水性油墨

BMA004 · 发表于 2008-6-10 16:33:51

随着经济的飞速发展,人们生活水平的逐渐提高,中国印刷进入了环保时代,这就要求对包装印刷材料进行改进,而油墨是包装印刷材料的重要组成部分。由于水性油墨不使用溶剂,利于环保,因此它的研究和应用越来越受到人们的重视。 1水性油墨的组成
水性油墨是由特定的水性高分子树脂、颜料、水,并添加助剂经物理化学过程组合而成的油墨,简称水墨。
1)水性高分子树脂
水性高分子树脂是水性油墨最主要的组成部分,它在水墨中主要起连接料的作用,对油墨的粘度、附着力、光泽、干燥及印刷适应性都有很大的影响。在国内,常采用松香改性马来酸树脂作连接料来制作油墨,但此种油墨仅能用于印刷一般纸箱,满足不了中、高档包装印刷所要求的光泽和耐水性的要求。氨基甲酸乙酯树脂的稳定性较好,但印刷适应性和可溶性略差一些。其他还有用苯乙烯改性马来酸树脂、水性氨基树脂以及聚乙烯醇和羧甲基纤维素等,这些高分子树脂一般均含有羧基、羟基和胺基等亲水基团,经过特定的工艺处理,成为完全溶于水的树脂,可以作为水性油墨的连接料。
2)颜料
颜料赋予油墨颜色特征,满足了印刷对色彩的要求。一般的有机颜料和无机颜料都可用于水性油墨。由于水性油墨的树脂大多为碱溶性,所以选用颜料时,须使用能耐碱性的颜料。水墨中颜料的分布密度较溶剂型油墨要大得多,而水的表面张力及极性都与溶剂差别大,使得颜料分散较为困难,直接影响到油墨的稳定性、粘度和pH值。采用添加表面活性剂可增加树脂和水的亲和力及颜料与水溶性连接料的亲和力,从而解决油墨的稳定性问题。在印刷过程中选用颜料时,应选择国产颜料中色泽艳亮、粘度低、体系稳定的高级颜料来制作水性油墨。
3)助剂
为提高水性油墨的各项性能需添加各种助剂,而水性油墨所用助剂较溶剂型油墨更为重要。通过科学使用这些助剂来改善水性油墨的弱点,可提高水性油墨的稳定性能。常用的水性油墨助剂有以下几种:
①消泡剂:用来抑制和消除气泡的产生,用量一般为1%～2%。一般来说,当水性油墨的黏度过高、pH值过低,或者当印刷机运转速度比较快时就容易产生气泡,如果产生的气泡量比较大就会出现漏白、墨色不均匀,势必会影响到印刷品的质量。
②pH值稳定剂:主要是用来调节和控制水性油墨的pH值,使其稳定在8.0～9.5范围之内。同时,它还可以调节水性油墨的黏度,并对油墨进行稀释。一般来说,在印刷过程中每隔一定时间就应该加入适量的pH值稳定剂,使水性油墨保持良好的印刷状态。一般使用氨水或乙醇胺等助剂。
③慢干剂:可以抑制和减缓水性油墨的干燥速度,防止油墨在印版或者网纹辊上发生干燥,减少堵版和糊版等印刷故障的发生率。一般应控制在总墨量的1%～2%之间,如果加入量过多,油墨干燥不彻底,印刷品就会粘脏或者产生异味。
2水性油墨的干燥
水性油墨是以水作为溶剂,油墨转印到承印物后,水分挥发到环境中或者渗入承印物中,油墨随水分的挥发而干燥。水性油墨的干燥分为初期干燥和彻底干燥两个阶段。初期干燥阶段是指水性油墨由液态变为半固态,不能再流动转移,用初干性来表示;彻底干燥阶段是指半固性水性油墨中的连接料发生反应完全干燥成膜,用彻干性表示。根据印刷基材的不同,水性油墨的干燥方式可分为挥发干燥和渗透干燥。
①挥发干燥:用于承印物为非吸收性材料。水性油墨中含有容易挥发的溶剂,印到承
