磁性油墨及印刷适性-03
分类:包装材料

二、磁性油墨

磁性油墨的基本构成与一般油墨相同,即由颜料、连结料、填充料和附加料组成。但是,磁性油墨所用的颜料不是色素,而是强磁性材料。
磁性油墨的流变性能与一般的相应油墨是基本相似的,唯墨性稍短而流动性亦比较差些,印品的结膜牢度应能经受自动处理装置内之摩擦作用为准。蹭背弊病也应引起足够的注意。
磁性油墨之所以有磁性,是由于油墨配方中所用的颜料在经过磁场处理后具有保留磁性的能力之故。没有磁化前油墨本身是没有磁性的。当然,影响磁性的因素是很多的,例如:颜料的磁性;油墨中磁性颜料的含量;印刷后油墨膜的厚度等等。
磁性油墨中的主要组成分是磁性颜料,好的磁性颜料为氧化铁黑和氧化铁棕。这些颜料大多为小于1μm的针状结晶,这样的颗粒大小和形状使它们极易在磁场中均匀排列,从而得到比较高的残留磁性。
这些颜料的缺点是吸油量比较大,传递性能也不是很满意,因此有时还要拼用一些粒状的或立方体状的氧化铁类,以改善其印刷性能。但是由于这些氧化铁类的残余磁性较差,因此用量不宜过多。但它的另一个好处是可以在配方中多用颜料,从而可以提高油墨的传递特性。
连结料是油墨中的流体组成部分。油墨的流动性、粘度、干性、印刷性能等等,毕主要取决于连结料。而磁性油墨的连结料同样是油墨质量好坏的基础。
磁性油墨的连结料与一般油墨的连结料相类似,可以选用植物油、动物油、矿物油,但更多地选用合成树脂作为磁性油墨的连结料。
填充料在磁性油墨中同样可减少颜料用量、降低成本,又可调节油墨的性质,如稀稠、流动性等,也提高了配方设计的灵活性。
还有磁性油墨中的附加料可以是颜料的附加部分,连结料的附部分,也可以作为油墨成品的附加部分,主要视产品的特点要求而定。
对于不同的印刷方法,选用的磁性油墨就可能不同,但无论什么印刷方法,磁性油墨中的磁性颜料特性都基本相同,而不同的则主要是连结料,也可能就是油墨配方中的成分所占比例的不同。
表2-2指出了磁性铅印油墨与胶印油墨的示意组成。表中连结料可以采用植物油型调墨油类。当然,也可采用其他类型的连结料。

表2-2 铅印、胶印油墨组成

原材料名称 铅印油墨各成分质量分数/% 胶印油墨各成分质量分数/% 原材料名称 铅印油墨各成分质量分数/% 胶印油墨各成分质量分数/% 磁性氧化铁颜料 45~60 50~65 抗氧剂 1~2 0.5~1 连结料 20~35 25~45 润湿剂 2~3 0.5~1 炭黑 3~4 3~4 其他附加剂 4~8 1~4 干燥剂 4~5 1~2

组成中的炭黑是为了增加黑度。诚然,也可以使用其他彩色颜料来得到其他的色彩。表2-3则是一个比较具体的平印磁性油墨配方。其中醇酸树脂采用季成戌四醇酯化。

表2-3 平印磁性油墨配方

名称 质量分数/% 名称 质量分数/% 醇酸树脂 37 炭黑 1 亚麻油 10 铁蓝 1 卵磷脂 1 氧化铁 50

磁性油墨颜料
作为磁性油墨颜料的强磁性材料主要有铁、等磁性元素,含有Fe-Mo和Fe-W强磁性元素的合金,以及具有Mn-Al和Mn-Bi那样NiAs型的结晶结构的合金等。
作为磁性油墨颜料大多是铁素体。所谓铁素体是指其一般式用XO-Fe2O3表示的无机化合物,其中X为二价的金属离子,根据X的种类不同,有锰-铁素体、铁-铁素体、铜-铁素体等。
将上述强磁性材料插入磁场中,改变磁场强度,测出所对应的磁化值,这样就可得到强磁性材料的H-B曲线,如图2-18所示,这是表示强磁性材料特性的重要曲线。
评价印刷质量往往是以印刷的密度值和色相作为评价的参数,而对于磁性印刷,则是以决定H-B曲线的残余磁化值和磁阻值作为印刷质量的评价参数。例如在计数与计量记录印刷中,强磁性材料的磁阻值应20000~30000A/m,残余磁化值为0.08~0.11T,强磁材料一般为Fe2O3。由此可见,进行磁性印刷必须了解强磁性材料的基本特性,合理选择强磁材料,正确确定磁性油墨的配方,这是获得优良的磁性印刷品的关键。
较常用的磁性颜料有氧化铁黑、氧化铁棕、含钴的-Fe2O3和氧化铬等。

