水性油墨性能及应用分析

水性油墨性能及应用分析本文介绍了水性油墨的性能及其在印刷领域的实际应用情况。随着人类环境保护意识的不断增强，绿色环保已成为21世纪的发展主题。近年 来，很多国家已在包装印刷方面增加了许多卫生、环保方面的要求和制约条件，尤 其是对食品包装印刷，由于使用有机溶剂油墨和上光油.会排放碳氢化合物.污染 空气.并有损健康.所以目前发达国家的食品包装印刷已基本上不再使用溶剂型的 印刷材料，而是研究开发和应用公害小，污染少的绿色包装印刷材料.可见有利于 环境的绿色包装印刷材料必将更加受到重视和发展。一、水性油墨的组成水性油墨是由特定的水性高分子树脂、颜料、水，：添加助溶剂经物理化学过 程组合而制备的油墨，简称：墨。溶剂的不同是水性油墨与溶剂油墨的最大区别.水 油墨是以水作为溶剂.油墨转EIfJ承印物后，水分挥发i环境中或者渗入承印物 中.油墨随水分的挥发而干燥。：性高分子树脂是水性油墨最主要的组成部分，它 在水墨I主要起连结料的作用.它使颜料可以均匀分散，使油墨：有一定的流动性， 并提供与承印物材料的粘附力，使油能在印刷后形成均匀的墨层。目前研制与开发 使用较多的是碱溶性树脂，这类树脂可以被水溶解.制成水性连结料，印刷干燥后 变成不溶于水的物质。水性油墨的色相主要取决于颜料.颜料以微粒状态均匀地分布在连结料中，颜 料颗粒能够对光线产生吸收、反射、折射和透射作用.因此能够呈现一定的颜色。 一般要求颜料具有鲜艳的色泽.适合的着色力和遮盖力.以及较高的分散度。此外， 根据使用目的的不同.还可以选择具体不同耐抗性的溶剂。溶剂的作用是溶解树 脂.使油墨具有一定的流动性，在印刷过程中能够顺利地实现转移.并对油墨的黏 度和干燥性能进行调整。助剂对水墨性能的影响很大.是水墨不可缺少的重要组成 部分。水墨中常用的助剂有PH值稳定剂、慢干剂、消泡剂、冲淡剂等。二、水性油墨的环保安全特性水性油墨区别于溶剂型油墨最大的特点在于所用的溶解载体。溶剂型油墨的溶 解载体是有机溶剂，如甲苯、乙酸乙酯、乙醇等.而水性油墨的溶解载体是水和少 量的醇(约3%5%)。由于用水作溶解载体.水性油墨具有显著的环保安全特点： 安全无毒无害不燃不爆几乎无挥发性有机气体产生，主要表现在以下四个方 面。1. 对大气环境无污染。由于水性油墨用水作溶解载体.所以无论是在其生产过 程中，还是被用于印刷时.几乎不会向大气散发挥发性有机气体(VOC)，而VOC 被认为是当今全球大气环境的主要污染源之一。这是溶剂型油墨所无法比拟的。溶 剂型油墨在生产过程中，散发出大量的低浓度VOC。根据估算.一般溶剂型油墨 制造工厂.若采用未完全密闭的生产设备，有机溶剂的挥发损失约占油墨产量的 0. 3%1 %。而对于低浓度VOC的处理，除了绝少数油墨工厂采用如活性炭吸 附等高成本的处理方法外.大多数都高空直接排入大气。不仅如此，在印刷过程中， 溶剂型油墨中的有机溶剂几乎完全被干燥而快速挥发出来.除了在印刷机上方的高 浓度VOC被采用如催化燃烧或微生物处理工艺处理外，弥漫在印刷车间空气中的 低浓度VOC往往被直接排入大气，如果按照溶剂型油墨中有机溶剂所占比例为 25%35%计算，其直接排入大气环境的VOC数量相当惊人。而水性油墨恰恰克 服了这一缺点。这一独有的对大气环境无污染的特点正在被越来越多的印刷企业所 看好。2. 减少印刷品表面残留毒物.保证食品卫生安全。水性油墨完全解决了溶剂型 油墨的毒性问题。由于不含有机溶剂，使得印刷品表面残留的有毒物质大大减少。 这一特性在烟、酒、食品、饮料、药品、儿童玩具等卫生条件要求严格的包装印 刷产品中更体现了良好的健康安全性。在人类越来越重视食品安全的当今.已经关 注到了食品包装的卫生安全.对包装材料和包装印刷的有害物质的残留量都非常重 视。