độ sâu của các phân tử in, tốc độ máy in, loại chất
liên kết có trong mực, tốc độ bay hơi của dung môi và điều kiện mơi trường bên
ngồi. Nhựa sử dụng cho mực in lõm là các hợp chất hữu cơ có trọng lượng phân
tử lớn. Trong thành phần của mực in ống đồng có chất tạo màu và chất mang,
nhiệm vụ của chất mang giúp phân tán tốt và giữ cho chất màu phân tán đều
trong hệ dung dịch và không bị lắng đọng, việc sử dụng chất mang phải thích hợp
với pigment tương ứng vì nó gây ảnh hưởng đến độ bóng của mực. Việc in trên
các vât liệu bao bì thực phẩm, tem nhãn, nhựa … đòi hỏi đặc biệt chú ý khi sử
dụng chất mang
Hầu hết các loại mực ống đồng có thể được chế tạo từ thành phần cơ bản
như sau:
•

Chất màu pigment và thuốc nhuộm: 7-20%.

•

Chất liên kết rắn: 15%-50%.

•

Dung mơi: 40-60%.

•

Các chất màu pigment phụ trợ: 0-20%.

•

Phụ gia: 0-5 %

Mực in phun:
Đặc điểm của mực in phun là được in lên bề mặt vật liệu in thông qua hệ
thống vịi phun, vì vậy đòi hỏi hạt mực phải mịn, thời gian khô không quá nhanh
để không bị tắc vòi phun. Hiện nay mực này dùng chủ yếu hiện nay là in quảng
cáo khổ lớn, in trên các bề mặt vật liệu khác nhau do đó yêu cầu mực phải bền
dưới tác động của mơi trường, do đó ít sử dụng chất tạo màu dạng thuốc nhuộm,
và thường được tráng phủ lên bề mặt một lớp đặc biệt để tạo độ bền cơ lý. Sử
dụng thuốc nhuộm sẽ khó khăn trong q trình in và khả năng bám dính trên bề
mặt kém nên màng mực có cường độ màu yếu. Vì vậy người ta sử dụng chất tạo
màu là pigment được bọc một lớp polyme bên ngoài để tăng khả năng bám dính
lên bề mặt vật liệu, sau khi khô chất màu vẫn nằm trên bề mặt vật liệu, tạo nên
màng mực có cường độ màu cao, bền với các tác nhân của môi trường cũng như
bền với nước và ánh sáng.
Mực in Laser:
Mực in laser có một đặc điểm riêng biệt là mực in phân bố lên bề mặt vật liệu
nhờ các phần tử mang điện tích và lực hút tĩnh điện, đồng thời có hệ thống lơ
nhiệt được duy trì ở nhiệt độ T= (375ºF- 400ºF) để nung nóng chảy tạo năng bám
dính mực trên bề mặt vật liệu. Để có một màng mực khơ hồn tồn và tạo độ
cứng tốt thì phải mất 72 giờ. Do đó màu và chất liên kết sử dụng phải có khả

3


năng chịu nhiệt tốt nếu khả năng chịu nhiệt kém sẽ gây ra vết bẩn trong quá trình
in do nhiệt làm mềm lớp mực in. Mực in Laser khô nhờ q trình oxy hóa, q
trình khơ của mực diễn ra lâu và qua nhiều giai đoạn, với mực này chỉ dùng in
trên các loại giấy không tráng phủ, phù hợp in ở các văn phòng.
1.1.1.2.
Phân loại mực in theo thành phần hóa học [1]
Mực in gốc nước:
Đặc điểm của mực in gốc nước là không độc hại với môi trường, an tồn cho
người sử dụng vì loại mực sử dụng nước là dung mơi chính, trong thành phần của
mực nước chiếm lượng lớn 40%-70%. Quá trình bay hơi diễn ra phụ thuộc vào
khả năng bay hơi và sự thấm hút của mực vào bề mặt vật liệu nền. Cơ chế khô
của mực in gốc nước, mực in gốc nước khô dựa trên cơ chế thấm hút, bay hơi.
Thành phần của mực gốc nước bao gồm: Nước + Pigment + Phụ gia + Nhựa (tan
hoặc phân tán trong môi trường nước)
Trong thành phần mơi trường phân tán có thể cho thêm một ít dung mơi hữu
cơ làm tăng thêm khả năng thấm ướt của mực in lên vật liệu. Mực in gốc nước có
nhiều bọt hơn so với mực in gốc dung mơi, vì vậy trong q trình chế tạo mực
nhà sản xuất thường cho thêm các chất chống bọt. Hiện nay mực in gốc nước
được sử dụng phổ biến trong công nghệ in ống đồng, in flexo, in kỹ thuật số, in
lưới.
Mực in gốc dầu:
Mực in gốc dầu thường được sử dụng nhiều cho in 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
với tác động của các điều kiện môi trường khác nhau. Thành phần của mực gồm:
chất tạo màu, dầu, nhựa và chất phụ gia.
Mực gốc dầu thường sử dụng cho in offset, in lưới. Cơ chế khô của mực in
gốc dầu dựa trên q trình oxi hóa, có tốc độ khơ màng mực chậm, đòi hỏi trang

