Nghiên cứu tổng quan về mực UV

Tóm lại , để cho ra một sản phẩm có tính thẩm mỹ cao đáp ứng đợc yêu cầu chất lợng , yêu cầu sử dụng thì ta cần phải chú ý tới các tính chất cơ học , thuỷ động học và quang học của mực i

lời nói đầu

Cùng với sự phát triển của văn minh nhân loại Ngày nay nhu cầu của con ngời không chỉ đợc nâng cao về mặt vật chất mà còn cả về tinh thần , các nhu cầu về sách báo tạp chí , các loại văn hoá phẩm , giấy tờ quản lý ngày càng đòi hỏi phải đợc nâng cao cả về số lợng và chất lợng

Điều đó khẳng định rằng ngành in là một ngành công nghiệp đóng vai trò quan trọng trong công cuộc đổi mới của đất nớc , phục vụ kịp thời nhu cầu về chính trị , văn hoá xã hội của nhân dân Nền kinh tế nớc ta khi chuyển đổi từ cơ chế tập trung bao cấp sang cơ chế thị trờng đã tạo ra sự tăng trởng đáng khích lệ về mọi mặt Với một xã hội phát triển mạnh về thông tin và trong cơ chế mới của sản xuất kinh doanh , chất lợng sản phẩm

in là một trong những yếu tố quyết định sự sống còn của một xí nghiệp in Sản phẩm in ngày nay không chỉ đòi hỏi thời gian ra sản phẩm nhanh , độ chính xác cao , ít hao phí trong quá trình sản xuất , giá thành hạ , mà còn

đòi hỏi về mặt thẩm mỹ Mà một trong nhữ yếu tố vô cùng quan trọng để tạo nên một sản phẩm in có tính thẩm mỹ và chất lợng tốt đó là mực in

Do vậy mà ngành công nghiệp in cũng nh bao ngành kinh tế khác trong cả nớc đã và đang từng bớc đổi mới về mặt công nghệ cũng nh về những nguyên liệu để làm ra một sản phẩm in chất lợng tốt , để thích nghi

và đứng vững trớc những thử thách của cơ chế thị trờng Bớc đầu đã đạt đợc những thành quả đáng khích lệ về số lợng cũng nh chất lợng sản phẩm Với

sự phát triển của khoa hoc - công nghệ , hiên nay trên thị trờng mực in ngời

ta đã và đang nghiên cứu để đa ra nhiều chủng loại mực in nhằm tạo ra một sản phẩm in đẹp , phù hợp với những yêu cầu khác nhau của mỗi loại sản phẩm Trong đó phải kể đến loại mực ứng dụng công nghệ làm khô màng

mực bằng tia UV Bằng những tính năng tuyệt vời của mực UV ( nh có độ bền màu tốt , màu sắc đẹp , có độ bóng tốt, in đợc trên nhiều loại nền vật liệu ) , nó đã dần dần khẳng định vị trí cũng nh mở rộng thị phần trong thị trờng mực in Sự ứng dụng mực UV vào trong công nghiệp in là một thành công lớn , góp phần vào sự chuyển tải thông tin , đa tiến bộ khoa học tinh thần cho toàn dân Đáp ứng cùng nhịp độ phát triển của nền kinh

tế đất nớc trong thời kỳ đổi mới

Tuy nhiên do là một công nghệ mới nên hiểu biết của những ngời hoạt động trong nghành in về mực UV còn nhiều hạn chế Đặc biệt là đối với ngành in Việt Nam , mực in UV còn tơng đối xa lạ và cha thực sự có một chỗ đứng xứng đáng Hơn nữa các tài liệu về mực UV trên thế giới nói chung và ở Việt Nam nói riêng còn khá hiếm và lẻ tẻ

Với mong muốn góp phần nâng cao kiến thức về mực UV , về tính chất, thành phần cấu tạo, ứng dụng cũng nh những nghiên cứu phát minh về mực UV Em đã chọn đề tài : "Nghiên cứu tổng quan về mực UV " Trong khuôn khổ thời gian có hạn , đồ án chỉ tập trung vào một số khía cạnh chủ yếu nhằm đa ra một tầm nhìn rõ hơn về mực UV, từ đó tìm hiểu và ứng dụng mực UV vào trong công nghiệp in một cách có hiệu qủa nhất

Nội dung của đồ án gồm có :

* Mở đầu.

* Chơng I : khái quát về mực in

Chơng này giới thiệu về sự hình thành và lịch sử phát triển của mực

in , đồng thời giới thiệu về cấu tạo , tính chất , phân loại chung về mực in

sự ứng dụng nó vào trong các công nghệ in một cách có hiệu quả hơn , đó cũng là góp phần thúc đảy vào sự phát triển của ngành công nghiệp in nói chung

* Chơng III: ứng dụng mực UV trong một số công nghệ in.

