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荧光油墨印刷工艺
荧光油墨是现代包装防伪印刷中应用比较广泛的油墨之一,适用于公文、有价证券、证件和高级烟、酒、药品、化妆品等名牌商品包装印刷。在我国、韩国的某些纸币上也应用了荧光防伪技术。
荧光油墨中主要成分是荧光颜料,荧光颜料属功能性发光颜料,这类颜料与一般颜料的区别在于,当然来光(含紫外光)照射时,能吸收一定形态的能,不转化成热能,而是激发光子,以低可见光形式将吸收的能量释放出来,从而产生不同色相的荧光现象。不同色光结合形成异常鲜艳的色彩,而当光停止照射后,发光现象即消失,为此称谓荧光颜料。荧光颜料与高分子树脂连结料、溶剂和助剂复配经研磨可制得荧光油墨,并可用网印版、凹版或胶版等印刷方式。
一、产生荧光、蓄光的原因与荧光颜料的分类
(一)光与物质颜色的关系
当一束光同一块部分透明物质发生相互作用时,我们跟踪光束的路径,主要发生反射、吸收和透射。如图4-6所示。
图4-6 一束光通过一块透明物质的路径
(1)反射 入射光的一部分在A处发生两种反射。如果表面十分光滑,于是发生镜反射,入射角等于反射角;如果表面具有某种粗糙程度,还会从表面上散射出一些漫反射的光。这种漫反射的光来自同物体的更为密切的相互作用,比起镜反射光来能展现出更强的颜色。其结果对于光泽高的墨膜,当对着光来看时,在光的炫耀中像是失掉其颜色似的。
有些物质通过光反射能产生色感。它包括各种颜料、金属粉、珠光颜料等。如果在涂料中加入玻璃微珠控制光的反射,则可制成回归反射油墨。而液晶显示油墨,则是利用温度、电场等外界条件产生的颜色变化。
(2)吸收 在图4-6中的A处,不反射的或不散射的光便进入了物体,某些被吸收的光转化为热能,某些光在物体内部发生散射,有的物质能使吸收的光能在可见光范围内再辐射,这种现象则为荧光蓄光。这种荧光过程会具有颜色。
某些光可能在B处和内反射,而残余的光透射出来。
(3)透射 当光束进入或离开透明物体(如图4-6中的A处和B处)时,往往有某种程度的偏转,它由两种介质之间的折射率之差所控制,并且也随入射角而变。当光通过物质时,速度有所减小,其数量取决于物质的性质以及波长(也就是颜色)。这在棱镜中便产生了色散。
(二)荧光颜料的分类
荧光颜料通常根据分子结构可分为无机荧光颜料和有机荧光颜料。
(1)有机荧光颜料 又称日光型荧光颜料。这种荧光颜料是由荧光染料(荧光体)充分分散于爱明、脆性树脂(载体)中而制得,颜色由荧光染料分子决定。当日光照射时,发射一种除普通颜色以外的高亮度可见光,这是由于其反射光数量增加,吸收日光中肉眼不能看见的紫外光线,把紫外短波变成肉眼可见的长波。紫外光含量愈多,它放出的荧光愈强,并通过适当掺合使用(注意荧光淬灭)或配以适量非荧光颜料,可得多种不同色调的荧光颜料。若无紫外光辐射,该颜料就为不呈荧光的普通色光颜料。
(2)无机荧光颜料 又称紫外光致荧光颜料。这种荧光颜料是由金属(锌、铬)硫化物或稀土氧化物与微量活性剂配合,经煅烧而成。无色或浅白色,只是在紫外光照射下,依颜料中金属和活化剂种类,含量的不同,而呈现出各种颜色的光谱。
二、荧光油墨
物质承受某种形式的能源剌激,将所吸收的能转变成热辐射以外的可见光的发光现象称为广义的荧光。将这种刺激隔离后仍然发出间断的光称为狭义的荧光,而停止刺激后仍然持续发光的现象称为磷光。所谓荧光颜料,一般是使用上述狭义荧光体的某种有机荧光物。而使用磷光体中残余发光时间较长的物质所制得的颜料称为荧光涂料。
图4-7 日光荧光的说明
1-日光荧光色,红、橙 2-日光荧光色,荧光成分
3-日光荧光以,反射成分 4-普通色,红、橙
