铜金粉的亮度和哪些因素有关

在研究国内外铜金粉的微观形貌、厚度、水面遮盖率、定向排列、光泽度和粒度分布的基础上,分析了影响凹印铜金粉印金光泽度的主要因素。结果表明,国产铜金粉颗粒级差大、细小颗粒所占比例过多、金属片太厚、水面遮盖率小、定向排列不好等是影响国产铜金粉印金光泽度的主要因素。

关键词:　铜金粉;粒度分布;厚度;定向排列

1　前言

铜金粉(又称金粉)是以铜锌合金为原料,经过特殊机械加工和表面化学处理制成,它是具有鳞片状结构、能够在粘结料中漂浮、呈现黄金光泽、具有颜料性质的一种金属颜料[1～ 3]。近年来,我国的印刷技术及设备有了长足的发展,凹版印金具有辉煌的金属光泽,有烘托主体和引人注目的效果,在塑料、高级画报、高档包装、香烟外壳、证券印刷等方面得到了广泛应用[4,5]。铜金粉的印金光泽度已成为制约铜金粉生产的关键因素,传统工艺生产的铜金粉难以满足现代要求。因此,对铜金粉进行深入的研究具有重要的现实意义。本文从宏观和微观的角度,探讨了影响凹印铜金粉印金光泽度的主要因素。

2　试验材料及方法

2.1　材料

试验用铜金粉分别来源于泉州华祥颜料和德国某公司。

2.2　铜金粉微观形貌的观察利用AMRAT MODEL 1000B型扫描电镜观察了铜金粉的微观形貌,该方法也是一种粉末粒度观察的直观测定方法,因而具有可靠性和直观性。首先将一定量的粉末与无水乙醇混合后,用超声波分散,使粉末充分分离;分散结束后,再用镊子夹住一块干净的试样片插进溶液中,随后与液面成一定角度缓慢提出试样片;待乙醇挥发后,放在电镜样品台

上,拍摄有代表性的电镜照片进行形貌分析。

2.3　铜金粉厚度的观察

目前,已有人用间接的方法估算过片状金属颜粒的平均厚度[6],但直接观察、测量金属颜料厚度的方法还未见报道。采用扫描电镜直接观察和测量片厚的大体步骤是:往铜金粉中加入一定比例少量调金油和稀料(调金油为专用树脂,稀料是有机脂类),进行充分地搅拌,使之完全混合;经过一段时间试样固化后,在最大截面处折断试样;用扫描电镜观察断口,即可测量铜金粉片的厚度。

2.4　铜金粉水面遮盖率的测量

所谓水面遮盖率是指单位质量的片状颜料以单片形式漂浮于水面上所能覆盖的面积,以cm2/g表示[7]。水面遮盖率的大小是铜金粉的重要指标。

在本实验中,采用自制的有机玻璃水槽来测量铜金粉的水面遮盖率,实验仪器如图1所示。实验时,用高精度天平(称准至0.1mg)称量少于0.1g的铜金粉均匀地撒在水面上,轻微搅动水面,使金粉形成浮

图1　水面遮盖率的测量装置

于水面的薄膜。反复前后移动玻璃板,使薄膜均匀分散,直至薄膜无粉末堆积、无破裂、无褶皱时为止;用直尺测量薄膜的长度并计算水面遮盖率值,进行四次平行测定,取其算术平均值作为水面遮盖率值。

2.5　铜金粉在油墨中的定向排布

为了真实地再现铜金粉在油墨中的实际排列行为,在制样时我们采用了如下的方法:将铜金粉与油墨按一定的比例混合后,在高级道林纸上刮样;选取某一区域切割试样,借助扫描电镜观察切口形貌,即可观察到铜金粉在油墨中的排列情况。

2.6　刮样光泽度的测量

先取少量的铜金粉放入小烧杯中,并滴入适量的稀料,经过充分搅拌,再按稀料量以1∶1的比例加入调金油,最后用刮板在铜板纸上刮样,并让其自然风干,这样便可制成测量光泽度的刮样。用KGI—

IC型光泽仪测铜板纸上刮样光泽度。

3　试验结果

3.1　国内外铜金粉的微观形貌

国内外铜金粉微观形貌的典型扫描照片如图2所示。图2(a)为进口铜金粉,其微观形貌呈鳞片状均匀分布,无过大和过小的片;图2(b)是国产金粉的微观形貌照片,粒径分布极不均匀,小颗粒的粒径不到2微米,大颗粒的粒径超过20微米,且粉末粒径在3微米以下的所占比例较大。

3.2　国内外铜金粉的截面微观形貌

用扫描电镜的测微尺测量视野中铜金粉片的厚度,发现进口铜金粉片子厚度主要集中在0. 1μm,

图2　铜金粉片的微观形貌

铜金粉片的截面微观形貌国产金粉较厚,片子厚度主要集中在0.1～ 0.3μm之间。国内外铜金粉截面微观形貌如图3所示,可以看出,进口铜金粉的截面为线状(其中箭头所指为

铜金粉片的截面),厚度均匀;国产铜金粉的截面虽然也为线状,但厚度极不均匀。

3.3　水面遮盖率的测试结果水面遮盖率的计算公式Pc=(L× 20)/m (1)其中:Pc———铜金粉的水面遮盖率,(cm2/g);L———薄膜长度,(cm);m———粉末的重量,(g)。

通过实验测得国内外铜金粉的水面遮盖率如表1所示。从表1可以看出,进口粉的水面遮盖率最小值为12100cm2/g,最大值为13003cm2/g,平均值为12400cm2/g;国产粉的水面遮盖率最小值为9040cm2/g,最大值为9550cm2/g,平均值为9280cm2/g。