塑料薄膜水性凹印油墨的生产工艺及使用注意事项

水性油墨以水为溶剂，不含有毒有害的苯类物质，属于环保型油墨，适用于对安全环保性能要求较高的食品包装印刷。多年以来，尽管水性凹印油墨在纸张上已经得到了广泛应用，却始终很难在塑料薄膜上获得完美的印刷效果。这主要是因为塑料薄膜的表面能远低于水，水性油墨在薄膜表面的润湿性差、附着力小。另外，水性凹印油墨干燥时间较长影响印刷速度、光泽度和色彩鲜艳度低于溶剂型凹印油墨等缺点，也影响了水性凹印油墨在软包装行业的推广和普及。
　　为了尽可能减少或避免塑料薄膜水性凹印油墨的缺陷，需要油墨生产企业和印刷企业的共同努力和配合：油墨生产企业需要仔细设计油墨配方，选择合理的助剂，完善生产工艺流程，提高塑料薄膜水性凹印油墨的质量；印刷企业需要仔细了解塑料薄膜水性凹印油墨的特性，适当调整印刷工艺条件，控制生产过程，保证塑料薄膜水性凹印油墨的印刷效果。
　　塑料薄膜水性凹印油墨的生产工艺流程
　　塑料薄膜水性凹印油墨的生产工艺流程大致可分为胺化树脂、配料、研磨、检验、过滤、按客户需要调整、污水处理、包装等工序，其主要生产工艺流程如图1所示。

图1 塑料薄膜水性凹印油墨的主要生产工艺流程

　　1.胺化树脂
　　树脂是影响油墨各项性能的主要因素，塑料薄膜水性凹印油墨的黏度、附着力、光泽度、干燥速度等印刷适性都主要取决于树脂的性能。目前市场上常见的塑料薄膜水性凹印油墨通常采用丙烯酸树脂，主要有3种类型：碱溶型、非离子聚合物型和酸溶聚合物型，现阶段常用的是碱溶型丙烯酸树脂。
　　在塑料薄膜水性凹印油墨的生产过程中，通常要先对丙烯酸树脂进行胺化处理，目的是提高丙烯酸树脂的水溶性。丙烯酸单体中含有的羧基是亲水基团，可以与氨水、胺类化合物或两者的混合物发生反应生成胺盐，形成能溶于水的黏带状液体，从而形成具有良好亲水性的离子。同时羧基又是极性基团，有利于增强树脂的附着性。当油墨印刷到承印物上后，随着氨或胺类化合物的挥发，墨膜干燥后就具有一定的光泽度、抗水性和耐摩擦性。