荧光颜料所使用的荧光物叫做日光荧光涂料颜料的有机物。如图4-7所示:1为在日光条件下看到的与荧光颜料所对应的颜色;2是在紫外光与短波可见光条件下所显示的荧光光谱;3是不掺杂荧光的纯粹的反射成分;4为几乎与这种荧光颜料同色的普通红橙反射光谱。4是普通色在入射光中吸收了特定部分,放出了光以外的其他热能,由反射而见到的颜色。荧光色是对入射光选择吸收后的反射光谱。4在具有较高转移强度的同,还吸收了入射光中可见光的能量,将热能以外的荧光进行再辐射,这种反射成分的波长范围与荧光成分的波长范围几乎是接近的。两种成分的结合,就可见到像1那样的有高峰分布的光谱。
日光荧光颜料,主要是染有荧光染料的合成树脂固溶体。荧光染料一般是在稀溶液条件下才能发出荧光,随浓度升高荧光强度增大,达到一定浓度以上时荧光强度减弱。
作为荧光染料载体的合成树脂,通常使用聚甲基丙烯酸酯、聚氯乙烯、醇酸树脂、尿酸树脂、苯乙烯树脂及它们的共聚物等,作为荧光染料的是硫代亮黄色素FF、氟代金光绿、亮黄6G、若丹明B等。
荧光颜料的配方:
例1.醇酸树脂配方: 例2.丙烯酸树脂配方:
醇酸树脂 45份 丙烯酸树脂 22份
日光荧光颜料 38份 日光荧光颜料 8份
矿油酒精液 15份 二甲苯 20份
钴催干剂 2份 矿油酒精液 20份
荧光油墨配方中荧光颜料的含量越高,则其荧光效果也越好。这类颜料耐光性差,为了提高其耐光性,油墨配方中可加入2%-3%紫外线吸收剂。
以下举出一个柔性凸牌油墨的配方(此配方中无紫外线吸收剂):
荧光颜料 45%
乙酸正丙酯 27.5%
乙醇 27.5%
由于配方不同,导致其颜料颗粒大小不一样,则适宜采用的印刷类型随荧光颜料颗粒大小不同而异,参见表4-3。
表4-3 颗粒大小与印刷类型的关系
颗粒尺寸/μm 用途
最大40~50;平均3.5 丝印油墨
最大10~15;平均2.5 凹印、柔性、凸印油墨
一般日光荧光颜料多数不耐酮、酯等极性溶剂和芳香族的苯、二甲苯,因而要用二甲苯以上的高沸点芳烃,像矿物松香水那样的脂肪烃成分的载体。如果要使用含有极性溶剂的载体制造涂料时,必须使用耐溶剂性好的日光荧光颜料。荧光颜料按其用途与使用方法以及耐光的必要性等方面可按表4-4所示,自由选择。
1.有机荧光颜料(日光荧光颜料)制法大部分日光荧光颜料是以表4-4中的染料制造的,它们能将紫外光和短波长可见光改变成可见荧光。日光荧光在下午或日暮时更亮。
表4-4 荧光颜料类型
化学类别和名称 色相 化学类别和名称 色相
(夹)氧杂蒽 罗达明B(C.I.45170) 红相紫 氨基萘(酰)亚胺亮黄(C.I.溶剂黄44) 绿相黄
罗达明6GDN(C.I.45160) 蓝相玫瑰红 亮黄(C.I.溶剂黄44) 绿相黄
荧光素(C.I.45350) 绿相黄 亮黄FFA(C.I.52205) 绿相黄
一般的橙色颜料和日光荧光橙色颜料在白光下看起来,除了荧光颜料稍亮些外,基本上是相似的,但在蓝或绿光照射下,一般的橙色颜料就成了黑色(它们都不反射这些波长)。而荧光橙却呈亮橙色。
荧光染料只有在比较稀的溶液中才有荧光,超过一个适当的浓度后,由于分子碰撞,发射光的再吸收或其他过程而荧光会熄灭。如果从溶液状态变成有机玻璃或塑料固态时,荧光会得到增强。
一些主要的日光荧光颜料都是以染料的稀溶液加于三嗪改性的磺酰胺树脂中制备而成的。由甲苯磺酰胺一甲醛与三嗪如三聚氰胺或苯胍胺缩合而成的。
荧光颜料也可将荧光染料加于改性的甘油、苯二甲酸树脂或乙烯类树脂中制得。
表4-5所示为目前荧光颜料的种类及其主要用途。
表4-5 荧光颜料的种类和主要用途
树脂类型 颜料类型 用途
硝化棉 腊克 钓具、玩具
丙烯酸酯 腊克 飞机用、计算机用
聚氨酯 双组分常温固化型 要求有耐久性的钢结构物
氯化橡胶 常温固化型 船舶、大型钢结构物
蜜胺树脂 加热固化型 管路生产用
乳液 水性颜料 广告及一般用