bị hệ thống sấy cho thiết bị in. Chất liên kết sử dụng ở đây chủ yếu là các sản
phẩm của quá trình trùng hợp dầu tự nhiên, do đó mực in có khả năng bám dính
tốt trên bề mặt vật liệu. Mực in gốc dầu phục chế màu không được tươi sáng so
với các loại mực khác.
Mực in gốc dung môi:
Đặc điểm của loại mực này trong thành phần mực có chứa lượng dung mơi
để cải tiến q trình khơ của mực, và tăng khả năng tạo sự liên kết bám dính của
màng mực lên trên bề mặt vật liệu in, sự có mặt của dung môi trong thành phần
làm giảm sức căng bề mặt của mực in. Độ nhớt mực phụ thuộc tỷ số giữa Nhựa
và dung môi.
4


Trong thành phần của loại mực này dung môi chiếm 60-80%; Nhựa thường
sử dụng nhựa tan trong dung môi hữu cơ chiếm 13%; Chất phụ gia chiếm 2-5%,
còn lại là chất tạo màu thường là thuốc nhuộm đôi khi sử dụng pigment.
Mực có cơ chế khơ của mực dựa vào sự bay hơi của các dung môi hữa cơ,
đặc biệt loại mực này in được trên các loại vật liệu khác nhau. Các dung môi
thường là dung môi gốc cồn, dung mơi hịa tan nhựa. Chất tạo màu thường là
dạng thuốc nhuộm, mực gốc dung mơi có nhiệt độ sơi thấp. Một số trường hợp
sử dụng chất tạo màu là pigment khi dung mơi có nhiệt độ sơi cao, được ứng
dụng in trên bề mặt vật liệu nhẵn phẳng như vật liệu từ kim loại, thủy tinh, nhựa
do đặc điểm của loại vật liệu này khơng có khả năng thấm hút, màng mực khô
chủ yếu nhờ sự bay hơi của dung môi, khi mực khô màng mực chủ yếu là chất
liên kết, chất tạo màu và một số phụ gia còn lại. Dưới đây là bảng thành phần các
mực in gốc dung môi hữu cơ:
Mực in chuyển pha:
Mực in chuyển pha có đặc điểm là q trình khơ của mực là q trình Vật lý,
thời gian khơ nhanh theo cơ chế:
Mực rắn

TºCao, nóng chảy

Rắn

Mực khi in lên trên bề mặt vật liệu, sẽ bị tác dụng của khơng khí và nhanh
chóng chuyển từ pha lỏng sang pha rắn. Thời gian khô của mực in diễn ra rất
nhanh, mực in nhanh bị kết tủa khi mặt in tiếp xúc với bề mặt vật liệu, do đó có
ưu điểm là khơng gây hiện tượng nhịe mực, khơng gây gia tăng tầng thứ, màng
mực mịn đều ngay cả khi in trên bề mặt thô, khả năng phục chế của mực in cao,
không gian màu thể hiện được rộng. Mực in khó thấm sâu vào trong vật liệu in,
các hạt pigment chỉ bám dính trên bề mặt vật liệu in góp phần tạo nên hình ảnh in
được sắc nét, độ no màu tốt. Vì vậy trong quá trình chế tạo người ta phải đưa
chất liên kết vào mực. Nhược điểm của mực này là khả năng phân tán của mực
kém, mực in dễ bị mài mòn thường không phù hợp đối với sản phẩm đòi hỏi quá
trình sử dụng dài và sản phẩm phải chịu các lực ma sát lớn.
Mực in UV:
Mực in UV thường khơ nhanh chóng, mực có độ bền cao, thường sử dụng để
in trên các vật liệu khơng có khả năng thấm hút như in trên kim loại, thủy tinh,
màng polyme mỏng. Mực có khả năng phục chế hình ảnh tốt và không bị gia
tăng tầng thứ. Mực sẽ được khơ ngay sau khi qua các hệ thống thổi khí và chiếu
sáng làm khô. Cơ chế khô của mực này là việc xảy ra phản ứng hóa học dựa vào
năng lượng của đèn UV. Do vậy đèn UV phải được lắp đặt ngay sau mỗi đơn vị
in. Trường hợp máy in CI thì được đặt giữa các đơn vị in.
5


Mực in UV có những đặc điểm chính là: Mực hồn tồn khơng chứa dung
mơi hữu cơ, nên lớp mực rất mỏng. Khi mực được in trên các màng cần phải
kiểm tra độ bám dính của mực trước khi in sản lượng, màng cần phải xử lý

