印刷油墨的耐磨机理研究

作者：三叶科技主席兼技术总监 Bill Neuberg    来源：Ink World

欢迎访问e展厅 展厅 4 涂料/油墨/染料展厅 涂料, 油墨, 颜料, 染料, 色漆, ... 在上个世纪七十年代，就已经发现将PTFE 微粉加入到蜡里可以显著提高印刷油墨的耐磨性。早期这方面的机理研究是通过印刷到透明基板上然后与纸磨擦来进行的。用作对表面研究的设备是显微镜。 一些纸纤维摩擦导致的条纹具有流动的液态外观，这可以解释为压力引起了蜡的熔化（图1）。其它条纹锯齿型的外观表明PTFE 可能沿着晶面发生剪切（图2）。可以认为，上述机理都可以解释性能上的变化。 在之后的43 年里，各种蜡和PTFE的复合物被广泛应用于油墨和涂料中。人们尝试使用入射光显微镜来帮助更好地理解机理，的确初获成就。 近期发现，基于材料的结晶度状况，偏振光显微镜可以帮助研究人员对晶体定型，进行材料表征。折射率的差异可以很好的将蜡和PTFE 区分开来。为了更好地理解目前这个研究，对偏振光有个大致的了解是非常必要的。 偏振光 偏振光的震动仅在一个平面上。当通过具有垂直振动轴的第二偏振器后，光线就会消失。对于一个不是立方（等轴）体系的晶体，光会以不同的速度向不同的方向传递。有些波长的光放缓的比其它的多一些，通过上极的不同波长的光会组合起来形成干涉色，这一切都依赖于快速和慢速光线之间的相位差。 对一个石英楔形物进行测试，在多色光交叉的两极产生了一系列的颜色（图3）。在楔形物薄的一边，几乎没有延迟产生。上部偏振器上所有的光波都消失，表现为黑色。随着厚度的增加，延迟也相应增加，干涉光从黑色变为灰色，再到白色、黄色直到红色，然后开始重复颜色序列，从蓝色变到绿色到黄色直至红色。 图4 是“第一阶”的色列。可以看到红色在中间，两边是黄色系和蓝色系。这些延迟色可以用来突出晶体材料的外观。因此研究人员想到，在光学显微镜的光学系统中加一个“延迟板”可以用来观察晶体。在偏振镜下蜡和PTFE 晶体表现出蓝色和黄色的原因，而无偏振的白色光表现出红色。 而如果看到一致的蓝色，则表明在一个单一的平面上只有一种晶体方向。 PTFE 介绍 为了进一步了解PTFE 和蜡如何协同工作，研究人员开发出了一种压力元件，这种装置可以涂抹蜡和PTFE，可以检测到流动性，但这个装置运行起来却很麻烦。考虑到相比在压力的情况下，材料的性质随温度变化发生变化更为明显，研究者准备了一个载玻片，将蜡和PTFE 放在上面一起热熔，然后放置在冰凉平面，蜡熔化后铺开形成结晶蜡。这就导致了如图5 所示的大晶体的形成，用以对比的图5a 是正常的结晶情况。 然后，将载玻片放到显微装置上，开启加热程序。随着温度升高，蜡的熔化越来越明显，直到只有PTFE 留下来（图6 和7）。 红色背景是加了“偏振板”导致的，如果没有这个附加配件，背景会更清晰。蓝色和黄色/ 橘色则是PTFE 晶体膜的偏振色。 由于蜡熔化后，PTFE 是剩下来的仅有固体，最初的PTFE 颗粒变成了晶体膜。图像的宽度为半毫米/500 微米，因此判断最初的PTFE 粒子的粒径只有5 微米。 通过冷却，蜡在单一的平面上结晶。也就是说PTFE 膜占据了蜡晶体核心的位置。同时也说明了在一个平面上蜡晶体取向一致，这对耐磨是非常有效的。 结论 众所周知，蜡和PTFE 的复合物比单独的任何其中一种的耐磨性都要好很多。这可以通过实质效果来说明。选用不同形态的PTFE，得到的效果也不同。就熔点在100℃ 到 120℃之间的蜡来说，每种蜡产生的效果也是不同的。这种来进行产品开发的方法不能代替应用测试，但了解机理对创新来说也是很好的一步。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (4/9/2015)