浅析速印机油墨的技术、成本及市场

清泥

1、油墨种类归属
　　 数码一体化速印机主要由日本生产，在我国经过十多年的市场推广，现已广泛应用于学校、政府机关、大中型企业和街头文印社。速印机目前市面流行的机型有理想系列、理光/基士得耶系列、得宝系列、世纪系列，不同的机型配用相应的专门油墨和包装容器，但所有的油墨在组成上均为油包水型乳液油墨。因为只有油包水型油墨才能满足快速印刷和机上放置性的基本要求，其它的叫法（例如水性油墨）都是不恰切的。
　　 2油墨技术分析
　　 速印机的使用基于快速和低成本两个要点，与之配套的油墨应具有“快干、稳定、低价、环保”的特点。上面已经指出速印机油墨均是油包水型乳液油墨。油墨的技术配方设计和制作工艺按照油包水体系来进行。油墨配方要满足：A、配方组份间的内在合理性；B、材料的机器加工性（不同的基墨配方使用不同的加工设备）； C、印刷机适用性（不同速印机油墨的性质不一样）；D、纸上适用性（油墨在纸上要求印得清晰、黑度好、不透底、不蹭脏、字迹擦不掉）。
　　 ⑴、配方设计
　　 速印机油墨是渗透/挥发干燥型油墨。油墨由油相和水相两部分组成，油相与传统油墨的制造基本相似，油相经加水乳化成油墨的过程与化妆品的制作相似，油墨印刷时油相渗入纸张纤维缝隙中，水份等挥发掉而完成印刷干燥过程。
　　 A、 油相
　　 油相由连接料、颜料、助剂、乳化剂等组成，考虑到速印机油墨的流动性和滤过版性，一般不加入填料。连结料由溶剂油溶解树脂制成。溶剂油满足本身无异味、纸张渗透性强，树脂溶解性和释放性好，粘温变性小等特点。可选择矿物油、植物油和合成油。矿物油可选择机油（22#，32#，46#等）、高沸点煤油 (260#，270#，280#，290#等)、润滑油、锭子油和液体石蜡，最好选用合乎环保性和树脂溶解性的环烷油。芳油有毒，最好不用。植物油可选择椰子油、蓖麻油、大豆油（大豆油墨就是油墨中加入大豆植物油作溶剂油）、菜籽油，也可以少量加入亚麻油和桐油，但一定要适当加入抗氧剂或防结皮剂。植物油制成油墨的墨性比矿物油好，防止油墨出水的能力也强，但要防止植物油氧化结膜结皮而油墨抽吸不动并堵塞印筒。再者，油相中几种油的混合使用是一个好的选择。
　　 纸张油墨中使用的树脂主要是固态的松香酚醛树脂和液态的醇酸树脂。速印机油墨的树脂也主要是上述两种，混合使用它们效果更佳。这两种树脂是最能提供油墨墨性的。其余树脂的选择可考虑聚合油、松香类树脂、聚酯树脂、石油树脂、橡胶衍生物等。树脂最好几种混合使用。树脂选择的关键在于能很好的分散颜料、在溶剂油中能很好的溶解，树脂本身或制作的树脂油在空气中不结膜、不析出，每批次的树脂质量要求接近。
　　 市售的树脂难以满足油墨的要求，最好对树脂进行化学改性，提高树脂的综合性能。
　　 速印机油墨主要以黑色为主，颜料主要为碳黑，碳黑建议使用炉法碳黑，另外碳黑选择吸油值小的为好。炉法碳黑的防扬尘和分散性均好。希望做高档一点的油墨，建议使用进口碳黑。外国公司有美国卡博特、德国德固萨，美国的哥伦比亚，日本的三菱等。
　　 一般的油墨可使用国产6号碳黑，公司有上海焦化，上海吴泾，天津大港、辽宁抚顺和丹东、河南奇昌、福建南平等。国内油墨碳黑的用量为6-8%，出口油墨碳黑用量为5-7%，国内油墨要求黑，碳黑用量稍多，但碳黑的增加需要从整体上修正油墨配方。
　　 在所有的着色颜料中，碳黑是最难分散的，并且分散后又容易絮凝返粗。建议使用碳黑分散剂。分散剂的选择有烷基胺类、聚酯类、多元羧酸类，磷酸酯类，醇胺盐类和醇酸树脂类。分散剂的类型和用量最好通过小试筛选确定。市面上的碳黑专用超分散剂可供考虑，但价格较贵。分散剂使用得好能显著降低研磨次数，增加着色强度，提高并稳定产品质量，节约综合成本。要得到纯正的黑色，一般加入整色剂，修正碳黑带的红光和棕色。整色剂可用酞菁蓝或华兰。
　　最好的方法是对碳黑进行化学改性，对碳黑分子进行接枝，增加在油相中的相容性。
　　 乳化剂一般使用斯盘80即可，用量为3-5%。斯盘83，复合乳化剂可以考虑。
　　 B、水相
