柔版水墨的制造和应用

    摘要：本文对柔版油墨的组成和应用作了大致的介绍，着重讲述了水墨的制造和应用。

    关键词：柔版、水墨、控制、环保

    柔性版印刷是一种未来的主流印刷方式，理由是柔版印刷厂家所采用的各种前沿技术，比如UV(紫外光)固化、EB(电子束)固化和水墨技术，就可见一斑。

    一、柔版印刷及油墨综述

    柔性版印刷是指使用柔性版、通过网纹传墨辊传递油墨的印刷方式。印版的版面结构与凸版印版一样，都是图文部分突起高于非图文部分。而且，柔性版也是一种利用橡皮版或感光树脂印版、快干液体油墨的直接印刷方式。可见，柔版印刷是凸版印刷的一个分支，只是在印版、油墨的组成和压印过程上不同于传统的凸版印刷。

    印刷过程中图像的传递是通过一个由光化学反应得到的柔性感光树脂版(PrintingPlate)或是一个刻有图案的橡皮棍来完成的。油墨在一个储墨槽中，通过网纹传墨辊将一定体积量的油墨输送到印刷版上。网纹传墨辊是由铬合金组成，表面镀有陶瓷耐磨层或经离子喷涂的陶瓷耐磨层。传送的油墨量由传墨辊表面的线数决定，粗的网纹传墨辊的表面每英寸有大约120线，而用于印刷精细图案的传墨辊每英寸可以达到500至900线。

    柔印油墨的应用范围很广，其承印材料也多种多样，因此与之相匹配的柔印油墨也有多种类型。大致可以分为以下四类：

    1、溶剂类：包括各种混合溶剂在内的种类。

    2、醇类：包括各种醇类。

    3、水性类：使用的溶剂是水而不是有机溶剂。

    4、紫外光固化(UV)类：与普通油墨不同，它不含溶剂，仅包含一些活性稀释剂。各自的特点，如下图所示。

    就柔性版油墨的主要成分而言，它们都是由色剂(颜料或染料)、树脂(连结料)、溶剂和助剂等组成的。多数是以挥发干燥为主的液体油墨，但也有少数是以氧化结膜、渗透干燥等形式干燥的油墨。由于柔性版印刷机是采用网纹辊传墨的，因此，柔性版印刷油墨的粘度不能太高，一般在1至100泊之间。

    柔性版油墨是典型的溶剂油墨，即：液态油墨，靠溶剂的挥发干燥。这种油墨通过网纹传墨辊（墨辊上有凹痕）传递到柔性版上。如按其有色体为基础可分为以下三类，即：染料型、颜料型、染料颜料型。通常，染料型粘度小一些，颜料型的粘度大一些，以有利于分散和储存（防止沉降）。由于承印物的材料不同，因此，油墨配方中的树脂与溶剂也是各种各样的，但是油墨必须具有适宜的粘度和流动性，干性也要求要良好，干燥后无残留的异味，对承印物的粘附性要好，对印版不起作用。

    柔版印刷的发展越来越快，越来越多的油墨制造商正在开发质优价廉的油墨，为柔版印刷创造更多的机会，这其中水性油墨的前景最为看好，我们后面将着重介绍此类水墨。

    二、溶剂型柔性版油墨和醇型柔性版油墨

    在印刷非吸收性承印材料时一般选用溶剂型柔性版油墨，印品通过油墨中的溶剂挥发而干燥。

     按照所选择的着色剂，又可分为染料油墨和颜料油墨。染料油墨的透明度好，印在镀铝纸等金属承印物表面，可以表现出特别的光泽效果。颜料油墨，用在纸张上的主要还是以硝化纤维素（NC）树脂为主体连结料；用在塑料薄膜表面印刷的，则是以50%烯树脂和丙烯酸树脂为主体连结料；用在铝箔表面印刷的油墨可以选用染料油墨和透明性好的颜料油墨，其中颜料油墨可以选用颜料色片配制的油墨，使油墨光泽度高、透明性好、耐抗性能均优于耐光染料油墨。
    醇型油墨是将醇溶性树脂溶于醇系溶剂中，再加上酯类溶剂和溶纤剂与色料混合而成。包装用的各种塑料薄膜的柔版印刷大部分采用此类型油墨。连结料采用的树脂主要有马来酸树脂、聚酰胺树脂、丙烯酸树脂、环氧树脂、醇酸树脂及硝化纤维素、乙基纤维素等。一般常用的溶剂为乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇等，有时也少量加入芳香烃和酯类溶剂。油墨中一般不采用单一溶剂，而是以几种溶剂相配合，以改善溶解性能和干燥性能。

