浅析收缩标签印刷油墨

    近年来，中国饮料的年产量呈现出逐年增长的趋势每年保持10%～20%的增长率。据统计，2005年其总产量已接近3000万吨，2006年不少饮料企业比去年同期产量增长40％～50％，可以说饮料业是目前食品工业中发展速度最快的行业之一。而在这块巨大的市场蛋糕中，果汁类饮料约占10％，茶饮类约占15％。各饮料生产巨头纷纷抢滩饮料市场，统一、汇源、康师傅、百事可乐、可口可乐、农夫山泉、乐百氏、银鹭等纷纷全线推出自己最新的各类饮料。饮料行业如此火热，用于饮料包装，作为凸显品牌形象的收缩标签自然获益匪浅，而实现标签精美印刷的正是各种各样的收缩标签印刷油墨。    

    选择收缩标签印刷油墨需要了解的    

    收缩标签印刷油墨种类繁多，如何选择适当的油墨类型呢？油墨供应商首先要了解以下信息。    

    ●印刷方式在收缩标签印刷上主要使用柔性版印刷和凹版印刷。不同印刷方式的油墨适印性是不同的。

    ●容器形状不同容器的形状对材料的收缩率的要求是不一样的。

    ●印刷材质不同的印刷材质如PVC、OPS、OPP、PETG等材料对于油墨的要求是不同的。

    ●产品的存储、运输环境在产品的生产、运输和销售过程中，容器会碰到哪些情况，需要多大的摩擦系数，温湿度环境怎样，是否有特别的要求（啤酒和饮料产品的收缩标签就需要良好的耐冰水性能）等。    

    只有在了解了上述因素后，我们才可以从收缩率、附着力以及释放残留溶剂的能力（较低温度下快速干燥的能力）等方面选择合适的油墨。    

    ●收缩率这是选择热收缩标签印刷油墨时首要考虑的因素。因为不同的产品对收缩率要求相差很大。收缩率高的产品要求具有60％～70％的收缩率，低的则只要求收缩率为10％～20％，不同类型油墨收缩性能及应用参见表1。    

    ●附着力在印刷和收卷时，墨层之间会经常接触，如果使用附着力较差的油墨。那么产品在堆积时墨层面的接触就会发生问题，最常见的问题就是粘连。通常情况下，如果油墨不能很好地附着，可以采取提高干燥箱温度的方法。但是热收缩材料对温度比较敏感，不能依靠增加温度来提高油墨附着力。就目前而言，附着力最好的油墨是溶剂型油墨和阳离子UV油墨。水性油墨和自由基UV油墨由于本身原材料的限制，附着力相对较差。    

    ●残留溶剂现在国家标准对溶剂残留量有相当严格的标准。有些印刷厂为了使溶剂挥发更快，在油墨干燥过程中把干燥温度调得比较高，但这会导致材料预收缩。所以，在印刷中不能对收缩标签施加过多的热量。这就需要在印刷条件和干燥条件上寻找一个平衡点。    

    此外，印刷商在为某种特定的热收缩标签选择适合的油墨之前，还必须对热收缩膜和与油墨的相容性进行严格测试。一般的测试项目包括附着性、抗水性、粘连、摩擦系数、残留溶剂等。    

    各种收缩标签印刷油墨的特性与应用    

    目前，可以用作热收缩材料印刷的油墨有4种：阳离子UV油墨、自由基UV油墨、溶剂型油墨及水性油墨。    

    以下对收缩标签上使用的油墨进行一一分析。    

    1.阳离子UV油墨    

    阳离子UV油墨在热收缩膜印刷领域使用较少，主要因为其价格太高，需要利用特定装置，通过利用光引发剂在UV灯照射下，产生出酸性物质来催化发生聚合反应。阳离子剂诱发环氧基团进行连锁反应，直至氧键断裂或生成玻璃状聚合物，链反应中止。UV灯所发出的红外线是控制反应速度和反应完全的关键。进行阳离子缩聚反应必须要充分了解薄膜性质，避免油墨龟裂，保证油墨固化完全。    

    ●阳离子油墨优点    

    其反应类型为典型的环氧基团逐步开环聚合反应，提高了油墨的有效成分含量，几乎是完全转化为墨膜。    

    ●阳离子油墨缺点    

    ①较长的反应时间。由于阳离子缩聚反应速度慢于自由基缩聚，所以需要较长的时间，墨膜在承印物交联、附着，以降低承印物所受到的压力，阳离子固化物的墨膜收缩率一般小于5％。    

