水性油墨浅析

  标签标签印刷油墨种类很多,根据所采用溶剂的不同,可分为三大类——水性标签印刷油墨、溶剂型标签印刷油墨和UV标签印刷。

  1、水性油墨安全卫生、无污染,符合环保要求,有利于人体健康;但也存在缺点,如干燥速度慢、色饱和度不高,稳定性差等,不宜印刷大面积实地,久置易发生沉淀、分层现象。

  2、溶剂型标签印刷油墨对标签材料的适应性强,性能稳定,印刷质量较高;但存在环境污染问题,有些挥发性溶剂对人体有害。

  3、UV标签印刷油墨性能优良、质量可靠、适用范围广;但价格偏高,且需专门的干燥设备,对配套材料也有一定的要求。

  据统计,每年由油墨引起的全球有机挥发物(VOC)污染排放量已达几十万吨。这些有机挥发物,可以形成比二氧化碳更严重的温室效应,而且在阳光的照射下会形成氧化物和光化学烟雾,严重污染大气环境,影响人们健康。此外,食品、玩具等包装印刷普通油墨中重金属等对人体有害成分还会直接危害食用者的身体健康。随着人们环保意识的增强,水性油墨已经在国内外包装与印刷中得到广泛的应用。特别在欧美和日本等国家,水性油墨已经很普及。现在在美国,90%的柔性版、80%的凹版、40%的塑料印刷品都采用水性油墨。目前国内水性油墨主要是应用在柔性版印刷、凹版印刷领域、网版印刷领域。据估计到2010年,我国水性油墨的用量将占到油墨总用量的25%-30%。

  1、水性油墨的特点

  水性油墨主要有两个显著的特点:一是黏度低,流动性好,二是不使用有机溶剂,有利于环保。水性油墨的使用减少了VOC向大气中的排放,从而防止了大气污染,改善了印刷作业环境。

  水性油墨区别于溶剂型油墨,最大的特点在于所用的溶解载体。溶剂型油墨的溶解载体是有机溶剂,如甲苯(目前传统的印刷油墨所采用的溶剂主要是甲苯,其中甲苯含量一般在20%—30%之间)、乙酸乙酯、乙醇等,而水性油墨的溶解载体是水和少量的醇(约3%~5%)。由于用水作溶解载体,水性油墨具有显著的环保安全特点:安全、无毒、无害、不燃不爆、几乎无挥发性有机气体产生。主要表现在以下四个方面:

  1、对大气环境无污染;
  2、减少印刷品表面残留毒物,保证食品卫生安全;
  3、减少资源消耗并降低环保成本;
  4、提高了作业环境的安全性,保障接触操作人员的健康。

  二、水性油墨的组成

  传统的油墨一般由色料、连接料、填料、附加料等组成。 同一般印刷油墨组成一样,水性油墨通常也有色料,连结料,填料,附加料等成分组成。

  1、色料是水性油墨的呈色物质,给油墨一特定颜色。在柔印中为使印迹色彩艳丽,其色料一般选用化学稳定性好,着色力高的颜料,主要有机颜料有酞菁蓝、立索尔红;无机颜料有炭黑、钛白粉等。

  2、连结料由水,树脂,胺类化合物及其他有机溶剂组成。树脂为水性油墨中最重要的成分,它的作用是传输颜料的载体,提供附着力、硬度、光亮度、干燥速度、耐磨性、耐水性。水溶性树脂在油墨中主要起连接料的作用,使颜料颗粒均匀分散,令油墨具有一定的流动性,产生与承印物材料的粘附力,使油墨在印刷后形成均匀的膜层。通常使用水溶性丙烯酸树脂,连结料成分直接影响油墨的附着功能,干燥速度,防粘脏性能等,同时也影响油墨光泽及传墨性,胺类化合物主要维持水性油墨的碱性PH值,使丙烯酸树脂提供更好的印刷效果,水或其它有机溶剂主要是溶解树脂,调节油墨的粘度及干燥速度,使油墨具有一定的流动性,在印刷过程中能够顺利地实现转移,水性油墨的溶剂主要是水及少量乙醇。

  3、辅助剂主要包括有:消泡剂,阻滞剂,稳定剂,冲淡剂等几种。由于水性油墨是一种皂组合物,使用中易产生气泡,因此要加入硅油作为消泡剂,来抑制和消除气泡,同时提高油墨的传递性能。阻滞剂用于抑制水性油墨的干燥速度,防止油墨在网纹辊上干固,减少糊版。稳定剂可以调节油墨PH值,也可作稀释剂来降低油墨的粘度。冲淡剂是用来减淡水性油墨的颜色,也可作为一种亮光剂,提高水性油墨的亮度。另外水性油墨中还要加入一些蜡质来增加其耐磨性。[next]