Giới thiệu sự ứng dụng mực UV vào một số công nghệ in cụ thể Từ

đó tìm ra những yêu cầu thay đổi về công nghệ , những thuận lợi và khó khăn khi dùng mực UV

* Kết luận

Vì thời gian viết đồ án có hạn , trình độ và kinh nghiệm thực tế của bản thân còn hạn chế , đồ án sẽ không tránh khỏi những thiếu sót , em rất mong đợc sự chỉ dẫn của các thầy cô giáo trờng Đại Học Bách Khoa và các thầy cô giáo đang công tác trong ngành in

Em xin chân thành gửi lời cảm ơn đặc biệt tới cô giáo Hoàng Thị Kiều Nguyên - ngời đã trực tiếp hớng dẫn và giúp đỡ em thực hiện đồ án này

in đợc dùng để phục vụ cho việc in nhiều tài liệu thuộc nhiều lĩnh vực khác nhau : chính trị , văn hoá , nghệ thuật , khoa học , kinh tế Và ngời ta không chỉ in màu đen mà bắt đầu in nhiều màu Công nghệ in bắt đầu từ 2 màu , sau đó là 3 màu và đến nay đã có thể in đựơc 7 , 8 màu Những chất màu đa vào mực in thờng là những chất màu có sẵn trong tự nhiên ( trong

đất , trong vài loại cây , trong một số con vật ) Chất liên kết trong mực

in cũng đợc chế tạo từ dầu lanh Về thành phần cấu tạo của mực in cách

đây khoảng 500 năm cơ bản không có gì khác biệt so với thành phần mực

và in sản phẩm diễn ra rất là vất vả , tốn thời gian mà sản phẩm in ra chẳng

đợc bao nhiêu

Trải qua sản xuất , dần dần ngời ta sáng chế , phát minh ra các ,

ph-ơng pháp máy móc hiện đại để sản xuất ra nhiều mực in , in ra nhiều sản phẩm đẹp

Ngày nay mực in có nhiều loại với các tính chất khác nhau để phù hợp với từng loại máy in , từng loại giấy in và đáp ứng đợc các yêu cầu sản phẩm khác nhau Việc sản xuất mực in đợc tách khỏi nhà in và ở những nhà máy chế tạo mực in có nhiều máy móc hiện đại , sản xuất theo quy trình công nghệ tiên tiến , dùng nhiều loại nguyên liệu Cách đây 500 năm khi mực in xuất hiện ngời ta đã coi là bớc nhảy vọt , là một sự tích đặc biệt , nhng từ đó đến nay , với những thành công lớn về phơng pháp sản xuất , về

định thành phần cấu tạo , về việc tạo màu cho mực thì ngày nay , ta có thể coi việc chế tạo mực in là thành công tuyệt vời của bao nhiêu thế hệ những ngời chuyên sản xuất mực in

I.2 Chức năng , ý nghĩa của mực trong công nghệ in

Mực in có ý nghĩa vô cùng quan trọng trong công nghệ in , nó có một số chức năng chính sau đây :

- Mực in là nguyên liệu đóng vai trò chủ yếu trong việc tạo nên hình ảnh ,

đờng nét màu sắc của sản phẩm in Nói một cách khác không có mực in thì

tờ giấy trắng - hay các vật liệu nền , không bao giờ trở thành cuốn sách , bức tranh , tấm bu ảnh đợc

- Mực in không những có vai trò quan trọng là tạo trên nền vật liệu in những chữ , dấu , hình ảnh mà còn có vai trò quyết định tính thẩm mỹ của sản phẩm Để có một sản phẩm đẹp ( đạt tính thẩm mỹ cao ) thì khi in ta cần lu ý tới sắc thái màu ( hay tông màu ) , cờng độ màu , khả năng thấu minh , khả năng phủ , độ bóng của mực in Tóm lại , để cho ra một sản phẩm có tính thẩm mỹ cao đáp ứng đợc yêu cầu chất lợng , yêu cầu sử dụng thì ta cần phải chú ý tới các tính chất cơ học , thuỷ động học và quang học của mực in

- Chất lợng sản phẩm do nhiều yếu tố quyết định , nhng trong đó yếu tố về mực in cũng rất quan trọng Sản phẩm ngành in rất đa dạng và phong phú ,

sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau , trong những điều kiện khác

nhau đòi hỏi mực in phải có các tính chất khác nhau để có thể đáp ứng

đ-ợc các yêu cầu của sản phẩm đa ra Độ bền của sản phẩm in , độ bền của hình ảnh in phụ thuộc rất nhiều vào tính chất và khả năng gắn kết của mực

in trên vật liệu nền Việc lựa chọn mực in phù hợp sẽ cho kết quả in đúng

nh mong muốn Chẳng hạn nh với các loại sản phẩm in sử dụng lâu dài yêu cầu mực in phải tốt , bền màu , bền trong môi trờng sử dụng sản phẩm , còn với những sản phẩm in ra chỉ sử dụng trong một thời gian ngắn thì không cần yêu cầu mực in có độ bền cao nhng lại phải thoả mãn yêu cầu về khả năng tái sinh sau này

- Ngoài những chức năng trên , mực in còn có chức năng quan trọng khác

đó là quyết định giá thành sản phẩm Các sản phẩm khác nhau thì yêu cầu mực in cũng khác nhau và do đó đối với mỗi loại sản phẩm sử dụng loại mực khác nhau thì giá thành cũng khác nhau Những loại sản phẩm chất l-ợng cao yêu cầu mực in sử dụng phải là loại mực tốt , chất lợng đảm bảo hơn so với những loại sản phẩm in đòi hỏi chất lợng bình thờng , do đó giá thành cũng phải cao hơn so với sản phẩm bình thờng khác và ngợc lại

I.3 Cấu tạo chung

Mực in là một dung dịch có tính nhớt dẻo , về cấu tạo nó có 3 thành phần chính : chất màu , chất liên kết và chất phụ gia

I.3.1 Chất màu

Chất màu là thành phần cấu tạo chính của mực in Pigment có nhiệm vụ là tạo cho mực in có màu sắc cần thiết

Màu sắc của mực in , độ trong hay độ phủ , độ bền vững đối với các tác dụng của ánh sáng , nớc , chất rửa của mực in phụ thuộc nhiều vào các tính chất của chất màu đợc dùng để chế tạo mực in Các chất màu dùng trong mực in thông thờng có 2 loại là : thuốc nhuộm và pigment