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图2-18 强磁性材料的H-B曲线
a-饱和磁化值 b-残余磁化值 c-磁阻值

1.氧化铁黑
合成氧化铁黑的名称、染料索引号、分子式、相对分子质量等见表2-4。
氧化铁黑的组成中,一般氧化亚铁含量约在18%~26%之间,氧化铁含量约在74%~82%之间。

表-4 氧化铁黑特性

品名 氧化铁黑、合成氧经铁黑、合成磁铁、磁性氧化黑 品名 氧化铁黑、合成氧化铁黑,合成磁铁、磁性氧化黑 染料索引号 颜料黑 11 相对分子质量 231.6 分子式 FeO·FeO或Fe3O4

合成氧化铁黑具有优良的耐渗性、耐化学性、耐光性,几乎是无毒性的,分散性在好至优之间。耐热尚可,因为当加热至177℃左右时,氧化铁黑会氧化成氧化铁红。
氧化铁黑的颗粒一致性比较好。冲淡后其色相带有干净的蓝-灰色。氧化铁黑一般是碱性反应。它们的颗粒形状一般是立方形或圆球形。
表2-5是氧化铁颜料的特性数据。

表2-5 氧化铁黑特性

项目 数据 项目 数据 外观 黑色粉状 遮盖力/ 1,800~2,500 密度/ 4.95~5.18 颗粒尺寸um 0.1~0.8 吸油量g 18~28 纯度/% 96~99 折光率 2.42

氧化铁红可用化学法还原成氧化铁黑,使之成为针状的黑色磁性颜料,这种类型的氧化铁黑,可应用于磁性油墨的制造。
合成氧化铁黑颜料主要有两种形式,即立主形和针状形。
一般氧化铁黑产品是立方形,它是以硫酸亚铁或氯化亚铁与碱类沉淀而得的,再将形成的绿色氢氧化物加热煮沸氧化,直至2/3的铁盐沉淀、氧化为止。氧化按下式反应生成氧化铁黑:

6Fe→2Fe3O4+6H2O

金沙城娱乐中心手机版,然后再冲洗除去盐类,过滤、干燥、粉碎之。
针状形氧化铁黑的制造方法:针状氧化铁黑是将合成的氧化铁红还原而得的。这类颜料的吸油量比较高、稳定性较差尤其是干的颜料粉的稳定性更差,故具有比较高的磁性。
2.氧化铁棕合成氧化铁棕的名称、分子式、相对分子质量见表2-6所示。

表2-6 氧化铁棕特性

品名 氧化铁棕、氧化铁黄、磁性氧化铁棕 品名 氧化铁棕、氧化铁黄、磁性氧化铁棕 染料索引号 一般不作为颜料,只作为磁性材料 分子式 Fe2O3或γ-Fe2O3 相对分子质量 159.70

γ-Fe2O3是用于磁性颜料的通用磁性体, 是区分铁磁体与非铁磁体 γ-Fe2O3的符号。将非磁性的淡黄色a氧化铁氧化反应成褐色针状的氧化铁,如图2-19所示。在这过程中,必须严格控制脱水作用和氧化作用,它关系到γ-Fe2O3颗粒的大小。磁颗粒的长宽比约8:3,γ-Fe2O3磁颗粒的矫顽力为2160A/m,剩磁感应密度为0.12T。γ-Fe2O3在500以上时会迅速转入γ-Fe2O3,赤铁矿的红色针状结晶脱水后,就得到了γ-Fe2O3,赤铁矿300~400℃下于氢中加热,还原成四氧化三铁的黑色结晶(Fe2O3γ-Fe3O4-磁铁矿),后,在较低温度下对磁铁矿重新氧化可产生针状γ-Fe2O3。

