PTFE是一種常見的含氟聚合物，用于廣泛的行業(yè)，它具有許多理想的特性，包括出色的耐化學(xué)性、低摩擦系數(shù)、良好的耐熱性和耐低溫性以及增強(qiáng)的表面耐久性。這些特性使其在涂料工業(yè)中特別有用，例如用于罐頭、卷材和圖形印刷藝術(shù)。具體而言，使用PTFE顆粒產(chǎn)生的表面紋理可進(jìn)一步促進(jìn)這些所需的性能發(fā)揮，這通常稱為“疊加/輪動(dòng)”效應(yīng)。

（左）“疊加/輪動(dòng)”效應(yīng)圖示,（右）“疊加/輪動(dòng)”效應(yīng)SEM圖

由于輻照是制造PTFE的常見生產(chǎn)工藝，用于油墨行業(yè)的小粒徑PTFE，其生產(chǎn)的輻照工藝會產(chǎn)生PFOA，所以最近關(guān)于PFOA的法規(guī)影響了PTFE的使用。因此，傳統(tǒng)的PTFE將會需要選擇低PFOA含量的PTFE或非PTFE替代品，如新的低PFOA含量PVDF樹脂或是不含PVDF的樹脂。

在這種新的監(jiān)管環(huán)境下，油墨配方設(shè)計(jì)師和制造商需要準(zhǔn)備好調(diào)整他們的油墨技術(shù)，以符合監(jiān)管的要求。歐盟立法要求所有制造商的任何產(chǎn)品生產(chǎn)過程以及最終投放市場的產(chǎn)品，PFOA含量都不得超過25ppb。

蠟添加劑（表面改性劑）在含PTFE或以無PTFE的低含量PFOA 替代品替代傳統(tǒng)PTFE方面發(fā)揮著重要作用，它能夠以多種方式應(yīng)對從客戶產(chǎn)品中減少或去除PFOA的技術(shù)挑戰(zhàn)。而無PTFE的表面改性劑是與PTFE功能相似的新型替代原材料開發(fā)的。

本論文的目的是提供可以摻入油墨配方中的蠟添加劑，作為目前在這種配方中使用的PTFE基蠟的替代品.

材料與印刷

◆ 材料

Leneta 公司（美國）的Leneta 3NT-31 光面涂層書本印刷油墨牽伸片材，直接原樣使用。Helio Beit 公司（德國）的藍(lán)色顏料濃縮物，也不做任何變動(dòng)，直接原樣使用。苯乙烯丙烯酸樹脂的水基分散體購自路博潤公司（中國）。苯乙烯丙烯酸的水基分散體被稱為油墨“載體”，是一種柔軟、有彈性的成膜聚合物，干燥后會形成實(shí)際的油墨薄膜，用作顏料和粘合劑的載體，以將顏料固定到印刷基材表面。

◆ 蠟添加劑和加入方式
對四種不同的蠟進(jìn)行評估。通過逐滴添加的方式將定量的蠟添加到油墨配方中，同時(shí)在室溫下連續(xù)攪拌10分鐘?；诳偱浞街亓浚灥奶砑恿繛?%。表1 顯示了所用蠟的特性和物理特性。參考樣品是PTFE基的蠟添加劑，并用作基準(zhǔn)（參考文獻(xiàn)）。樣品 1、樣品 2 和樣品 3 是無PTFE的蠟添加劑。對照樣品是不含蠟的油墨配方。

◆ 印刷準(zhǔn)備
用于這些研究的印刷油墨薄膜是使用Weller Flexi-Proofer在Leneta 3NT-31 背面手工印制油墨。Flexi-Proofer 由與雕刻網(wǎng)紋傳墨金屬輥接觸的橡膠輥組成。將幾滴油墨放置在兩個(gè)輥之間，然后使用簡單的牽伸（包括在薄膜上滾動(dòng)涂有油墨的網(wǎng)紋輥）在紙上進(jìn)行印刷。干膜厚度為5μm。水基樣品在室溫下干燥至少 24 小時(shí)。

實(shí)驗(yàn)步驟
為了確定這些蠟的效果，分析了耐摩擦性、光澤度和油墨與無PTFE的蠟之間的摩擦系數(shù)。測試遵循行業(yè)用于評估油墨系統(tǒng)印刷性能的標(biāo)準(zhǔn)測試方法。所有測試均在室溫和50%相對濕度下進(jìn)行。