Corona trước khi in. Mực có có độ bền cao, thường được sử dụng để in trên các
vật liệu khơng có khả năng thấm hút như kim loại, thủy tinh, màng polyme
mỏng. Nên có khả năng phục chế hình ảnh tốt, độ sắc nét cao, không bị gia tăng
tầng thứ. Thiết bị in sử dụng mực này thường được trang bị đèn UV-C (bước
sóng 100-280nm) tốc độ khô mực là nhanh nhất nhưng gây hại cho mắt, da. Mực
sẽ được làm khô ngay khi qua các hệ thống thổi khí, chiếu sáng làm khơ. Độ nhớt
của mực phụ thuộc vào tỷ lệ giữa monome/oligom. Chủ yếu sử dụng cho cơng
nghệ Flexo, ngồi ra cịn sử dụng cho in lưới. Ngồi ra cịn có mực phát quang,
mực nhũ, mực tự nứt, mực nở… giá thành của mực tương đối cao.
Mực in UV gồm các thành phần sau:
• Chất tạo màu: 14-20%
• Nhựa (Photopolyme): Các monome, oligom. (Monome: lỗng,
oligom: đặc)
• Chất kích hoạt (chất khơi mào): 10-15%. (Cịn gọi là chất nhạy, các
chất này có khả năng tạo các phản ứng polymer hóa dưới tác dụng của
tia cực tím).
• Phụ gia: 2-5%....
1.2

Mực in gốc nước.

Là loại mực sử dụng nước là dung mơi chính, trong thành phần của mực
nước chiếm lượng lớn 40%-70%. Quá trình bay hơi diễn ra phụ thuộc vào khả
năng bay hơi và sự thấm hút của mực vào bề mặt vật liệu nền. Mực in gốc nước
thường sử dụng cho in ống đồng, flexo, in lưới, in phun [1].
Mực in gốc nước ra đời những năm 1930. Đến năm 1940 xuất hiện trong in
Flexo trên Carton và có ý nghĩa thương mại quan trọng cho việc in trên giấy và
bài carton vào những năm 50-60. Những năm 80, do yêu cầu về việc đảm bảo sự
an tồn mơi trường, mực in gốc nước bắt đầu được nâng cấp chất lượng và áp
dụng cho nhiều phương pháp in. Đến năm 1989, tổ chức Highland Supply

Corporation (HSC) bắt đầu sử dụng loại mực gốc nước cho in ống đồng, những
năm về sau mực in gốc nước được sử dụng phổ biến hơn và chiếm ưu thế trong
in Flexo. Hiện tại người ta nhận ra rằng việc sử dụng loại mực này mang lại
nhiều lợi ích và hơn nữa lại dễ vận hành.

6


1.2.1

Đặc tính mực in gốc nước.

Mực in gốc nước là loại mực có độ nhớt thấp. Mực dễ hịa tan trong dung
môi là nước, ở nhiệt độ 50 – 60 ºC mực dễ hịa tan nhất, mực khó tan khi nhiệt độ
thấp hơn 25ºC.
Mực in gốc nước phù hợp nhất khi in trực tiếp lên các vật liệu làm từ
xenlulozo như vải sợi bông, vải lụa, đay, gai, mây tre, chiếu cói, gỗ, giấy …
Mực in gốc nước có thể để khô tự nhiên mà không cần qua xử lý nhiệt hay
ánh sáng.
Khi in mực này thường lau bản bằng nước và dùng nước cất hoặc dung môi
gốc nước để pha lỗng. Cũng chính vì đặc điểm này mà mực sẽ bám kém hơn
mực dầu nhưng thân thiện với môi trường hơn [2]
Ưu điểm:
• An tồn cho người sử dụng, thợ in, thân thiện với mơi trường.
• Dễ sử dụng, dễ dàng vận hành và điều khiển quá trình in, dễ vệ sinh.
• Mực chịu nhiệt tốt, ít gây cháy nổ.
• Dễ sản xuất.
• Màu sắc tươi sáng, cường độ màu cao.
• Tạo màng mực mỏng, đẹp.
• Khi in trên vải tạo cảm giác hand-feel mềm mại.

• Ứng dụng rộng rãi cho nhiều phương pháp in.
Nhược điểm:
• Độ bền màu kém.
• Màng mực sau khi in có mật độ màu khơng cao (do sự thấm hút vào
bề mặt vật liệu).
• Khả năng in kém trên các vật liệu không thấm hút, khi sử dụng cho vật
liệu nền không thấm hút cần phải qua xử lý.
1.2.2

Thành phần mực in gốc nước.

Thành phần của mực in gốc nước gồm 4 thành phần cơ bản[3]:
• Chất màu
• Chất liên kết
• Nước
• Phụ gia
7


1.2.2.1.

