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油墨分散机研磨工艺原理

  油墨分散机研磨的主要目的就是将颜料聚集体分散于连结料中,使之形成细颗粒的分散体。由于颜料是决定油墨色彩和光学特性的关键,所以它不仅取决于对光的扩散与吸收,且这些与它的颗粒大小也有关。例如在相对条件下,油墨冲淡后的饱和度(着色力)、色相等均与颜料颗粒的分散度有关,这是人所共知的。

  由于颜料的化学组成与物理特性不同,故它们的分散性能也就各异。分散机运作过程一般分三个阶段,即(1)颜料聚集体开始润湿,(2)颜料聚集体破碎成小颗粒,即聚集体被分离,(3)用连结料置换颜料颗粒表面的空气,即颜料颗粒表面吸附的水或气被润湿介质所取代——在颜料颗粒表面附着润湿介质。

  颜料颗粒在连结料体系中的情况可以这样来说明之:(A)一些干的颜料颗粒由于它们的表面引力而相互“抱”在一起,颗粒之间的空间是空气,这种现象叫聚集;(B)颜料颗粒良好地分散在连结料中;(C)一些已润湿或分散的颜料颗粒由于某些力的作用慢慢又形成絮状,颗粒之间是连接料,这种现象叫絮凝。分散体的絮凝作用取决于连结料和颜料的性质以及絮凝物质的出现;(D)当分散颗粒间的引力小到不可能产生絮凝时,则颜料颗粒就可能定向,从而形成疏松结构。

  颜料颗粒在开始润湿时,首先应使颜料和连结料很好地混合,为了使它们具有良好的亲和性以便更快地润湿,所以采用表面活性剂是常用的做法。因为表面活性剂可改变颜料和连结料之间的极性,有些表面活性剂具有平衡的极性和非极性结构,从而可在两个表面间形成一个桥或联结。

  为了破坏这些聚集,就需要利用各种力,例如(1)物理撞击,(2)颗粒与颗粒之间的相互碰撞,(3)通过流体(如连接料)的剪切。一般说,比较大的聚集体(50—100微米)可以被分散设备(如三辊机、球磨机、砂磨机等)的剪切力进行物理分散。而比较小的颜料聚集体则大多是由于包在颜料聚集体外面的连接料的剪切作用而分散的。连结料对颜料的剪切作用主要是由于(1)连结料对研磨表面的粘附;(2)连结料对颜料表面的粘附;(3)连结料的内粘附(内聚力)强度,即粘性。

  当以连结料置换(替代)包在颜料外面的空气时,润湿过程才算最后完成,达到了分散的目的。这个过程可以提高颜料的透明度,降低颜料颗粒间的引力,这是由于在颜料和连结料之间形成了反抗聚集的物理链,使颜料颗粒不能再聚集之故。

  颜料分散后形成的分散体的稳定性主要取决于以下三种力:(1)排斥的静电力——由颜料颗粒表面的离子或带电基团而引起;(2)吸引的伦敦—范德华引力——由于颜料颗粒和连结料之间的介电常数不同而引起;(3)由于颗粒表面出现的不带电基团(使颗粒间相互像一个栅栏一样)而引起的“位阻”稳定作用。由于排斥性的静电力在水性介质中比较明显,而吸引性的伦敦—范德华力则在有机和水性介质中均有,故颜料分散体在有机介质中的稳定性,一般是取决于“位阻”效应的。

  由于电的力量而排斥的理论,即DLVO理论,它基于当介质中的一种可离子化的物质以正或负离子的形式吸附在颜料表面上,其相对应的电荷扩散入介质中后,就会发生电荷排斥。故这些颗粒就会得到一种相似的电荷,虽然分散体中出现了这些电荷,但其保护力也会随着因陆续加入更多的连结料而破坏。如果在分散体中一次加入大量的连结料时,就会发生“肢体震荡”效应。这样,由于颜料体积的变化,颜料颗粒会发生再聚集作用。同样,在体系中加入过量的溶剂时,也会发生这种情况,因为溶剂会从颜料颗粒上洗去连结料。
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