nghiên cứu chế tạo mực in flexo gốc nước dùng cho in trên các vật liệu màng mỏng

Để loại bỏ và hạn chế việc thải ra môi trờng bên ngoài các chất độchại, ngời ta thờng loại bớt sự có mặt của một số các dung môi có trong mực in.Hay thay vì việc để cho quá trình khô của

1.2 Thµnh phÇn cÊu t¹o cña c¸c lo¹i mùc in 10

2.1 Sù h×nh thµnh vµ ph¸t triÓn cña mùc in gèc níc 302.2 Thµnh phÇn cÊu t¹o cña mùc in Flexo gèc níc 31

2.3 C¸c tÝnh chÊt c¬ b¶n cña mùc in Flexo gèc níc 37

kh¸c nhau

46

2.5.2 BÒ mÆt vËt liÖu cã kh¶ n¨ng thÊm hót 482.6 C¸c u ®iÓm næi bËt cña mùc in Flexo gèc níc so víi c¸c lo¹i 48

Lời nói đầu

Thị trờng cho in bao bì là vô cùng lớn Với mỗi loại bao bì có đặc thùtừng loại đòi hỏi phải có công nghệ phù hợp Trớc kia ngành công nghiệp inbao bì đã phải đơng đầu với các yêu cầu về điều kiện kinh tế Theo nh các dự

đoán của các chuyên gia thì tốc độ tăng trởng ngành công nghiệp bao bìkhoảng 4.5% mỗi năm và đây là một tỷ lệ đầy hứa hẹn cho vài năm tới Đặcbiệt là khu vực Đông Nam á và Trung Quốc thì tỷ lệ này có thể gấp hai lần.Cũng so với số liệu năm 1997 thì khối lợng của ngành công nghiệp in bao bìtăng lên gấp hai lần vào năm 2002 (Theo Helmut Kipphan (2004),

Những số liệu này chứng tỏ rằng ngành công nghiệp in bao bì có tơng lai đầyhứa hẹn Do cuộc sống ngày càng có những thay đổi, với nhiều dạng sản phẩmphong phú (sự gia tăng) ngày càng nhiều của đồ ăn sẵn cũng nh các loại thức

ăn phải qua sử dụng lò vi sóng trong ngành công nghiệp thực phẩm ) và cảnhững yêu cầu ngày càng cao về chất lợng của ngời tiêu dùng với các loại sảnphẩm nên không chỉ tại thời điểm này mà ngay cả trong tơng lai thị trờng nàyvẫn giữ đợc sự thu hút, hấp dẫn cao Triển vọng tích cực này không chỉ kíchthích cho các sản phẩm in tơng lai trên giấy hoặc bìa mà còn gia tăng ngàycàng cao cho các vật liệu đa dạng khác nhau

Theo Heidelberg – World wide information Sources các loại vật liệubao bì đợc sử dụng ở các nớc trên thế giới nh sau:

Giấy vàbìa Màng mỏng– plastic Kính Kim loại Gỗ khácLoại

Hiện nay ở Việt Nam có nhiều khu công nghiệp với hàng trăm các nhàmáy lớn nhỏ khác nhau Chính vì vậy nhu cầu sử dụng các loại bao bì để đóng

gói thành phẩm là lớn, do vậy lợng mực dùng để in số lợng các loại vỏ bao bìtrên cũng là rất lớn, lên đến vài triệu tấn mỗi năm Hơn thế nữa các loại mực

để in các loại vỏ bao bì ở nớc ta hoàn toàn phải nhập ngoại từ Nhật, Đài Loan

và Trung Quốc Việc nghiên cứu chế tạo mực in Flexo gốc nớc để in lên cácvật liệu bao bì giấy là vô cùng cần thiết và giải quyết đợc nhu cầu cấp báchhiện nay Mực in gốc nớc ít độc hại đến con ngời và môi trờng, việc sử dụngloại mực này cho việc in lên các loại vỏ bao bì có độ ổn định cao, chất lợng intốt, loại bỏ đợc nguy cơ dễ bốc cháy, tiện lợi và kinh tế, dễ dàng vệ sinh và lauchùi

Vì những lý do nh trên mà tôi đã quyết định chọn đề tài:

Nghiên cứu chế tạo mực in Flexo gốc nớc dùng cho in trên các vật liệu màng mỏng

Nội dung chính của đề tài là nghiên cứu thành phần, nguyên vật liệu,các thông số công nghệ và tiến hành thí nghiệm để chế tạo thành công mực inFlexo gốc nớc tại phòng thí nghiệm đạt những tiêu chuẩn kỹ thuật tơng đơngcủa mực nhập từ Đài Loan

Chơng 1 Tổng quan về mực in–

1.1 Giới thiệu chung về các loại mực in

Hiện nay trên thị trờng tồn tại nhiều loại mực in khác nhau Đối với mỗiphơng pháp in, đặc điểm của các vật liệu có tính chất bề mặt khác nhau và phụthuộc vào mục đích sử dụng của mỗi sản phẩm in khác nhau mà mực in có thể

đợc sử dụng là khác nhau Do vậy mà các chủng loại mực in có tính phongphú và đa dạng khác nhau

Màng mực in offset khi khô có độ bóng cao Đặc điểm của mực in offset

là có chứa hàm lợng lớn các dung môi hydrocacbon dễ bay hơi, lợng dung môibốc hơi có thể chiếm đến 50% khối lợng Các khí thoát ra thờng có Xylen,Toluen và một lợng ít các loại nhựa, chất sáp và dung môi khác Chính vì vậyviệc sử dụng mực in loại này rất độc hại, gây ô nhiễm không khí và môi trờngsản xuất Để loại bỏ và hạn chế việc thải ra môi trờng bên ngoài các chất độchại, ngời ta thờng loại bớt sự có mặt của một số các dung môi có trong mực in.Hay thay vì việc để cho quá trình khô của màng mực diễn ra tự nhiên thôngqua quá trình bay hơi và khả năng thấm hút của vật liệu in thì ngời ta sử dụng

hệ thống chiếu xạ bằng các chùm tia hồng ngoại hay tia tử ngoại, làm chomàng mực có thể khô đợc nhờ có các quá trình ôxy hoá xảy ra

1.1.1.2 Mực in ống đồng (in lõm)

Mực in lõm thờng có độ nhớt rất thấp so với tất cả các loại mực in đợcdùng trong các phơng pháp in khác nhau, ngoại trừ mực in Flexo Qúa trìnhkhô của màng mực chủ yếu là nhờ vào sự bay hơi của các dung môi Trongmột vài trờng hợp do hệ thống lô máng mực có bề mặt lớn, lợng mực tiếp xúcvới môi trờng không khí bên ngoài là lớn, sẽ dẫn đến sự mất mát của các dungmôi dễ bay hơn, điều này làm ảnh hởng đến độ nhớt của mực in Giá trị độnhớt của mực in có thể thay đổi tuỳ thuộc vào hình dạng và độ sâu của cácphần tử in, tốc độ của máy in và trạng thái tự nhiên của các loại chất liên kết

có trong mực cũng nh tốc độ bay hơi của các dung môi và các điều kiện môitrờng bên ngoài tác động Mực in lõm có độ nhớt cao thờng ngăn cản quátrình chuyền mực và điền đầy mực vào các phần tử in trên trục ống đồng.Cũng giống nh bất kỳ một loại mực in khác nào, trong thành phần củamực in lõm có các chất tạo màu và chất mang Tuỳ thuộc vào các yêu cầukhác nhau về màu sắc mà có thể sử dụng các chất màu khác nhau trong thànhphần của mực in Còn nhiệm vụ của chất mang là phân tán tốt và giữ cho cácchất màu đợc phân bố đều trong dung dịch và không bị lắng đọng Việc lựachọn các chất mang sử dụng trong thành phần của mực chủ yếu phụ thuộc vàocác điều kiện cơ bản về các tính chất của mực in và tốc độ khô của mực trênmáy in, cơ chế và sự hoạt động của các chất có trong thành phần mực in khi

mà đợc tiếp xúc với môi trờng ánh sáng Mặt khác, việc sử dụng các chấtmang phải thích hợp với các loại pigment màu tơng ứng Cả các chất tạo màulẫn chất mang đều có ảnh hởng đến độ bóng của mực sau này Việc in lêntrên các vật liệu là bao bì thức ăn, thực phẩm, các vật liệu tem nhãn, nhựa thì

đòi hỏi phải đặc biệt chú ý khi sử dụng các chất mang

Hầu hết các loại mực in lõm có thể đợc chế tạo từ thành phần cơ bản nhsau: (phần trăm theo khối lợng)

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 loại nhựa sử dụng trong mực in lõm thờng là các hợp chất hữu cơ cótrọng lợng phân tử lớn Các nhựa Phenolformaldehyde có nhiệt độ nóng chảycao và có khả năng hoà tan tốt trong các dung môi hữu cơ, độ bền với ánhsáng cao và đợc sử dụng phổ biến