Chất màu:

Mực in gốc nước thông thường sử dụng thuốc nhuộm làm vật liệu tạo màu
(mực in gốc thuốc nhuộm) do thuốc nhuộm có khả năng tan tốt trong nước với
màu sắc đa dạng phong phú. Tuy nhiên, việc sử dụng thuốc nhuộm khiến cho
mực in có độ bền kém, lớp mực mỏng với mật độ màu không cao. Để khắc phục
những nhược điểm này, chất màu pigment được lựa chọn như là giải pháp hiệu
quả nhất, thay thế cho thuốc nhuộm (mực in gốc pigment).
Pigment màu thường là những chất vơ cơ hay hữu cơ màu có khả năng phân

tán tốt trong môi trường phân tán. Các hạt pigment ở thể rắn có kích thước rất
nhỏ từ vài trăm nm đến vài chục μn, không tan trong nước và các dung mơi hữu
cơ, khơng có ái lực khơng phản ứng với vật liệu nền. Do đó, việc phân tán
pigment trong nước yêu cầu phải có tác động cơ học như khuấy, nghiền và cần sự
tham gia của các chất phân tán dạng chất hoạt động bề mặt hoặc cần các nhựa
phân tán (polyme, coppolymer) để giúp các hạt pigment có thể gắn bám lên bề
mặt vật liệu in.
Pigment sử dụng trong chế tạo mực thường ở 2 dạng: Bột khô và dạng nhão.
Pigment dạng nhão là hệ pigment đã được phân tán sẵn trong dung môi cùng
nhựa phân tán và 1 số phụ gia. Với pigment loại này, việc chế tạo ra 1 hỗn hợp
mực phân tán đồng đều và ổn định khi lưu trữ. Tuy nhiên, đây không phải là giải
pháp mà các cơ sở sản xuất công nghiệp lựa chọn bởi vì pigment phân tán sẵn
thường có hàm lượng pigment rắn khá thấp, giá thành rất cao và chi phí vận
chuyển lớn. Hơn nữa, việc sử dụng hệ pigment đã có sẵn nhà sản xuất đã đưa
nhựa nghiền và phụ gia (bí mật của nhà sản xuất) gây khó khăn cho trong q
trình điều chỉnh tính chất mực khi chế tạo và sản xuất. Còn sử dụng pigment
dạng bột khô, người điều chế phải đối mặt với bài toán phân tán chúng trong
nước do pigment dạng bột có đặc tính khơng ưa nước nên có xu hướng là kết lại
với nhau tạo thành những đám có kích thước lớn, do vậy mực sử dụng pigment
kém bền trong q trình sử dụng. Để giải quyết bài tốn này cần phải lựa chọn
được chất phân tán cùng với quy trình cơng nghệ phù hợp.
Pigment vơ cơ:
Là các chất màu vơ cơ có cấu tạo đơn giản như: Muối vơ cơ, các oxit kim
loại có màu, hỗn hợp vơ cơ, ngọc trai, xà cừ, các bột kim loại không tan trong
nước. Pigment vô cơ rẻ, bền với nhiệt, ánh sáng, kém bền với axit và bazo.
Cường độ màu không cao[2].
TiO2, PbCrO4, hợp chất sắt, kim loại, hỗn hợp vô cơ, ngọc trai, xà cừ. Các
pigment vô cơ được phân loại dựa trên màu sắc và tính chất hóa học của chúng.
8

Pigment trắng: titan dioxide TiO2, Al(OH)3, sulfide kẽm, ZnO (kẽm trắng).
Màu nhìn thấy là do hiện tượng tán xạ ánh sang khơng chọn lọc, khơng hấp thụ
ánh sáng vùng nhìn thấy.
• Titan dioxide TiO2 – là thành phần chủ yếu không thể thiếu được
trong sản xuất pigment trắng, do thành phần này có khả năng tán xạ
tốt, độ bền hóa học cao, ít độc hại, xuất hiện ở trong tự nhiên có 3 thù
hình rutile, anatase, brooktile. Hiện tại rutile, anatase được sản xuất
dùng làm pigment, chất xúc tác và dùng để sản xuất ceramic, vật liệu
điện tử, men màu và gốm sứ, sản xuất xi măng trắng, tạo màu cao su
còn được dùng làm chất hấp thu tia tử ngoại trong các sản phẩm kem
chống nắng, xà phòng, mỹ phẩm… hơn nữa bền với axit, kiềm,nhiệt
độ và một số hóa chất khác, ngồi ra còn có độ phủ cao.
• Al(OH)3:dạng bột trắng mịn, độ phân tán cao, chỉ số khúc xạ gần bằng
chỉ số khúc xạ của dầu liên kết nên khi tác dụng với dầu sẽ tạo ra mực
in trắng trong, có tính in tốt, tuy nhiên lại kém bền với axit và kiềm,
mực in dễ tan hơn và cũng dễ truyền từ khuôn in lên vật liệu in hơn.
• Sulfide kẽm: pigment được điều chế từ sulfide kẽm được phát triển tại
Pháp năm 1850, thực tế kẽm sulfide là hỗn hợp của ZnS và BaS04,
BaS04 có chiết suất thấp nên có khả năng phân tán ánh sang của ZnS.
Pigment sử dụng sulfide kẽm được sử dụng trong chủ yếu trong sơn,
nhựa dẻo.
• Oxide kẽm ZnO (kẽm trắng): có dạng bột trắng mịn, có độ phủ tốt,
bền sang, bền với kiềm, axit, bản chất là một chất đồng nóng chảy, và
còn được biết đến với cái tên khá ấn tượng “ hoa của kẽm” – ZnO,
phản ứng được với các acid hữu cơ và acid vô cơ, phản ứng được ở
nhiệt độ cao với các oxide khác để tạo ra hợp chất kẽm ferrarite.
Pigment màu: Oxit và hydroxit, Oxit crom, Cadimi, Bismuch, Crom,
Ultramarine, ZnCrO4 ….
Màu nhìn thấy do vật liệu hấp thụ ánh sáng có chọn lọc và do hiện tượng tán

