塑料水墨在凹印机上应用时印刷性能的改进

    目前美国塑胶印刷中有40%采用水性油墨，其他经济发达国家（如日本、德国、法国等）在塑胶薄膜印刷中使用水性油墨的量也愈来愈大。在我国尽管水性凹版印刷油墨作为溶剂类油墨的替代体系已引起关注，有的企业认为现在欧美国家柔版水墨印刷既然大面积使用了，那么在凹印机的使用上也应该是没有问题的。是这样吗？其实不然，从发展的趋势来看,要使我国的水性油墨与发达国家接轨，在塑料包装的印刷上大量使用水性油墨，就必须在水性油墨配方的设计和工艺上达到新的水平。

　　目前我国包装薄膜印刷中的油墨水性化，时至今日仍未达到真正的实用阶段，其重要原因之一是印刷性能和质量仍达不到溶剂性凹版油墨的标准，这主要是由于水的表面张力较高，导致油墨难于润湿，干燥极慢，印刷效果不是十分理想；原因之二是为了使水溶性油墨能在凹版印刷机上使用，需要对现有的凹印设备进行改进，印版也需要重新设计，而且还需要更有效的干燥通风设备和用耐腐强材料制造的零部件，所以水性凹版油墨目前还没有普及。

　　为解决上述塑料水性油墨的弊病，武汉大学印刷与包装系对油墨和树脂进行了先进的设计。生产出的产品质量达到国外同类产品质量先进水平。该油墨主要用于聚乙烯、聚丙烯、聚酯等塑料薄膜的印刷，能使印后的塑料包装产品具有类似复膜操作的光泽性能和平滑度，不但降低了生产成本，且印刷品干后无有害残留物，广泛适用于以食品、饮料、药品、保健品、日化用品等包装为主的软包装领域的包装印刷。

　　在研发过程中针对凹印油墨的特点，着重解决了下面两个问题：

　　一、设计新的油墨树脂，以适应塑料凹版的印刷适性。

　　目前市面上水溶性油墨树脂主流为丙烯酸脂类和松香脂类两大类。松香脂类树脂具有一定的卫生性，可是在印刷适性上不及丙烯酸脂类；而丙烯酸脂类树脂在卫生性方面略低于松香脂类。采用以丙烯酸加成松香为主树脂，合理地调节了丙烯酸与松香加成的加成度，使得油墨的核心材料——树脂具有优良的丙烯酸脂类的印刷适性，又具有松香脂类的卫生性能；能够适合不同的高速或低速机械印刷各种塑料薄膜。接着采用乳液聚合法将四氟乙烯塑料加工到纳米级再加入偶联剂使之均匀分散在油墨树脂中，以形成一种钛酸酯化合物，用来降低树脂的内聚力和提高树脂的柔韧性，从而提高了树脂对塑料薄膜的附着力。用该油墨树脂的配方及制造工艺所合成的高分子树脂具有水溶性强、固含量高、柔韧性好、粘度低、附着力好，各项性能指标稳定等特点。这样的新的油墨树脂便成为了一种使用方便的塑料水性油墨的连接料，也由于采用了钛酸酯化合物作为金属凹版的润湿剂，提高了水性凹版油墨的印刷适应性，解决了水在金属上的润湿角度较大，导致油墨难于润湿凹版的难题，从而对现有印刷设备都可适应，不需要对印刷机作任何改进。

　　二、塑料水性油墨的印刷性能和质量仍达不到溶剂性塑料油墨的标准问题。

　　为解决这个问题，分析了目前塑料用的水性油墨常用水溶性丙烯酸树脂和丙烯酸乳液，用作连接料，以水和醇作溶剂，用一般颜料和助剂经复合加工研磨而成。这种油墨存在以下缺陷：印刷品的光泽差和不耐磨擦，严重地影响了印刷品的美观性和实用性，这就是塑料水性油墨的印刷性能和质量仍达不到溶剂性塑料油墨标准的根本问题。但是这两个指标的解决又是互为制约的。这是因为目前的水性油墨要想解决抗摩擦问题就必须加入微粉蜡以达到减小摩擦系数而达到抗摩擦的目的，而微粉蜡的加入，会因为微粉会形成漫反射而降低了油墨的光泽度，所以，目前市场上的水性油墨要高光就不抗摩擦，能抗摩擦就失去了高光泽。水性油墨高光泽具有一定的难度，由于抗磨擦材料会影响到光泽，所以，有了高光后耐磨擦的难度就更高了。考虑到水性染料一般不能耐水，醇溶性染料耐水却无法加入到水性体系中，因而都没有使用价值。于是采用了对染料进行非离子乳化，使之达到纳米级别，以作为塑料水溶性油墨的颜料。另外油墨中使用的所有材料都保证在纳米级内，保证了高光的必要条件。在先前我们采用乳液聚合法自行开发将四氟乙烯塑料加工到纳米级再加入偶联剂使之均匀分散在油墨中，使油墨干燥后具有极高的抗摩擦性能，同时还不影响油墨印刷品的光泽。这样便一举解决了油墨高光又能抗摩擦的难题。

　　在油墨生产中还尝试了采用改性硅类化合物做流平剂，极大地提高了水性塑料油墨的光泽。在生产试验中我们先后利用混合溶剂和复合引发剂进行近百次试验，并分别作了分析测试，最后通过对单体、混合溶剂、复合引发剂、中和剂的用量进行优化配比，尽量排除了可能影响树脂的附着力、柔韧性、成膜性、分散性、粘度及水溶性等有关因素，终于合理地解决了水性塑料油墨高光和耐磨擦的矛盾。目前产品质量已达到国外发达国家同等水平，油墨的主要技术指标如下：

　　颜色：近似标样

　　粘度（涂料4号杯、s/25℃）：40±15

　　初干性（mm/15s25℃）：25～40

　　抗水性：5级（﹥144h）

　　细度（μm）：≤10

　　抗磨擦性（干磨）：300+100times/4pbAfterTwohours

　　光泽：﹥75%（60°）

　　印刷后的产品具有如下特点：

　　（1）着色力好、印品色泽鲜艳、光泽度高；

　　（2）附着力强、墨层不脱落、耐磨性能优良；

　　（3）无热粘连现象、图案清晰、饱满；

　　（4）抗化学性强、遇酸、碱不变；

　　（5）抗水性能好，耐热、耐冻、耐油。

　　（6）无毒、无味，符合当前食品、农副产品过度包装的要求。

　　且产品具有无毒、无刺激性气味，无腐蚀性、不燃、不爆、使用安全性好、浓度高、粘度低、印刷适应性好、对各类包装用塑料袋的印刷速度适应范围广。产品在使用过程中可直接用自来水或乙醇稀释，印刷设备可直接用自来水清洗，对环境和人的身体都不存在危害。印刷品干后无有害残留物，油墨干燥后的印品不溶于水、油、酸性物质等，产品质量稳定。