油墨耐溶剂性检测的乙酸乙酯擦拭光泽度变化测试
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油墨作为印刷与包装行业的核心材料,其耐溶剂性直接影响印刷品的使用寿命与外观稳定性。在实际应用中,油墨常接触乙酸乙酯等溶剂(如包装粘合剂、化妆品成分),若耐溶剂性不足,易出现失光、掉墨等问题。乙酸乙酯擦拭光泽度变化测试作为量化评估油墨耐溶剂性的关键方法,通过测量擦拭前后光泽度变化率,直观反映油墨对溶剂的抵抗能力,是企业质控与产品研发的重要手段。本文将详细解析该测试的原理、流程与关键要点,为行业实践提供参考。
油墨耐溶剂性与乙酸乙酯擦拭测试的关联
油墨的耐溶剂性是指油墨膜层抵抗溶剂溶解、溶胀或剥离的能力,其核心取决于树脂的耐溶剂性能——树脂作为油墨的粘结剂,若与溶剂亲和力强,易被溶解破坏。乙酸乙酯是印刷与包装行业中最常见的溶剂之一,广泛用于粘合剂、涂层稀释剂及化妆品原料,因此模拟乙酸乙酯接触场景的测试最能反映实际使用中的耐溶剂风险。
当油墨接触乙酸乙酯时,溶剂会渗透至油墨膜层内部,溶胀或溶解树脂分子,破坏表面的光滑结构:原本平整的油墨表面变得粗糙,光线反射从“镜面反射”转为“漫反射”,最终表现为光泽度下降。因此,光泽度变化率可直接量化油墨膜层的破坏程度,是评估耐溶剂性的直观指标。
与其他耐溶剂性测试(如溶剂浸泡)相比,乙酸乙酯擦拭测试更贴近实际使用场景——实际中油墨多为“短时间、局部接触”溶剂,而非长时间浸泡,因此该测试的结果更具实用性。例如,食品包装印刷品若耐乙酸乙酯性差,在使用溶剂型粘合剂封口时,易出现封口区域失光、掉墨,影响包装美观与功能。
乙酸乙酯擦拭测试的原理与适用场景
乙酸乙酯擦拭光泽度变化测试的原理基于“溶剂-树脂相互作用”与“光泽度的光学特性”:乙酸乙酯作为极性溶剂,能与油墨中常见的丙烯酸树脂、聚氨酯树脂等发生溶剂化作用,破坏树脂分子间的氢键或范德华力,导致膜层结构松散;而光泽度是物体表面反射光线的能力,与表面粗糙度呈负相关——膜层结构破坏越严重,表面粗糙度越高,光泽度下降越明显。
该测试的适用场景覆盖多类印刷品:其一,食品与药品包装印刷,需抵抗粘合剂中的乙酸乙酯污染;其二,化妆品与日化品包装,需耐受产品中溶剂型成分的接触;其三,印刷品后期加工(如覆膜、上光),需避免加工过程中溶剂对油墨的破坏;其四,户外广告印刷,需抵抗环境中挥发性有机化合物(VOCs)的长期侵蚀。
需注意的是,不同油墨类型的耐溶剂性基础不同:溶剂型油墨依赖交联型树脂(如环氧、聚氨酯)的耐溶剂性,而水性油墨依赖树脂的成膜致密性——因此乙酸乙酯擦拭测试对溶剂型油墨的区分度更高,但仍是水性油墨耐溶剂性评估的重要补充。
测试前的样品准备与环境要求
样品准备是确保测试准确性的第一步。首先,样品需保持表面平整、无划痕、无油污:划痕会提前破坏表面结构,导致光泽度基准值偏低;油污会阻隔乙酸乙酯与油墨的接触,结果偏乐观。建议选择10×10cm的样品,若为卷状印刷品,需展平后放置24小时,消除内应力对膜层的影响。
其次,需制备平行样:至少3个相同条件的样品,以减少个体差异带来的误差。例如,同批印刷品中随机抽取3张,每张取相同位置的测试区域,确保油墨厚度与印刷压力一致——油墨厚度不均会导致光泽度基准值差异大,影响结果可比性。
环境条件需严格控制:测试应在温度23±2℃、湿度50±5%的标准实验室环境中进行。温度过高会加速乙酸乙酯挥发,缩短溶剂与油墨的接触时间,结果偏优;湿度过高会降低乙酸乙酯的挥发速率,延长接触时间,结果偏劣。例如,在30℃环境下,乙酸乙酯挥发速度是23℃的1.5倍,擦拭时溶剂已部分挥发,无法充分作用于油墨。
此外,测试前需将样品与乙酸乙酯在环境中平衡2小时,确保样品温度与环境一致——若样品从低温环境取出直接测试,表面会结露,影响擦拭效果。
擦拭操作的标准化流程
擦拭操作的标准化是结果重复性的关键,需严格控制“溶剂用量、压力、次数、方向”四大变量。首先,溶剂载体选择:用医用脱脂棉(无绒毛、无杂质),避免普通棉花的绒毛刮伤油墨表面。将脱脂棉裹成直径约1cm的棉团,蘸取乙酸乙酯后,用滤纸挤压至不滴液(棉团质量增加约0.5g)——若棉团过湿,溶剂会流淌至非测试区域;过干则无法充分接触油墨。
其次,擦拭压力:建议使用标准摩擦仪(如RCA摩擦仪)施加1kg/cm²的压力,替代手动擦拭——手动压力难以恒定(如成人手动压力约0.5-2kg/cm²),会导致不同样品的溶剂作用程度差异大。若采用手动操作,需用弹簧秤校准压力,确保每次擦拭的压力一致。