Các dung môi sử dụng trong mực in loại này thờng chỉ mang tính chấttạm thời, một thành phần tồn tại không lâu trong thành phần của mực in Cácdung môi này sẽ giúp cho việc duy trì trạng thái lỏng phân tán của mực introng lô máng khi toàn bộ các lô đợc phủ mực cho đến tận khi nhận áp lực in,

có nghĩa là các dung môi sẽ đợc loại bỏ ngay khi thực hiện xong quá trình in.Các dung môi này sẽ giúp cho việc mang các chất rắn vào trong thể tích dungdịch lỏng, đồng thời hỗ trợ cho sự phân tán tốt của các chất màu và nhựa liênkết

Các phụ gia cho mực bao gồm một số chất chỉ chiếm một phần nhỏ trongthành phần của mực in Việc sử dụng các chất phụ gia nhằm để tăng cờngmột số tính chất tốt hay cải thiện các tính chất của mực Thông thờng ngời 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

1.1.1.3 Mực in Flexo (In cao)

Mực in Flexo về cơ bản cũng giống nh mực in lõm ( in ống đồng), mực inFlexo có độ nhớt thấp, tốc độ khô nhanh Do đặc điểm của phơng pháp inFlexo (in cao) là quá trình in trực tiếp, mực đợc lấy từ máng mực lên lô anilox– có chứa hàng triệu các vi lỗ nhỏ trên bề mặt và truyền lên bản in rồi truyềnlên vật liệu in, màng mực hình thành trên bề mặt vật liệu in là mỏng và đồng

đều vì thế đòi hỏi mực in Flexo phải có cờng độ màu cao

1.1.1.4 Mực in phun

Đặc điểm của phơng pháp in phun là mực đợc in lên bề mặt vật liệu inthông qua hệ thống các vòi phun Chính vì vậy mà đòi hỏi hạt mực phải mịn,thời gian khô của mực không quá nhanh để tránh gây tắc vòi phun Hiện nayứng dụng chủ yếu của phơng pháp in phun là in quảng cáo khổ lớn, có thể inlên trên các vật liệu có tính chất bề mặt khác nhau Do tính chất của sản phẩm

in đòi hỏi phải có độ bền với các tác động của điều kiện môi trờng Vì vậy màmực in phun ít sử dụng chất tạo màu dạng thuốc nhuộm, bởi mực sẽ không

bền với tác động của ánh sáng và nớc, hơn nữa đặc điểm của các vật liệu dùngcho in quảng cáo thờng đợc tráng phủ lên bề mặt một lớp đặc biệt để tạo độbền cơ lý theo thời gian Sử dụng thuốc nhuộm sẽ khó khăn cho quá trình in

và không đảm bảo khả năng bám dính tốt của mực in lên vật liệu và màngmực thờng có cờng độ màu yếu Trong trờng hợp này ngời ta thờng sử dụngcác chất tạo màu là pigment, thờng các hạt pigment phải đợc bọc một lớppolyme bên ngoài để tăng cờng khả năng bám dính lên bề mặt vật liệu, saukhi khô thì chất màu vẫn nằm trên bề mặt vật liệu, điều này sẽ tạo ra màngmực có cờng độ màu cao, bền với tác động của ánh sáng và nớc

1.1.1.5 Mực in laser

Không giống các loại mực in khác, mực in laser sẽ đợc phân phối

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 đợc duy trì ở nhiệt

độ từ 3750 F đến 4000F để nung nóng chảy mực in tạo khả năng bám dínhcủa lớp mực lên trên bề mặt vật liệu in Chính vì vậy trong sản xuất mực inlaser ngời ta phải dùng các chất màu và hệ thống các chất liên kết có khả năngchịu đợc nhiệt tốt, nếu nh khả năng chịu nhiệt kém có thể là nguyên nhân dẫn

đến hiện tợng tạo vết bẩn trong quá trình in và làm mềm lớp mực

Mực in laser khô nhờ có quá trình ôxy hoá, quá trình khô của mực diễn ralâu và phải qua nhiều giai đoạn, loại mực này chỉ dùng cho việc in lên trên cácloại giấy không tráng phủ Để có một màng mực khô hoàn toàn và tạo độ cứngtốt thì phải mất 72 giờ

1.1.2 Phân loại theo thành phần cấu tạo và đặc điểm của chất tạo màu

1.1.2.1 Mực in gốc nớc

Đặc điểm của mực in gốc nớc là không độc hại với môi trờng và cho

ng-ời sử dụng Do trong thành phần của mực này chiếm một lợng lớn là hàm lợngnớc, khoảng 50% đến 70% là nớc Đối với loại mực này thì quá trình khô phụthuộc nhiều vào khả năng bay hơi và khả năng thấm hút vào bề mặt vật liệu in

1.1.2.2 Mực in gốc dầu

Mực in gốc dầu thờng đợc 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

dới tác dụng của các điều kiện môi trờng khác nhau Mực in loại này thờng

đ-ợc sử dụng nhiều cho in trên các vật liệu đòi hỏi phải in khổ lớn nh in quảngcáo, đòi hỏi phải để ở ngoài trời dới tác dụng của ánh sáng và nhiệt độ Chấtliên kết sử dụng ở đây chủ yếu là các sản phẩm của các quá trình trùng hợpdầu tự nhiên, do vậy mực in có khả năng bám dính tốt lên bề mặt vật liệu, nh-

ng một nhợc điểm đó là quá trình khô chậm, đòi hỏi phải trang bị các hệthống sấy và phụ trợ khi sử dụng loại mực này Mực in gốc dầu phục chế màusắc không đợc tơi sáng

1.1.2.3 Mực in gốc dung môi

Đặc điểm loại mực này có hàm lợng các dung môi trong thành phầnnhiều để cải tiến quá trình khô của mực và khả năng tạo ra sự liên kết bámdính tốt của màng mực in lên trên bề mặt vật liệu in, sự có mặt của lợng dungmôi 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 có khả năng in đợc trênnhiều vật liệu in khác nhau, đa dạng Mực khô chủ yếu bằng phơng pháp bayhơi, các dung môi đợc sử dụng chủ yếu là các dung môi gốc cồn Đối với loạinày thì chất tạo màu thờng là dạng thuốc nhuộm, mực gốc dung môi có nhiệt

độ sội thấp, trong nhiều trờng hợp ngời ta sử dụng chất tạo màu là các dạngPigment khi dùng với các dung môi có nhiệt độ sôi cao, đợc ứng dụng in lêntrên các bề mặt có tính chất phẳng nhẵn, không bị rỗ nh các vật liệu từ kimloại, thuỷ tinh và nhựa, đặc điểm các vật liệu này không có khả năng thấm hút

và mực in không thể thâm nhập vào trong cấu trúc vật liệu, nên màng mực khôchủ yếu nhờ bay hơi, khi lợng dung môi bay hơi đi sẽ tạo ra một màng mựckhô ở trên bề mặt vật liệu, lúc này chủ yếu là các chất liên kết và chất màu,cùng một số phụ gia khác của mực sẽ còn lại

1.1.2.4 Mực in chuyển pha

Khi in lên trên bề mặt vật liệu, mực in sẽ bị tác dụng của không khí vànhanh chóng chuyển từ pha lỏng sang pha rắn Đặc điểm của loại mực chuyểnpha là thời gia khô của mực in diễn ra rất nhanh Mực in nhanh chóng bị kếttủa lại khi tiếp xúc với bề mặt vật liệu in, do vậy mực in chuyển pha có u điểmnổi bật đó là không gây ra hiện tợng nhoè mực, do vậy không tạo ra vùng lanrộng của mực, không gây ra hiện tợng gia tăng tầng thứ, các điểm T’ram khi

màng mực đợc in lên vật liệu in, đặc điểm là ngay cả khi in lên trên các vậtliệu in không có bề mặt mịn mà thô nhng hình ảnh in vẫn rất sắc nét, tạo ramàng mực mịn đều, khả năng phục chế của mực loại này cao, có khả năng thểhiện đợc không gian màu rộng Mực sẽ đợc khô ngay sau khi tới bề mặt vậtliệu in, mực in khó có thể thấm sâu xuống dới bề mặt vật liệu in, do vậy màhầu hết các hạt pigment chỉ bám dính trên bề mặt vật liệu in, chính điều nàygóp phần tạo ra các hình ảnh đợc in có độ sắc nét cao, độ no màu tốt trênphạm vi một dải lớn và trên nhiều loại vật liệu khác nhau, nhợc điểm là khảnăng phân tán của mực kém, mực in rất dễ bị mài mòn và thờng không phùhợp đối với sản phẩm đòi hỏi trong qúa trình sử dụng phải chịu các lực ma sátlớn.