    ②由于反应速度比自由基聚合慢，因此往往需要高温固化。高温固化加上低墨膜率收缩，往往会造成墨膜边缘不平服、不光滑。一般来说，选择80W以上的UV光源，才能保证阳离子油墨的固化快速完全，如低于此温度，墨膜的耐久性、黏附性明显下降，且气味大。    

    ③阳离子缩聚反应会受大气湿度的影响而终止。高温潮湿天气会导致油墨性质参数的不断变化。因此，温、湿度控制系统是阳离子UV印刷必备的装置。    

    ④油墨成分选择较难。首先，阳离子油墨基本成分的价格本身就高于自由基油墨。其次，由于碱性物质会延缓甚至抑制反应的进行，所以油墨中此类物质的含量不能过高。酸性物质同样不能过量使用，否则会使油墨黏度增大变成凝胶。为此，油墨工程师必须严格控制油墨成分中颜料的类型，对颜料进行表面处理，使其pH值达到中性。所以，有许多颜料因无法满足UV油墨流动性和黏度要求而不能使用。    

    ⑤对分散剂有很高要求。阳离子油墨对分散剂种类有着严格的规定，这又限制了油墨中颜料的添加量，致使印刷墨层色彩表现力差，图文色彩不鲜艳。    

    ⑥阳离子引发剂包含重金属元素，还会释放出少量的苯类物质，既污染了环境，更危害了工人健康。

    2.自由基UV油墨    

    自由基UV油墨装置同样是利用UV灯照射光引发剂来诱发丙烯酸盐的连锁缩聚反应，直至自由基与颜料、氧气、添加剂或其他自由基反应，或玻璃化而终止链式反应。    

    一般情况下，油墨在UV灯照射下完成固化后会有少部分二次分裂，但其实很少有真正的后固化工序。所以，油墨在承印物上冷却、附着时，会出现黏着、划痕等现象。UV灯所发出的红外线则可以加快固化速度，这一点自由基反应稍差于阳离子反应，但还是有其他方法得到理想的固化效果的。    

    ●自由基油墨优点    

    ①反应速度快。自由基油墨的固化对温度无太高要求，低能光源下即可快速固化，这就很大程度地减少了承印物的受热，避免了热收缩膜在印刷过程中的收缩。而它对于油墨的要求也没有阳离子油墨那样苛刻。这样，多样颜料选择足以保证油墨在YAG网纹辊上有良好的流变性。此外，高颜料填充使得油墨可挥发成分减少，降低收缩率和气味。    

    ②适印性广。由于自由基油墨在成分选择上无过多限制，所以它可以印刷碱性较强的承印物，或者碱溶性、水溶性柔性版印刷油墨联合印刷。

    ③干燥速度快。高黏附性使自由基油墨可以瞬时黏附于承印物，并在低能光源照射下迅速固化。在这一过程中，承印材料不受热，而阳离子油墨却因固化能量要求高而无法高速印刷。这恰恰解决了UV柔性版印刷生产力低于凹印的问题。适当的固化装置和压力设定，自由基油墨将突破这一瓶颈。    

    ④新自由基UV技术可以做到不含重金属元素、无苯类物质生成，只是印刷速度略微降低。    

    ●自由基油墨缺点    

    ①自由基油墨反应快，可迅速将所有成分固化在一起，这会使承印物受压增大。在印刷热收缩膜时，过大的压力和UV灯的少量热能会导致薄膜的收缩变形。而收缩也会使自由基UV油墨同其他UV油墨一样柔性下降，亲和性、黏附性变差。    

    ②自由基油墨极易被氧化。这一点可以采取高能光源、高效成分或是选用可吸收氧气的引发剂(如二元胺和三元胺类)解决。要说明的是，这是在空气条件相对稳定、无太大起伏的条件下得出的实验结果。若用于实际生产中，还需做进一步论证。    

    现在一些公司,如XSYS推出的FlexocureXSUV自由基聚合型柔版油墨，通过测试表明其可实现70%的收缩率，并且产品也有很好的附着力，适用材料范围广泛，例如PVC、OPS、OPP、PETG等。    