丙烯酸酯 气溶胶 一般用
聚氯乙烯树脂 网印颜料 聚氯乙烯薄膜印刷
醇酸树脂 印刷油墨 纸张及其他物料印刷
荧光油墨中主要成分是荧光颜料,荧光颜料属功能性发光颜料,这类颜料与一般颜料的区别在于,当然来光(含紫外光)照射时,能吸收一定形态的能,不转化成热能,而是激发光子,以低可见光形式将吸收的能量释放出来,从而产生不同色相的荧光现象。不同色光结合形成异常鲜艳的色彩,而当光停止照射后,发光现象即消失,为此称谓荧光颜料。荧光颜料与高分子树脂连结料、溶剂和助剂复配经研磨可制得荧光油墨,并可用网印版、凹版或胶版等印刷方式。
一、产生荧光、蓄光的原因与荧光颜料的分类
(一)光与物质颜色的关系
当一束光同一块部分透明物质发生相互作用时,我们跟踪光束的路径,主要发生反射、吸收和透射。如图4-6所示。
图4-6 一束光通过一块透明物质的路径
(1)反射 入射光的一部分在A处发生两种反射。如果表面十分光滑,于是发生镜反射,入射角等于反射角;如果表面具有某种粗糙程度,还会从表面上散射出一些漫反射的光。这种漫反射的光来自同物体的更为密切的相互作用,比起镜反射光来能展现出更强的颜色。其结果对于光泽高的墨膜,当对着光来看时,在光的炫耀中像是失掉其颜色似的。
有些物质通过光反射能产生色感。它包括各种颜料、金属粉、珠光颜料等。如果在涂料中加入玻璃微珠控制光的反射,则可制成回归反射油墨。而液晶显示油墨,则是利用温度、电场等外界条件产生的颜色变化。
(2)吸收 在图4-6中的A处,不反射的或不散射的光便进入了物体,某些被吸收的光转化为热能,某些光在物体内部发生散射,有的物质能使吸收的光能在可见光范围内再辐射,这种现象则为荧光蓄光。这种荧光过程会具有颜色。
某些光可能在B处和内反射,而残余的光透射出来。
(3)透射 当光束进入或离开透明物体(如图4-6中的A处和B处)时,往往有某种程度的偏转,它由两种介质之间的折射率之差所控制,并且也随入射角而变。当光通过物质时,速度有所减小,其数量取决于物质的性质以及波长(也就是颜色)。这在棱镜中便产生了色散。
(二)荧光颜料的分类
荧光颜料通常根据分子结构可分为无机荧光颜料和有机荧光颜料。
(1)有机荧光颜料 又称日光型荧光颜料。这种荧光颜料是由荧光染料(荧光体)充分分散于爱明、脆性树脂(载体)中而制得,颜色由荧光染料分子决定。当日光照射时,发射一种除普通颜色以外的高亮度可见光,这是由于其反射光数量增加,吸收日光中肉眼不能看见的紫外光线,把紫外短波变成肉眼可见的长波。紫外光含量愈多,它放出的荧光愈强,并通过适当掺合使用(注意荧光淬灭)或配以适量非荧光颜料,可得多种不同色调的荧光颜料。若无紫外光辐射,该颜料就为不呈荧光的普通色光颜料。
(2)无机荧光颜料 又称紫外光致荧光颜料。这种荧光颜料是由金属(锌、铬)硫化物或稀土氧化物与微量活性剂配合,经煅烧而成。无色或浅白色,只是在紫外光照射下,依颜料中金属和活化剂种类,含量的不同,而呈现出各种颜色的光谱。
二、荧光油墨
物质承受某种形式的能源剌激,将所吸收的能转变成热辐射以外的可见光的发光现象称为广义的荧光。将这种刺激隔离后仍然发出间断的光称为狭义的荧光,而停止刺激后仍然持续发光的现象称为磷光。所谓荧光颜料,一般是使用上述狭义荧光体的某种有机荧光物。而使用磷光体中残余发光时间较长的物质所制得的颜料称为荧光涂料。
图4-7 日光荧光的说明
1-日光荧光色,红、橙 2-日光荧光色,荧光成分
3-日光荧光以,反射成分 4-普通色,红、橙
荧光颜料所使用的荧光物叫做日光荧光涂料颜料的有机物。如图4-7所示:1为在日光条件下看到的与荧光颜料所对应的颜色;2是在紫外光与短波可见光条件下所显示的荧光光谱;3是不掺杂荧光的纯粹的反射成分;4为几乎与这种荧光颜料同色的普通红橙反射光谱。4是普通色在入射光中吸收了特定部分,放出了光以外的其他热能,由反射而见到的颜色。荧光色是对入射光选择吸收后的反射光谱。4在具有较高转移强度的同,还吸收了入射光中可见光的能量,将热能以外的荧光进行再辐射,这种反射成分的波长范围与荧光成分的波长范围几乎是接近的。两种成分的结合,就可见到像1那样的有高峰分布的光谱。