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图2-19 磁粉制造过程
3.含钴的γ-Fe2O3
在γ-Fe2O3中加入钴后,在室温下增加了矫顽力。矫顽力随钴含量的增加而接近线性增加。这种材料的矫顽力为24000~40000A/m,剩磁密度B=0.11~0.15T,矩形比0.82左右。添加钴的缺点是增加了温度的灵敏性,有较同的透印性和感应力的不稳定性。这些缺点是因钴的磁致伸缩性造成的。
4.氧化铬
CrO2是黑色铁磁氧化物,导电性十分好。合成条件决定颗粒的长度,一般为0.5um,长宽比为8:1,矫顽力H=28000~34400A/m,剩磁密度B=0.14~0.16T,矩形比0.85~0.90。在粘结剂中分散性好,居里温度116,是一种很在前途的磁性材料。由于CrO2的矫顽力比γ-Fe2O3高,因此可记录的波长更短。
磁性油墨连结料
无论是什么样的油墨,连结料总是油墨中流体组成部分,它是起连结作用的。在油墨中就是将颜料等固体粉状物质连结起来,使之在研磨分散后形成浆状粘体,印刷后在被印物表面干燥固定下来。
油墨的流变性、粘度、干性以及印刷性能等主要取决于连结料。所以高质量的磁性油墨不光要有好的磁性材料作为颜料,而且首先要应采用高质量的连结料。
磁性油墨中常用植物油和合成树脂作为连结料。
1.植物油
植物油的基本化学组成是脂肪酸的甘油酯混合物,或称三甘油酯。即所有的油脂都可看作各种脂肪酸与甘油反应生成的产物。三甘油酯就是由一个分子甘油和三个分子脂肪酸反应生成的:

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这就是说,与一个分子脂肪酸反应的叫一甘油酯,与二个分子脂肪酸反应的叫二甘油酯,等等。
如果与甘油反应的三个脂肪酸R、R、R都是相同的,则叫简单三甘油酯;如果不同,则称混合三甘油酯。如:

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如果混合三甘油酯中含有二个不同的脂肪酸,则它就有四种异构体。

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这就是说,与一个甘油结合的三个脂肪酸,可以是一种,可以是两种,也可以是三种,结合的形式也各异。
因而油脂的结构式与分子式,相对地说是比较繁复的。把它们分成干性油、半干性油和不干性油三大类。
如果将油脂薄薄地铺于玻璃板上,则隔了一定时间后,这薄层油膜会由于吸收空气中的氧而逐渐变稠、有弹性,以至后成固态。这就是油脂的干燥过程。这个过程越短,则此油的干性越好。油脂的干性好坏,主要取决于油脂结构中的不饱和双键数与位置情况。由于卤素能和不饱不和双键起加成反应:

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所以,可用碘值来测定油脂的不饱和程度。在一定的标准条件下,100克油脂所吸收的碘的克数,是为该油脂的碘值。碘值越高则干性越好。一般地说碘值在140~200间为干性油,在100~140间的为半干性油,低于100的为不干性油。可以看出,不饱和双键越多,则干性越好。也就说,不饱和脂肪酸越多则干性越好。
由于油脂干燥的快慢基本上取决于吸氧聚合的快慢,而吸氧聚合由小分子变成大分子的快慢,则又取决于油脂中的不饱和双键数及其位置情况,因而油脂中的不饱和脂肪酸越多,则干性越好,下面是几种有关的主要脂肪酸的分子式,从中看出其双键情况:
油脂中的脂肪酸可分为两类,即饱和脂肪酸与不饱和脂肪酸。饱和脂肪酸有月桂酸、肉豆莞酸、棕榈酸、硬脂酸及花生酸等;不饱和脂肪酸有油酸、亚油酸、亚麻酸、桐酸及蓖麻酸等其他多烯酸类。油墨工业使用的代表性的干性油是亚麻油。
亚麻油是淡黄色、清净的透明液状体。有强烈的特殊气味,相对分子质量约为870。原油的酸值与加工方法有关:如冷压法为1.22,热压法为2.5,萃取法则为4.8。但经碱法精漂后,酸值是很低的,只有0.5左右。
其特性见表2-7所示。

表2-7 亚麻油特性

项目 数据 项目 数据 相对密度 0.931~0.936 不皂化物 <1.5 折光率 1.48~1.483 酸值 约4 碘值 155~205 熔点/℃ -20 皂化值 188~196 /Pa·s 0.03~0.05