1.1.2.5 Mực UV

Đặc điểm của mực này là có khả năng khô nhanh chóng, có độ bền cao,mực loại này thờng đợc sử dụng để in trên các vật liệu không có khả năngthấm hút nh in trên tấm kim loại, thuỷ tinh, các màng polyme mỏng Mực cókhả năng phục chế hình ảnh tốt và không bị gia tăng tầng thứ Mực sẽ đợc khôngay sau khi qua các hệ thống thổi khí và chiếu sáng làm khô

1.1.2.7 Mực màu dạng thuốc nhuộm

Mực sử dụng thuốc nhuộm làm chất tạo màu thờng có màu sắc tơi sáng,khả năng thể hiện tầng thứ tốt, nhiều gam màu khác nhau Đặc điểm là chấtmàu dạng thuốc nhuộm có khả năng tự gắn màu lên trên bề mặt vật liệu in,nhng một nhợc điểm lớn của loại này là có độ bền với các điều kiện thời tiếtkém, nh bền với nớc, sản phẩm đợc in với mực in này thờng bị phai màu saumột thời gian sử dụng

1.2 Thành phần cấu tạo của các loại mực in

1.2.1 Chất tạo màu

Chất màu đợc sử dụng trong các loại mực nhằm mục đích chính là tạo màucho mực Mực có đợc các màu khác nhau là do chính chất màu quy định.

- Chất màu đợc sử dụng thông thờng có 2 loại chính nh sau:

Chất màu thuốc nhuộm :Tan trong môi trờng liên kết

Thuốc nhuộm thờng có màu sắc đa dạng, phong phú, màu trong sáng vàcờng độ màu cao Nhng độ bền thời tiết và các điều kiện khác của môi trờng

là kém Thuốc nhuộm thờng có 3 loại chính:

+ Thuốc nhuộm bazơ: Thông thờng loại này có chứa nhóm: (-NH2)+ Thuốc nhuộm dạng axit: Có chứa nhóm: (- COOH)

+ Thuốc nhuộm dạng Cation

Mực sử dụng chất tạo màu là thuốc nhuộm thì đợc dùng rộng rãi vớicác 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 cáctác nhân nh axit tannic hoặc các nhựa có giá trị axit cao, phụ thuộc vào các tácnhân này mà các phản ứng phức tạp có thể xẩy ra Chính vì vậy cần phải lu ýtrong quá trình sử dụng và bảo quản mực, thờng các hộp bảo quản đợc trángphủ một lớp bên trong để ngăn cản phản ứng có thể xẩy ra, nhng cũng khôngthể đảm bảo đợc rằng sự tráng phủ đó là đều và kín, liên tục trên toàn bộ bềmặt do vậy thời gian để càng lâu thì khả năng xẩy ra phản ứng với lớp trángphủ kim loại càng lớn

Các loại thuốc nhuộm hiện nay đang đợc sử dụng nhiều trong các loạimực in nh là các muối, thờng là hycdrochloride, các thuốc nhuộm bazơ Bằngcách kết hợp bazơ với nhiều axit phức hợp nh là: Tannic, hoặc các nhựa mangtính axit, các hợp chất đợc tạo thành có khả năng hoà tan tốt hoặc ít hoà tantrong nớc, các loại dầu và chất sáp Các hợp chất của các bazơ với các loại axitbéo thì không có khả năng hoà tan trong nớc Loại thuốc nhuộm dới đợc sửdụng rộng rãi

Bảng 1.2 Một số tính chất của chất màu thuốc nhuộm Tên thuốc nhuộm

Bền

ánh sáng

Chịu nhiệt

Chịu Alkali (Kiềm)

Chịu chất sáp

Chịu

H 2 0

Các tính chất đặc biệt

-Tốt

BT Tốt

-Rhoda mine 6G 0-1 KÐm KÐm BT

-Tèt

BT Tèt

-Dung dÞch cãmµu vµngph¸t huúnhquang

-BT

KÐm BT

-Dung dÞch cãmµu vµngph¸t huúnhquang

Tèt

BT Tèt

BT-B¶ng 1.3 Mét sè lo¹i thuèc nhuém s¸ng Lo¹i

BÒn

¸nh s¸ng

ChÞu

H 2 0

chÞu nhiÖt

ChÞu Alkali (kiÒm)

ChÞu chÊt s¸p

Chất màu dạng p igment: Thông thờng là không tan hoặc rất ít tan trong

môi trờng liên kết

Các Pigment màu thờng là những chất vô cơ hay hữu cơ có màu, các hạtpigment có kích thớc rất nhỏ, không tan trong nớc, không tan trong các dungmôi hữu cơ, không có ái lực với vật liệu Chính vì vậy cần phải thêm các chấtliên kết trong thành phần của mực

Pigment màu là yếu tố quan trọng ảnh hởng đến các tính chất về màu sắccủa mực in Tùy vào hàm lợng và các loại Pigment sử dụng khác nhau mà nó

sẽ ảnh hởng đến các tính chất quan trọng của mực tin nh: Độ chảy và khảnăng bền với các tác động vật lý và hoá học của mực in

Trên thị trờng thì pigment thờng đợc cung cấp dới nhiều dạng khácnhau

- Màu đỏ cờ thu đợc qua việc sử dụng các muối bazơ hay là chìhydraxit Nh vậy thông qua việc sử dụng các hợp chất của chì và Crôm có thểthu đợc một dãy các giá trị tông màu khác nhau từ màu xanh nhạt đến vàng và

đỏ Các loại Pigment vàng này rất hữu ích trong tất cả các loại mực in khácnhau Do đặc điểm là trong thành phần có chì nên rất độc hại và không phùhợp để in lên trên các sản phẩm gói đồ ăn, bánh kẹo

Khi nung nóng các loại Pigment Crom vàng thì màu sắc sẽ chuyển sang

đậm hơn và sang màu đỏ, nó sẽ trở về giá trị tông màu 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 loại này có tính năng in cao, độ chảy và độ đục tốt

đồng thời có khả năng chịu tốt dới tác động của môi trờng ánh sáng, axit vàkiềm

-Pigment Catmi vàng: Dùng muối: CdS

Làm nóng chảy Ôxit catmi (hoặc Cacbonnat) với lu huỳnh loại Pigmentnày cho phép tạo ra một loạt dãy các giá trị tông màu từ xanh lá cây đến cácgiá trị tông màu vàng và đỏ thẫm Loại Pigment này cũng cho phép khả năngchống lại đợc các tác động của nhiệt, ánh sáng và kiềm nhng không có khảnăng bền với axit, các loại Pigment Catmi có khả năng chống lại đợc các dungmôi hữu cơ và dầu Không phù hợp cho chế tạo mực in trên các sản phẩm vỏbao bì đồ ăn uống

-Các oxit sắt: Một số là sản phẩm của tự nhiên và một số là hỗn hợp củacác ôxit sắt đã đợc hydrat hoá, đôi khi là kết hợp với cả silicat, các loạiPigmen này thờng cho các giá trị màu khác nhau từ tông màu vàng chanh kémsang đến các giá trị tông màu nâu đỏ

Các Pigment loại này thờng có kích thớc lớn, thô và kém mịn, khó khăn

để nghiềm nhỏ, do đó việc sử dụng các loại Pigment này là bị hạn chế

- Pigment sử dụng hợp chất kẽm và Crôm: Zn CrO4

Thờng loại này có màu vàng xanh sáng

* Pigment hữu cơ: Thờng là các hợp chất AZO (-N=N-) hợp chất

Phtalocyanine, hợp chất Dtaryl Pyrrolopyroles hay các chất phát quang

-Pigment tạo từ thuốc nhuộm dạng axit: Kết hợp thuộc nhuộm axit vớiCaCl2 hay BaCl2 sẽ tạo ra các lắc Pigment, không tan trong nớc

- Pigment hữu cơ tạo từ thuốc nhuộm bazơ kết hợp với các axit để tạolắc axit không tan trong nớc

Phần lớn các thuốc nhuộm là tan trong nớc vì vậy phải tiến hành cácquá trình Pigment hoá, chuyển thuốc nhuộm sang dạng không có khả nănghoà tan trong nớc, kết quả của quá trình Pigment hoá này là sẽ tạo ra cácPigment màu kết tủa Sau đấy lọc và đem sấy khô kết hợp nghiền mịn Thôngthờng lắc Pigment có tính bền kiềm và axit tốt, đặc biệt và có một số loạikhông bị hoà tan trong các dung môi hữu cơ.H3 C

(Vàng) N2o

N = N-C - CONH

C - OH

CH2

N2oN = N-C - CONH

(Vàng ngả lục) N2o

N = N-C - CONH

C - OH

CH3

Các loại Pigment loại Hansa yellow này thờng có các giá trị tông màu

từ vàng cho đến màu vàng hơi lục, loại này đợc sử dụng nhiều trong các loạimực in mà cần đến khả năng chống lại đợc một cách tốt nhất với các tác độngcủa ánh sáng, xà phòng và các chất kiềm, đặc biệt loại Pigment này có độ thấuminh rất tốt

-Các loại Pigment Benzidine Yellows đang dần thay thế cho Hansayellows Pigment trong nhiều ứng dụng khác nhau Sở dĩ là nh vậy là do độ bềnnhiệt của Hansa yellovvs là kém hơn

Benzidizen yellows:

`

Các Pigment Ben zidne yenllows có giá trị tông màu khác nhau từ vàngchanh cho đến màu vàng kim loại, điều này phụ thuộc vào đặc điểm cấu tạocủa chính loại Pigment này, có một dãy các giá trị khác nhau về độ đục từ bántrong cho đến trong (thấu minh) Khả năng ứng dụng của chúng cao, có thể đ-

ợc sử dụng cho tất cả các loại mực in khác nhau Đặc biệt là các loại mục cần

có khả năng bền tốt với nhiệt và xà phòng Pigment Benzidine đợc sử dụng đểthay thế cho loại pigment chrome yellows bởi sự có mặt của chì - một yếu tố

độc hại nên không đợc sử dụng nữa

C - OH

CH3

2

N2oNHCO- C - N = N

C - OH

2

Cờng độ màu của Benzidine Yeullows Pigment cao hơn của Hansayellows Pigment do vậy mà loại Pigment này đợc sử dụng ngày càng nhiều.Mực in đợc chế tạo từ loại Pigment này thờng thể hiện tính chảy tốt.

