水性油墨在凹版印刷中的应用研究

水性油墨在凹版印刷中的应用研究

张全雷

河南中烟工业有限责任公司安阳卷烟厂 河南安阳 4 55000

摘要：水性凹印油墨是一种低毒或实际无毒、无刺激性、不易燃、不易爆的新型油墨，最适合食品包装的凹印。然而，一般的水性凹印油墨存在着无亮光、掉灰、浓度低等缺点。水性凹印油墨具有以下特点:无刺激性，不易燃易爆，符合低碳环保要求，能在一定程度上保护工人健康，有利于安全生产；印刷效果更好，文字清晰，网点完整，显色性强；不渗透、不扩散、不折叠、不摩擦、不开裂、不掉灰；能够满足快速印刷的要求，为凹印技术的发展创造条件，代表凹印油墨的发展方向。

关键词：水性油墨；凹版印刷；应用；

随着更多的客户开始越来越关注环保低碳节能的重要性，所以用水性油墨替代溶剂型油墨已经成为凹印发展的必然趋势。

一、水性油墨的分类

按连接料的不同，水性油墨可分为水溶性、碱溶性和扩散型三类。目前研制与开发使用较多的是碱溶性油墨。

1.水溶性油墨。水溶性油墨连接料包括聚乙烯醇、羟乙基纤维素和聚乙烯砒铬酮等。这类连接料可以永久地被水溶解，配制的油墨只能应用于不接触水的场合。

2.碱溶性油墨。碱溶性油墨连接料是一种酸性树脂的碱溶液，加入适量的氢氧化铵，两者化学作用后形成可溶性树脂盐，在油墨干燥过程中，氨挥发后使油墨变成不溶于水的物质。

3.乳液型油墨。乳液型油墨连接料是悬浮在水中的细小树脂粒子，称为乳液或乳胶。乳胶与溶解的树脂相比，其优点是密度高而黏度低，可形成高质量的薄涂层。乳胶可包含相当大的聚合物分子，涂层硬，耐磨，耐热，黏附性好；缺点是印刷较困难且难以清洗。

二、水性油墨的组成及对油墨性能的影响

水性油墨通常由树脂、溶剂、色料以及各种助剂组成，各组成部分对油墨的性能都有一定的影响。水性油墨各组成部分及其对水性油墨性能的影响。在油墨中，树脂、色料和溶剂占油墨组分的95%，其余各种助剂所占比例约为5%，树脂、色料及溶剂是油墨的主体部分，它们共同决定油墨的基本属性，而各种助剂所占比例较少，其主要作用在于改善水性油墨的综合印刷性能。因此，水性油墨印刷适性的研究应根据性能要求的不同，恰当选择材料。

三、凹印水性油墨与溶剂型油墨的对比分析

当前，随着水性油墨及相关配套设备的不断成熟，水性油墨在凹印中的应用越来越广泛。在我国，水性油墨凹印从早期不足3%的市场份额发展到现今已接近15%，而在欧美国家，凹印油墨中水性油墨所占的比例约为80%。由此可以预见，随着环保法规的健全及环保意识的加强，以及水性油墨技术及水性油墨印刷设备的改进，水性油墨的市场将会有爆发式的增长。因此，下面就水性油墨与溶剂型油墨的各项技术指标进行对比分析，以期扩展水性油墨的应用及发现水性油墨未来技术的发展方向。

1.印刷适性。测试所使用油墨均为国产油墨，测试方法按照国标规定方法测试。油墨的印刷适性主要包括着色力、光泽、黏度、初干性、彻干性、附着牢度及揉搓牢度等。所有测试数据列于表1中，

表1水性墨与溶剂型油墨性能分析表

且所有数据均为25℃条件下测定。该表亦为水性油墨与溶剂型油墨印刷适性对比分析表。在印刷适性方面，水性油墨已基本达到了溶剂型油墨的技术指标，在部分指标上甚至超过了溶剂型油墨。同时，主要的问题是油墨的干燥性能，包括初干性和彻干性。由于油墨自身性能及干燥方法不完善，现阶段国内水性油墨的干燥性能还有待进一步提高。

2.油墨成本。成本是企业最为关注的一项指标，没有合理的成本优势，任何先进的技术都很难在市场上得到广泛使用。仅从水性油墨与溶剂型油墨的用量与单价方面做一个对比，给出两种油墨在成本上的区别，在油墨单价上水性油墨价格远高于溶剂型油墨，几乎是溶剂型油墨的1.5倍；但在用量上，由于水性油墨颜料的特性，水性油墨用量通常只有溶剂型油墨用量的75%左右。综合来算，水性油墨的使用成本虽略高于溶剂型油墨，但价格差异并不明显。