xạ ánh sáng. Oxit và hydroxit: trong các pigment vô cơ, oxit kim loại và hydro
oxit giữ vai trị quan trọng trong các pigment màu vì đặc tính quang học của
chúng, giá thành thấp, dễ tìm, oxit và hydro oxit bao gồm:
• Các pigment oxit sắt có các thuộc tính: khơng độc, cấu trúc ổn định,
có sự thay đổi rộng từ vàng, cam, đỏ, nâu và đen, đồng thời giá thành
thấp. Một số là sản phẩm tự nhiên và một số là hỗn hợp của các oxit
sắt đã được hydrat hóa, đơi khi là kết hợp với cả silicat. Các loại
9


pigment này thường có kích thước lớn, thơ và kém mịn, khó nghiền
nhỏ do đó việc sử dụng pigment loại này bị hạn chế. Chúng thường
được sử dụng để làm cấu trúc vật liệu màu, sơn…
• Các pigment oxit crom: được gọi là pigment xanh, bao gồm oxit crom
Cr2O3, crom oxit thường được sử dụng dựa vào đặc tính của chúng
hơn là màu sắc, những ngành sản xuất như luyện kim, sản xuất vật liệu
chịu lửa, gạch men, công nghệ pigment hoặc vật liệu thô cho sản phẩm
màu dựa vào việc trộn các oxit sắt.
• Các pigment kim loại tổng hợp: do đặc tính của loại này nhẹ, bền với
nhiệt độ cao và khơng thay đổi tính chất trong acid và bazơ nên được
sử dụng khá rộng rãi điển hình như rutile vàng được dùng trong việc
phủ ngồi lớp nhơm và kẽm đặc biệt như trong các loại máy móc,
trang thiết bị vv…
• Pigment Cadimi: Thường được dùng làm màu đỏ tươi và vàng, có độ
bền cao, pigment Cadimi thường dùng sulfic cadimi và kết tinh dạng
lục phương (hexagonal wurtzite lattice). Ngồi ra còn đó cadimi đỏ,
vàng và cadimi thủy ngân sunfua. Thường được dùng cho các chất dẻo
màu (color plastiscs) trong tương lai pigment loại này dùng để làm sơn
hoặc phủ sơn vì đặc tính bền cao của chúng.
• Pigment Cadimi vàng – dùng muối CdS: thực tế là làm nóng chảy oxit

cadimi hoặc cacbonnat với lưu huỳnh loại pigment này cho phép tạo ra
một loạt dãy giá trị tông màu từ xanh lá cây đến các giá trị tông màu
vàng và đỏ thẫm. Loại pigment này cho phép khả năng chống lại các
tác động như nhiệt, ánh sáng và kiềm nhưng lại khơng có khả năng
bền với axit, các loại piment này có khả năng chống lại các dung môi
hữu cơ và dầu. Không phù hợp cho việc chế tạo mực in trên các sản
phẩm bao bì đồ ăn uống vì độc.
• Pigment Crom: có crom vàng, molyden đỏ và cam, crom cam và crom
xanh. Sản phảm này thường được dùng làm sơn, nhựa dẻo. Các loại
Pigment này phù hợp cho sản xuất mực in trên các vật liệu là sắt tây,
lá thiếc mỏng, đặc điểm của loại pigment này có tính năng in cao, độ
chảy và độ đục tốt, có khả năng chịu tác động của mơi trường ánh
sáng, axit và kiềm.
• Pigment xanh (pigment Ultramarine) – có độ màu cao, khơng hịa tan
trong nước mà hịa tan trong dung môi hữu cư, được sử dụng trong
ngành nhựa dẻo, sơn, mực, giấy….
10