用冷压榨法得到的油颜色比较浅,无臭味,可直接作食用油。冷压榨法工艺操作简便,但得油率低,故从经济角度考虑,还是以热压榨法为多。但热压榨法的缺点是色素增多,臭味加重,故需精漂,才能应用。
亚麻油可看成是油酸、亚油酸、亚麻酸的混合甘油酯。因为这三种酸在亚麻油中的比例达90%左右。
显然,亚麻油的干性主要取决于上述三种脂肪酸的组成、比例。亚麻酸越多,则干性好。由于产地不同,故它们之间的组成比例也就有许多差别。
亚麻油虽然是非共轭的干性油,但近来已有将亚麻酸酯和亚油酸酯制成共轭异构体的方法,其反应式如下:

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2.合成树脂
合成树脂在油墨工业中的应用越来越广泛,所以各种类型的树脂型连结料,就成了目前主要的研究内容。树脂的特性决定了连结料的特性。纯亚麻油制的植物油型连结料,其主要缺点是相对分子质量小,所以制成的油墨在胶印印刷中容易引起乳化,从而带来一系列的弊病,使印刷不能顺利进行,印刷效果不好。而树脂型连结料几乎完全克服了这方面的缺陷,从而大大提高了印刷的质量。
如前表2-3中,油墨中的连结料所用的是合成树脂-醇酸树脂。下面详细介绍醇酸树脂的一些特性。
醇酸树脂应用在浆状油墨中时,可以考虑为一种树脂增塑剂,由于它的粘附性和柔韧性较好,故也可调节油墨的干性及固着时间。
在油型油墨中使用醇酸树脂时一般应考虑到它与颜料的反应性、与硬树脂的反应性以及它的成膜性能。高羟值、低粘度的醇酸树脂,对颜料具有非常好的润湿性能。异苯二甲酸醇酸树脂的润湿性则更为显著。以醇酸树脂与硬树脂制造的连结料配制油墨时,对选用的颜料应加注意,如果颜料能过度的吸收低分子量的连结料时,就要注意到连结料中硬树脂与醇酸树脂的平衡情况。
一般浆状油墨中大多采用长油醇酸树脂。油性长者一般溶解性也比较好。因此,它在丝网版油墨中也广有应用。
这类树脂用在印铁油墨中时具有良好的颜色保留性,亮光好,粘附性优良。
短、中油度的醇酸树脂则可用于空气干燥和烘烤干燥的体系中。
在相同的油长时,多元醇的官能度增加,则其干性也增加,油长长则成膜的柔韧性好。高酸值、高粘度的醇酸树脂则与碱性颜料有反应性,但润湿性好,溶剂释放性快,固着优良。
一般地说,邻位、间位、对位的苯二甲酸酐醇酸树脂,它们的干性是越来越快,而成膜的柔韧性则后者比前者差。
醇酸树脂就是醇和酸的酯化反应产物:

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从官能度概念得出,只有当两种化合物都各有两个官能度时,才能形成高分子化合物;如其中一个是单官能的,则也不可能形成高分子化合物。所以,醇酸树脂是由多元酸和多元醇缩聚反应而成的。
理论上讲,用二元酸和二醇是理想的材料。但由于来源及价格等问题,涂料及油墨工业一般还是采用苯二甲酸酐及甘油或季世故戌四醇作原料。典型的反应是苯二甲酸酐和甘油。开始时,酸值降得很快,这是酸酐结构造成的,苯二甲酸酐与甘油反应时,首先生成酸性单脂和双脂。

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图2-20 酸值降低情况曲线

随着反应的继续进行,当分子比由三个苯二甲酸酐比两个甘油时,就生成无油醇酸树脂;当混合物的酸值小于1.36时,甘油的羟基全部和苯二甲酸酐反应,成品就胶结。它们之间的基本反应可作如下表达:醇和酸酯化反应生成的高分子化合物,一般都叫聚酯,故醇酸树脂也是聚酯树脂的一种,差别在于它的组成中含有很大一部分一元酸。

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醇酸树脂的反应,是形成树脂的反应中多能的反应,几乎没有一个树脂能像它那样千变万化,和与其他聚合物进行化学物理改性的本领。
纯醇酸树脂由于亲水,溶解性差,与植物油不溶,拼混性不好,易于胶凝等,故甚少使用。为了改善其应用性能,一般要用植物油、松香,以及其他合成树脂等进行改性。油墨工业主要使用的是植物油改性的。根据树脂中油含量的百分比,一般分成组油、中油、长油三种,但有的还细分成中短油,中长油等规格。所以完全根据油含量的分法也不是那么严格的。因为说法不一。而邻苯二甲酸酐的含量,说法却比较统一。如:
短油醇酸 含邻苯二甲酸酐 40%-50%
中油醇酸 含邻苯二甲酸酐 30%-40%
长油醇酸 含邻苯二甲酸酐 20%-30%
为此,改性醇酸树脂的油长,以及油或脂肪酸的碘值等与树脂的特性之间的关系,可见图2-21。图中有关油长%的表示法,可作一参考。例如根据此图,中油醇酸树脂的油长约在45%-55%之间。而有的资料说在50×-60%之间,有的说在45%-65%之间,等等。所以,关于油长的说法,有个基本概念就可以了。