擦拭次数与方向:以“来回一次”为一个循环,通常执行20次循环(或按客户标准调整)。擦拭方向需与印刷方向一致(如纵向印刷则纵向擦拭),避免交叉擦拭破坏油墨的定向结构——交叉擦拭会增加表面粗糙度,导致光泽度下降更明显,结果偏严。
擦拭区域控制:使用模板固定擦拭面积(如5×5cm),确保每个样品的测试区域一致。擦拭时棉团需完全覆盖测试区域,避免局部漏擦;擦拭后需等待5分钟(乙酸乙酯完全挥发),再进行光泽度测量——若未完全挥发,残留溶剂会影响光线反射,导致光泽度测量值偏低。
光泽度测量的关键要点
光泽度测量需选择合适的仪器与参数,核心是“角度匹配、位置一致、校准规范”。首先,光泽度仪的角度选择:60°角为通用角度,适用于光泽度10-70GU的油墨;若为高光泽油墨(>70GU),需用20°角(更敏感于表面微小变化);低光泽油墨(<10GU)用85°角(避免漫反射影响)。例如,高光UV油墨用60°角测量时,光泽度变化率可能仅5%,但用20°角测量可达15%,更能反映真实破坏程度。
其次,测量位置一致性:擦拭前,在样品测试区域标记3个点(如三角分布),测量并记录每个点的光泽度,取平均值作为“初始光泽度(G0)”;擦拭后,在同一位置测量3个点,取平均值作为“最终光泽度(G1)”——若位置偏移,油墨厚度差异会导致G0与G1的对比失去意义。
仪器校准:测试前需用光泽度仪的标准板校准——标准板分高(>90GU)、中(50GU左右)、低(<10GU)三种,需根据油墨光泽度选择对应标准板。例如,测试低光泽油墨时,用低光泽标准板校准,确保仪器在低光泽区间的测量准确性。校准后需验证:用标准板复测,误差应≤1GU,否则需重新校准。
此外,光泽度仪的测量光斑需与测试区域匹配:若光斑直径为3mm,测试区域需>5×5cm,避免边缘效应(光斑边缘的光线反射受样品边缘影响)。
数据记录与结果判定的规范
数据记录需完整,包括“样品信息、环境条件、测试参数、光泽度值”四大类。样品信息:印刷品类型(如食品包装)、油墨型号、印刷机台、生产日期;环境条件:测试温度、湿度;测试参数:擦拭次数、压力、光泽度仪角度;光泽度值:每个平行样的G0、G1及变化率。
变化率计算:光泽度变化率(ΔG)=(G0-G1)/ G0 × 100%——ΔG越大,说明油墨耐溶剂性越差。例如,某油墨G0=60GU,G1=50GU,ΔG≈16.7%;若G1=54GU,ΔG=10%。
结果判定需依据标准或客户要求:常见行业标准如GB/T 13217.7-2009《液体油墨耐溶剂性检验方法》中,要求ΔG≤10%为合格(针对一般包装油墨);而食品包装用油墨(如GB 9685-2016)要求更严格,ΔG≤5%。需注意,不同应用场景的判定标准不同:例如,化妆品包装油墨需接触高浓度溶剂,ΔG要求≤8%;普通书刊印刷油墨ΔG≤15%即可满足要求。
常见干扰因素及排除方法
测试中常见的干扰因素需提前识别并排除。其一,脱脂棉杂质:若使用普通棉花(含绒毛),绒毛会刮伤油墨表面,导致G1偏低,ΔG偏大。解决方法:选择医用脱脂棉,并用镊子夹取棉团,避免手接触棉团(手上的油脂会污染棉团)。
其二,乙酸乙酯纯度:若使用工业级乙酸乙酯(含水分或其他杂质),溶剂的溶解能力会下降——例如,含5%水分的乙酸乙酯对丙烯酸树脂的溶解能力仅为分析纯的80%,导致ΔG偏小,结果偏乐观。解决方法:使用分析纯(AR级)乙酸乙酯,并存放在密封容器中(避免吸水)。
其三,光泽度仪角度错误:若高光泽油墨用60°角测量,会低估ΔG——例如,某高光泽油墨G0=80GU(20°角),擦拭后G1=60GU,ΔG=25%;若用60°角测量,G0=60GU,G1=55GU,ΔG仅8.3%,无法反映真实破坏。解决方法:根据油墨光泽度选择对应角度,或同时用20°与60°角测量,对比结果。
其四,擦拭后未完全挥发:若乙酸乙酯未完全挥发(如擦拭后立即测量),残留溶剂会在油墨表面形成薄膜,影响光线反射,导致G1偏低。解决方法:擦拭后等待5分钟(或用吹风机低温吹干,避免高温破坏油墨),再测量光泽度。
其五,样品表面油污:若样品表面有手印或油污,会阻隔乙酸乙酯与油墨的接触,导致ΔG偏小。解决方法:测试前用异丙醇擦拭样品表面,晾干后再进行测试——异丙醇挥发性强,不会残留影响油墨。
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