薄膜水性凹印油墨的应用探究

　　目前，绿色、环保、低碳的生活方式在全球范围内广为倡导，印刷领域也不可避免地会迎来一场绿色革命的洗礼。水性油墨因其不含挥发性有机溶剂、不可燃、环保性好以及价格便宜等诸多优点，被业界普遍认为是一种极具前途的环保型油墨。目前，在欧美以及日本等发达国家和地区，水性油墨早已成为主流印刷用油墨，有些国家甚至通过立法等方式来大力倡导水性油墨的研发与应用。然而在我国，其推广应用受到了附着力不好、耐摩擦和耐划伤性差、颜色不够鲜艳、光泽度低、干燥太慢等缺点的限制尚未普及，尤其是用于塑料薄膜印刷的水性凹印油墨，由于其溶剂是水，树脂也是水溶性的，再加上凹印速度快以及薄膜表面能低等特点，水性凹印油墨在软包装中的应用更加举步维艰。在此，笔者简要分析一下薄膜水性凹印油墨生产和使用时的注意事项。
　　选择合适的分散剂
　　选择合适的分散剂，充分发挥分散剂的静电排斥作用和空间位阻作用，是获得良好分散性能的基础，也是保证水性凹印油墨印刷适性的关键。水性凹印油墨选用的分散剂一般为高分子分散剂，其分子中不仅含有能牢固吸附在颜料粒子表面的吸附基团，同时还含有在树脂溶液中展开的链段，发挥空间稳定作用。颜料粒子在水性凹印油墨中的分散稳定性就是由分散剂的静电排斥和空间位阻两种作用控制的。选择具有颜料锚定基的分散剂，通过化学吸附或者物理吸附牢固地锚定在颜料粒子的表面，以确保颜料粒子在进行布朗运动时高分子化合物不会产生脱吸；并且分散剂具有与树脂溶液相容的自由伸展链部分，构成一定厚度的吸附层，可以使颜料粒子间保持一定的距离。一旦吸附层重叠，可依靠重叠层区域内产生的自由能使颜料粒子斥开，达到远程排斥作用。

　　薄膜水性凹印油墨分散状况的好坏直接影响着其在薄膜上的附着力，分散状况好，油墨与薄膜的化学亲和力就强，附着力随之提高；反之，分散状况差，附着力就越差。通过实验发现，将95%的水性凹印油墨的粒径控制在5μm以下，印刷适性就能够符合要求。
　　控制好黏度和pH值
　　由于薄膜凹印速度很快，这就对水性凹印油墨的黏度有了一定的要求。如果黏度过高，会影响转移性能，易造成脏版、糊版等弊病；黏度太低，会造成水性凹印油墨印刷流挂现象。一般水性凹印油墨的黏度最好控制在15～25秒（涂4#杯，25℃）。
　　此外，pH值对水性凹印油墨的性能也有较大影响。pH值过大，水性凹印油墨的树脂会重新发生缠结，从而使黏度降低，同时，由于树脂对水的释放性变差，继而也会导致水性凹印油墨的干燥性变差。一般应将水性凹印油墨的pH值控制在8.5～9.0，不可过大或过小。为了探讨pH值对水性凹印油墨干燥速度的影响，我们通过实验在稀释溶剂中加入不同量的胺中和剂调节油墨的pH值，分别用流变仪和酸碱度计测量油墨的黏度和pH值。这里之所以加入胺中和剂主要是因为水性凹印油墨所使用的树脂为碱溶性树脂，印刷过程中会有氨不断挥发，造成pH值下降，加入少量胺中和剂不仅能够缓解氨挥发的现象，而且还能适当调节水性凹印油墨体系的pH值。

　　表1为实验室条件下得到的一组数据，可以发现，在pH值大于8.5时，水性凹印油墨的黏度随着pH值的升高而降低，同时通过干燥性测试发现，此时水性凹印油墨的初干性也随之下降，干燥性变差。这主要是因为当水性凹印油墨中加入过量碱时，会形成较多的离子（如NH4+），使聚合物在离子化时产生再压效应，树脂的一些链发生重新缠结，导致水性凹印油墨的黏度降低以及油墨中树脂对溶剂的释放性变差。需要说明的一点是，实验中主要考察pH值对水性凹印油墨的影响，黏度并非实际生产所需要的黏度，可以通过添加溶剂调节至合适的黏度。

表1 胺中和剂对水性凹印油墨pH值和黏度的影响file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-22313.png

　　其他注意事项
　　水性凹印油墨的光泽度一般较溶剂型凹印油墨差很多，这很难迎合消费者的心理需求。目前，往往通过涂覆水性或UV光油的方式来解决这一问题。我们在试验中发现，在水性凹印油墨中加入一定量流平剂或水性蜡乳液，都可以在一定程度上改善水性凹印油墨光泽度太低的问题。在实际生产中，尽量选择粒径较小的蜡乳液，粒径越小，越有利于水性凹印油墨光泽度的提高。蜡乳液的加入量一般控制在1%左右时效果最好。
　　此外，困扰水性凹印油墨研发及印刷企业最大的问题就是其干燥性不能满足印刷要求。由于水性凹印油墨以水作为溶剂，而水难以像有机溶剂那样易于挥发，这就要求印刷企业必须要改装长的烘道甚至要改造印刷机，这大大限制了水性凹印油墨的研发与应用。因此在实际生产中，人们都在探索其他的办法来提高水性凹印油墨的干燥性。

　　水性凹印油墨的干燥性与使用的树脂、溶剂的添加量、pH值以及助剂有关，选择的树脂种类不同，以及树脂的分子量大小不同都会导致对水性凹印油墨中溶剂的释放性不同。实验发现，不同树脂混合使用可以提高水性凹印油墨的干燥性，其效果优于单独使用一种树脂。一般水性凹印油墨中所加的树脂主要是丙烯酸类树脂和聚氨酯类树脂，在实际生产中同时使用两种树脂的水性凹印油墨基本能够满足印刷的需要。为了调节合适的黏度以及足够的干燥速度，水性凹印油墨中往往需要加入稀释溶剂，稀释溶剂中助剂酒精的含量升高有利于提高油墨的干燥性，增加主溶剂水的含量则不利于油墨干燥。在实际生产中，有时为了达到干燥的目的，所加入的助剂酒精的含量在50%或以上。