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图2-21 改性醇酸树脂的油长以及油或脂肪酸的碘值与树脂的特性关系

以植物油改性的醇酸树脂的生产方法有两种:即脂肪酸法和单甘油酯法。这两种方法的加工,可以用直接加热熔融存在下进行。
脂肪酸法之优点是多元醇的使用比较自由,脂肪酸的使用也较自由。缺点是设备耐酸要求高,冬天脂肪酸容易凝固,储存中容易变色等。
使1mol分子甘油和1mol脂肪酸进行反应。这样使甘油失去一个活性,等于一个二元醇,它再与邻苯二甲酸酐化合时,就不会形成网状胶结了。

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二、磁性油墨的发展

三、印刷适性及添加剂

印刷适性
所谓印刷适性,简单地来讲就是承印物、油墨、版材、印刷过程和车间条件适合于印刷的性能。而从印刷工艺的角度来看,印刷的实质也就是油墨向承印物上的转移,油墨要能顺利地转移就必须具备适宜印刷的作业适性,也就是油墨适应于一些因素的要求,即油墨的印刷适性。
油墨是一种稳定的胶体分散体系,而主剂是由作为分散相的颜料和作为连续相的连结料所组成。
为了达到良好的印刷性能,人们对颜料和连结料进行了长期的研究,树脂型连结料是这种努力的结晶。
印刷品要想得到亮光,就必须使更多的连结料-成膜物质留在印品表面上。亚麻油型连结料尽管可以采取多加干燥剂而使连结料更多地留在印品表面的方法,但是,,它受到应用性能的限制;第二,就是增加了干燥剂使成膜干得快,从而可使比较多的连结料留在表面上,却由于成膜特性的关系,其光泽仍是不满意的。
在连结料中,将相对分子质量比较高的树脂溶于植物油(植物油在其中作为潜溶剂而存在,起助溶作用)中,称为高粘度相,然后再以油墨油稀释,降低其粘度,使之成为能应用的连结料。由于油墨油是以混溶的状态与树脂/植物油等组合在一起的,因而,当这种连结料/颜料体系印到纸张上后,它就向纸内作选择性的渗透,表面张力比较小的、混溶在体系中的油墨油,由于纸张的吸收作用而立即离开(即油墨油渗入纸张,这就是初期干燥-固着,一般地说,这个过程越快越好)体系渗入纸张纤维(在一定的时间以后,又从纸张纤维中逸去)。此时,体系中只剩下高粘度的树脂/植物油组分,失去了流动性能而停留在纸张表面,这个过程就是所谓固着干燥。由于这个过程是在油墨印到纸张上后立即发生的,所以很快,加之留在表面的是高分子成膜物质,所以光泽很大。而氧化结膜则是在后期才慢慢完成的。
可以看出,在这种连结料体系中要想做到两相分离快,油墨油与树脂的关系必须做到边缘拼混状态,但这种做法必须注意其存放稳定性及印刷稳定性,否则油墨就可能发生变质。
如果我们想把上述这种概念进一步加以扩大,那就是可以采用共溶剂系统(即不是只用一种油墨油,而是采用两种或两种以上的溶剂),当失去少量“搭桥”的溶剂后,体系就很快胶凝与固化了。“搭桥”溶剂的除掉可以采用加速蒸发方法,或采用挥发快的溶剂或者用吸收性更好、极性更强的溶剂。当然,采用共溶剂系统也要考虑到油墨的存放稳定性与印刷稳定性,而且对橡皮及胶辊不能的损害。
必须指出,快固着油墨对纸张的要求是比较高的,一般地说,这类油墨在涂料纸上固着比较快,但在非涂料纸上就不然了。
根据上述道理,快干亮光连结料应当是:植物油在体系中应当尽可能的少,因为它在体系中仅有两个功用:
①起桥梁作用,是它使树脂与油墨油连结组合在一起的,不用植物油则它们不可能组合在一起,组合在一起进也不能应用。
②使成膜柔软有光,如果没有植物油,则成膜是很脆的。植物油太多了就影响固着速度。树脂含量则应越多越好,固体组分越多,则固着速度越快。无疑,树脂既要能容纳一定量的油墨油,又要在印到纸上后尽快地释放它,释放得越彻底越好。
如果采用一种树脂达不到要求时,可以采用两种树脂。这样,另一种树脂可以起到类似共溶剂的作用,从而使溶解性差的一个树脂,能在体系中有较好的混溶性。
油墨的沸点要高一些,太低时在印刷机上不稳定,太高时在一定情况下会影响固着及干性。根据经验,一般应在250~310℃的范围内。馏程要窄,以利干燥,它在连结料中的含量,相对地说要高,只有它的含量高了,才能提高树脂在体系中的含量。
总之,为了达到快干、亮光及印刷性能好的原理,连结料的树脂含量要高,固着要快,以使更多的连结料留在表面,而应用性能-印刷性能还必须良好。这就需要连结料有较好的抗水性(注意:分散型连结料的抗水性是个关键问题)及颜料润湿性,否则,它也不能制得印刷性能良好的油墨。
这类连结料的组成,基本上是三种因素:即固体树脂,干性植物油和作为稀释、降低粘度用的油墨油。
表2-8是个代表性的树脂型连结料的配方,它有助于我们产生一个数量概念。当然,不是唯一的概念,因连结料配方中的百分组成,可随树脂规格的不同、油墨要求的差异而有千变万化的区别。