印物表面后,溶剂挥发,水性油墨中剩余的树脂同颜料一起形成固体墨膜固着在承印物表面。
②渗透干燥:用于承印物为吸收性材料,它主要是依靠承印物对水性油墨的渗透吸收而固着干燥的。当水性油墨与承印物接触时,一部分连接料渗入承印物内部,而颜料留在承印物表面,完成干燥过程。 3水性油墨的特点
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),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,主要表现在以下四个方面:
①不污染大气环境。VOC(挥发性有机气体)被公认为当今全球大气污染的主要污染源之一,溶剂型油墨会散发出大量的低浓度VOC,由于水性油墨用水作为载体,因此几乎不会向大气中散发VOC。
②保障了操作人员的人身安全。溶剂型油墨在生产和印刷过程中都有很大的危险性,因为其是易燃易爆液体,有机溶剂容易挥发会在空气中形成爆炸性混合气体,由于水性油墨用水作为载体,因此保障了操作环境的安全性。
③减少了印品表面残留毒物。溶剂油墨含有机溶剂,使印品表面残留有大量毒物,由于水性油墨用水作为载体,不含有机溶剂,使得印品表面残留的有毒物质大大减少。
④经济性。水性油墨相对于溶剂型油墨来说,它的涂布量减少了10%左右。印刷时需要经常清洗印刷版,水性油墨印刷清洗的介质主要是水,不像溶剂型油墨印刷清洗需要大量的有机溶剂。因此从能源消耗的角度看,水性油墨更加经济。
4水性油墨的应用
目前,水性油墨主要应用在柔版印刷、凹版印刷和丝网印刷领域。
1)柔版印刷领域
柔版印刷产品大多数是包装产品,其中食品包装、烟酒包装、儿童玩具等卫生条件要求严格的包装印刷品占相当大的比例。因此,水性油墨成为最佳的选择之一。在美国,95%的柔版印刷产品采用水性油墨;在日本,70%的柔性版用于瓦楞纸板的印刷,其中95%使用水性油墨;在我国,水性油墨应用于柔版印刷发展很快,水性油墨在柔印机中占的比例在逐渐上升。
2)凹版印刷领域
水性凹版油墨应用于包装纸、纸盒等纸的印刷已经很广泛,这是由于纸制品蒸发干燥和吸收干燥较好的缘故。水性凹版油墨应用于塑料薄膜印刷国内尚处于起步阶段,这主要是由于水性油墨在凹版印刷中其附着力、印刷速度和光泽等方面还不能完全达到溶剂型油墨性能的缘故,而WE型凹版水性油墨使塑料薄膜凹版印刷领域中有了新的完全可以达到合格标准的产品。
3)丝网印刷领域
据统计,在网版印刷中,国外水性油墨的使用已占50%以上,国内水性油墨的应用也呈逐年上升趋势。目前,已大量使用水性网印油墨的国家有瑞典、德国和美国。我国的网版印刷发展速度很快,而网印水性油墨的研制开发及普及速度却比较缓慢。值得欣慰的是,我国在网印水性油墨研发方面已引起人们的关注,经过几年的努力已取得一些成绩。
5结语
近年来,随着环保要求的不断提高,在包装印刷和商业印刷等方面已逐渐增加了许多卫生、环保方面的要求和制约条件。在这种大趋势下,努力开发无公害污染的“绿色”印刷材料水性油墨,将会取得良好的经济效益和社会效益。目前我国水性油墨的研发和生产刚处于起步阶段,我国的厂商只能生产一些低档的水性油墨,高档的水性油墨基本上靠进口。因此,无论是开发商还是生产商都是大有作为的,水性油墨的研发和生产都隐藏了巨大的商机。