• Pigment sắt xanh: là hỗn hợp của Fe(CN)2 và muối Fe(II) trong dung
dịch nước gọi là FE(II) hexacyanuaferrat, được dùng trong ngành mực
in, cơng nghiệp và sơn…
• Pigment Bismuth: (BiOCl) – chủ yếu được dùng cho ngành ô tô và sản
xuất sơn.
• Pigment sử dụng các hợp chất kẽm và Crom: ZnCrO4 thường loại này
màu vàng xanh sáng.
Pigment đen: màu nhìn thấy là do hấp thụ ánh sáng khơng chọn lọc (như
pigment cacbon đen, oxit sắt đen).
Pigment loại này hấp thụ ánh sáng, ứng dụng rộng rãi của cacbon đen nhờ
vào tinh hấp thụ ánh sáng nhìn thấy của chúng. Mức độ hấp thụ có thể đạt tới

99,8%, màu đen có thể nhận tơng xanh và nâu, phụ thuộc vào lượng, bước sóng
ánh sáng và dạng cacbon đen. Tia hồng ngoại và tử ngoại cũng được hấp thụ. Vì
thế một vài cacbon đen được sử dụng như chất ổn định UV trong nhựa. Thành
phần của pigment này bao gồm: C:80.0 – 99.5% , H: 0.3 – 1.3%, O: 0.5 – 15.0%,
N:0.1- 0.7%, S: 0,1 – 0.7%. Tuy nhiên thành phần và tính chất bề mặt lại phụ
thuộc hồn tồn vào q trình sản xuất, vật liệu thơ và q trình sau xử lý. Bề
mặt cacbon đen chứa lượng ít hydrocacbon thơm nhiều vòng, chúng được hấp
thụ mạnh và chỉ có thẻ tách bằng cách trích liên tục với dung môi. .
Pigment hữu cơ:
Hiện tại các pigment hữu cơ sử dụng rộng rãi và đa dạng, có nhiều chủng
loại, ưu điểm kích thước mịn hơn pigment vơ cơ, màu sắc tươi sáng, độ bão hòa
cao, độ bền màu cao hơn.
Thường là các hợp chất Azo (-N=N-), hợp chất Phtalocyanime, hợp chất
Diaryl Pyrrolopyroles hay các chất phát quang.
Pigment hữu cơ có hai loại: Pigment thường, lắc pigment được tạo ra từ
thuốc nhuộm tan.
Lắc pigment tạo từ thuốc nhuộm axit: Thuốc nhuộm axit kết hợp với CaCl2,
BaCl2 tạo ra lắc pigment không tan trong nước.
Lắc pigment tạo từ thuốc nhuộm bazo: Thuốc nhuộm dạng bazo kết hợp với
axit dị thể đa chức tạo ra lắc pigment không tan trong nước.
Lắc pigment thường có tính bền kiềm, axit tốt, đặc biệt có một số loại không
tan trong dung môi hữu cơ.
Phần lớn các thuốc nhuộm là tan trong nước vì vậy phải tiến hành q trình
pigment hóa, có nghĩa là chuyển thuốc nhuộm sang dạng khơng có khả năng hịa
11


tan trong nước thành q trình pigment hóa đồng thời 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 là có một số loại khơng bị hịa tan trong các

dung môi hữu cơ.
Bảng 1.1 Một số pigment hữu cơ [2]

Pigment
Hansa
Yellow

Đặc tính
Giá trị tơng màu từ vàng-vàng lục

Cơng thức hóa học

Độ thấu minh rất tốt.
Được sử dụng nhiều trong các loại
mực in cần khả năng chống lại các
tác động của ánh sáng, xà phịng,
kiềm

Benzidine
yellow

Tơng màu từ vàng chanh-vàng
kim loại
Độ đục từ bán trong-thấu minh
Cường độ màu cao
Sử dụng cho tất cả các loại mực in
khác nhau.
Mực có khả năng bền nhiệt, xà
phịng
Mực sử dụng loại pigment này

thường có tính chảy tốt.

Parared

Có tơng màu từ vàng- đỏ xanh tối
Kém bóng sáng
Có khả năng hòa tan trong toluen
khi được gia nhiệt.
Chế tạo mực in ống đồng.

12


Tính chất của pigment:
• Độ bão hịa màu:
Pigment thường có độ bão hịa màu rất cao, có thể nói màu sắc của pigment
trong sáng gần như màu quang phổ. Khả năng tạo màu của pigment là do trong
phân tử có chứa các nguyên tử chưa bão hòa hóa trị, có hệ thống các liên kết đơi
kéo dài liên, có ngun tử (O; N; S) trong cấu tạo. Đặc biệt là pigment có cấu tạo
thẳng và các nhóm thu (-e) và nhường (-e) như Cl2.
• Cường độ màu:
Thơng thường thì cường độ màu của mực in được quyết định bởi nồng độ,
kích thước hạt pigment, mối liên hệ giữa cường độ màu và kích thước hạt
pigment được biểu diễn bởi đồ thị dưới đây:

Hình 1.1 Đồ thị biểu diễn liên hệ giữa cường độ màu và kích thước hạt pigment [2]