◆ 光澤度分析
光澤度與承印物、油墨配方和墨膜平滑度有關(guān)。為了測試印刷品的光澤度，使用了德國BYK 的Micro-Tri-Gloss光澤度計(jì)，光澤度測試分別在60°和85°的光反射角下進(jìn)行。數(shù)據(jù)收集在印刷油墨薄膜區(qū)域的三個(gè)不同位置進(jìn)行，平均值作為光澤度的最終值報(bào)告。

◆ 摩擦系數(shù)
摩擦系數(shù) (COF) 測量是描述材料表面粗糙度的比率。采用Param MXD-02進(jìn)行COF測量。該測試儀的設(shè)計(jì)符合ISO 8295-198標(biāo)準(zhǔn)。測量的所有測試條件均遵循ISO標(biāo)準(zhǔn)。結(jié)果顯示標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的靜態(tài)COF和動(dòng)態(tài)COF。Sutherland 2000 摩擦測試儀和重達(dá)1.82kg的測試塊用于測定印刷樣品的耐摩擦性。印刷樣品在未印刷的白色紙上以受控的速度來回摩擦30個(gè)循環(huán)，總共相當(dāng)于60次摩擦。使用白色未印刷的紙是為了清楚?地觀察墨水轉(zhuǎn)移情況。完成后，目視檢查樣品以確定油墨轉(zhuǎn)移情況。

結(jié)果與討論
光澤度是印刷油墨中的一個(gè)重要參數(shù)，因?yàn)楣鉂啥葧绊懹∷①|(zhì)量，印刷質(zhì)量好意味著可以提供更好的整體顏色深度。圖1顯示了光澤度計(jì)在60°和85°下測量的光澤度結(jié)果。結(jié)果表明，所有油墨配方加蠟后在 60°下的光澤度值是相當(dāng)?shù)?。與不含蠟的油墨配方（對照配方）和其他樣品相比，使用蠟樣品3制備的油墨配方在60°和85°下保光性略高。這歸因于墨膜的表面光滑度高。這些發(fā)現(xiàn)還表明，無PTFE的蠟替代品在提高印刷油墨的保光性方面非常有效。

◆ 摩擦系數(shù)COF
紙和膜包裝的COF是印刷油墨過程中的一個(gè)重要參數(shù)?？刂艭OF能夠有助于加工商優(yōu)化性能并避免成型、運(yùn)輸和存儲包裝中的問題。

含PTFE蠟的油墨配方與含有無PTFE基蠟的油墨配方和對照配方的COF結(jié)果如圖2所示，實(shí)驗(yàn)還比較了靜態(tài)COF和動(dòng)態(tài)COF的值。數(shù)據(jù)清楚地表明含蠟配方的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)COF值均有所降低，這表明薄膜滑爽性良好。此外，含有無PTFE基蠟的配方顯示出了與含PTFE蠟配方相當(dāng)?shù)慕Y(jié)果。

◆ 耐摩擦性測量
在一系列摩擦測試之后，測評估樣品在白色未印刷紙上的轉(zhuǎn)移油墨量。視覺評分等級為1至10，其中1為高度油墨轉(zhuǎn)移（1=非常差），10為無油墨轉(zhuǎn)移（10=極好）。

圖3所示的耐摩擦性目視檢查確定的結(jié)果表明，與不含蠟的對照配方相比，含有蠟的樣品表現(xiàn)出改進(jìn)的耐摩擦性。

圖4是耐摩擦性能測試結(jié)果的圖像。從圖像中我們可以看到，只有在沒有蠟的油墨配方中，油墨在白色未印刷紙上的轉(zhuǎn)移非常強(qiáng)烈，這表明油墨對擦掉過程的抵抗力不足。包含蠟的油墨配方顯示出輕微的油墨轉(zhuǎn)移，表明其具有高耐摩擦性。使用無PTFE新型蠟添加劑提高的耐摩擦性可能是機(jī)械性能改善的結(jié)果。

此外，從圖3和圖4可以看出，無PTFE的蠟在提高油墨配方的耐摩擦性方面與市售的含PTFE的蠟一樣有效。

結(jié)論

當(dāng)用作含PTFE蠟的替代品時(shí)，無PTFE的蠟具有許多優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)這些蠟被加入到油墨配方中時(shí)，它不僅提高了保光性，而且降低了摩擦系數(shù)和耐摩擦性。結(jié)果表明，這些無PTFE的添加劑有可能被當(dāng)作PTFE基產(chǎn)品的替代品。