Hầu hết các loại Pigment hữu cơ màu đỏ thờng đợc sử dụng là các hợpchất azo

Parared, công thức hoá học

`Có tông màu vàng đến các màu đỏ xanh tối nhng kém bóng sáng, thờng loạinày có khả năng hoà tan đợc trong toluene khi đợc gia nhiệt, đợc sử dụng đểchế tạo các loại mực cho in ống đồng

Bảng 1.4 Một số loại Pigment màu đỏ cờ (red)

độ %

Tính thấu minh hay

độ đục

Bền ánh sáng

Bền với kiềm

Permarent Red ZG 45 Đục 7-8 Rất tốt

CH3

O2N N = N

(1: Rất kém, 2: Kém, 3: Trung bình, 4: Tơng đối khá, 5: Khá, 6: Rất khá, 7:Tốt, 8: Rất tốt)

Các tính chất của Pigment

- Màu sắc của Pigment:

Thông thờng thì Pigment có độ bão hoà màu rất cao có thể nói màu sắccủa Pigment trong sáng gần nh màu quang phổ do trong phân tử có chứa cácnguyên tử cha bão hoà hoá trị, có hệ thống các liên kết đôi kéo dài liên tục, cócác nguyên tử (O; N; S) trong cấu tạo Đặc biệt là Pigment thờng có cấu tạophân tử phẳng và có các nhóm thế thu (-e) và nhờng (-e) ( nh Cl2)

Hạt Pigment càng nhỏ, càng mịn thì cờng độ màu càng cao, Pigment thờng có

tỷ trọng: 1,4 - 4g/cm3, nếu tỉ trọng của Pigment càng lớn thì dễ dẫn đến hiện ợng các hạt Pigment bị lắng xuống đáy, sự phân tán của Pigmen trong môi tr-ờng chất liên kết sẽ kém, không đều và thông thờng thì dới đáy hộp mực bảoquản có cờng độ màu cao hơn Do vậy mà trớc khi sử dụng mực ngời ta phảitiến hành khuấy trộn đều mực trong hộp Thông thờng để tăng khả năng phântán và sự tách các hạt Pigment đều trong lòng chất liên kết, ngời ta sử dụngthêm các chất hoạt động bề mặt

t-Khả năng thấm dầu hay chất liên kết của pigment

Thông thờng để đánh giá khả năng này thì ngời ta dùng hệ số dầu là tỷ

số giữa lợng chất liên kết cần thiết để chuyển hoá lợng Pigment từ bột sang

C ờng độ

màu

àm φ đ ờng kính hạt pigment0

dạng nhão Để giảm chỉ số này (hệ số dầu M) thì tăng hàm lợng Pigment trongmực Khi đó ngời ta thấy rằng độ bền màu với ánh sáng của mực in tăng lên,

đồng thời cũng làm tăng tính xúc biến của mực Do hàm lợng Pigment nhiều,trong khi đó lợng chất liên kết trong mực không đủ lớn để tạo khả năng bámdính hay nói một cách khác là hệ số dầu cũng nhỏ thì độ dính của mực cũngcàng giảm Mức độ chất liên kết nhỏ hay tính thấm dầu của Pigment khôngquá lớn để đảm bảo cho màng mực in sau này sẽ đợc bám chắc lên trên bề mặtvật liệu Nhng ngợc lại khi mà hệ số dầu càng nhỏ thì độ bền ánh sáng cànglớn Tăng tính xúc biến của mực, mực sẽ không linh động, màu sắc sẽ bị xỉn,kém sáng

- 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 đợc in trớc, màu trong thờng insau Để tạo ra đợc mực trong thì chỉ số khúc xạ của Pigment phải gần với chấtliên kết

Np: Chỉ số khúc xạ của Pigment

Nlk: Chỉ số khúc xạ của chất liên kết

Nếu | Np - Nlk | -> 0: Ta sẽ thu đợc mực trong

Còn hiệu của 2 chỉ số này càng khác 0 thì có mực đục

- Độ bền màu của Pigment

Màu sắc của mực in do thành phần Pigment có trong mực quyết định,các nhà sản xuất mực in dù là cho bất kỳ loại in nào hay cho in trên bất kỳ vậtliệu in gì thì cũng đều mong muốn màu sắc của sản phẩm in sẽ không bị thay

đổi hoặc gần nh là có sự thay đổi ít khi chịu tác động khác nhau của các yếu

tố môi trờng Pigment quyết định độ bền màu của mực in Có những loạiPigment có khả năng chống chịu đợc tác động của H2O, ánh sáng Đặc biệt cónhững sản phẩm in đặc thù thì ngoài những tác động cơ bản trên thì đòi hỏi

Pigment sử dụng phải có khả năng bền với các dung môi hay axit và môi trờngkiềm, nhiệt.

Nh vậy tuỳ từng yêu cầu, mục đích khác nhau và khi sản xuất mực inphải lựa chọn các chất màu với các sắc thái màu hay còn gọi là tông màu khácnhau Mỗi loại chất màu đều có các giá trị cờng độ màu khác nhau với hiệusuất sử dụng cao Đồng thời cũng cần chú ý đến khả năng phủ và thấm ớt củaPigment

1.2.2 Chất liên kết

Chất liên kết đóng vai trò rất quan trọng, nó giúp cho quá trình chuyểncác chất màu lên bề mặt vật liệt in, tạo màng cho mực in, khi màng mực trênvật liệu in đợc khô thì chất liên kết tạo thành lớp màng bảo vệ quanh hạtPigment hoặc chất màu đợc phân tán trong màng, tránh đợc các tác động cơhọc lên trên lớp mực làm cho các chất màu đợc ổn định Chất liên kết giúp chochất màu phân tán tốt trong mực in, hạt Pigment càng mịn thì khả năng phântán sẽ càng tốt hơn Đồng thời chất liên kết chính là tác nhân giúp cho chấtmàu 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 tơng ứng sao cho khả năng bám dính là tốtnhất

- Chất liên kết là chất lỏng, có độ dính nhất định, nhớt và có khả năngdàn thành màng mỏng Chất liên kết quyết định độ dính, độ đặc loãng, quyết

định tính xúc biến và lu biến của mực in

- Chất liên kết ảnh hởng đến các tính chất quang học của mực in nh độtrong của mực in, màu sắc

- Thành phần của chất liên kết phải có:

+ Chất tạo màng: Khả năng quyết định các tính chất cơ học của mực in, độ bám dính

* Chất tạo màng có thể là:

+ Dầu: Thờng là các loại dầu tự nhiên xuất phát từ dầu thực vật hoặc làdầu nhân tạo: sản xuất từ dầu thực vật, từ các rợu nhiều bậc kết hợp với cácaxit cao phân tử

+ Dầu thực vật: Trong thành phần dầu thực vật có 2 dạng chính

•Các axit béo: Cả hai dạng có thể là axit béo no hoặc không no Hay làcác glyxerit ở dạng mono, di hay tri Bắt nguồn từ glyxerin với sự thế củanguyên tử (+H) trong gốc (-OH) bằng các axit béo dạng cao phân tử

→ Thế bằng axit béo dạng cao phân tử

Thờng thì thành phần hay cấu trúc của dầu thực vật bị phụ thuộc vào từngloại cây và vị trí địa lý.