Kích thước hạt pigment càng nhỏ, mịn thì cường độ màu càng cao. Pigment
thường có tỷ trọng từ 1,4 – 4g/cm3, nếu tỷ trọng của hạt pigment càng lớn thì khi
phân tán hạt pigment sẽ sa lắng xuống đáy, sự phân tán pigment trong môi

trường liên kết sẽ kém, không đồng đều và thơng thường dưới đáy hộp mực bảo
quản có cường độ màu cao hơn. Do vậy mà trước khi sử dụng hộp mực người ta
phải tiến hành khuấy trộn đều mực trong hộp. Do đó để tăng khả năng phân tán
và sự tách các hạt pigment trong lòng chất liên kết người ta sử dụng thêm chất
các chất hoạt động bề mặt [4].
• Khả năng thấm dầu, chất liên kết của pigment:
Để đánh giá khả năng này thì người ta thường dùng hệ số dầu là tỷ số giữa
lượng chất liên kết cần thiết để chuyển hóa lượng pigment từ dạng bột sang dạng
nhão. Để giảm chỉ số này (hệ số dầu M) thì tăng hàm lượng Pigment trong mực.
Khi đó người ta thấy độ bền màu với ánh sáng của mực in tăng lên, đồng thời
cũng làm tăng tính xúc biến của mực. Do hàm lượng Pigment nhiều, trong khi
13


lượng chất liên kết trong mực không đủ lớn để tạo khả năng bám dính hay nói
một cách khác là hệ số dầu nhỏ thì độ dính của mực cũng giảm. Mức độ chất liên
kết nhỏ hay tính thấm dầu của Pigment không quá lớn để đảm bảo cho màng mực
in sau này sẽ được bám chắc lên bề mặt vật liệu. Khi hệ số dầu nhỏ độ bền màu
với ánh sáng tăng, tính xúc biến tăng mực sẽ khơng linh động, màu sắc sẽ bị xỉn,
kém sáng, mức độ liên kết nhỏ tính thấm dầu khơng đủ lớn để mực bám chắc lên
trên bề mặt vật liệu.
• Độ cứng:
Về độ cứng của Pigment thông thường Pigment tồn tại ở 2 dạng cấu trúc là
dạng tinh thể và cấu trúc vơ định hình. Tinh thể của hạt pigment càng lớn thì hạt
càng cứng, ổn định nhưng khả năng thấm ướt giảm.
• Khả năng làm đục mực [4]:
Pigment quyết định 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.
Np: Chỉ số khúc xạ của Pigment

Nlk: Chỉ số khúc xạ của chất liên kết
Nếu | Np – Nlk| > 0 : Ta sẽ thu được mực trong. Còn hiệu của 2 chỉ số này
càng ≠ 0 thì mực đục.
Khả năng làm đục mực của Pigment quyết định các tính chất quang học của
mực in (mực in có màu đục thường được in trước, màu trong in sau). Để tạo ra
mực trong thì chỉ số khúc xạ của pigment phải gần với chất liên kết.
• Độ bền màu:
Độ bền màu của Pigment quyết định độ bền màu của mực trước các tác
động của môi trường. Tùy thuộc vào công thức hóa học của pigment mà các
loại pigment có độ bền khác nhau.
1.2.2.2. Chất liên kết
Chất liên kết có vai trò rất quan trọng, giúp chuyển chất màu lên vật liệu in,
tạo màng cho mực in, khi màng mực khô thì chất liên kết tạo thành lớp màng bảo
vệ quanh chất màu được phân tán trong màng, tránh các tác động cơ học lên lớp
mực làm cho các chất màu được ổn định.
Chất liên kết là chất lỏng, có độ dính, nhớt có nhiệm vụ giúp cho chất màu
phân tán tốt và có khả năng dàn thành màng mỏng. Chất liên kết quyết định độ
dính, độ đặc lỗng quyết định tính lưu biến của mực in. Chất liên kết chính là tác
nhân giúp chất màu có thể bám chắc trên bề mặt vật liệu. Mỗi một vật liệu in
14


khác nhau đòi hòi phải sử dụng chất liên kết tương ứng sao cho đảm bảo khả
năng kết dính tốt nhất. Chất liên kết là chất lỏng có độ lỏng độ dính nhất định có
khả năng dàn thành màng mỏng tạo màng trong mực in. Chất liên kết giúp chất
màu gắn lên bề mặt vật liệu in, tạo màng cho mực. Ngồi ra cịn quyết định tính
cơ học như: độ nhớt, độ dính, độ bền màng mực, sự cao su hóa…
Chất liên kết cịn ảnh hưởng đến các tính chất quang học của mực in như
màu sắc, độ trong của mực. Đồng thời chất liên kết quyết định mực in trên vật
liệu nào, cơng nghệ nào vì vậy mỗi vật liệu in khác nhau đòi hỏi sử dụng chất