- Thuốc nhuộm là loại chất màu tan trong môi trờng chất liên kết của mực

- Pigment là loại chất màu không tan trong môi trờng chất liên kết của mực

Để chế tạo mực cả pigment và thuốc nhuộm phải đảm bảo những tính chất sau :

- Màu của picment cần tinh khiết , trong sáng và gần với màu quang phổ

- Độ ổn định màu trong môi trờng liên kết sản xuất mực

Với các loại mực khác nhau sử dụng các chất liên kết khác nhau thì yêu cầu

về độ bền vững hoá học , bền màu của các chất màu cũng khác nhau Ví dụ

nh những mực in gốc nớc với môi trờng liên kết chủ yếu là nớc thì các chất màu phải đảm bảo không bị hydrat hoá dẫn đến sự thay đổi màu sắc hoặc những chất màu có tính kiềm không dùng đợc trong môi trờng liên kết pha cồn Các pigment chế tạo mực in offset không đợc tan trong chất liên kết dạng dầu , nhựa tự nhiên hoặc nhân tạo

- Độ trong , độ phủ của chất màu có ý nghĩa quyết định tới độ trong của mực Với những mực sản xuất từ chất màu thuốc nhuộm tính thấu minh rất tốt , đặc biệt thích hợp với cộng nghệ in chồng nhiều màu , công nghệ in số

nh in phun

Những mực có nguồn gốc pigment luôn luôn có độ đục nhất định tuỳ thuộc vào độ đục pigment Thông thờng mực có độ đục cao thì có độ phủ tốt cho phép in trên nhiều loại nền có màu sắc khác nhau và không hoàn toàn trắng Các pigment vô cơ có độ đục cao hơn pigment hữu cơ và ngời ta hay dùng nó nh một chất độn để điều chỉnh độ đục của mực

- Độ phân tán của chất màu trong mực :

Khả năng phân tán của chất màu trong mực là yếu tố đảm bảo sự đồng đều

về màu sắc của mực Khả năng phân tán là một tính chất cần đặc biệt quan

tâm với mực sản xuất từ pigment Sự phân tán của pigment trong môi trờng liên kết phụ thuộc rất nhiều vào kích thớc , tỉ trọng và tính chất bề mặt của hạt pigment

- Độ bền ánh sáng , bền hoá học , bền cơ học của chất màu

- Cờng độ màu của chất màu phải cao để đảm bảo , khi chế tạo mực in , chỉ cần dùng lợng nhỏ pigment cũng đủ để chế tạo đợc mực có màu đậm

Phụ thuộc vào thành phần hoá học , sự xuất thân , ngời ta chia các pigment vẫn dùng để chế tạo cùng với các chất liên kết thầnh mực in ra làm 3 nhóm :

- Pigment vô cơ nhân tạo : là những oxit màu , bột do nghiền nhỏ kim loại

mà nhận đợc và những muối của một số kim loại nh : sắt , chì , kẽm , crôm ở dạng bột nhỏ , mịn

- Pigment tổng hợp hữu cơ : là những chất kết tủa nhỏ , mịn , có nhiều màu sắc khác nhau và nhận đợc bằng cách đem tổng hợp hữu cơ các bán thành phẩm hữu cơ

- Sơn ( lắc ) : là các thuốc nhuộm hữu cơ vốn có tính tan trong nớc , trong dầu và các chất hoà tan hữu cơ , đợc đem biến hoá bằng phơng pháp hoá học để biến thành có tính không tan trong nớc hay dầu và các chất hoà tan hữu cơ khác Nói một cách khác , sơn chính là thuốc nhuộm hữu cơ đợc gắn cho các tính chất của pigment

I.3.2 Chất liên kết ( chất tạo màng )

Chất liên kết , đó là những chất lỏng có tính nhớt , dính ( thí dụ nh dầu ô li ) , chất liên kết hỗn hợp với pigment và một số phụ gia để tạo cho mực in có đầy đủ các tính in cần thiết và còn làm nhiệm vụ gắn chắc pigment ở trên mặt giấy in

- Tính in của mực in chính là các khả năng sau :

+ Khả năng mực in có thể dàn thành màng mỏng ( nhờ các quả lô trong

hệ thống truyền mực in ) rồi truyền lên mặt các phần tử in của khuôn in + Khả năng mực in có thể truyền từ mặt các phần tử in sang mặt giấy in dới áp lực do ống in hay bàn ép in tạo ra để tạo thành chữ hay hình ảnh rõ ràng , sáng sủa trên mặt giấy

+ Khả năng mực in gắn chắc trên mặt giấy in sau khi đã truyền từ mặt khuôn in sang giấy

Để mực in có đầy đủ các tính in nh trên thì chất liên kết phải có một

số yêu cầu về tính chất nh sau :

- Phải có đủ độ dính để khi đem chế tạo với pigment , dầu khô , chất độn thành mực in thì mực in có thể dính đợc lên mặt các quả lô , các ống kim loại , mặt khuôn in và mặt giấy in nếu không , mực in không thể truyền

từ máng mực qua hệ thống lô lên mặt khuôn in rồi sang giấy để tạo thành chữ , hình ảnh , mà sẽ nằm nguyên vẹn trong máng mực của máy in rồi quay và trợt trên mặt lô sắt máng mực

- Cần có độ nhớt thích hợp để không ngấm sâu vào trong lòng giấy rồi để lại trên mặt giấy các hạt pigment , chất độn không đợc gắn chắc trên mặt giấy và đễ dàng bong khỏi mặt giấy khi có điều kiện