  三、水性油墨发展的历程

  1、最早使用的水性油墨是用一种溶于乙醇和碱性水溶液的天然树脂虫胶作为连接料,随着合成技术的发展,松香、马来酸改性树脂逐渐取代了酪素、虫胶等天然树脂,成为水性油墨的连结料,这类改性树脂使水性油墨的印刷适性大幅度提高,应用在瓦楞纸的柔版印刷,但是在光泽度、抗水性和稳定性上依旧存在较多问题,这是第一代水性油墨。这时的水性油墨用于一些低档的印刷品,如一般书籍、杂志等,在一些瓦楞纸等印刷性能要求低的行业也开始使用。

  2、第二代水性油墨是以溶液型苯乙烯-丙烯酸共聚物树脂为连结料,此时研发出来的水性油墨在存放稳定性以及抗水性上有显著的提高,但是在光泽度和印刷适性上与溶剂型油墨仍然有差距。

  3、油墨研发人员在第二代水性油墨的基础上,引进丙烯酸单体与苯乙烯聚合,研制出了一种具有核壳结构和网状结构的聚合物乳液树脂,该系列树脂大大改善了油墨的光泽度和干燥性,拓宽了水性油墨的应用范围。目前,水性油墨的应用领域被不断拓宽,逐步在柔性版印刷领域使用。最具竞争力的应用领域是在牛奶和饮料复合纸包装上,并获得了巨大成功。

  四、影响水性油墨印刷质量的控制指标

  1、 细度 

  水性油墨的细度是指油墨中颜料颗粒的大小及其在连接料中分散的均匀程度。它也是一个很重要的质量指标。油墨的细度不仅会对油墨的着色力、色相等性能产生一定的影响,还会影响到油墨的流变性。油墨颗粒太粗,容易引起网点边缘发毛、糊版等弊病;如果油墨颗粒太细,则油墨的流动性太大,就会造成网点扩大,也会影响到印刷质量。

  2 、黏度

  黏度是水基油墨应用中最主要的控制指标,是阻止流体流动的一种性质。由于黏度直接影响着油墨的转移性和印刷质量,因此对油墨黏度的控制非常重要。在印刷过程中,水基油墨的黏度过低会造成色浅、网点扩大、传墨不均匀等弊病;水基油墨的黏度过高则油墨的转移性能比较差,容易出现脏版、糊版等弊病。

  柔性版水性油墨一般不稀释就直接使用,其粘度范围可以在30s~45s/25℃。纸箱用柔性版水性墨粘度可低一些,只要定时补加适量稳定剂,其粘度变化就可以基本得到控制。凹印水性油墨按传统习惯一般使乙醇和水按1∶1的稀释剂进行稀释,使用粘度一般控制在15s~25s/25℃。[next]

  3、干燥速度  

  水墨的干燥主要是挥发型干燥及渗透型干燥。油墨的干燥性能是指油墨在转移到承印物上之后干燥所需要的时间,这也是衡量油墨质量和性能的重要指标之一。因此,控制好油墨的干燥性能是取得良好印刷效果的一个重要手段。

  水基油墨的干燥速度取决于印刷机的印刷速度、干燥设备的干燥能力、承印物材料的性能以及油墨自身的组成成分。如果油墨干燥太快,就会在印版和网纹辊上干燥并逐步堆积,并有可能堵塞网纹辊,造成半色调网点的丢失或者破坏,实地部分出现漏白;如果油墨的干燥速度过慢,在多色叠印的情况下会引起背面粘脏。

  油墨的黏度和pH值也会对油墨的干燥性能产生一定的影响,比如黏度过高会使油墨的干燥速度降低,pH值过低则会使油墨干燥过快。因此,在印刷过程中应该首先调整并控制好水基油墨的黏度和pH值,然后再根据实际印刷速度向油墨中加入适量的快干剂或者慢干剂,调节水基油墨的干燥速度。

  4、pH值

  水性油墨的PH值直接关系到水性油墨的粘度,干燥性等印刷适性。水基油墨通常呈碱性(主要靠胺类物质来维持),如果水基油墨的pH值太高,会影响油墨的干燥速度;如果pH值过低,干燥速度变快,容易造成印版和网纹辊的堵塞,引起版面上脏,因此要保持水性油墨PH值稳定。

  5、展望

  水性油墨发展面临的主要问题是树脂的适用性,基础连接料和高性能树脂体系的开发。采用两种或多种树脂合成,综合每种连接料的优点,获得较好的油墨性能,以及使用互穿乳液网络技术和核壳型复合乳液技术开发性能优异的树脂,这是水基连结料未来发展的方向。

  随着现代高分子材料科学理论和现代生物技术及材料合成技术的迅速发展,我们可以从高分子结构与性能的关系着手,使用新的聚合方法技术对树脂结构进行改性以及与其他材料复合来获得综合性能优良的水性油墨连结料。

[时间:2009-02-05  作者:高珊珊 宋晓明  来源:标签LABELS]

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