日光荧光颜料,主要是染有荧光染料的合成树脂固溶体。荧光染料一般是在稀溶液条件下才能发出荧光,随浓度升高荧光强度增大,达到一定浓度以上时荧光强度减弱。
作为荧光染料载体的合成树脂,通常使用聚甲基丙烯酸酯、聚氯乙烯、醇酸树脂、尿酸树脂、苯乙烯树脂及它们的共聚物等,作为荧光染料的是硫代亮黄色素FF、氟代金光绿、亮黄6G、若丹明B等。
荧光颜料的配方:
例1.醇酸树脂配方: 例2.丙烯酸树脂配方:
醇酸树脂 45份 丙烯酸树脂 22份
日光荧光颜料 38份 日光荧光颜料 8份
矿油酒精液 15份 二甲苯 20份
钴催干剂 2份 矿油酒精液 20份
荧光油墨配方中荧光颜料的含量越高,则其荧光效果也越好。这类颜料耐光性差,为了提高其耐光性,油墨配方中可加入2%-3%紫外线吸收剂。
以下举出一个柔性凸牌油墨的配方(此配方中无紫外线吸收剂):
荧光颜料 45%
乙酸正丙酯 27.5%
乙醇 27.5%
由于配方不同,导致其颜料颗粒大小不一样,则适宜采用的印刷类型随荧光颜料颗粒大小不同而异,参见表4-3。
表4-3 颗粒大小与印刷类型的关系
颗粒尺寸/μm 用途
最大40~50;平均3.5 丝印油墨
最大10~15;平均2.5 凹印、柔性、凸印油墨
一般日光荧光颜料多数不耐酮、酯等极性溶剂和芳香族的苯、二甲苯,因而要用二甲苯以上的高沸点芳烃,像矿物松香水那样的脂肪烃成分的载体。如果要使用含有极性溶剂的载体制造涂料时,必须使用耐溶剂性好的日光荧光颜料。荧光颜料按其用途与使用方法以及耐光的必要性等方面可按表4-4所示,自由选择。
1.有机荧光颜料(日光荧光颜料)制法大部分日光荧光颜料是以表4-4中的染料制造的,它们能将紫外光和短波长可见光改变成可见荧光。日光荧光在下午或日暮时更亮。
表4-4 荧光颜料类型
化学类别和名称 色相 化学类别和名称 色相
(夹)氧杂蒽 罗达明B(C.I.45170) 红相紫 氨基萘(酰)亚胺亮黄(C.I.溶剂黄44) 绿相黄
罗达明6GDN(C.I.45160) 蓝相玫瑰红 亮黄(C.I.溶剂黄44) 绿相黄
荧光素(C.I.45350) 绿相黄 亮黄FFA(C.I.52205) 绿相黄
一般的橙色颜料和日光荧光橙色颜料在白光下看起来,除了荧光颜料稍亮些外,基本上是相似的,但在蓝或绿光照射下,一般的橙色颜料就成了黑色(它们都不反射这些波长)。而荧光橙却呈亮橙色。
荧光染料只有在比较稀的溶液中才有荧光,超过一个适当的浓度后,由于分子碰撞,发射光的再吸收或其他过程而荧光会熄灭。如果从溶液状态变成有机玻璃或塑料固态时,荧光会得到增强。
一些主要的日光荧光颜料都是以染料的稀溶液加于三嗪改性的磺酰胺树脂中制备而成的。由甲苯磺酰胺一甲醛与三嗪如三聚氰胺或苯胍胺缩合而成的。
荧光颜料也可将荧光染料加于改性的甘油、苯二甲酸树脂或乙烯类树脂中制得。
表4-5所示为目前荧光颜料的种类及其主要用途。
表4-5 荧光颜料的种类和主要用途
树脂类型 颜料类型 用途
硝化棉 腊克 钓具、玩具
丙烯酸酯 腊克 飞机用、计算机用
聚氨酯 双组分常温固化型 要求有耐久性的钢结构物
氯化橡胶 常温固化型 船舶、大型钢结构物
蜜胺树脂 加热固化型 管路生产用
乳液 水性颜料 广告及一般用
丙烯酸酯 气溶胶 一般用
聚氯乙烯树脂 网印颜料 聚氯乙烯薄膜印刷
醇酸树脂 印刷油墨 纸张及其他物料印刷
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