表2-8 树脂型连结料的配方

品名 规格 质量分数/% 品名 规格 质量分数/% 酚醛树脂 熔点140~160℃ 40 亚麻油 精漂 13 桐油 精漂 12 油墨油 270~290℃ 35

为了对选择这种连结料中的树脂有个更广泛的概念,表2-9的情况是极有参考价值的。表中数据是将树脂制成连结料后测得的。连结料的制造:将树脂与亚麻油升温(增、减亚麻油与树脂的比例,使其后粘度相等)至200℃,待树脂完全溶解后,加入少量油墨油而成。也就是说,这三个连结料的粘度是基本相似的,但树脂含量不同。

表2-9 树脂连结料特性

项目 品名 低熔点树脂 中熔点树脂 高熔点树脂 亮光 十分好 好 平 干性 十分慢 好 十分快 印刷性能 好,有些飞色 好 在辊子上干燥 油墨油容纳度 高 中 低 颜料润湿性 好 中 次 粘性 高 中 低

注:印刷性能用油墨粘性仪测定。
从表2-9中可以看出,低熔点树脂光泽好,固着速度慢,印刷性能良好,稍有些飞色。而高熔点树脂除了固着速度以外,几乎无更多的可取之点。
当然,这并不意味着高熔点树脂不能采用了,因为这是平行对比的结果。相反,我们目前正是大量地采用着高熔点树脂。这些结果只是给我们提供了一个完整而比较系统的概念,使我们在设计快干、亮光型的树脂连结料时,对树脂有个更好地考虑。
用平版印刷时,通常要使用润版液。而磁性油墨的主要构成物质-磁性颜料,一般是亲水性的,因此容易发生乳化现象,对此应予特殊考虑。即油墨附着在本来不是图像的部位,这样,不仅得不到良好的印刷品,还会减弱印刷部位的磁性,给下一步的磁性判别检测工序带来不良影响。
减少这类颜料的乳化现象的一般处理方法是用树脂适当地被覆颜料。这类树脂有硅酮、醋酸乙烯、聚乙烯、聚酰胺、醇酸、氧茚、茚树脂等。用这些树脂进行被覆的方法有:把颜料分散在热熔融状态的树脂中;把树脂溶解于适当的溶剂,并把颜料分散其中之后,搅拦溶剂进行微粒粉碎等。用普通的油墨连结料使之具有印刷适性后就得到了平版印刷用磁性油墨。这时作为油墨的残余磁力B和普通油墨中的颜料容积成正比。若以颜料自身的B为0.2T,为了得到0.06T的油墨,计算结果是0.06/0.2=0.3,即有30%容积的颜料。
一般说来,磁性颜料比重大,而且其含有量还必须相当大,所以连结料和颜料的亲和性必须良好。
添加剂
1.增塑剂 这是为使连结料具有适当的柔软性而添加的。相对分子质量低的增塑剂会在片基中移动或渗出表面,所以往往使用液状的高分子物质。
2.稳定剂 稳定剂能防止连结料的老化变质。使用硬脂酸钡等金属有机酸盐系老化防止剂。
3.分散剂 分散剂的作用是使磁浆粒子分散。分散剂有卵磷脂等各种界面活性剂。
4.防电剂 防电剂的作用是减小磁层的电阻,防止磁卡带电以免发生故障。过去使用正离子系或负离子系各种界面活性剂,近在磁层内渗入炭黑或石墨固体等电性粉末。图2-22是使用界面活性剂和炭黑两种防电剂的电阻和湿度的关系。由图可见,炭黑的电阻较低,而且能在较大的温度范围内保持稳定的电阻值。