liên kết tương ứng để đạt khả năng bám dính tốt nhất. Việc tạo ra các loại mực in
khác nhau phụ thuộc vào thành phần của chất liên kết chứ không phải thành phần
chất tạo màu.
Khác với chất liên kết sử dụng trong mực in dung môi và các mực khác,
trong mực in gốc nước, nước chiếm đến 50% - 70% chất liên kết, cịn lại là các
chất có khả năng tạo thành lớp màng bao quanh hạt pigment được phân tán đồng
đều trong mơi trường và có khả năng tạo ra sự bám chất trên bề mặt vật liệu in
sau khi khơ. Những chất liên kết loại này thường có 3 loại: Nhóm chất liên kết
tan trong nước, chất liên kết tan trong môi trường kiềm, chất liên kết phân tán [1]
Nhóm chất liên kết tan được trong nước:
Thơng thường là các Polyme có khả năng tan tốt và duy trì trạng thái hịa tan
lâu dài trong nước như:
• Các Polyvinyl ancohol (PVA)
• Polyvinyl pyrrolidone…
• Hydroxy ethyl cellulose
Đây chính là các polyme tan hoàn toàn trong nước. Đặc điểm là lớp mực khi
khô sẽ bị tan ra khi tiếp xúc với nước, độ bền màu của mực với nước không cao.
Do đó người ta thường hạn chế sử dụng nhóm chất liên kết này cho mực. Mực in
sử dụng các chất liên kết này thường sử dụng để in lên các loại sản phẩm có đặc
thù là ít chịu tác động bởi mơi trường nước.
Nhóm chất liên kết hịa tan trong môi trường kiềm:
Người ta sử dụng các dung dịch kiềm cùng với nhựa axit để làm chất liên kết,
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 dạng hạt màu tốt. Các chất liên kết này tồn
tại trong dung dịch mực ở dạng muối tan trong nước đảm bảo khả năng in tốt của
mực in và sẽ trở lại dạng như khi màng mực khơ trên vật liệu, do vậy mực in
khơng có khả năng tan được trong môi trường nước khi khô. Một số đặc tính của
loại chất liên kết này là: Khả năng chịu nhiệt, khả năng chịu mài mòn.
15

Về cơ bản các chất liên kết loại này được lựa chọn là phải có khả năng hòa
tan trong nước để đảm bảo khả năng in tốt của mực và sẽ trở lại dạng nhựa khi
màng mực khô trên nền, do vậy mà mực khơng có khả năng tan được trong môi
trường nước khi mực khô. Thường là các nhựa axit tan trong dung dịch amoniac
hoặc amin giá trị pH=8-9, thường sử dụng các nhựa như: Nhựa Acrylic, Shelac,
Protein, Maleic.
Các loại mực được chế tạo với các thành phần amin sẽ có q trình khơ lâu
hơn nhưng có khả năng phân tán tốt hơn bởi các amin bay hơi chậm hơn các
amoniac.
Chất liên kết phân tán
Chất liên kết phân tán kích thước nhỏ, phân bố lơ lửng trong nước, thường là
các polyme ở trạng thái keo hoặc nhũ tương huyền phù trong nước như: Acrylic
vinyl; Styrene butadiene.
Khi các chất liên kết khô sẽ tập hợp thành màng keo đồng đều có độ bền tốt,
tạo độ bóng đẹp. Thường sử dụng loại chất liên kết này cho mực in cần độ nhớt
thấp. Các phân tử polyme lớn giúp cho mực in sau khi khơ có khả năng chịu
được mài mịn tốt, có lực bám dính tốt hơn, so với các loại polyme phân tử nhỏ.
Mực sử dụng loại chất liên kết này có nhược điểm là khơng có khả năng cải
thiện tốt đặc tính in của mực, khó khăn trong q trình vận hành, vệ sinh.
Có thể tiến hành pha trộn các chất liên kết với nhau để phát huy và giữ các
tính chất tốt nhất của từng loại và đảm bảo được đặc tính in tốt của mực cũng
như các tính chất hóa lý khác [1].
1.2.2.3. Chất phụ gia.
Người ta sử dụng phụ gia cho mực in gốc nước để tăng cường và cải thiện
một số tính chất của mực in và giúp mực đạt được các đặc tính in phù hợp như
mong muốn.
Chất phụ gia sử dụng trong mực in gốc nước chiếm khoảng 5% khối lượng
hệ mực và phải đảm bảo những tiêu chí: có khả năng tan tốt trong môi trường
nước, không làm thay đổi đáng kể độ nhớt của mực, có tác dụng điều chỉnh các

tính năng của mực theo yêu cầu và đặc biệt là không gây ảnh hưởng đến màu sắc
của mực.
Tùy vào yêu cầu cụ thể trong sản xuất, sử dụng mực in sẽ thêm các phụ gia
phù hợp, cần thiết.

16