    三、水基型柔性版油墨

    对油墨制造商而言，柔印市场中的水墨是一个有利可图的市场．也是一个值得开发的潜在市场。在终端消费市场中，水墨主要是用于纸张、纸盒、瓦楞纸、家用纸和预印应用的印刷中。在纸板印刷中，越来越多地采用柔印水墨。此外，水墨技术的进一步发展，也大大改善了水墨的可溶性。

    柔性版水墨是指以水、醇、溶纤剂等为溶剂的油墨，主要用于吸收性较强的承印材料的印刷，如纸张、纸板、瓦楞纸、水泥袋等。根据所用的树脂类型不同，水墨主要有碱溶型、乳液型和水溶型三种。水墨具有不含过量挥发性有机溶剂、不易燃、不会损害油墨制造者和印刷操作者的健康，对大气环境无污染等特性；水墨作为一种新型印刷油墨，有毒、有害物质在印刷品中残留量少，对包装商品的污染小；改善了总体环境质量。

一种高质量的柔性版水墨应具备以下性能：不能有过强的气味、要有良好的流动性能与粘度、干燥要快而且恰当、不能对印版及印刷机有任何影响、印刷机易于清洗、要有良好的储存稳定性、长期存放沉淀后，经搅拌应易于使用。

    四、柔性版水墨的组成

    色料通常使用的是耐碱性强的颜料，包括有机颜料和无机颜料，要求在水性体系中分散性较好，包括有机颜料和无机颜料，其本质上与溶剂油墨中的着色剂相同。目前为适应包装材料装饰性的需要，多采用色彩鲜艳、着色力强的颜料。有时为提高油墨的色强度和改善粘度，也使用染料。但是不管使用何种颜料最好都要经过阴离子、非离子表面活性剂处理后进行使用，原因是水墨中水的表面张力和极性都比较大，色料的分散相对比较困难，如未经处理则会导致其分布不均匀。

    柔性版水墨的连结料是影响水墨特别是高精度水墨质量的重要因素，其种类很多，可根据不同的场合和用途进行选择。不夸张地讲，目前国内油墨公司对水墨的研制与开发多集中在连结料的研究上，下面对常用的连结料性能作一简单介绍。

    （1）水溶性连结料，包括聚乙烯醇、羟乙基纤维素和聚乙烯吡烷酮等，这类连结料可以永久地被水溶解，因而用它配置成的油墨使用范围会受到一定的限制，只能应用在油墨成膜不接触水的产品上。

    （2）碱溶性连结料，现在国内外普遍采用丙烯酸树脂作为连结料。

    其实，丙烯酸树脂有三种形式：碱溶型、非离子聚合物型和酸溶聚合物型。在水墨中，主要采用碱溶型（因为非离子型成膜后比较亲水，抗水性差；酸溶型的没有合适的挥发性酸，而且有气味）。在水墨制备过程中，通常是使用氨水、胺类或是它们的混合形式，使树脂成为能溶于水的胺盐。印到承印物上后，随着氨的挥发，墨膜干燥后，就具有一定的光泽度、抗水性和抗摩擦性。
    （3）扩散型连结料，是悬浮在水中的细小树脂粒子，通常称之为乳胶。在这类连结料中通常含有丙烯、乙烯或丁苯聚合物。乳胶比溶解的树脂具有更显著的优点：其一，乳胶可以密度很高而粘度较低，这可以产生高质量的薄涂层；其二，乳胶可以包含相当大的聚合物分子，大分子一般都比小分子耐磨损、耐热，而且附着力也好，虽然大分子通常会导致溶液的粘度过高，但乳胶不存在这个问题，这是乳胶油墨特有的性能。乳胶油墨最大的问题就是印刷比较困难，而且难于清洗，因为一旦乳胶凝结，就会变成不溶性的物质，所以乳胶通常作为涂层油墨。此外乳胶还可以与碱性连结料混合使用，这样既可保留乳胶特有的一些性能，又具备碱溶性连结料所具有的印刷适性。$分页符$

    五、水墨上机印刷的应用要点

    水性墨是影响柔性版印刷质量的主要因素之一，特别是在香烟包装中，其更是不能忽视的因素，以下介绍一下在烟包印刷中，使用柔印专色水墨应注意的事项。

    印刷前的注意事项：

    （1）水墨要密封保存，其存放温度为15至25℃，相对湿度为65％至70％。另外，还要根据水墨保质期，合理采购和存放水墨。如果不具备上述存储条件，也可以采用短期采购存放的方法，在使用前三天将水墨放置在印刷机旁以适应现场情况。