Khả năng tạo màng, khả năng khô của dầu thực vật phụ thuộc vào mức

độ không no của các axit béo có trong thành phần

Một số các axit thờng có trong dầu thực vật nh:

(glyxerin)

thành phần của dầu lanh Tuỳ thuộc vào các vị trí nối đôi, số nối đôi vànguyên tử cácbon trong dầu lanh mà ảnh hởng đến các tính chất vật lý và hoáhọc của dầu

Các axit béo không no này sau khi in thì dễ tạo ra phản ứng kết hợp vớicác O2 trong không khí, tại đây sẽ diễn ra các phản ứng trùng hợp oxi hoá,giúp cho màng mực hình thành và khô

Các tính chất vật lí, hoá học của axit quyết định các tính chất hoá học củadầu thực vật Dầu thực vật có phân tử lợng càng lớn thì khả năng bay hơi càngkém Thờng trong môi trờng H2O thì dầu thực vật mới bị phân huỷ ở nhiệt độ

~ > 2500C

* Mỗi loại dầu đều có các chỉ số quy định khác nhau:

- Bao gồm các chỉ số axit, chỉ số xà phòng hoá, chỉ số iod (thờng từ 1,44

ữ 1,48); PLK : Chỉ số liên kết và tỉ trọng của dầu, hay nhiệt độ đông đặc, dầuthờng bị đông đặc ở nhiệt độ thấp (< O0C)

* Ngoài ra có thể chia dầu thực vật ra làm ba loại chính nh sau:

- Dầu khô: VD: Dầu lanh, dầu gai, dầu chẩu, trong thành phần thờng cócác axit béo không no

- Dầu bán khô: VD: Dầu hớng dơng, trong thành phần của các dầu bánkhô có từ 70 ữ 80% là axit không no có một hoặc hai nối đôi Do vậy mà quátrình tạo màng chậm hơn dầu khô, màng thờng không bền, dẻo và thờng cókhả năng tan trong các dung môi hữu cơ

- Dầu không khô: 80 ữ 88% là axit có một nối đôi và một nhóm (-OH),chính nhóm (-OH) này cản trở quá trình axit hoá

* Tổng hợp dầu thực vật:

- ở nhiệt độ cao trong môi trờng (CO2, N2) dầu bị cô lại, phân tử lợng củadầu lớn, tạo khả năng bám dính của dầu tăng Thờng ở t0 ~ 2900C cô lại nhữngnguyên tử cha no tại liên kết đôi, làm tạo ra nhiều liên kết kép hơn

- Nhựa: Một số các loại nhựa thờng làm cho độ bền của màng mực in tốt,

có khả năng chống đợc các va chạm cơ học Nhựa giúp cho màng mực sau khikhô có độ bóng nhất định, sự kết hợp của nhựa với một số chất liên kết giúp

cho màng mực nhanh khô Nhựa thờng có cấu trúc cao phân tử, khối lợngphân tử lớn cấu tạo phân tử phức tạp và có khả năng hoà tan tốt trong một sốcác dung môi hữu cơ Một số các loại nhựa có khả năng kết hợp với nhau vàmột số nhựa lại có khả năng ngậm H2O Đặc điểm này có thể giúp cho sự thay

đổi và điều chỉnh độ nhớt của mực đợc diễn ra một cách thuận tiện và dễ dànghơn

Dung dịch nhựa trong dung môi thích hợp, nh toluen, đợc sử dụng chocác loại mực in, in lên các vật liệu khô chủ yếu bằng quá trình bay hơi Cácloại nhựa khi kết hợp với một số các loại dầu khô tự nhiên cũng có thể làmthay đổi tính chất của quá trình khô của màng mực bằng quá trình oxi hóa

- Nhựa tự nhiên: Thờng các loại nhựa tự nhiên không có điểm nóng chảynhất định, khi nung nóng không bị mềm dần trong một khoảng nhiệt độ nhất

định và tạo thành khối đồng nhất

+ Hầu hết các loại nhựa tự nhiên trớc khi đợc đa vào sử dụng chế tạo mực

in thì chúng đều phải đợc qua một số công đoạn hoá học hóa Nhựa tự nhiênthờng là trong suốt và đặc điểm cấu tạo rất phức tạp, có nhiều dạng màu khácnhau, đặc biệt phân tử nhựa thờng rắn và dễ bị bẻ gẫy, độ dẻo không cao.+ Một số nhựa tự nhiên nh:

- Nhựa thông và các dẫn suất của nhựa thông: Thành phần chính của nhựathông là axit abictic: C19H29COOH, nhựa thông thờng có màu vàng nhạt cho

đến màu sẫm Tuỳ thuộc từng vị trí địa lý khác nhau mà nhựa thông có cácthành phần khác nhau Thờng thì hàm lợng abictic axit chiếm từ 78 ữ 90%trọng lợng riêng của nhựa thông phát triển từ: 1,01 ữ 1,09 (g/cm3) Nhựa thông

có nhiệt độ chảy mềm thấp: 60 ữ 700C, nhiệt độ chảy từ 90 ữ 2000C, trị sốaxit: 135 ữ 180 ở nhiệt độ cao: 280ữ 3000C thì nhựa thông có khả năng kếthợp với một số các loại dầu thực vật nh ví dụ với glyxerin sẽ tạo thành glyxeritnhựa thông -> loại này có khả năng tan tốt đợc trong cồn và các dung môi hữucơ

- Sellac (Cánh kiến): Là loại nhựa tạo ra do côn trùng nhiệt đới tạo ra khi

ăn cỏ, nhựa cây Nhiệt độ mềm từ 65 ữ 700C, nhiệt độ nóng chảy từ 115 ữ

1200C chỉ số axit từ 35 ữ 85

Sellac có khả năng tan tốt trong rợu và các chất hoà tan khác ngoàiaxeton.

- Hổ phách: Xuất phát trên tự nhiên ở dới đất do một số loài thông chếtgây ra Loại này thờng đợc sử dụng để chỉ tạo mực hoặc sơn có độ láng bóngrất cao

- CMC: Cacmetyl axyl xenlulozơ: Dẫn xuất của xenlulozơ, có màu trắnghoặc vàng, không mùi vị

- Bitum: là hợp chất hoặc dẫn xuất của cacbon ở dạng lỏng hoặc thu đợctrong quá trình trng cất dầu mỏ, loại này thờng có màu sẫm hay đen, tan tốttrong dung môi hữu cơ nh xăng, dầu hoả, benzen và một số các loại dầu thựcvật Nhiệt độ nóng chảy của bitum: 1100C ữ 1350C Thờng có thành phần phứctạp: Dầu nhờn, nhựa trung tính, nhựa đờng

- Nhựa tổng hợp: Đây là loại nhựa đợc tổng hợp từ các hợp chất hữu cơ

đơn giản, nhựa loại này có cấu trúc đơn giản, dễ kiểm soát theo mong muốn.Một số loại nhựa nh:

+ Nhựa phenolformamdehit: trùng ngng của phenol và formandehit trongmôi trờng (H+), tạo ra novolac: Sử dụng làm màng cảm quang của bản, còntrong môi trờng (OH-) ở các nhiệt độ khác nhau sẽ cho sản phẩm khác nhau.+ ở 1000C cho sản phẩm là Bezen: tan trong cồn, dễ nóng chảy, loại nàythuộc loại nhựa dẻo

+ 1500C: Tạo thành hợp chất rentol: Chất này có khả năng tan đợc trongcồn, khi đốt nóng đợc màng mỏng và có khả năng đàn hồi

+ ở 2000C: Tạo thành sản phẩm là Rezit: Nhựa có cấu trúc lới, không gianbền vững, không tan trong cồn và không nóng chảy Ngời ta chỉ sử dụng hailoại: Rentol và brenron để làm chất liên kết

- Nhựa Ankit: là nhựa tổng hợp của nhóm polyeste tạo bằng cách đa tụ từrợu nhiều bậc với các điaxit: axit mavich hoặc các anhydit của nó Đặc điểmloại nhựa này có tính hoạt hoá bề mặt cao, độ ổn định tốt, tính in cao, thu đ ợcmàng mực bền, đàn hồi, khả năng bám dính cao Từ thành phần trên mà có thểngời ta cũng thêm vào một số các dầu thực vật nh dầu gai để tạo thành ankitbiến tính có một số tính chất nhất định

Nhựa ankit biến tính với dầu lanh tạo thành những ette có khả năng tantrong dầu, đặc biệt khi đợc dùng để sản xuất mực in thì quá trình khô của mực

do oxy hoá (hấp thụ oxi) tốt, màng mực khô nhanh

* Các dung môi hữu cơ: Các dung môi hữu cơ đợc sử dụng thờng là cáchychocacbon và các sản phẩm của nó.