- Phải có tính đồng nhất - các chất tạo thành chất liên kết ( nh các chất có

độ trùng hợp không giống nhau , trọng lợng phân tử khác nhau ) đợc phân bố đồng đều ở mọi điểm trong lòng chất liên kết

- Trong thành phần của chất liên kết phải có chứa một lợng thích hợp chất hoạt động bề mặt để ổn định picment và chất độn

I.3.3 Chất phụ gia

Chất phụ gia đợc đa vào nhằm làm tăng tính in của mực in

Những chất phụ gia đa thêm vào mực in thờng gồm có :

- Chất dầu khô : Dầu khô đợc đa vào trong thành phần của mực in nhằm làm tăng nhanh thời gian khô ( tốc độ khô ) của mực in khi đem in lên nền vật liệu in

- Chất độn : Có thể là các hạt trắng , hạt đen hay hạt có màu tím Chất độn

đa vào trong mực in nhằm để tăng tính in cho mực in , tăng thêm vẻ đẹp của một picment có trong mực in , đồng thời để giảm bớt giá thành của sản phẩm

+ Chất chống dính : tạo sự se mặt màng mực in nhanh , chống dính bẩn sau mặt tờ in

+ Chất tăng độ bóng : Dùng vecni bóng , tăng độ bóng của màng mực

in

+ Dầu pha mực : Dùng để điều chỉnh độ nhớt , độ dính , trạng thái lu biến của mực

I.4 Tính chất chung của mực

Chất lợng sản phẩm in chịu nhiều ảnh hởng của nhiều yếu tố nh giấy in , mực in, máy in , kiến thức và kinh nghiệm xử lý kỹ thuật của ngời thợ in , điều kiện khí hậu và môi trờng

Nắm vững tính chất của mực in sẽ tạo điều kiện thuận lợi ổn định chất lợng sản phẩm in

I.4.1 Tính lu biến của mực in.

Độ đặc là tên gọi chung chỉ tính chất lu biến khác nhau của mực in Tính lu biến thể hiện ở sự ảnh hởng lẫn nhau nh độ nhớt , tính dính , tính chảy , sức căng bề mặt , lực bám dính

- Độ đặc của mực in về cơ bản phải thích hợp với giấy in hay vật liệu in và tốc độ in

- Độ nhớt thể hiện ở độ lỏng quánh , biểu hiện ở mực in loãng hay đặc Độ nhớt của mực in không có một thông số kỹ thuật xác định , mà thờng dao

Để ngăn ngừa sự dính quá cao có thể dùng vecni dầu hoặc " pat " mỡ giảm dính Cần chú ý lợng đa vào không làm ảnh hởng đến một số tính chất in khác của mực

Để tăng độ dính của mực in có thể sử dụng vevni dầu dính thích hợp

tạo thành từ 2 bề mặt phân tách Trong chất lỏng , độ dính phụ thuộc vào

độ nhớt và tỷ số nhựa / pigment trong mực và trong bản thân nhựa

Độ dính phải đủ để đạt đợc sự truyền tốt nhất của mực từ lô tới bản và tới vật liệu Độ dính quá cao là nguyên nhân của việc đóng vón và bù mực , gây rách giấy Độ dính thấp thì không đủ kết dính lên bề mặt

I.4.4 Độ bền

Mỗi một sản phẩm in cần đợc in với những loại mực phù hợp với mục đích sử dụng Những tính chất của mực in không chỉ thể hiện ở mặt chất lợng mà còn thể hiện ở mặt giá cả sản phẩm

Nhãn hàng trên hộp mực của các hãng sản xuất cần ghi rõ những tính chất

độ bền của mực Trớc khi in, ngời thợ cần xem xet nhãn mực in để sử dụng chính xác

* Độ bền ánh sáng : Độ bền ánh sáng đặc biệt quan trọng đối với sản phẩm

in , ví dụ tranh quảng cáo , yết thị ở ngoài trời dễ bị ánh sáng mặt trời tác

động làm màu mực bị phai dần

- Đối với những màu mực tự pha chế từ những mực màu cơ bản thì tính chất bền ánh sáng của màu hỗn hợp tự pha chế gần đồng nhất với độ bền ánh sáng của pigment độ bền thấp nhất

I.4.5 Tính chất quang học

a) Cờng độ màu : thể hiện ở độ đậm của màu mực

- Cờng độ màu mực càng cao có thể in màng mực mỏng , đỡ hao phí mực, đồng thời về mặt chất lợng in sự tái hiện tầng thứ hình ảnh trung thực

về độ nét và có ấn tợng tốt , phong phú về độ sâu hình ảnh in

- Cờng độ màu phụ thuộc các đặc tính của pigment : nồng độ, loại, kích cỡ

b) Độ trong , độ đục của mực

Thể hiện khả năng phản xạ lại ánh sáng của mực khi đợc chiếu sáng Nó phụ thuộc vào chất liên kết và phụ gia trong mực

c) Khả năng phủ của mực

- Liên quan đến hàm lợng pigment , cờng độ , độ mịn hạt

- Khả năng phủ của màng mực trên nền giấy in là tính chất của mực

in đợc phủ lên nền in một màng mực dày hay mỏng

I.5 Phân loại mực in

Có nhiều cách để phân loại mực in , nhng ngời ta thờng phân loại theo một số cách : theo phơng pháp in , vật liệu in , theo dạng khô của màng mực in ( mực khô bằng nhiệt , khô bằng chiếu xạ ) hay theo mục