的问题，研究者通过大量的试验发现，适当提高丙烯酸单体在树脂中的含量或者通过在树脂中引入功能性基团对其进行改性，可以有效改善塑料薄膜水性凹印油墨的附着力。如以偶氮二异丁腈为引发剂，选择丙烯酸酯类单体共聚，通过丙烯酰氧基硅油与丙烯酸酯类单体的自由基聚合反应、环氧828与羧基的开环反应，合成以乙醇为主要溶剂的单相均匀牛顿型环氧有机硅油改性丙烯酸树脂，可以得到理想的油墨附着性能。
　　2.配料
　　塑料薄膜水性凹印油墨以水作为稀释剂，水的表面张力比较大，因此在配料中需要增加一些表面活性剂来调节表面张力，提高油墨对薄膜表面的润湿性。实验表明，在塑料薄膜水性凹印油墨中加入适量低分子量的硅可以获得较好的润湿性。例如采用含有聚醚改性聚甲基烷基聚硅氧烷或聚醚改性聚二甲基硅氧烷的有机硅的流平剂，可以迅速降低水性体系的表面张力，增进塑料薄膜水性凹印油墨的流平性、流动性及基材润湿性，防止缩孔产生，提高耐高温性和抗黏性。
　　3.研磨和检验
　　塑料薄膜水性凹印油墨的研磨分为预分散和机械砂磨两个步骤。颜料的颗粒大小和在连结料中的分散均匀度是决定塑料薄膜水性凹印油墨色彩和光学特性的关键。研磨效果越好，塑料薄膜水性凹印油墨的饱和度、色相以及印刷质量也就越好。预分散是指将配好的颜料和连结料在容器内搅拌成浆状物，形成颜料含量超过50%的高浓度色浆。颜料本身的颗粒尺寸是很小的，但这些颗粒会黏附在一起形成很大的聚集体，因此机械砂磨的主要目的就是将颜料聚集体重新打散，使之分散于连结料中，形成细颗粒的分散体。
　　在机械砂磨过程中，砂磨介质的选择也十分重要：砂磨机的流量、搅拌轴线速度、介质尺寸、介质填充率、介质比重等因素都会影响到砂磨效率和产品细度。塑料薄膜水性凹印油墨生产一般使用10～100升卧盘式砂磨机，这种砂磨机研磨腔内的介质分布均匀，研磨效率较高，带载启动容易，操作方便，但能量密度（单位容积装机功率）较低，所以产品的砂磨细度会受到一定限制。
　　此外，相较于溶剂型凹印油墨的连结料而言，丙烯酸树脂在水中成盐后的表面张力较大，所以颜料在树脂溶液中的润湿效果差，分散性受到限制，有时颜料经过一次砂磨后，并不能达到细度合适、分散均匀的效果。因此，在研磨后需要进行检验，如果颜料颗粒的细度和分散程度没有达到预期要求，就需要经过多次机械砂磨才能进入下一环节。
　　4.过滤
　　在生产过程中，由于各种原因（如运输、搅拌等）所产生的铁屑、纤维等杂质会掺杂在油墨中，如果不进行过滤，就会极大地影响印品质量，甚至会对刮刀、印版等造成伤害。目前部分水性凹印油墨生产企业主要采用袋式过滤系统。相较于过去的磁铁滤芯式过滤，袋式过滤系统的处理量大、体积小、侧漏几率小，有力地保证了过滤品质。袋式过滤系统的工作原理是压力过滤，油墨从过滤器的顶部或侧面注入到过滤袋中，从过滤袋外部施加压力使油墨经过滤袋过滤后流出，杂质则被拦截在袋中。过滤袋所用材料一般为PE或PP，纤维组织疏松，耐化学试剂性强，其复式截流模式可以有效地使较大的颗粒杂质被截留在纤维表面，从而达到过滤的效果。过滤袋可在清洗后继续使用。
　　5.按客户需要进行调整
　　经过以上生产加工步骤，得到的是塑料薄膜水性凹印油墨的色浆基墨。色浆基墨并不能完全符合客户的具体要求，油墨生产企业还需要依据客户需要做出适当调整，例如校正颜色、添加芬芳气味等，最后经过测试，各项指标合格后便可进行包装出厂。
　　6.污水处理
　　塑料薄膜水性凹印油墨生产企业不仅要保证油墨产品的环保性，同时也要重视生产过程的绿色安全。在塑料薄膜水性凹印油墨的生产过程中，所产生的废水含有丙烯酸系列的水溶性树脂（载色剂）、带色基团的环状有机物（颜料）和大分子量的分散剂，化学需氧量（COD）和色度一般都较高，直接排放会造成二次污染，必须经过污水处理才能排放。
　　塑料薄膜水性凹印油墨的成本测算
　　根据控制指标，塑料薄膜水性凹印油墨可以分为高、中、低三档，价格为20～60元/千克，印刷企业可根据自身需要，选择合适价位的油墨。塑料薄膜水性凹印油墨与溶剂型凹印油墨相比，目前的价格要高出一到两成，但与醇酯型凹印油墨相比，价格基本持平。需要指出的是，由于塑料薄膜水性凹印油墨印刷时所用的印版网穴较浅，每平方米的耗墨量是溶剂型凹版油墨的50％～60％，而且塑料薄膜水性凹印油墨的色浓度更高，所以印刷同样的面积时，油墨用量可适量减少。因此，即使塑料薄膜水性凹印油墨的价格目前高于溶剂型凹印油墨，其实际使用成本仍然更占优势。
　　使用注意事项
　　塑料薄膜水性凹印油墨的使用是否适当，是影响其印刷质量和使用成本的重要因素。在使用塑料薄膜水性凹印油墨时，应注意以下事项。
　　1.建议采用浅版印刷
　　塑料薄膜水性凹印油墨的特性是高固含量、低黏度，其色浓度比普通溶剂型凹印油墨至少高出20％，墨层一般为9～20μm。而且塑料薄膜是非吸收性基材，若不能很好地解决油墨的干燥问题，将对印刷速度产生严重影响。因此使用塑料薄膜水性凹印油墨时，一般建议客户使用浅版印刷。浅版能提高印刷速度，并节约油墨使用量以降低成本。实践证明，目前生产的塑料薄膜水性凹印油墨在合适的印刷条件下，印刷速度可以达到150m/min以上。
　　2.控制黏度与pH值

拌均匀，测量黏度和pH值合适后再进行使用。若黏度不合适，可直接用水或增稠剂来降低或升高黏度，一般黏度控制在15～25秒（25℃，察恩3号杯），pH值控制在8.5～9.5时，印刷效果最佳。印刷过程中，塑料薄膜水性凹印油墨的黏度和pH值会不断发生变化，pH值过低，油墨黏度过高，会造成油墨的转移性能较差，易造成脏版、糊版等弊病；pH值过高，油墨黏度过低，会造成色浅、涂墨不均匀等问题。在印刷过程中，操作人员要经常观察油墨的使用情况，保证黏度和pH值的稳定。
　　3.控制干燥速度
　　用塑料薄膜水性凹印油墨印刷的印品在彻底干燥后，具有很强的抗水性和耐摩擦性。在印刷时，烘干温度一般控制在45～55℃为宜，可较好地加快干燥速度。但干燥速度并非越快越好，干燥速度过快，油墨易干固在印版上，造成脏版、图文周围不清晰等问题，此时可添加适当的阻滞剂或者关闭干燥系统。干燥速度过慢，薄膜容易发生伸缩，影响套印，并可能发生墨色粘连现象，此时应根据pH值的高低，适量添加稳定剂或乙醇进行调整，提高干燥速度。
　　4.油墨不可混用
　　由于塑料薄膜水性凹印油墨为水性体系，因此使用中应注意不要与醇溶性凹印油墨或苯溶性凹印油墨混合使用，或在油墨中添加有机溶剂，也不要将不同油墨生产企业生产的塑料薄膜水性凹印油墨混用，以免造成油墨变质，影响印品质量。
　　5.保持适宜的储存环境
　　储存时应将盖子盖严，防止油墨表面结膜、变稠甚至变干。塑料薄膜水性凹印油墨宜存放在通风阴凉的室内，注意避免低温冷冻和高温暴晒，以保证油墨的特性不变。

在印刷过程中，很多不必要的浪费都是因为操作不当造成的，相信只要印刷企业严格按照工艺流程进行规范操作，塑料薄膜水性凹印油墨在软包装生产中定能获得令人满意的产品质量，印刷企业也将从中获取更大的经济效益和社会效益。