綠色凹印水性油墨的現狀及其發(fā)展

牛倩倩+劉昕

水性油墨的主要應用領域是柔印和凹印。在凹印領域，美國80%的凹印印刷品使用水性油墨，40%的塑料印刷采用水性油墨，國外在凹版印刷中越來越多的使用水性油墨，英國已立法禁止在印刷包裝食品時使用溶劑型油墨。國內軟包裝印刷使用的水性油墨以35%的用量排在其他印刷油墨之首，而且軟包裝印刷大多使用凹版印刷，這就使得優(yōu)良的凹印水性油墨的研發(fā)更加迫切。

凹印水性油墨具有不含有揮發(fā)性有毒有機溶劑、有利于印刷人員的健康、清洗方便、降低失火危險等優(yōu)點，但是相對于溶劑型油墨仍然存在附著性和抗水性差、光澤度不夠、干燥速度慢等缺點。為了克服這些缺點，是凹印水性油墨更好地應用于印刷，國內外做了大量的研究。主要是對連結料的改性研究，提高了凹印水性油墨的抗水性，干燥性以及光澤度。但是，凹印水性油墨的附著性沒有得到很好的改善，國內沒有一家油墨公司可以將凹印水性油墨印在塑料上的。為了解決附著性問題，凹印水性油墨做了研究，旨在配制各項性能優(yōu)異的凹印水性油墨。

綠色凹印水性油墨研究現狀

1.連結料的研究現狀

連結料是綠色凹印水性油墨的基料，其對油墨的使用性能和印刷效果起著決定性作用，在連結料的技術研究方面的創(chuàng)新，推動了油墨技術的迅速發(fā)展。綠色樹脂水性樹脂因其具有低毒、不易燃、不含任何有機溶劑、無污染等優(yōu)良特點而受到越來越多的關注和研究。目前，國內外對連結料的研究主要有改性松香水溶性樹酯、聚丙烯酸水溶性樹脂及乳液型水溶性樹脂。

①改性松香水溶性樹脂

該樹脂用于配制綠色凹印水性油墨的量約占70%，具有價格便宜、制作工藝簡單、油墨光澤度高等優(yōu)點，缺點是用于印刷后其抗水性差、印刷過程不穩(wěn)定，其印刷質量達不到中、高檔包裝印刷所要求的光澤和耐水性要求。

②聚丙烯酸水溶性樹脂

該樹脂主要用于高檔綠色凹印水性油墨的制備中，具有優(yōu)良的成模性、耐光性、黏接性、耐腐蝕和耐候性。但目前其仍存在一些缺點，如耐水性和耐沾污性差，在非吸收材料上的附著力較小，且干燥速度慢，所以對其進行改性以提高其附著力和耐水性仍是主要的研究方向。目前，有環(huán)氧樹脂改性、聚氨酯改性等，均對其性能有所改良。

引入環(huán)氧樹脂進改性聚丙烯酸，提高了復合和附著牢度，配制的水性油墨各項性能指標已經達到甚至優(yōu)于國家標準和實際應用要求，在凹版復合塑料油墨領域有較大的應用價值，但是并沒有改善其耐水性和耐污性等缺點。

采用沉淀法合成了低分子量、窄分布、結構可控的苯乙烯-丙烯酸-馬來酸酐樹脂，酸值高、黏度低，可用作水性油墨分散樹脂。

③乳液型水溶性樹脂

近幾年，對乳液型水溶性樹脂的研究比較熱門，但存在復溶性差和耐水性差的缺點，因此確定和聚丙烯酸樹脂復合時的最佳用量，開發(fā)新的復合型乳液型水溶性樹脂以改善其復溶性差和耐水性差的缺點仍是今后研究的方向。

以丙烯酸甲酯為硬單體，丙烯酸丁酯為軟單體，丙烯酸為功能單體合成乳液，制備的超細水性油墨，光澤度等各項性能指標優(yōu)良，但并未改善其耐水性。

用水性聚氨酯和聚丙烯酸合成乳液，既能發(fā)揮各自優(yōu)點，又能相互改善彼此的缺點，但不能改善其附著性。

2.助劑的研究現狀

目前常用的助劑有pH值穩(wěn)定劑、快干劑、消泡劑、沖淡劑、慢干劑、潤濕分散劑、流平劑、殺菌劑等。科學的使用這些助劑可以改善綠色凹印水性油墨性能上的缺點從而提高綠色凹印水性油墨的穩(wěn)定性能。

綠色凹印水性油墨普遍存在光澤度不夠的問題，這嚴重阻礙了水性油墨在包裝印刷領域中的廣泛應用。據光澤度實驗分析可知，水性墨的光澤度隨添加的消泡劑的質量分數的增加而變小，這表明當水墨中加入消泡劑時，會對綠色凹印水性油墨的分散性產生不良的影響，從而使得油墨的光澤度變差；增稠劑在一定用量范圍內可提高水墨的光澤度，但超過一定的用量后，光澤度反而下降；由于亮光漿型的撒淡劑本身光澤度很好，所以用其來調配綠色凹印水性油墨，得到的產品其墨色淺且有透明感，同時也使墨膜的效果和光澤度得到了一定的提高。

