摘 要:文章主要针对当前所使用的水性油墨进行了分析,介绍了水性油墨的发展现状及其未来的发展状况,同时论述水性油墨在塑料包装膜上的应用,同时针对水性油墨中连接料、颜料以及助剂等组成物质的研究发展状况进行了论述,并结合实际问题对水性油墨今后的研究进行了展望。
1 发展分析
水性油墨在国际上研究时间相对较早,在上世纪六十年代国外就开展了水性油墨的研究,其研究主要包括了两个阶段:最初水性油墨的连接料主要是使用马来酸改性树脂作为第一代连接料,即使用松香的水墨产品是水性油墨研究第一代产品。随着材料的发展,第二代水性油墨产品开始使用溶剂型苯乙烯丙烯酸共聚树脂作为油墨的连接料。而现代水性油墨主要使用了聚合乳液树脂,该种水性油墨已经逐步的占据市场。在最初的研究中水性连接料的开发设计是水性油墨研究的关键。而随着聚合乳液树脂在油墨中的应用,使得水性油墨的干燥性以及光泽性都有了巨大的改善,另外进一步促进了油墨技术的发展,从而使得水性油墨具备了同溶剂型油墨争夺市场份额的资本,水性油墨的发展进入了崭新的阶段。
但是随着人们环保意识的增强,国外一些发达国家都对含苯溶剂油墨进行了限制,绿色环保型油墨开始被广泛推广开来。目前在美国塑料印刷品中 40%以上的产品都使用了水性油墨,并且其销售额还在不断升高。因此在未来,水性油墨具有更加广阔的发展空间。而在其他国家中,水性油墨也开始成为塑料印刷品用墨的主流材料,尤其在英国,已经明确禁止使用溶剂型油墨作为食品包装印刷用墨。
1.2 国内的发展研究
同国外先进的水性油墨发展进程相比,我国的水性油墨研究相对较为落后,由于起步较晚,很多技术都还尚未成熟。大致可以将我国的水性油墨发展分为四个阶段。首先是引进自新加坡的水性油墨,这是第一代产品;其次则是在上一阶段产品基础上开发出的第二代水性油墨;第三阶段则是直接引进自国外的水性油墨;而水性油墨使用和发展的最新阶段,即第四阶段,便是目前所使用的最高端的水性油墨。其油墨中所使用的树脂为国内自行研发或者直接进口。
加入WTO 后,我国的水性油墨在研发和技术方面取得了很大的进展,生产的四色墨、网点、叠印和高速印刷纸箱水性油墨基本上已能够满足大多数纸箱厂的要求。近年来,随着对包装审美意识和环保意识的不断提高,我国引进组合式柔印生产线的数量每年都在不断地增加,其中有不少用于瓦楞纸彩色印刷的进口高档三色:四色水性油墨印刷开槽机等。
2在塑料包装膜上的应用
塑料包装是继纸包装之后的第二大类包装,其主要应用在食品、农副产品以及众多日用品领域。在人们生活水平日益提高的现今社会,一些“绿色”和“放心”食品等深受人们欢迎,同时包装问题也成为人们关注的焦点。近些年兴起的水性油墨技术,是一项与环境保护、食品安全以及绿色包装相吻合的技术,也是新世纪产业发展的重要方向。经过几十年的快速发展,水性油墨在柔性版印刷技术的带动下取得了很大的进步,为印刷界的发展做出了贡献。
2.1颜色控制方法
一般情况下,水性油墨在使用过程中应该保证3 左右的色差范围,但是对于某些要求比较高的塑料包装膜的印刷,则可以更具实际情况改变其色差标准。但是色差的控制受许多因素的影响,比如水墨的流动性和透明性,印刷的塑料纸张的类型、底色或者面色的不同等因素,都会对水墨印刷的颜色造成影响。例如,水墨的流动性对承印物印刷出来的色彩的浓度具有一定的影响,水墨的流动性越大时,印刷完毕的承印物的色彩就会比较淡;反之,水墨的流动性越小,则印刷完毕后承印物的色彩就会浓密一些。因此,要保证水墨的流动性控制在一定的范围内,才能保证承印物的浓密度不会有太大色差。另外,油墨的透明性和印刷纸张的底色、面色等也要进行一定的控制,做到认真检查和严格要求,从而保证承印物的印刷质量。
2.2黏度与黏着性控制
水性油墨在使用过程中的黏度和粘稠度的控制是该技术的重点和难点。黏度指的是流体分子之间在相互吸引时,产生阻碍分子之间相对运动力的物理量。黏度过高,就会出现承印物的引述效果转移性差、以及墨色不够均匀的状况,甚至出现脏版或者糊斑等严重不良效果;而黏度过低则会形成印刷产品网点大、产品边缘出现毛刺或者色泽过浅、边缘不实的情况。一般水性油墨的黏度控制在0.15 到0.30(25 摄氏度),严格按照要求控制具有重要意义。
水性油墨的黏着性是指墨层之间因油墨转移、分布以及传递而产生的阻碍其分离和断裂的作用力,其大小直接影响水性油墨的内聚力和黏附力。如果水性油墨的黏着性较大,则就会使油墨分离时困难,这样会导致印刷机上面的油墨不够均匀,另外,油墨的黏着性过大,在纸张分离时候,则会因为其阻力远远大于纸张之间的结合力而造成拉毛甚至纸张剥皮的现象。一般在多色印刷的时候,要注意后一色的印刷要在前一色未干的时候迅速进行,并且要求后面的油墨黏着性比第一色逐渐降低,确保均匀上色。