Tuỳ vào các hợp chất hychocacbon mà chúng có khả năng bay hơi nhiềuhay ít, hợp chất hychocacbon có thể đợc sản xuất từ than đá hoặc các phơngpháp tổng hợp khác Đây là dạng chất lỏng có khả năng hoà tan đợc các chấtkhác và thờng sử dụng các dung môi hữu cơ để hoà tan nhựa, các dung môihữu cơ thờng có phân tử lợng không cao Có loại dung môi hữu cơ phân cực vàkhông phân cực tuỳ vào khả năng phân cực hay không phân cực mà các dungmôi có thể hoà tan các chất tan phân cực hay không phân cực Dung môi sửdụng có thể có các tác động tốt để điều chỉnh độ nhớt hay đặc của mực in Vớimỗi yêu cầu khác nhau mà sử dụng các dung môi khác nhau bởi dung môi làyếu tố ảnh hởng rất lớn đến khả năng khô của mực (khô nhờ bay hơi) Một sốcác dung môi có thể có mùi hoặc không mùi, dễ bốc cháy, độc hại hoặc không

độc với con ngời và môi trờng do đó cần phải chú ý khi lựa chọn dung môi đểsản xuất mực in cho các đối tợng khác nhau

Thực chất các dung môi đợc sử dụng nhằm tạo môi trờng cho chất màu

và chất liên kết hoạt động Sau khi quá trình màng mực in đợc hình thành vàkhô thì các dung môi này cũng sẽ mất đi

+ Trọng lợng phân tử của chất sử dụng làm dung môi ảnh hởng đến tốc

độ bay hơi, nếu trọng lợng càng lớn thì khả năng bay hơi càng kém

+ Những dung môi bay hơi ở nhiệt độ nhỏ hơn điểm sôi của H2O lànhững chất dễ bay hơi Nhng khả năng bay hơi nhiều hay ít của dung môi lạiphụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nh: Nhiệt độ, áp suất điều kiện của môi trờng

và bản thân thành phần của dung môi

- Một số các dung môi: Hychocacbon dầu hoả: Xăng, dầu…

+ Hợp chất huchocacbon thơm: Benzen, toluen…

+ Các loại cồn: etyl, Butyl, etylglycol và một số các loại este

Dựa vào một số khả năng bay hơi khác nhau của dung môi mà sử dụng chế tạocác loại mực in cho các phơng pháp in khác nhau

1.2.3 Các chất phụ gia

Các chất phụ gia trong mực thờng đợc cho vào để làm tăng thêm hay thay

đổi một số tính chất cơ bản của mực in

- Chất làm khô: nhiệm vụ của nó là nhằm giúp cho quá trình oxi hóa diễn

ra tại màng mực xảy ra nhanh hơn Thờng chất làm khô là các resin kim loại

Từ nhựa thông kết hợp với kim loại, oxit kim loại hay các muối kim loạicủa: Ca, Pb, Mn, Co, Mg… làm xúc tác -> oxi hoá nhanh và quá trình khô củamàng mực diễn ra nhanh hơn Nhng nhợc điểm là làm giảm độ bóng của màngmực

Một số các kim loại đợc sử dụng: Co, Mn, Cr, Ni, Pb, Fe, Cu, Al, Ca, Ba.(tốc độ khô của màng mực khi sử dụng các kim loại này tăng từ phải sangtrái)

+ Chất làm khô đợc sử dụng thờng là ở dạng khô lỏng và nhão Chất làmkhô ở dạng khô lỏng đợc sử dụng thông dụng hơn Đây thờng là các muối củacác oxit hữu cơ Còn chất làm khô dạng nhão thờng là các muối vô cơ đợcnghiền mịn

- Chất chống nhanh khô: Các chất này giúp cho quá trình oxi hoá diễn rachậm hơn: phenol, dehit, amin, xeton, parafin và vadơlin…

- Chất tăng độ bóng của màng mực in: Thờng sử dụng các vecni bónghỗn hợp của các loại dầu nhựa, tăng độ bóng, tăng tính linh hoạt, giảm độ

đậm, tăng khả năng dàn mỏng, tăng tính in

- Các loại chất làm giảm độ dính: Sử dụng để làm giảm độ dính của mực

in từ các loại mỡ in, thờng đợc chng cất từ dầu thực vật Mỡ in giúp cho khảnăng giảm độ đanh của mực in, làm mực in mềm mại, nhuần nhuyễn hơn Nh-

ng nhợc điểm là giảm tốc độ khô của màng mực

- Các loại dầu in: Sử dụng để thay đổi nhớt của mực tăng độ dính củamực in, tăng độ bóng của màng mực Nhợc điểm là làm giảm cờng độ màucủa mực

- Các chất độn: Giúp giảm giá thành cảu sản phẩm, thay đổi độ trong hay

đục của mực in, hỗ trợ màu sắc nh các hạt mang sắc thái màu: Đen, xanh,tím…

- Các chất mang hơng, mùi: ngời ta có thể sử dụng một số chất để tạo ramùi hơng thơm cho mực in, có thể sử dụng các hợp chất hychocacbon thơm

Chơng 2 - Mực in Flexo gốc nớc

2.1 Sự hình thành và phát triển của mực in gốc nớc

Mực in gốc nớc đợc đa ra giới thiệu vào những năm 1930 và đạt đợc ýnghĩa thơng mại quan trọng cho việc in lên trên các vật liệu giấy và bìacattông vào những năm 1950 và 1960 Mãi đến những năm 1980, do vấn đềyêu cầu về việc đảm bảo sự an toàn cho môi trờng thì mực in này mới bắt đầu

đợc chú ý hơn nữa Và đến năm 1989, tổ chức HSC (Highland SupplyCorporation) bắt đầu đi vào sử dụng loại mực in mới này, mực in gốc nớc, trênhai máy in ống đồng Đến năm tiếp theo thì loại mực in gốc nớc đợc tiến hànhkiểm tra trên hệ thống các máy in Flexo Vào năm 1991, HSC đã bắt đầu sửdụng mực in gốc nớc trên tất cả các máy in của mình Đến bây giờ thì ngời tanhận thấy rằng việc sử dụng loại mực in này mang lại nhiều lợi ích và dễ dàngtrong vận hành

Việc sử dụng mực in gốc nớc đã giúp giảm thiểu việc sử dụng các hợpchất hữu cơ dễ bay hơi độc hại VOC – Volatile Organic compound, hợp chấtVOC dễ gây ảnh hởng đến tình trạng sức khoẻ của ngời lao động và đặc biệt làtác động xấu đến môi trờng

Tổ chức về các điều luật qui định với mức độ trong sạch của không khícũng đã xác định rằng các dung môi thông thờng đợc sử dụng làm các chấtmang trong mực in Flexo nh là các tác nhân chính gây ảnh hởng đến các vấn

đề liên quan đến sức khoẻ của con ngời, với các bệnh tật dễ bị mắc phải thôngqua con đờng hô hấp Các chất thải độc hại cùng với các dung môi có trongmực là những yếu tố rất dễ gây bốc cháy Một loại mực in Flexo thông thờng

sử dụng cho in trên các vật liệu màng mỏng thì có từ 60%đến 80% khối lợng

là các dung môi nh: Ethanol,cồn N-Propyl, IsoPropanol, Heptane và n-PropylAcetate Đây đều là các chất VOC và rất dễ bốc cháy Một số các loại mựccòn sử dụng các dung môi pha loãng có chứa Methyl Ethyl Ketone, MethylIsoButyl Ketone, Toluen, Ethyl axetate, đây là các chất đều đợc liệt kê vàonhóm các chất độc hại cần phải đợc cảnh báo

HSC đã nhận thấy rằng trong các loại mực gốc dung môi hữu cơ thì cóchiếm tới 50% khối lợng là các chất hữu cơ dễ bay hơi độc hại Ban đầu đểtránh những ảnh hởng của các loại hoá chất độc hại này thì ngời ta đã tiếnhành cải tiến hệ thống thông hơi và che chắn bảo vệ nhng kết quả là cũng

không thu đợc hiệu quả là bao Cuối cùng thì HSC cũng đã tìm ra giải pháp đó

là sự thay thế loại mực gốc dung môi hữu cơ bằng hệ thống mực in gốc nớc.Theo nh đánh giá và kết quả thu đợc từ các chuyên gia thì đến năm 1989 loạimực in gốc nớc của HSC chỉ chứa từ 10% đến 20% khối lợng là các chấtVOC Đến năm 1996 thì hàm lợng trung bình của các chất VOC trong mực ingốc nớc giảm xuống còn rất thấp và đợc đánh giá là có mức độ an toàn caonhất

Bên cạnh những u điểm là sử dụng loại mực này thuận lợi và dễ dàngtrong vận hành và điều khiển quá trình in, ít gây nguy hiểm cho thợ in và môitrờng xung quanh do đặc điểm là mực có khả năng chịu nhiệt tốt và ít cháy

nổ Ngoài ra mực in gốc nớc còn có những u điểm nổi bật nh: có cờng độ màucao, tạo màng mực mỏng và đẹp Chính vì thế mà đến năm 1991 thì mực innày chiếm u thế lớn trong in Flexo Hiện nay, việc sử dụng mực in gốc nớc đã

đợc phổ biến trong cả các phơng pháp in lõm, in Flexo và in phun

2.2 Thành phần cấu tạo của mực in Flexo gốc nớc

2.2.1 Chất màu

Chất màu sử dụng trong mực nớc là các loại thuốc nhuộm hoặc cácpigment thông thờng Nhng do những đặc tính riêng của mực nớc mà trongquá trình sản xuất loại mực này chúng ta phải lu ý một số điểm cơ bản nh sau:

- Các chất màu sử dụng phải không đợc phản ứng với các nhựa liên kếtgốc nớc Việc phản ứng của chất màu với nhựa liên kết gốc nớc sẽ là nguyênnhân dẫn đến một số hiện tợng làm thay đổi các tính chất về quang học củamực nh: làm thay đổi tông màu cơ bản ban đầu của mực, làm giảm cờng độmàu và một số 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 trờng liên kết cópha cồn

- Trong quá trình sản xuất mực in chúng ta phải loại bỏ hoàn toàn cácchất còn d bám trên bề mặt hạt pigment nh các axit và các chất xử lý bề mặt

để đảm bảo cho việc phân tán pigment tốt hơn trong dung dịch

Có nh vậy chất màu đợc sử dụng trong mực in mới đạt đợc mục đích chính

là tạo màu cho mực

Bảng 2.1 Một số loại pigment hay đợc sử dụng

Bảng 2.2 Khả năng bền của pigment với một số

các tác động của môi trờng

(1: Kém, 2: Trung bình, 3: Khá tốt, 4: Tốt, 5: Rất tốt)

2.2.2 Chất liên kết

Chất liên kết làm nhiệm vụ phân tán các chất màu trong mực in và giữmàu trên vật liệu nền khi đợc in ra Khác với các chất liên kết sử dụng trongmực in dung môi và các mực in khác, ở mực in gốc nớc chất liên kết có chiếm

đến 50% là nớc và một số chất có khả năng tạo thành lớp màng bao quanh hạtpigment đợc phân tán đồng đều trong môi trờng và có khả năng tạo ra sự bámchắc lên trên bề mặt vật liệu in sau khi khô

Các chất liên kết loại này thờng có ba nhóm sau:

- Nhóm chất liên kết tan đợc trong nớc

Thông thờng là các chất có khả năng tan tốt và duy trì trạng thái hoà tanlâu dài trong nớc nh:

+ Các polyvinylancohol

+ Hydroyxethylcellulose

+ Polyvinylforolidone

Đây chính là các polyme tan hoàn toàn trong nớc Đặc điểm của nhóm này

là lớp mực sẽ bị tan ra khi tiếp xúc với nớc Hay nói cách khác là độ bền màuvới nớc không cao Do vậy ngời ta thờng hạn chế việc sử dụng loại mực cóchất liên kết loại này Mực in sử dụng loại chất liên kết tan trong nớc thờngdùng để in lên các vật liệu mà đặc thù sản phẩm là ít phải chịu tác động củamôi trờng nớc

- Nhóm chất liên kết hoà tan trong môi trờng kiềm

Ngời ta sử dụng các dung dịch kiềm cùng với nhựa axit để làm chất liênkết Điều này sẽ tạo ra các loại muối có khả năng tan đợc trong nớc Các chấtliên kết loại này có khả năng làm ẩm và phân tán các hạt màu tốt Các chấtliên kết này tồn tại trong dung dịch mực ở dạng muối tan trong nớc và hìnhthành màng bao quanh phân tách các hạt pigment, tạo khả năng phân tán tốt

Có rất nhiều các loại nhựa có thể đợc dùng để tạo chất liên kết cho mực in loạinày Một số các đặc tính nh khả năng chịu đợc nhiệt, khả năng chịu mài mòn

mà nhựa liên kết có đợc sẽ làm tăng cờng các tính chất đó trong mực in

Về cơ bản thì các chất liên kết loại này đợc lựa chọn là phải có khả nănghoà tan trong nớc để đảm bảo khả năng in tốt của mực in và sẽ trở lại dạngnhựa khi màng mực khô trên nền, do vậy mà mực không có khả năng tan đợctrong môi trờng nớc khi mực khô Các loại nhựa axit tan trong dung dịchamoniac hoặc amin có giá trị pH=8 đến pH=9, thờng sử dụng các loại nhựa:+ Acrylic

lâu hơn nhng có khả năng phân tán đợc tốt hơn, do các amin bay hơi chậmhơn các amoniac.

- Chất liên kết phân tán

Chất liên kết phân tán có kích thớc nhỏ, nên nó đợc phân bố lơ lửng trongnớc Các chất liên kết phân tán thờng là các polyme ở trạng thái keo hoặc nhũtơng huyền phù trong nớc nh:

+ Acrylic vinyl

+ Styrene butadien

Khi các chất liên kết loại này khô đi tập hợp thành màng keo đồng đều và

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 cókhả năng chịu đợc mài mòn tốt hơn và có lực bám dính tốt hơn so với các loạipolyme có phân tử nhỏ

Nhợc điểm chính của các chất liên kết dạng này là chúng không có khảnăng cải thiện tốt đặc tính in của mực, khó khăn trong việc điều chỉnh và vậnhành cũng nh khả năng làm sạch mực

Từ một số các u điểm và nhợc điểm của các dạng chất liên kết trên màngời ta có thể tiến hành pha trộn các chất liên kết đó với nhau để vẫn đảm bảophát huy và giữ đợc các tính chất tốt nhất của từng chất đồng thời vẫn đảmbảo đợc các đặc tính in tốt của mực cũng nh các tính chất hoá lý khác

2.2.3 Chất phụ gia

Ngời ta sử dụng các chất phụ gia để tăng cờng và cải thiện một số cáctính chất của mực in, làm cho mực đạt đợc nh mong muốn

Thông thờng ngời ta sử dụng bốn loại phụ gia chính nh sau:

- Dung môi phụ: Nhằm để tăng tính thấm ớt của nhựa liên kết đồng thời

điều chỉnh độ nhớt và tăng tốc độ khô của mực in Đây là các dạng dung môihữu cơ bao gồm:

độ nhớt của mực, ảnh hởng đến tính ổn định quá trình in và chất lợng in saunày.

- Chất bôi trơn: Việc sử dụng các chất bôi trơn là nhằm tăng độ bóng vàkhả năng chịu mài mòn tốt của mực in

- Chất phân tán: Nhằm mục đích để tăng độ bền phân tán cho mực in,duy trì tốt trạng thái phân tán của mực, giúp cải thiện cơ bản các đặc tính vềmàu sắc của mực in: tăng cờng độ màu, độ bóng cho mực in

- Chất chống bọt: Ngăn cản và phá bọt hình thành trong mực in của quátrình in Thông thờng các chất liên kết tan trong nớc đợc sử dụng có xu hớngtạo bọt, các bọt khí đợc hình thành trong môi trờng nớc là tơng đối bền vững

do sức căng bề mặt tơng đối giữa mặt nớc và không khí là khá cao Do trongquá trình in có các luồng không khí đợc thổi vào mực ở tại các điểm tiếp xúcgiữa lô anilox và dao gạt mực và sẽ hình thành bọt khí Lợng bọt khí tạo thành

tỉ lệ thuận với tốc độ của máy in Khi máy in chạy càng nhanh thì lợng bọt khí

đợc tạo thành càng nhiều Do sự hình thành của bọt khí, ảnh hởng trực tiếp

đến quá trình in, quá trình truyền mực từ lô máng lên lô anilox và lên bản in,làm quá trình in xảy ra khó khăn hơn và chất lợng in giảm đi Do đó việc bổsung thêm các chất chống bọt vào trong thành phần của mực in là cần thiết

Đặc điểm của các chất chống bọt là nó sẽ phá vỡ bọt ngay khi bọt đợc hìnhthành Việc sử dụng nhiều chất chống bọt sẽ làm giảm độ dẻo, tính đàn hồi và

độ bền của bản in, có thể tạo ra những vết bẩn trên sản phẩm in Đây là nhợc

điểm của việc lạm dụng quá nhiều chất chống bọt

2.3 Các tính chất cơ bản của mực in Flexo gốc nớc

Về cơ bản thì các tính chất của mực in đợc thể hiện rõ nét nhất trongquá trình in Một mực in tốt phải có khả năng tạo ra độ bền của mực trên bềmặt vật liệu in, in phải sạch, không tạo ra những vết bẩn và không bắt mực vàonhững chỗ không in Mực phải có những tính chất đặc trng cơ bản nh độ bóng,khả năng chịu mài mòn hay độ bền cơ học, tốc độ khô của màng mực trên cácloại vật liệu in khác nhau Trong sản xuất chúng ta phải lựa chọn sự tối u củamột vài thông số mà không thể thỏa mãn tất cả các thông số khác