3.节能环保。节能环保方面主要考虑单位印刷品能量消耗、有机溶剂挥发量、溶剂残留及各种有机溶剂的使用量。两种油墨节能环保参数参考表2（表中数据均以10 000张A4幅面纸张为例）。

表2水性油墨与溶剂型油墨能耗对比

水性油墨在干燥能耗方面略高于溶剂型油墨，但在有机溶剂排放和溶剂残留方面则远远低于溶剂型油墨，几乎无溶剂挥发和残留，而在有机溶剂助剂的使用量上，水性油墨也有明显的优势。由此可知，未来水性油墨的研究方向之一将是如何实现低能耗、高效率的干燥。

四、凹印水性油墨现存的问题及解决途径

凹印水性油墨具有无溶剂挥发，光泽度高，不易燃，不易爆及墨性稳定等优点。但在印刷生产过程中，水性油墨的干燥效率低且干燥能耗较高仍然是现阶段限制其大量使用的关键因素。从油墨自身组成成分及印刷设备两个方面分析影响油墨干燥的因素，并探讨解决油墨烘干的途径。水性油墨是由树脂、溶剂、助剂和色料等组成，其中树脂、溶剂和助剂都会影响油墨的干燥速度。其中，常用调稀树脂有2661-86-2p，2661C-1，60-4，63-1，在水性油墨中加入不同的树脂对油墨的干燥性能有不同的影响，使用2661-86-2p，60-4，63-1或其中任意2者组合，油墨干燥速度较快，而使用2661C-1油墨的干燥性能较差；在溶剂的选择上，调整助溶剂与去离子水的比例可改变油墨的干燥速度，通常增大助溶剂的比例可加快油墨干燥；在助剂方面，增稠剂和pH值都会对油墨的干燥产生影响。其中，增稠剂的增加会提高油墨黏度，同时降低油墨的干燥速度。油墨pH值通常控制在8～9.5，在弱碱性范围内，增大油墨的pH值将会降低油墨的黏度，从而使油墨的初干性得到降低。水性油墨的干燥主要采用热风干燥，影响干燥的主要参数包括热风速度、热风温度、干燥时间等。其中，干燥时间是决定干燥效果的关键因素之一，因此，选择合理长度的烘干箱是保证烘干质量的有效途径之一。当前，单面塑料凹版印刷机的烘干长度在1.6～2.8m，具体尺寸选择根据印刷机设计印刷速度确定。热风温度和热风速度是油墨干燥的2个主要参数，在保证承印物不变形，油墨不结皮的前提下，油墨的干燥速度与热风温度成正比。热风速度是影响油墨干燥的另外一个重要因素，油墨干燥速度与热风速度成正比。但热风速度过高会引起承印物的剧烈抖动，严重影响印刷套准。因此，在印刷机设计过程中，要综合考虑印刷机尺寸、热风温度与速度之间的平衡，合理选择设计参数，以达到能源利用的最大化，印刷工艺的简单化，从而在印刷材料和印刷过程2个方面都实现低排放、低能耗的环保要求。因此，现阶段凹印水性油墨主要的问题集中在干燥速度低的问题上，而要解决干燥问题，主要的研究工作集中在油墨成分的改善和印刷设备结构的优化上。通过改善油墨成分可提高油墨的干燥性能，而良好的机械结构能够提高干燥效率，节约能源。

总之，凹印水性油墨在使用性能上已取得了巨大的进步，尤其在着色力、附着牢度以及光泽度等方面，甚至超过了溶剂型油墨的性能。此外，水性油墨本身是一种环保型油墨，无溶剂挥发，无溶剂残留，尤其适用于食品、药品包装印刷。因此，水性油墨的开发是符合市场要求的，也是能够适应市场需求的。但是，现阶段水性油墨的开发还存在一些不足，例如，油墨干燥速度慢，干燥能耗高，生产效率低，成本高等，这些也是未来凹印水性油墨研究需要解决的问题。因此，凹印水性油墨是一种环保健康的油墨，也是一种能够具备良好印刷适性的油墨，但还需要印刷科研人员进一步改善油墨性能，降低油墨价格，以更好地适应市场需求。随着工业经济的快速发展和人口的剧增，世界环境与气候面临越来越严峻的挑战。

参考文献：

[1]颜鹏.中国的绿色印刷.2019.

[2]王宏宇.关于水性油墨在凹版印刷中的应用研究.2020.