    （2）由于专色墨都是由两种或两种以上原色墨调配而成的，所以要求每种专色墨提前按标样调配好，并测量出原色墨和调配好的专色墨的PH值及黏度，作为技术参数以便分析用。

    （3）水墨在上机前两小时需要充分搅拌，至少搅拌半个小时，再测量水墨的PH值及黏度，根据印刷环境及其他因素，调节PH值及黏度，使水墨性能稳定，印刷效果达到最佳。

    印刷中的注意事项：（1）每班次上墨时，应使用新调配的水墨，大约在一小时以后，也就是性能相对稳定后，才可加入前一次剩余的墨。

    （2）由于水墨的触变性大，需要每隔一段时间加入适当助剂（稳定剂、阻滞剂、PH值调整液等助剂）进行调整。具体间隔时间及用量应依具体情况而定，控制印刷过程中水墨的PH值及黏度，使之保持最佳性能。

    （3）由于专色墨在长时间的印刷过程中，其色相会有些变化，这就要求操作者要根据色差微调水墨，保证色差在允许范围内。

    六、水墨的控制指标

    水墨的控制指标主要包括粘度、PH值和干燥性。

    1、水墨粘度的掌握。水墨粘度是指油墨在自身内部作用力的影响下，所产生的阻碍其它分子运动的能力。一般使用一定量的油墨，在固定的温度下（一般为20℃）流过毛细管，记录所需要的时间，测定为粘度。

    水墨的粘度是决定油墨的传递性能，印迹牢固度，渗透量和光泽的主要因素。水墨粘度太高，色彩变暗，油墨耗用量增加，干燥速度减慢；粘度太低，色彩发生变化，网点扩大而导致印刷质量下降。
    柔性版印刷中，水墨的粘度并非单独由油墨自身的粘度所决定，而是由影响油墨粘度的所有因素，如网纹辊、图像状况和其它因素共同作用的结果。实际使用的粘度应该是能很容易地通过泵循环到刮墨刀上，并能等量地转移到印版和承印物上，使印品密度和图像网点不发生明显的变化，要保持印刷质量的一致性，就必须保持水墨粘度的一致。

    印刷网线版与实地版时，水墨粘度应有所不同。一般印网线版时，粘度应略低，印刷机的印刷速度也对水墨粘度有影响；印速高时，水墨粘度低一点，印速低时，油墨的粘度就高些。通常，网纹辊与传墨辊加上刮墨刀以后，若能观察到条纹状墨类，则说明粘度合适；若出现水滴状墨点，说明墨的粘度过大；若根本看不到点子，说明粘度太小。

    2、水墨粘度的调节。水墨粘度的调节与控制，应以控制油墨的温度及稀释剂用量入手，为保证印刷质量的一致性，就必须保持水墨粘度的一致性。下表给出稀释剂用量：

    从表上可以看出，温度对稀释剂增加量有较大影响。稀释水墨对印刷品的最终密度有很大影响。例如开印前油墨的温度为10℃，粘度为25S，短时运行后，油墨温度升高至20℃，粘度下降为18S，其结果是墨层冲淡，密度下降。所以在实际生产中应把所用油墨的温度稳定在印刷车间的温度。对于在印刷中因摩擦使油墨温度升高，粘度改变，可考虑采用冷却的方法加以解决。

    水墨对稀释剂加入特别敏感，因此对调节粘度一定要谨慎和精确。切忌过量（不能超过5%），以防油墨粘度过低。因为表面张力作用会形成气泡，一般硬水产生的泡沫会多于软水，如减少气泡需加入消泡剂，不要使用含石蜡基的消泡剂，否则会影响印版耐印性。含硅基成份的消泡剂必须用水稀释，并在持续不断搅拌的情况下，加入油墨中，未经稀释浓度高的硅基类消泡剂加入墨中，将会在印刷品上形成针孔，发生脱墨。

    3、水墨的PH值。水墨一般控制PH值为9左右，略偏碱性。PH值下浮太大，会导致油墨蚀变性（指油墨受外力作用时变稀，静置后又恢复原来状态的一种性质）发生改变，使油墨变稠。油墨会流进刮刀或橡皮辊内侧，产生油墨干固。网纹辊上墨量不足，印刷时产生漏白等故障。PH值过高，粘度下降，干燥慢，采用简单加入少量水来降低油墨粘度的方法，来调整油墨的流动性，其效果不会令人满意，为此，应适当加入碱性物质来调整油墨的PH值。