2.3 1 Độ nhớt của mực in

Một mực in Flexo gốc nớc gọi là lý tởng nếu nh với một độ nhớt thấpnhất nó vẫn có khả năng cho giá trị màu tối đa Mực in có độ nhớt khác nhau,

phụ thuộc vào các yêu cầu về các sắc thái màu riêng biệt, bề mặt vật liệu đang

đợc in và tốc độ in của máy in Trong thực tế thì độ nhớt này phụ thuộc vàocác dạng thuốc nhuộm, pigment và đồng thời phụ thuộc vào dạng tự nhiên củacác chất mang Các loại mực đợc làm từ thuốc nhuộm thờng có độ nhớt thấphơn so với các loại mực làm từ chất màu là pigment Điều này đợc lý giải là

do các thuốc nhuộm có khả năng phân tán tốt, trong khi đó các hạt pigment lại

bị lơ lửng, khó phân tán, dễ tạo hiện tợng vón cục hay lắng đọng trong cácchất mang

Các pigmet thông thờng có sự ngả màu ít hơn so với thuốc nhuộm, dovậy để có loại màu có các cờng độ cao riêng biệt khác nhau thì hàm lợngpigment trong mực in Flexo gốc nớc phải cao hơn so với hàm lợng thuốcnhuộm, chính điều này góp phần làm cho độ nhớt của mực in tăng lên

Tính chất dòng chảy của mực in sử dụng chất màu là pigment phụ thuộcvào thành phần cấu tạo hóa học, kích thớc và hình dạng của các hạt pigment

đợc sử dụng, cũng nh là hàm lợng của chúng ở trong mực in Đôi khi sự khácbiệt của độ chảy giữa các loại pigment cũng có thể đợc giảm thiểu thông quaviệc làm tăng thêm hàm lợng chất phụ gia cho vào nhng thông thờng độ chảymong muốn vẫn không đạt đợc và việc thêm hàm lợng này vào mực cũng sẽlàm giảm cờng độ màu của mực in

Sự khác biệt giữa pigmet và thuốc nhuộm qua khía cạnh ảnh hởng củachúng đến độ nhớt ngày càng trở nên ít rõ ràng khi các loại pigment có cờng

độ màu đậm hơn và chúng ít bị ngả màu Thêm vào đó ngày càng có nhiều

ph-ơng pháp mới để phân tán các hạt pigment nh thực hiện quá trình xục đẩy đối

lu để tạo sự phân tán tốt, làm cho cờng độ màu của mực in đợc gia tăng tối đa

và đồng thời góp phần làm cho độ nhớt của mực in thấp hơn do khả năng làm

ớt của các hạt pigment sẽ đợc cải thiện tốt hơn

Có nhiều loại mực in Flexo gốc nớc là loại mực bán phần pigment cóchứa hỗn hợp của cả thuốc nhuộm và các hạt pigment Việc sử dụng loại mựchỗn hợp này khi cần thiết để thu đợc một sắc thái màu riêng biệt mà vẫn đảmbảo độ nhớt yêu cầu

Các chất mang khác nhau đợc sử dụng trong mực in Flexo gốc nớc sẽlàm thay đổi độ nhớt của mực, phụ thuộc vào dạng tự nhiên của nhựa hoặcnồng độ của chúng ở trong dung dịch

Các vật liệu tạo màng và nhựa khác nhau cũng sẽ làm thay đổi độ nhớt

phụ thuộc vào tính chất hóa học cũng nh khả năng trùng hợp của các polyme.

Độ nhớt của mực in đợc sử dụng cho quá trình in còn phụ thuộc vào tốc

độ của máy in và bề mặt vật liệu in, cho nên mỗi kiểu và hệ thống của máy inFlexo có thể đợc xác định với độ nhớt giới hạn cho phép thấp hơn của một loạimực in Flexo thông thờng để thu đợc chất lợng in nh mong muốn Sự pha trộnmực in của máy in cũng phụ thuộc vào các nhân tố trên

2.3.2 Độ chính.

Độ dính phụ thuộc vào độ nhớt và tỷ số nhựa liên kết/ hàm lợngpigment có trong mực in

Mỗi một loại mực phải có đủ độ dính để đạt đợc sự truyền mực tốt nhất

từ lô anilox tới bản in cũng nh tới vật liệu in Nếu độ dính quá cao thì sẽ gây

ra hiện tợng làm rách giấy hoặc vật liệu in, độ dính thấp quá thì sẽ không đảmbảo cho màng mực in có thể kết dính tốt trên bề mặt vật liệu in

Có nhiều phơng pháp kiểm tra khả năng bám dính, nh phơng phápScotch tape, phơng pháp Scubbing Nh ta đã đề cập ở trên thì độ dính của mực

in Flexo gốc nớc sẽ phụ thuộc chủ yếu vào thành phần các chất mang và nhựa

đợc sử dụng trong mực Pigment và thuốc nhuộm cũng ảnh hởng một phần

đến khả năng bám dính của mực lên bề mặt vật liệu in nhng thực tế khả năngbám dính phụ thuộc chủ yếu vào nhựa liên kết Trong in Flexo, sảm phẩm inthờng có số lợng lớn, bề mặt vật liệu in cũng đa dạng và có các đặc thù khácnhau Để phù hợp cho các bề mặt vật liệu in khác nhau, mực in cũng phải cócác tính chất thích hợp để hỗ trợ cho khả năng bám dính của màng mực và dovậy mà ngời ta sử dụng các loại nhựa khác nhau cho mỗi đặc thù riêng đó, ví

dụ một số các loại nhựa khác nhau hay đợc sử dụng là: nhựa sellac, nhựamaleci và polyamide Thông thờng thì sự kết hợp của nhiều loại nhựa sẽ cókhả năng bám dính tốt hơn khi sử dụng đơn thuần một loại nhựa liên kết Do

đó việc sử dụng hỗn hợp các loại nhựa khác nhau sẽ giúp cho mực in có đợccác đặc tính in tốt, cho phép có thể tăng tốc độ của máy in hoặc ngăn cản quátrình tạo vón trong máng mực

2.3.3 Độ khô của mực.

Tốc độ khô của mực sẽ phụ thuộc chủ yếu vào tốc độ của máy in, hệthống sấy, vật liệu sẽ đợc in lên cũng nh thành phần cấu tạo của dung môi có

trong mực sự điều chỉnh tốc độ khô thu đợc thông qua việc sử dụng các dungmôi có khả năng khô khác nhau, cũng nh việc lựa chọn các loại nhựa tơngthích với các tính chất của dung môi trong hệ thống

Việc in trên các vật liệu in nh vỏ bao bì giấy và túi hộp bánh kẹo thờng

sử dụng mực in gốc nớc Trong những trờng hợp, các mực in đợc in trên nhữngvật liệu có khả năng thấm hút cao và khi đó quá trình khô chủ yếu là nhờ thấmhút nhiều hơn thông qua sự bay hơi Đôi khi máy in có thể đạt đợc tốc độ caokhi in một màu nhng khi in nhiều màu thì tốc độ của máy lại thấp hơn khi sửdụng cùng loại mực in sử dụng dung môi có tốc độ bay hơi nhanh

2.3.4 Độ bền màu.

Thông thờng thì để thu đợc màng mực có độ bền cao thì đòi hỏi màngmực in ra phải mỏng và đều, đây là yếu tố cần thiết đem lại sự bền màu và cáctính chất màng mực nh mong muốn

Muốn đạt đợc điều này chất liên kết phải có độ nhớt thấp và kết hợp vớipigment có nồng độ cao, đồng thời phải tạo ra sự phân tán tốt của pigmenttrong mực in Hầu hết độ bền màu cao khi nồng độ thể tích pigment cao nhngkhi tăng nồng độ này lên thì khả năng thể hiện màu của mực trên sản phẩm in

có thể bị thay đổi Nếu đa ra một lợng pigment cần thiết nhất định để có đợc

độ bền màu hoặc tông màu theo nh mong muốn thì với một lợng nhựa ít nhấtphù hợp để thu đợc kết quả này lại rất quan trọng Nếu nh hàm lợng pigmentgiảm, nhựa phải đợc cải tiến, độ bóng phải tăng và tất nhiên là các tính chấtkhác cũng phải thay đổi

Mực phải đợc truyền tới bề mặt vật liệu bằng cách có hiệu quả nhất để

đảm bảo độ bền của mực cao Điều này phụ thuộc vào các đặc điểm của lôanilox Mực có độ bền cao dù đợc in ở độ nhớt cao hơn nhng với một lô aniloxtốt sẽ mang lại màng mực mỏng có chất lợng tuyệt vời, góp phần làm giảm giáthành sản phẩm Chất lợng in thực sự tốt nhất với một lô anilox đa ra sao cho

đảm bảo cho màng mực mỏng nhất có thể và điều này phụ thuộc vào thể tích

và số vi lỗ trên lô anilox

Khi độ bền màu đã đạt đợc tốt thì độ nhớt vẫn có thể quá cao hoặc quáthấp Nếu nh độ nhớt quá thấp sẽ gây ra sự thu hẹp diện tích và làm mất mátcác đờng nét, còn nếu nh độ nhớt quá cao sẽ làm bẩn tờ in Để đảm bảo có đợcmột chất lợng in tốt thì độ nhớt phải đợc điều chỉnh một cách phù hợp Nếu