đích sử dụng của sản phẩm in

I.5.1 Phân loại theo phơng pháp in

Theo cách phân loại này thì mực in đợc chia làm mấy loại sau :

- Mực in cao : in typo , in flexo , in typo gián tiếp

- Mực in phẳng : in offset , in lito , in kim loại

- Mực in lõm : in ống đồng , in bản khắc lõm

- Mực in xuyên thấu : in lới

I.5.2 Phân loại theo mục đích sử dụng

Tuỳ theo mục đích sử dụng mà ta có một số loại :

- Mực in thử : in bản in thử

- Mực in việc vặt : th từ , giấy mời , giấy tờ quản lý kinh tế xã hội

- Mực in nhũ : in bìa sách , danh thiếp

- Mực in trên màng chất dẻo : PE , PVC , PP

- Mực in tiền , séc , ngân phiếu thanh toán

- Mực in phát sáng : khi tia sóng ngắn chiếu vào màng mực sẽ phát sáng huỳnh quang

I.5.3 Phân loại theo dạng khô của màng mực in

∗ Màng mực khô do nhiệt

- Mực khô lanh : là loại mực khô do thẩm thấu , sau khi in dung môi mực in thấm vào giấy , thời gian khô của màng mực in diễn ra sau khi in từ 1 đến 2 giờ

- Mực khô nhiệt : Quá trình khô xảy ra do sự bay hơi của dung môi mực in khi giấy chạy qua phòng sấy và sau đó qua các trục làm mát Trong quá trình này mực thấm vào giấy và nằm trên bề mặt giấy , màng mực bóng hơn mực khô lạnh

Loại mực khô nhiệt thờng sử dụng ở máy in offset giấy cuộn có tốc độ

- Hệ thống chiếu xạ tia điện tử

Do những u điểm nổi bật của phơng pháp chiếu xạ dùng tia cực tím ( UV ) nên khả năng ứng dụng của phơng pháp này vào công nghệ in là rất lớn

Do đó tài liệu đồ an này sẽ đi sâu nghiên cứu vào phơng pháp làm khô mực bằng tia cực tím ( UV )

Chơng II : Mực in đợc xử lý bằng tia UV

II.1 Đinh nghĩa

Tuy nhiên trong những năm gần đây mực UV đợc cải tiến rất nhiều Độ nhớt giảm một cách đáng kể tạo điều kiện thuận lợi cho việc áp dụng vào công nghệ in Flexo Đặc biệt độ dày lớp mực giảm đi rất nhiều , cho độ sắc nét và tông màu khá tốt

Do đặc tính in của mực đợc nâng lên , từ năm 1985 mực UV bắt đầu

đợc dùng cho các phơng pháp in không áp lực nh in phun , in nhiệt Các sản phẩm quảng cáo , tờ rơi , catalog với chất liệu nền không thấm hút thuộc độc quyền của mực UV

Cuối những năm 1990 với sự phát triển vợt bậc của công nghệ UV, thị trờng sử dụng mực UV tăng vọt Các hệ thống thiết bị in kèm theo đèn

UV và bộ điều khiển không còn là khó khăn , thách thức với những cơ sở sản xuất muốn sử dụng mực UV Thậm chí việc thiết kế , chế tạo bộ xử lý

UV gắn trong các máy in phun cũng trở nên đơn giản hơn nhiều

Hơn thế nữa , mực UV ngày càng chứng tỏ những u điểm vợt trội của nó về chất lợng , tính đa năng , đa dạng

Tất cả những yếu tố đó đảm bảo cho mực UV có một vị trí vững chắc trên thị trờng Theo đánh giá của hội nghị và phát triển mực in năm

2003 thì mực in UV là một trong số ít các mực có nhịp độ tăng trởng cao nhất trong những năm đầu của thế kỷ 21 Dự báo thị phần hàng năm của mực UV sẽ tiếp tục tăng từ 10 ữ 15% và mực UV đợc khẳng định là mực của tơng lai

II.3 Thành phần cấu tạo

Mực UV gồm có thành phần chính là các chất màu , chất liên kết và phụ gia

II.3.1 Chất màu

Chất màu đợc sử dụng để chế tạo mực UV có thể là thuốc nhuộm hoặc pigment

a) Thuốc nhuộm thờng là các chất :

+ Thuốc nhuộm axít : Có đủ các gam màu , màu tơi , thuần sắc Ngoài các loại thuốc nhuộm axit thông thờng , các thuốc nhuộm trong phân tử có chứa nguyên tử kim loại cũng thờng đợc sử dụng để sản xuất mực UV vì chúng cho cờng độ màu và độ bền màu cao

+ Thuốc nhuộm bazo - cation : Loại chất màu này có cờng độ màu mạnh nhng kém bền màu với dung dịch kiềm và ánh sáng

b) Pigment : Gồm hai loại chính là pigment vô cơ và pigment hữu cơ

∗ Pigment vô cơ gồm :

- TiO2 : làm pigment trắng

- C : làm pigment đen

- PbCrO4 : cung cấp dải tông màu từ màu xanh lá cây hơi vàng ( G-Y ) tới màu đỏ đậm Chúng có độ đục cao , có độ chảy tốt và tính năng in tốt Chịu ăn mòn của dung môi và dàu mỡ tốt Độ sáng cao , độ bền axit và kiềm tơng đối Tuy nhiên chúng lại độc hại vì có chì nên hiện nay ít sử dụng Nếu sử dụng thì không dùng cho loại sản phẩm đựng đồ ăn , đồ uống, và cho trẻ con