    4、干燥。水墨的干燥历来令人困扰。解决水墨的干燥，需要进行综合调整。例如对水墨的共聚单体组成、中和剂、助溶剂及辅助剂等多方位进行筛选和改进。水墨的干燥速度就会有大幅度的提高，满足现有生产速度的要求。如能对现有设备的干燥系统进行相应的调整和改进，水墨的干燥会更理想。

        5、我们将前面所有关于水墨使用中的观点集中一下，不外乎以下几个方面：使用或取样前要充分摇匀，在同等试验条件下确认粘度；根据印版的设计状况和所定的印刷速度，确定水基油墨的上机粘度，当粘度较高时，要用水或专用的溶剂适当进行稀释，特别要注意水基油墨在稀释时粘度很容易下降。

    如果粘度过低，最好用原墨进行调整，并尽可能少用或不用增稠剂。当色浓度较高时，应先用专用的冲淡剂进行适当冲洗再进行调整粘度；印刷过程中经常注意粘度的变化，检测粘度做好记录；使用过程中，出现较多泡沫时，可添加少量的消泡剂（使用量一般控制在0.2%内）；印刷结束时，应尽快清洗有关机械设备；未完的油墨要装回桶内（但不要与原墨混合），密闭阴凉处保存；重新启动时，最好用90目或以上的网先行过滤后再使用。
    近几年来，传统水墨存在的干燥慢、光泽差、易造成纸张伸缩等弊端，随着新型材料的应用和印刷设备等相关条件的改善，已有了明显的改进。国内生产的柔性版高精度水墨的应用表明，其干燥速度已可以达到200m/min，分辨率已超过150线。

    七、柔印专色油墨的调配要点分析

    专色油墨的调配是指把一种或多种油墨调和在一起，并加入一定的辅助材料，使之适应印刷需要的全部过程。油墨的调配主要包括两个方面：一方面指对油墨印刷适性的调节，包括油墨的黏度、粘着性、流动性、干燥性等；另一方面指油墨的颜色调配，本节讨论的主要是柔版油墨的颜色调配

    柔印专色调配时应先注意如下基本操作：进行油墨的调配必须在标准光源D65下进行，若是白天，可以在有阳光的北窗进行。根据客户所提供的标准色样分析判断共有几种色相，哪些是专色。借助专色色谱，判断专色样印刷时所需选择的网纹辊线数，专色样由哪几种原色墨组成，主色、辅色各是什么。根据印品对质量的要求，选择适合调配该专色墨的主、辅色油墨。调配少量专色墨用于打样，并记下各成分所占的比例。用色差密度仪测定打样样张与标样的色差，并做最后调整。根据最后调整的比例，调配一定数量的印刷油墨，在涂布光油后，保证色相、明度尽量与标样一致。做好记录工作，记下此专色墨最后调整的比例、黏度以备下次参考。

    对于不同浓淡的专色墨，有不同的要求。凡在原色、间色、复色油墨中加入一定比例的冲淡剂或白墨调成的油墨统称为浅色墨，浅色墨的调配工艺如下：对标样中的浅色专色进行分析判断，确定其印刷时的网纹辊线数，原色墨与冲淡剂(或白墨)的比例。在冲淡剂中逐步加入微量原色墨。原色墨若为一种以上时，先加量大的，后加量小的。测量此时的墨样黏度，看是否适于印刷。若不当，再用油墨助剂加以调整。用柔印刮墨器(与印刷网纹辊线数保持一致)刮出色样，并与标准色样比较，直到色相、明度达到要求后方可。最后，一定要做好此专色墨调配的记录工作。

    柔印深色墨的调配，也是应该注意的。用三种原色墨以不同的比例，不加任何冲淡剂所调配成的油墨称为深色墨，其调配工艺如下：对标样中的深色专色进行分析判断，确定其印刷时的网纹辊线数以及各色墨所占的大致比例。参照灰梯尺观察复色的亮度。依次往主色墨中加入辅色墨，先加量大的，后加量小的。测量此时的墨样黏度，看是否适于印刷。若不当，可用油墨助剂加以调整。用柔印刮墨器(与网纹辊线数保持一致)刮出色样，并与标准色样比较，直到色相、明度达到要求后方可。同样的要求，最后一定要做好此专色墨调配的记录工作。