在助劑的使用方面，在水墨體系中，采用揮發(fā)性極低且無氣味的水性聚合物型多功能助劑，能夠快速有效地控制體系pH值。為了能達到良好的分散和穩(wěn)定效果，可選聚氨酯、聚丙烯酸、羧酸類等高分子作為綠色凹印水性油墨的分散劑；為了避免縮孔、魚眼、桔皮等不良現象的出現，一定要遵循“用量最小，消泡效果最佳”的消泡劑使用原則；常將聚氨酯作為綠色凹印水性油墨體系中最常用的流平劑。

3.顏料的研究現狀

選擇顏料時，色相是首要考慮的因素，其次是易分散性、耐醇耐堿性及和其他成分的相溶性等因素。綠色凹印水性油墨一般選用與水性樹脂相容性好的水性顏料，可以保證有良好的分散體系。常選用顏料制備綠色凹印水性油墨，如雙偶氮系或者偶氮系顏料，高級水性油墨中會選用酞菁系顏料。在印刷過程中，水性油墨最好選擇色澤艷亮、黏度低、體系穩(wěn)定的國產高級顏料。隨著綠色凹印水性油墨的不斷發(fā)展，開發(fā)適合水墨用性能良好的顏料仍是今后研究的熱點。

存在的問題及解決方案

凹印水性油墨仍在發(fā)展中，依然存在著很多問題，其中主要是抗水性差、干燥速度慢、光澤度和附著性不夠。針對這些問題，選擇適當的連結料，制備性能優(yōu)良的凹印水性油墨是重點，選擇改性丙烯酸和水性聚氨酯復合乳液作為凹印綠色水性油墨的連結料，在性能方面結合了兩種大分子樹脂的優(yōu)點，改善油墨的耐水性、耐溶劑性和穩(wěn)定性。

1.配方方案

首先用環(huán)氧樹脂改性水性丙烯酸，以水性丙烯酸為基礎樹脂，環(huán)氧樹脂為改性劑，得到改性丙烯酸樹脂，提高油墨的附著黏度。其次，水性聚氨酯和聚丙烯酸樹脂在性能上互補，所以利用乳液共聚法，合成聚氨酯-聚丙烯酸復合乳液，使其發(fā)揮各自的優(yōu)勢。用丙烯酸改性水性聚氨酯制備凹印水性油墨的連結料，以改善油墨的干燥性、抗水性、光澤度等物理化學性能。

2.制備方案

按重量百分比稱取各組分在適當溫度和攪拌速度下制備，首先，制備連結料，然后，加入助劑，最后，把色料加入到稀釋劑中，溶解后，加入到反應器中，攪拌均勻，加入稀釋劑，即可得到凹印綠色水性油墨。

3.性能測試

黏度測試、細度測試、耐抗性測試、附著力測試、光澤度及干燥性能測試。通過測試，判斷配制的凹印綠色水性油墨是否符合印刷要求。

4.預期效果

通過實驗制備得到干燥性、耐溶劑性、耐磨性、耐熱性及穩(wěn)定性優(yōu)良的改性丙烯酸和水性聚氨酯共聚復合乳液，使其更好地滿足各種印刷適性，更好地應用于印刷。最終的目的是在沒有污染的同時，得到高質量的凹印綠色油墨。

綠色凹印水性油墨的發(fā)展方向

國產水墨仍存在不抗堿、不抗乙醇和水、干燥慢、光澤度差、易造成紙張收縮等弊端。采用UV油墨可以解決上述弊端，但這樣既增加了印刷工序又提高了印刷成本，經濟效益不高。然而綠色凹印水性油墨因具有很好的發(fā)展和應用前景將成為今后研究的一個熱點。

黏度作為水墨的重要技術指標，對其的控制相當重要，胺化試劑對水墨體系的黏度變化及其黏度的穩(wěn)定性起著至關重要的作用，這一發(fā)現為今后高固低黏水墨配方體系的設計和獲得理想的水墨應用黏度提供了重要的理論依據。

干燥時間、起泡及干燥后顏色不光澤和不均勻仍是水墨應用中急需解決的最主要問題，這直接影響了綠色凹印水性油墨取代溶劑型油墨的進程速度，使綠色凹印水性油墨的廣泛應用受到了限制。所以開發(fā)新型水墨用助劑和顏料，以改善水墨性能、降低成本仍是我們今后研究的方向。

綜上所述，綠色凹印水性油墨作為一種無溶劑揮發(fā)、無溶劑殘留的環(huán)保型油墨，特別適用于衛(wèi)生條件要求嚴格的包裝印刷產品，因此，對綠色凹印水性油墨的研發(fā)是符合市場要求的，也是能夠適應市場需求的。雖然綠色凹印水性油墨既環(huán)保健康又具備良好的印刷適應性，但對它的開發(fā)仍存在一些不足，例如，油墨干燥速度慢、干燥能耗高、生產效率低、成本高等，這仍是今后對綠色凹印水性油墨的研究需要解決的問題。