- Milori blue ( B ) : đem lại tông màu xanh Độ bền dung môi , dầu

mỡ , ánh sáng và axit rất tốt nhng lại kém bền kiềm nên không sử dụng để

in những sản phảm tiếp xúc với chất kiềm nh giấy gói xà phòng

Các hợp chất oxit sắt : tông màu thay đổi từ vàng sẫm sang đỏ đục Các hợp chất này rất quan trọng trong cho mực vì nó có độ trơ hoá học ( độ bền tác nhân hoá ) , độ sáng rất tốt và không độc hại Có thể sử dụng cho những sản phẩm tiếp xúc với thức ăn

⇔ Ngoài những loại pigment vô cơ thông dụng trên còn có một số dạng khác nh : Cd ( màu xanh )

∗ Pigment hữu cơ : gồm những hợp chất azô , axit azo , phthalocyanine , picment nhộm

-Vàng và da cam diary lide : diary lide đỏ , vàng và da cam có độ sáng biến đổi từ kém đến tốt , từ thấu minh tới bán thấu minh và chúng có độ bền kiềm , axit tốt Nhóm này thờng đợc thay thế cho các hợp chất Crom Nó xuất hiện ở một số dạng chất màu thơng mại : AAA diary lide ( Y-12 ) AACT diary lide (Y-14)AAMX diary lide (Y-13), AAOA(Y-17) HR(Y-83) trong đó AAOT là dạng thông dụng nhấtdùng trong mực UV Nó có độ sáng tơng đối , độ bền sắc và có thể chấp nhận đợc

- Đỏ napthol : có độ sáng kém và đắt hơn đỏ rubi và đỏ 2B Độ chảy kém trong dung môi nhng tốt trong nớc Độ bền kiềm rất tốt

- Đỏ tía kết hợp với xanh C : pigment này có màu da cam sáng và trong không nên liên kết nó với những loại có độ đục cao vì sẽ làm giảm thời gian bền của nó

- Đỏ 2B : cho màu vàng tơng tự đỏ tía C và xanh đậm nh rubi Có độ sáng và độ bền dầu mỡ tốt , kém bền kiềm Đỏ 2B , mangan là rất phù hợp cho in bao bì nh các túi polyetylen

- Phthalocyanine :

+ G : thờng là hợp chất phthalocyanine với Clo hoặc Brom Chúng có

độ sáng , độ sinh động và bền màu cao Đặc biệt với tác nhân hoá học + B : hai dạng quan trọng là đỏ α và xanh ( G ) β

- Pigment thuốc nhuộm : những thuốc nhuộm trimetan nh metyl , violet , G sáng , thodamine phản ứng với hợp chất photpho tạo ra picment

- Xanh kiềm : tơng tự nh trimetan nhng là các cationic trong tự nhiên c) So sánh đặc tính của thuốc nhuộm và pigment :

Đặc tính của thuốc nhuộm và pigment đợc so sánh trong bảng II.1 dới đây :

Tính chất Pigment Thuốc nhuộm

Tính tan Không tan trong chất

liên kết , phân tán trong chất liên kết

Tan trong chất liên kết

Màu sắc Biến đổi từ kém đến tốt,

Bảng II.1: So sánh đặc tính của thuốc nhuộm và pigment

II.3.2 Chất liên kết

Chất liên kết trong mực UV là hỗn hợp của các monomer, oligomer, chất khơi mào và chất tạo màng Chất liên kết của mực trớc khi in ở dạng lỏng có độ nhớt không cao Sau khi in , dới tác động của tia UV , chúng xảy xa phản ứng trùng hợp tạo thành hợp chất cao phân tử dạng cô cứng

Chất liên kết có 3 thành phần chính là : Chất khơi mào , monomer hoặc oligomer và chất tạo màng Các hợp chất này có mặt trong thành phần của mực để thực hiện phản ứng quang trùng hợp tạo ra hợp chất polymer

đóng rắn ở giai đoạn xử lý mực bằng tia UV Phản ứng quang trùng hợp sẽ tạo ra một màng mực đóng rắn trên bề mặt vật liệu in

a) Chất khơi mào

Chất khơi mào là những chất có khả năng hấp thụ ánh sáng UV để chuyển lên trạng thái kích thích ( đứt mạch ) , tạo ra các gốc tự do hoặc gốc ion

* Các gốc tự do sau đó sẽ liên kết với các monomer hoặc oligomer để tạo thành hợp chất cao phân tử Để thực hiện phản ứng này , các monomer hoặc oligomer phải mang it nhất một nhóm =CH2 cha bão hoà Chất khơi mào và các monomer đợc phân tán trong lớp màng chủ yếu là các hợp chất polymer nh nhựa polyeste , vinyl clorid / vinyl acetate , polymer , nhựa acrylic , nhựa polyamide , nhựa polyurathane

+ Dẫn xuất của benzophenone , dimethyl aminobenzo phenone , diethylamino benzophenone , xanthone , anthrone , thioxanthone , 2_chloroac ridone , 2_chloro_N_n_butyl acridone ; 2,4_diethyl thioxanthone , và fluorenone

+ Dẫn xuất của benzoin : bezoin , benzoin methyl ether và benzoin ethyl ether

+ Quinones : p_benzoquinone , beta_naphtho quinone và beta_methyl lanthra quinone

+ Hợp chất chứa halogen : carbon tetra chloride , silver bromide ,

α_chloromethylnaphthalene , hợp chất trihalomethyl_s_triazine , và trihalomethyl oxadiazole