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图2-22 两种防电剂的电阻和湿度关系图

5.润滑剂 润滑剂能减小磁卡同磁头、导柱、导轮等的摩擦,因而减小磁头和磁卡的磨损,使运动稳定。润滑剂有硅油、氟油、卡斯特罗油、腊类脂肪酸或酯等。
6.着色剂 为了区别颜色,需加着色剂。着色剂必须能与连结料相适应。

磁性材料容易获得,加之磁性油墨印到产品上易受外界摩擦等作用而导致磁性减低甚至消失,影响其防伪效果。据报道,用电磁波激发后而显现特征的防伪油墨在国内已研制成功。

第二节 磁性油墨及印刷适性

磁性印刷品是在纸张或塑料片基上敷以磁层,在其他部分印上文字或图案,以及用以显示与使用状况相应的视觉信息的印字层,经模压加工而成。磁性印刷品的片基,要求有适度的韧性,厚度均匀,表面平滑,温湿度变化时不易发生伸缩或卷曲,耐水和耐蚀性良好,印刷和加工适性好,价格低廉。常用的材料有胶版纸、涂料纸、浸树脂纸和聚氯乙烯(PVC)、聚对苯二甲酸酯(PET)等塑料片基及其复合材料,厚度在150~800微米之间。对磁粉的要求是磁饱和度大、颗粒大小均匀、分散性好、稳定、时效长。常用的有磁赤铁矿、附着钻铁的一氧化铁。以磁粉颜料、连结料、干燥剂、抗氧剂、湿润剂以及其他附加剂等组成磁性油墨。在黑墨中加入炭黑,在色墨中加入其他彩色颜料以得到色彩。

时间:2001-1-5

另一类与MICR技术情况基本相似的是光学字母识别法(Optical Character Recognition,OCR)。这种技术大约在1952年发明,设备简称为阅读器,亦称光学扫描器,是一种利用光学原理来辨认字母符号的设备,其输出系统可以产生磁性或直接输入计算机作数据处理。

作者:张逸新 唐正宁 钱军浩·摘自:《防伪印刷》·第二章 磁性油墨印刷

纸制磁场强度为12高斯,比地磁高一个数量级。

一、概述

60年代前后,随着电子技术的发展,磁性油墨首先在银行和邮政的业务中使用。当时使用磁性油墨并非是用于防伪,而是主要用于银行对票据的自动处理、邮政对信件的自动分拣,所以磁性油墨被用于印刷字母和数字,以能对印件进行自动识和处理,即磁性油墨字母识别法(Magnetic Ink Character Recognition,即MICR)。80年代开始,磁性油墨不只限制在黑色或有限的几种颜色范围内,而是扩大到了四色磁性油墨。
目前世界上磁性油墨的年消耗量已达数千吨之多,主要用于支票上的符号与字母印刷,印刷方法一般为平印与凸印;还有就是用于印刷信贷卡片上的磁带条。

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图2-17 磁性印刷的符号与数码

另一类与MICR技术情况基本相似的是光学字母识别法(Optical Character Recognition,即OCR)。这种技术大约是在1952年发明的,这种设备简称为阅读器,亦称光学扫描器,是一种利用光学的原理来辨认字母符号的设备,其输出系统可以产生磁性或直接输入计算机作数据处理。
用于这种设备上的油墨就叫OCR油墨。一般有两种类型:即非可读型和可读型,后者主要指黑色油墨类,前者则是指各种彩色油墨。
OCR油墨可以按照一般类型的油墨来设计,例如平印、凸印、凹印和丝印等。非可读型油墨中的颜料含量一般在1%~5%之间,有的则可用到20%左右。
目前,在文件分类方面MICR已很快被OCR所替代,这是因为OCR往计算机中输入信息比较快。而MICR则主要应用于印刷防伪和信息记录等方面了。
用于磁性印刷的承印物基材有高分子材料和纸张两大类。离分子材料主要用聚酯、硬质PVC和尼龙等,而纸张则多选一些上等纸,印刷后进行涂布或覆膜加工而得,这样既有好的印刷适性,又能提高纸张的耐磨等机械性能。
磁性印刷的主要制品及所用承印物基材和磁性油墨干燥后的磁性膜的示例如表2-1所示。