2.3触变性控制方法
水性油墨的触变性指的是油墨在外力的搅拌作用下会由稠变稀,而当外力作用停止后,油墨自然而然的又由稀变稠的现象。一般来说,像网线版、线条版以及文字版等印刷要求的触变性相对较大,而对于一些大面积的实地版印刷要求触变性稍微小一些。任何印刷技术中都会存在一定的触变性,然而除变形的大小也是要求非常严格的,如果在印刷过程中,触变性过大,就会造成油墨的稀稠度大幅度变动,是油墨无法正常在墨斗中流畅供墨,严重时造成供墨中断,对印刷时的准确度造成严重的影响。因此,在水性油墨印刷过程中,必须注意严格按照不同印刷程序中触变性的控制范围,保证在要求的范围内实现触变性的灵活控制,以保证印刷的质量。
3 研究现状分析
3.1 连接料
在水性油墨的制备中连接料是最基础的材料,对油墨的印刷效果以及使用性能具有至关重要的作用,而连接料的研究会直接影响油墨技术的发展,因此得到了广泛的关注。国际上对于水性油墨连接料的研究较多,连接料的研究内容主要包括:主要有改性松香水溶性树酯、聚丙烯酸水溶性树脂及乳液型水溶性树脂。
3.2 助剂
助剂作为改变水性油墨性能的重要原料,近年来对它的研究逐渐兴盛起来。据光泽度实验分析知,水性墨的光泽度随添加的消泡剂的质量分数的增加而变小,这表明当水墨中加入消泡剂时,会对水性油墨的分散性产生不良的影响,从而使得油墨的光泽度变差;增稠剂在一定用量范围内可提高水墨的光泽度,但超过一定的用量后,光泽度反而下降;另外,由于亮光浆型的冲淡剂本身光泽度很好,所以用其来调配水性油墨,得到的产品其墨色浅且有透明感,同时也使墨膜的效果和光泽度得到了一定的提高。
3.3 颜料
在进行颜料的选择过程中,首先应当确定颜料的色相,选择色相良好的颜料,同时还要保证颜料具备易分散性、同其他材料之间的相容性以及耐化学溶剂性等。另外在选择颜料的过程中还需要确保颜料能够同水溶性树脂相溶,从而保证体系分散性达到设计需要。
在水性油墨的制备中通常不会选择色淀类颜料,这是因为该类颜料在储存过程中水性油墨稳定性会由于色淀类颜料的使用而变差,或者在碱性环境中增加油墨粘度,从而增加墨膜厚度。有机颜料是水性油墨制备中常用的颜料之一,一般会使用双偶氮系或者偶氮系颜料,而在高级水性油墨制备中则会选用酞青系颜料,从而保证水性油墨的制备能够满足设计需要。而印刷中通常会选择体系相对较为稳定且粘度低、颜色亮丽的颜料作为水性油墨用料。而随着材料技术的不断进步,新型材料的不断涌现,性能更加优良的水墨颜料还需要进一步的开发,这也是未来水性油墨技术研发的重点和热点。
4 研究发展方向分析
目前,不管是进口还是国产水墨都存在不抗碱,不抗乙醇和水,干燥慢,光泽度差,易造成纸张收缩等弊端,有文献报道采用 UV 油墨可以解决上述弊端,但这样既增加了印刷工序又提高了印刷成本,得不到一个好的经济效益。然而水性 UV 油墨因具有很好的发展和应用前景将成为今后研究的一个热点。另外,随着纳米材料及纳米技术的进一步发展,对纳米水墨的研发也会逐渐兴盛起来。
黏度作为水墨的重要技术指标,对其控制相当重要,有实验研究发现,胺化试剂对水墨体系的黏度变化及其黏度的稳定性起着至关重要的作用,这一发现为今后高固低黏水墨配方体系的设计和获得理想水墨应用黏度提供了重要的理论依据。
干燥时间,起泡及干燥后颜色不光泽和不均匀仍是水墨应用中急解决的最主要问题,这直接影响了水性油墨取代溶剂型油墨的进程速度,使水性油墨的广泛应用受到了限制。所以开发新型水墨用助剂和颜料,以改善水墨性能,降低成本仍是我们今后研究的方向。
5 结束语
通过上述分析可以看出,水性油墨是一种环保型油墨,符合现代社会的发展宗旨,其不会产生溶剂挥发,也不会存在溶剂残留,因而在一些卫生条件要求相对较为严格的包装印刷中相对较为适合。而随着人们环保意识以及健康意识的不断提高,水性油墨的使用是符合市展规律的,在未来必将成为主流产品。虽然水性油墨具有传统溶剂型油墨无法比拟的优势,但是仍旧存在毋容忽视的缺陷:干燥能耗相对较高、干燥速度慢并且成本相对较高,生产率低。因此在未来这些缺陷都将成为水性油墨研发的这个难点课题。研究人员也将研究中放在了对速度慢,所以对其进行改性以提高其附着力和耐水性仍是主要的研究 原料的改进以及对性能的提高和成本的降低中。
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