+ Hợp chất peroxides : benzoyl peroxide

* Các gốc ion : Xảy ra quá trình trùng hợp Photoinitiators cationic

Một số gốc in on :

+ Những muối Arildiazonium

+ Những muối Arildiazonium và muối Triarylsulfonium

+ Phenacylsulfonium và những muối 4 Hydroxyphenylsulfonium

Các monomer hoặc oligomer thờng là các nhóm hợp chất sau :

+ Este acylic hoặc metha acylic của các loại rợi nh ethanol , propanol , hexanol

+ Sản phẩm phản ứng của các amine ( nh ethyl amine , butyl amine , benzyl amin ) với glycidyl acylate , glycidyl metha acylate

+ Sản phẩm phản ứng của axit carboxylic ( ví dụ nh acetic axit , propiolic axit , benzoic axit ) với glycedyl arcylate

Các monomer chiếm 30 ữ 70 % khối lợng chất nhạy sáng có thể tuỳ theo việc lựa chọn loại monomer để chế tạo

c) Chất tạo màng

Chất tạo màng đợc sử dụng thờng là những chất có dạng polymer hoặc copolymers :

- Các vinyl polimers , giống nh là polyvinyl acetate , polyvinyl alcohol , polyvinyl butyral , polyvinyl methyl ether , polyvinyl chloride , polyethylene

- (meth) arcylate polymers , alkyl(meth)acylamide polymers , giống nh là polyethyl(meth) arcylate , polybutyl (meth)acylate , poly-t-butylarcylamide, polydiacetonacylamide , và copolymers

II.3.3 Phụ gia

Các phụ gia chính đợc bổ xung vào thành phần mực UV là chất làm

ẩm có tác dụng tăng khả năng thấm ớt bề mặt pigment giúp cho mực có độ

đồng đều và có độ gắn kết cao giữa chất màu và môi trờng liên kết Các chất làm ẩm có thể dùng là Fex 1M , UCB chemicals

- Chất phân tán : tăng khả năng phân tán của các monomer hoặc oligomer trong màng mực để phản ứng polyme hoá xảy ra đồng đều trong toàn bộ thể tích mực Các chất phân tán thờng đợc sử dụng là hợp chất poly oxyethylene

- Chất tăng tốc phản ứng trùng hợp : giúp cho phản ứng trùng hợp diễn ra nhanh, tiêu tốn ít năng lợng Thông thờng để tăng tốc độ phản ứng ngời

ta thờng đa vào một lợng nhỏ epoxy acrylate thay thế cho phần lớn các hợp chất khơi mào Epoxy acrylate cũng có tác dụng hạ giá thàn sản phẩm

II.3.4 Công thức mực UV điển hình

Công thức mực UV phổ biến nhất dùng cho in offset đợc giới thiệu trong bảng II.2 :

có độ nhớt trung bình là 500 - 100.000 cps còn mực in gốc dầu offset có độ nhớt khoảng 300 - 80.000 cps

Độ nhớt mực UV thay đổi đáng kể theo nhiệt độ do đó khi sử dụng mực UV phải hết sức lu ý để khống chế nhiệt độ , đảm bảo khả năng in của mực đúng nh mong muốn

II.4.2 Độ dính

Mực UV có độ dính cao ( khoảng 100 - 200 T.V ở 30 °c ) Đặc biệt khi in với tốc độ cao ( các quá trình in có áp lực ) độ dính có thể tăng lên gấp 2 - 3 lần Do độ dính cao nên khi sử dụng mực UV trong một số trờng hợp xảy ra hiện tợng dính ngợc tức là quá trình tách mực kéo theo cả các sợi giấy hoặc lớp phủ trên nền vật liệu in

Độ dính của mực UV phụ thuộc nhiều vào bản chất hoá lý của các monomer , oligomer và chất tạo màng trong thành phần của mực Do vậy

điều chỉnh độ dính của mực UV tơng đối khó khăn

Độ dính của mực UV cho phép nó có thể gắn bám tốt trên nhiều chất liệu nền nh chất dẻo , kim loại

II.4.3 Độ phủ

Một đặc tính rất riêng của mực UV là nó phải đảm bảo khả năng truyền ánh sáng trong toàn bộ lớp mực để thực hiện quá trình quang trùng hợp và yêu cầu quan trọng đối với mực UV tính thấu minh Do vậy khả năng phủ của mực UV không cao Mức độ phủ của 1cc mực UV offset trên nền giấy trắng khoảng 0,4 ữ 0,6 còn mật độ phủ của lớp mực 1,5 g/m3

khoảng 1,5 ( màu vàng ) ữ 2,1 ( màu xanh tím )

Tính thấu minh của mực UV là điều kiện thuận lợi cho quá trình in chồng màu nhng lại hạn chế khả năng in trên các loại nền không trắng

II.4.4 Cờng độ màu

Mực UV có cờng độ màu cao , màu sắc tơi sáng , trong đẹp tinh khiết và ít lẫn bẩn Lớp mực UV bóng đẹp và rất bền trong các điều kiện thời tiết , trong môi trờng nớc

So với các loại mực hiện có trên thị trờng nh mực nớc , mực dung môi hay mực dầu thì mực UV có cờng độ màu thuộc hàng cao nhất cho phép tái tạo hình ảnh trung thực có độ nét , độ sâu phong phú

II.4.5 Một số thông số đánh giá tính chất của mực UV phổ biến trong công nghệ in offset đợc trình bày trong bảng II.3