如肯德基、麦当劳等快餐公司对其食品包装上溶剂残留量都有严格的限制。上 海烟草集团公司对烟盒上苯类物质的残留量也要求严格。使用溶剂型油墨的印刷品 要达到食品卫生安全的要求相当困难.而这对于使用水性油墨的印刷品.却是轻而 易举的事。3. 减少资源消耗和降低环保成本。由于水性油墨固有的特性一同形物含量较 高.可以在较薄墨膜沉积。因此相对于溶剂型油墨.它的涂布量（单位印刷面积所 消耗的油墨量）要少一些。经过试验.与溶剂型油墨相比.减少了约10%的涂布量。 也就是说，印刷相同数量和规格的印刷品.水性油墨的消耗量较溶剂型油墨减少了 约10%。不仅如此，由于印刷时需要经常清洗印版.因此使用溶剂型油墨印刷.需 要使用大量的有机溶剂清洗液，而使用水性油墨印刷.清洗的介质则主要是水。从 资源消耗的角度看.水性油墨更加经济.符合当今世界提倡的节约型社会的主题。4提高了作业环境的安全性，保障接触操作人员的健康。溶剂型油墨在其生产 制造过程中和印刷时都相当危险。有机溶剂和溶剂型油墨本身是易燃液体.有机溶 剂很容易挥发.在空气中会形成爆炸性混合气体.达到爆炸极限浓度后遇到火星即 会发生爆炸。因此.生产作业环境的火灾爆炸危险性相当高。按照中国目前的法规, 溶剂型油墨的生产属于危险化学生产.必须具备完善的危险化学品的生产和管理条 件才能取得生产的许可证。有机溶剂特有的毒性对于生产作业人员的健康极为不 利。国家卫生监督行政部门将此类作业定义为职业危害性作业.对作业现场空气中 的VOC浓度有严格规定.作业人员须定期做职业健康体检，以保障接触操作人员 的健康。三、水性油墨的应用概况从印刷方式上看，水性油墨目前对胶印还不适用，其最主要的应用领域是柔性 版印刷与凹版印刷1. 在柔性版印刷领域的应用。我们知道，柔性版印刷与凹印产品大多数是包装 产品，其中食品包装.烟酒包装、儿童玩具包装等对卫生条件要求严格的包装印刷 品占相当大的比例。因此，迫切需要”绿色”印刷材料，而水性油墨无疑成为最佳的 选择之一。在全世界掀起的”绿色革命”浪潮的冲击下，柔性版印刷发展很快，最主 要的原因是柔性版印刷绝大多数都采用水性油墨.具有优良的环保性能，符合现代 包装印刷的发展趋势。在美国有95%的柔性版印刷产品采用水性油墨，在日本， 70%柔性版用于瓦楞纸板的印刷，其中95%都已使用水性油墨。在我国，柔性版 印刷占的比例与日俱增，国内现有窄幅柔性版印刷生产线近200条，年需水性油 墨10多万吨。2. 在凹版印刷领域的应用。水性凹印油墨于20世纪70年代就广泛应用于包装 纸、厚纸板纸盒的印刷中.由于纸印刷中蒸发干燥与吸收干燥较好，因此水性油墨 的干燥问题比较好解决，普及也较早。在美国有80%的凹版印刷品采用水性油墨。 另外.从整体上看.水性凹印油墨迟迟得不到进一步普及的一个重要原因是凹印速 度和印刷质量与凹印干燥机的性能之间的矛盾没能得到解决。3. 在网印领域的应用。目前已经大量使用水性网印油墨的国家有瑞典、德国和 美国。自20世纪80年代以来，国际上已开发出用于织物、纸、PVC PS、铝箔及 金属上网印的有光和无光水性油墨。我国的网版印刷发展速度很快，而网印水性油 墨的研制开发及普及的进展速度却较缓慢。值得欣慰的是，我国在网印水性油墨研 发上已引起人们的关注.经过几年的努力已取得一些成果。据报道，我国在纸张和 塑料等承印材料上已经应用了网印水性油墨。四、水性油墨性能对印刷质量的影响1.黏度。黏度是水性油墨应用中最主要的控制指标.是阻止流体流动的一种性 质。由于黏度直接影响着油墨的转移性和印刷质量，因此对油墨黏度的控制就显得 非常重要。在印刷过程中.水性油墨的黏度会影响到以下这些因素：油墨在承印物 上的铺展性、网点的扩大率、图像阶调层次的再现性、印刷品的色强度等等。水性 油墨的黏度过低，就会使油墨在干燥前产生一个缓慢的扩展，或者由于水墨的铺