    柔印网线色样的调配，当客户所提供的色样为用三原色墨以不同的网点成数叠印出的色样，同时又要求用实地印出其效果时，就要涉及网线色样的调配。加网印刷品颜色的深浅是由单位面积上网点所占的百分比来调节的，因此可以将色谱上不同色块呈现的颜色之网点组合百分数用于油墨的调配。
    柔印专色墨调配中的注意事项：连结料性能、颜料与连结料的相容性决定着油墨的稳定性，所以不同厂家生产的油墨都有自己的保质期。在调墨前首先要注意该油墨是否已经过期变质。调配一种专色墨最好用同一厂家生产的各原色墨。调配过程中原色墨的种类要尽量少，否则会降低所需油墨的亮度、影响色彩的饱和度，使墨色灰暗不鲜明。在调配和印刷过程中，应保证其黏度适当并稳定，因为黏度改变太大会引起油墨深浅的变化。印刷过程中还要注意检查承印物颜色的变化，如纸张白度的改变就会引起专色墨明度的变化。

    八、柔版油墨发展方向概述

    对油墨制造商而言，柔印市场中的水墨是一个有利可图的市场，也是一个值得开发的潜在市场。在终端消费市场中，水墨主要是用于纸张、纸盒、瓦楞纸和预印应用的印刷中。在纸板印刷中，越来越多地采用柔印水墨。此外，水墨技术的进一步发展，改善了水墨的可溶性。新型表面活化剂的研究和更洁净溶剂的使用，改善了油墨层叠印的印刷效果。窄幅卷筒纸轮转印刷商使用水墨已经有很长一段时间。基于环境保护和印刷工人健康考虑，现在宽幅卷筒纸轮转印刷商也对水墨产生了浓厚的兴趣。但是在可预见的未来，卷筒纸轮转印刷市场仍然对溶剂型油墨有需求。至少在我们看来，为了遵循V0C(有机挥发物)条令规定而投资了很大一笔钱用于设备的印刷商，水墨是他们最终的选择。从宽幅卷筒纸轮转印刷机的角度看，在宽幅卷筒纸轮转薄膜印刷中，一种明显的趋势是转向水墨印刷。现在的水墨可以适用于一些承印物，主要是聚酯薄膜和层压薄膜。

    油墨生产厂家把环保问题作为转向生产水墨的一个驱动原因。在遵循V0C的排放量、环境安全、印刷工人的健康安全以及作为非可燃物而导致储运成本减低等方面，水墨有着明显的优势。随着树脂和添加剂技术的完善，水墨配方所具有的功能特性将向溶剂型油墨和能量固化油墨发起有力的冲击。

    未来的趋势是薄膜印刷将越来越多地采用水墨柔印来取代溶剂型油墨柔印。人们期待着质量更好的水基型薄膜印刷油墨的出现。尽管水墨好处在于环保，但水墨的成功并不意味着溶剂型油墨会退出柔印的油墨市场。水墨的最大优点是V0C挥发物极少，但是国外某些知名公司负责研发的负责人认为，并没有因为这个原因使得溶剂型油墨的使用量减少。

    到底是使用溶剂型油墨还是水墨，一个是成本问题。对于一些印刷公司来说，基于环保原因而采用水墨会增加生产成本。另一个方面，是看当地的环保对V0C排放物的规定。如果不用考虑处理挥发物，使用溶剂型油墨稍微便宜一些。

    UV(紫外线)和EB(电子束)固化技术依然是油墨工业发展的方向。柔性版继续青睐辐射固化油墨。当然，UV／EB技术也是柔印包装商最为关注的问题。窄幅卷筒纸轮转标签印刷商已经成功地运用固化油墨，并在印刷市场竞争中获得了有利的地位。对于其余的印刷市场，印刷商对辐射固化油墨拭目以待。毋庸置疑，从印刷质量的角度看，采用UV油墨的柔印是目前所有柔印技术中最好的印刷方式，它优于溶剂型油墨和水墨的柔印。

    像其它印刷方式一样，UV／EB油墨也面临着一些障碍。包装印刷市场中UV／EB技术面临着几个挑战。最大的障碍是UV／EB技术不能够适应传统的印刷技术。在采用UV／EB技术之前。印刷公司必须安装固化设备，尽管其价格呈下降趋势，但仍是一笔很大的投资。另外，成本问题也是困扰辐射固化油墨徐料得以进一步发展的主要原因之一，原材料和设备仍然很昂贵。根据专家的估计，如果油墨的成本能接近其他类型的油墨，那么其发展速度将是其它油墨发展速度的几倍。

信息来源：中国LED广告照明网