Bảng II.3 : Tính chất mực UV offset

II.5 Cơ chế quá trình xử lý mực bằng tia UV

Quá trình khô của mực bằng tia UV có thể đợc khái quát bằng sơ đồ hình II.1 Mực in UV với thành phần là hỗn hợp của các monomer , oligomer và chất khơi mào dới tác dụng của tia UV sẽ xảy ra phản ứng hoạt hoá các chất khơi mào Các điện tử của chất khơi mào sẽ hấp thụ năng lợng

ánh sáng và chuyển lên trạng thái kích thích Khi chuyển từ trạng thái kích thích và trạng thái cơ bản bền vững chúng sẽ giải phóng năng lợng và năng lợng này sẽ tác động vào các monomer hoặc oligomer để xảy ra phản ứng trùng hợp Kết quả cuối cùng là một lớp màng cao phân tử đợc hình thành tạo nên một lớp mực cô cứng bám chắc trên nền vật liệu

Chiếu tia UV vào mực

Hoạt hoá chất khơi mào

Liên kết các monomer

Tạo thành hợp chất polyme

Tạo thành lớp mực khô & cô cứng

Hình II.1: Sơ đồ nguyên lý làm khô mực bằng tia UV

Quá trình làm khô mực bằng tia UV thờng sử dụng hai loại chất khơi mào : Chất khơi mào tạo gốc tự do và chất khơi mào dạng cation Cơ chế quá trình polyme hoá với các loại chất khơi mào có những điểm khác biệt Sau đây chúng ta sẽ xem xét chi tiết từng quá trình

II.5.1 Quá trình polyme hoá dùng chất khơi mào tạo gốc tự do

Quá trình này là một chuỗi các phản ứng liên kết các monomer hoặc các oligomer thành hợp chất polymer có khối lợng phân tử lớn và đóng rắn Chất khơi mào đóng vai trò tạo ra các gốc tự do dới tác động của ánh sáng

và những gốc tự do này sau đó sẽ là cầu nối để liên kết các monomer lại với nhau

Nh vậy hợp chất polymer đợc tạo thành qua 2 giai đoạn : giai đoạn tạo gốc tự do và giai đoạn liên kết các monomer

∗ Giai đoạn tạo gốc tự do

Gốc tự do đợc tạo thành là nhờ các khơi mào có khả năng hấp thụ năng lợng bức xạ điện từ ( chủ yếu là bức xạ UV với bớc sóng từ 300 ữ 400nm ) để chuyển lên trạng thái kích thích ( π → π∗ hoặc n → π∗ ) Phần lớn các chất khơi mào là hợp chất carbonnyl thơm ( Aromatic carbonyl compounds )

tức là trong phân tử của chúng có chứa nhóm C

Sự có mặt của nhóm với các cặp nối đôi nối đơn xen kẽ tạo nên hiệu ứng che phủ chồng nên nhau các obital π trên cùng một mặt phẳng và các electron dễ dàng dịch chuyển trong toàn bộ phân tử Do đó các electron sẽ hấp thụ nhanh và có hiệu quả một năng lợng khí không quá lớn ( khí UV )

để chuyển mức năng lợng Hơn thế nữa , oxy trong nhóm C

có độ âm điện cao nên nó sẽ làm lệch cặp electron ghép chung của oxy và carbon về phía oxy gây ra sự phân cực phân tử Chính sự phân cực này làm cho liên kết trong mạch carbon không hoàn toàn nh nhau tại các nguyên tử carbon Khi nhận đợc năng lợng bức xạ điện từ thì các nguyên tử carbon sẽ chuyển lên một mức năng lợng cao hơn và khi đó mạch carbon sẽ bị đứt tại

điểm đó đồng thời tạo ra gốc tự do Gốc tự do này ở trạng thái bị kích thích

và cần cho đi một phần năng lợng để chuyển xuống một mức năng lợng bền vững hơn Khi đó nó sẽ đóng vai trò nh là cầu nối để nối các monome lại với nhau

Về cơ bản có thể phân ra 2 loại chất khơi mào dựa trên cơ sở 2 kiểu phản ứng của nhóm :

- Loại thứ nhất là những trờng hợp chất khơi mào dới tác động của khí bị phân tách tạo ra gốc tự do ( phản ứng đứt mạch α , đứt liên kết cạnh nhóm

Trong công nghiệp chế tạo mực UV ta có thể thấy rằng cả 2 loại chất khơi mào đều đợc sử dụng Tiêu biểu và phổ biến nhất trong số đó là các

hợp chất dẫn xuất của benzoin , acetophenone , benziketal ( thuộc chất khơi mào loại 1 ) và các hợp chất benzophenone, xanthone , thioxanthone ( thuộc chất khơi mào loại 2 )

- Dẫn xuất benzoin :

Dẫn xuất benzoin đợc dùng phổ biến trong các phản ứng tạo polymer của các vinyl , acrylate , methaacrylate monomer Chúng có khả năng hấp thụ cực đại với bớc sóng ánh sáng 320nm Phản ứng đứt mạch và tạo gốc tự do xảy ra ở nhóm hợp chất benzoin với tốc độ rất cao ( hằng số tốc độ phản ứng kα ≥ 1010s -1 )

Cơ chế phản ứng chung đối với các dẫn xuất benzoin là :

O OR2 O OR2

C C C C

R1 R1

R1 , R2 có thể là H , alkyl hoặc nhóm thế alkyl

Tuy nhiên có một số hợp chất benzoin có thể xảy ra phản ứng đứt mạch β tức là vị trí đứt mạch là nơi có liên kết yếu trong phân tử mà không

phải là liên kết cạnh nhóm carbonyl , ví dụ nh hợp chất benzoinarylester