　　 水相由纯净水、水性树脂、防蒸发剂、抗冻剂、防腐防霉剂、电解质等组成。简单地，水相中只含水也可以。水可视为挥发组份又可视为油墨中的一种填充物质，它增加油墨的结构粘度，防止油墨流出印刷机。水加得越多油墨越稠（认为油墨稀是水多的观点是不对的）。水量在50-70%为宜，水量少了油墨不快干，水量多了油墨不黑、印张不够、易出水不稳定。水最好经过纯化，水中千万不能含有三价的铁离子。三价铁离子的催化能力很强，易破坏油墨结构。
　　 水性树脂的作用在于平衡水相和油相的粘度差，使得油墨稳定。水性树脂有阿拉伯胶、纤维素（例如，cmc ）、丙烯酸树脂等。 用量为1-3%。
　　 油墨中的水在夏季容易蒸发，在冬季容易结冰，防蒸发剂和抗冻剂减轻这种趋势，可选用乙二醇或甘油。但乙二醇有微毒，加工出口欧美油墨要特别注意。防蒸发和防抗冻剂用量建议为3-6%。
　　电解质最好使用硫酸镁，它的双电层稳定效应和溶解性均好。用量1%即可。
　　 防腐防霉剂防止水相中细菌霉菌的生长。在适当的温度下，油墨中的霉菌在有氧和无氧的条件下繁殖非常快，导致油墨变臭、变质。用量1%以下。
　　⑵、工艺制作
　　 速印机油墨的工艺制作更接近化妆品的工艺，传统油墨的经验在速印机油墨中的优势不大。油墨制作时，先把含乳化剂的油相制好，然后向其中慢慢加入水相，在真空状态下搅拌到适宜的粘度即成。油墨灌装时注意千万不要混入空气。
　　A、油相制作
　　 用选定的溶剂油溶好树脂制成连结料(这个过程可对树脂进行化学改性)，加入碳黑（或改性碳黑）、助剂、乳化剂等，混匀磨细，然后搅拌补油调整至合适粘度，要求油相细腻、均匀、放置稳定。油相的细度至少要求小于10m，最好是小于5m (但并不是越细越好，太细了表面能增大，油墨反而不稳定)。大家一定要注意，油相的细度与乳液油墨的细度是两码事，乳液油墨的细度是乳胶粒子的细度，油相的细度主要是颜料碳黑的细度。油相细度达不到要求，油墨就特别容易出水。国产油墨保质期短、出水普遍的一个主要原因在于油相不均一。在制作油墨时可留少量油相放置2至6个月，观察是否有沉降、返粗、结膜、结块、絮凝等不良现象。
　　 油相制作的设备主要是搅拌分散机器。分散设备为常用的三辊机、球磨机、砂磨机等。希望制造高档一点的油墨请选用进口设备，国产设备一般难磨细，产品细度难达到要求。
　　B、乳化
　　 乳化是速印机油墨制作的一个关键。要求乳化均匀，不含气泡，乳胶粒子的细度小于15u，最好在真空状态下乳化油墨（在常规状态下乳化油墨则要把油墨中的气泡抽掉，速印机的油墨较稠，静置除气泡是很难的）。乳液油墨的均匀性可通过挑少许油墨来燃烧，听燃烧的声音来判断乳化是否均匀，比较大的爆噼声则乳化不均匀。
　　C、检验
　　 油墨的检验指标有粘度、细度、黑度、流动度、环保性、快干性、稳定性、流动性、印张数和印刷牢度。其中粘度是最重要的指标。粘度可用旋转粘度计（例如 NDJ-79）来测量（可使用不同的仪器，不同仪器测量的数值不一样）。粘度在15-30Pa.S/25℃范围均可。近来，理想、理光/基士得耶、得宝油墨市面的粘度基本上为20 Pa.S/25℃左右，并且流动性很好。油墨要求外稠内松，油墨表面看起来稠，油墨在印筒中不流涎，不滴漏，不溢墨，不甩墨。油墨实质内部稀松，油墨从包装容器中抽吸容易，在滚筒上涂布均匀，容易透过蜡纸印版，印刷字迹清晰。
　　 环保性通过鼻子闻油墨的气味来判断，要求油墨无异味、无臭味、无刺激性气味。
　　 稳定性通过冷热实验和纸上滴墨样来判断，油墨通过在-20—60℃的冷热环境中交替放置，然后回到室温下测量油墨粘度变化，观察是否出水，是否变稀，是否软化，是否渣化。挑少许油墨置于复印纸或油印纸上，形状为宝塔形，在一定的时间后，观察油圈渗透大小（油圈允许带褐色），油圈大小要求适中，油墨是否开裂、变渣、表面结皮固化硬化、颜色变暗无光等不良现象。好的油墨基本上只渗出一个油圈，其余保持滴样时的原样。
　　 快干性，印张数和印刷牢度通过在速印机上试印一支到几支油墨来判断，一般根据速印机本身携带的标准测试版来进行。印刷件要求字迹清晰不模糊，背面不蹭脏，字迹擦不掉，印张数接近原装油墨。