表2-1 磁性印刷制品、基材和磁性膜示例

制品 承印物基材 磁性膜形式 制品 承印物基材 磁性膜形式 磁性记录体 特殊纸 单面满版印刷 资料卡 硬质PVC 单面线条印刷 录音卡 特殊纸 单面线条印刷 帐卡 特殊纸 双面线条印刷 车票 上等纸 单面满版印刷 节目卡 聚酯 单面满版印刷 月票 聚酯 单面满版印刷

磁性印刷后磁卡的磁性能和电性能主要决定于磁性油墨干燥后的磁性膜,对磁性膜的一般要求有以下几点:
①磁性颗粒细小均匀;
②磁层厚度均匀;
③磁粉清洁度好,分布均匀;
④必须选用同时能满足频率特性、磁头工作时间隙附近的磁场强度、消去磁场强度、记录波长等各方面要求的适当值;
⑤足够大的大剩磁感应,Bm应为0.08-0.11T;
⑥足够大的矩形系数,Bm/Br=0.7-0.9
⑦粘着牢固;
⑧能经受摩擦,如受热受压引起的去磁小。

用于磁性印刷的承印物基材有高分子材料和纸张两大类。高分子材料主要用聚酯、硬质PVC和尼龙等,而纸张则多选一些上等纸,印刷后进行涂布或覆膜加工,这样既有好的印刷适应性,又能提高纸张的耐磨等机械性能。[next]

植物油的基本化学组成是脂肪酸的甘油酯混合物,或称三甘油酯。所有的油脂都可看作各种脂肪酸与甘油反应生成的产物。如果将油脂薄薄地铺于玻璃上,一定时间后,这薄层油膜会由于吸收空气中的氧而逐渐变稠、有弹性,最后形成固态。这就是油脂的干燥过程。这个过程越短,油的干性就越好。油脂的干性好坏,主要取决于油脂结构中的不饱和双键数与位置情况。可用碘值来测定油脂的不饱和程度。一般来说,碘值在140~200之间为干性油,在100~140之间为半干性油,低于100的为不干性油。可以看出,不饱和双键越多,则干性越好。也就说,不饱和脂肪酸越多则干性越好。

用于这种设备上的油墨叫OCR油墨(也叫光学识读油墨)。一般有两种类型:非可读型和可读型,后者主要指黑色油墨类,前者则是指各种彩色油墨。OCR油墨可以按照一般类型的油墨来设计,例如平印、凸印、凹印和丝印等。非可读型油墨中的颜料含量一般在1%~5%之间,有的则可用到20%左右。目前,在文件分类方面,MICR已很快被OCR替代,这是因为OCR信息输入计算机中的速度比较快。而MICR则主要应用于印刷防伪和信息记录等方面。

磁性油墨印刷,简称磁性印刷,是一种特种油墨的防伪印刷技术,在油墨中填加磁性物质进行印刷的方式。磁性印刷属于磁性记录技术的范畴,通过磁性印刷完成磁性记录体的制作,使之具有所要求的特殊性能。磁性印刷品是用记录技术和印刷技术结合而产生的独特媒体,其特点是数据能在磁性卡片上写入、读出,视觉上能看到文字、图案和照片。

磁性油墨基本构成与一般油墨相同,即由颜料、连接料、填充料和辅料组成。

目前,磁性印刷在很多领域都得到应用,例如车票、月票、印花、银行存折、身份证等均可采用磁卡形式;价目表示卡上采用了磁性膜;资料登记表、支票上也可用磁性油墨印刷。

一、磁性印刷基本技术

为了达到快干、亮光,磁性油墨中树脂含量要高,固速度要快,以便更多的连接料留在表面,并要求连接料有较好的抗水性及颜料的润滑性。填充料在磁性油墨中同样可减少颜料用量,降低成本,又可调节油墨的性质,如稀稠、流动性等,也提高了配方设计的灵活性,还有磁性油墨中的附加料可以是颜料的附加部分,连结料的附加部分也可以作为油墨成品的附加部分,主要视产品的特点要求而定。

四、磁性印刷的应用

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