    即使在收缩率达到70%的条件下，这些新技术的自由基聚合型柔性版印刷油墨也能够体现出良好的耐摩擦性能，无需底涂和光油的配合使用。这类产品拥有高色强、固化速度快、优异的印刷适性及印品性能等优点。它可实现表印和里印两种工艺，同时其优异的固化性能和低黏度是产能的有效保证。    

    3.溶剂型油墨    

    溶剂型油墨一般使用在凹印中，由颜料、固体树脂、挥发性溶剂、填充料和附加剂组成。凹印油墨的颜料成分大多数为有机颜料。有机颜料中含有铅、铬、汞、铜等金属元素，具有一定的毒性。溶剂型油墨是印刷业中最大的污染源，2004年世界油墨年产量大约在350万吨，溶剂型油墨平均占30％～40%，而每年全世界由油墨带来的有机溶剂的用量高达100万吨以上。此外，油墨中还含有对人体危害较大的重金属元素。连结料中含有40％～50%的有机溶剂，长期接触会损害人体的皮肤。空气中有机溶剂含量高，被动吸入对呼吸系统会造成伤害。另外油墨中使用较多的有机溶剂，还会与空气中的一些气体发生化学反应，产生臭氯及烟雾，严重污染空气，对各种植物的生长影响较大，破坏生态平衡。所以传统的凹印溶剂型油墨有趋于淘汰之势，取而代之的是醇溶性复合塑料油墨、无苯化溶剂油墨和水性油墨。    

    由于水性凹版油墨还不能够全面替代甲苯类油墨，所以油墨行业一直在努力开发可以被环境接受的醇溶性油墨。醇溶性油墨能够有效解决甲苯类油墨对健康所产生的伤害和溶剂残留影响包装食品质量等问题。在欧洲和美国，这种发展已成为一种趋势。在亚洲，如新加坡、韩国等国家，甲苯类油墨正在被淘汰，将被醇溶凹版油墨所代替。醇溶性油墨现已在国内凹印行业得到了广泛应用，可以预见在不久的将来，醇溶性油墨将占据中国收缩标签油墨市场的一定份额。    

    4.水性油墨    

    水性油墨一般在柔性版印刷中使用。水性油墨与溶剂型油墨的根本区别在与水性油墨使用的溶剂是水而不是有机溶剂，明显减少了VOC排放量，能防止大气污染，不影响人体健康，不易燃烧，墨性稳定，色彩鲜艳，不腐蚀版材，操作简单，价格便宜，印后附着力好，抗水性强，干燥迅速，故特别适用于食品、饮料、药品等包装印刷品，是世界公认的环保型印刷材料，也是目前所有印刷油墨中惟一经美国食品药品协会认可的油墨。目前，美国收缩薄膜产品印刷中有40％采用水性油墨，其他经济发达国家(如日本、德国、法国等)在薄膜印刷中使用水性油墨的用量也越来越多。据有关资料报道，在美国，符合VOC排放规定的水性墨，必须达到使用状态的油墨组成中挥发成分比例在25％以下，水分在75%以上；水分少的油墨在使用状态下，不挥发的成分在60％以上这两个标准。    

    目前凹印中水性油墨也有了长足的进展。北京英科凡化工产品有限公司出产的WE型塑料薄膜凹版水性油墨以水为主要溶剂，以多种高分子聚合物为成膜物质，并配以高级有机颜料、无机颜料和多种助剂，符合环保要求，在表面张力达到(3.6～4.2)×10-2N/m的BOPP、PE、PET等塑料薄膜上有良好印刷性能和附着牢度。经彩印包装厂在BOPP膜上以70米/分钟的速度实际印刷后表明，其

    印刷效果和性能可以达到以芳香烃为主要溶剂的同类产品水平。    

    但是凹印中不但水性油墨本身需要先进的技术，而且凹印设备及印刷版辊也需要改进。例如，将槽深大约38～42μm腐蚀或雕刻版滚筒改变为槽深大约24～28μm激光制版辊筒，还需要更有效、更强力的干燥设备以及必须使用耐腐蚀材料制造的印刷版滚筒、墨泵和刮刀等组件,这些改造需要相当的投资。    

    干燥时间仍是水性油墨应用中最大的问题，除非印刷机配有足够的干燥设备，否则印刷速度会因之而受影响。这也是影响水性油墨取代溶剂型油墨进程快慢的最重要因素。    

    由于水性油墨溶于碱性溶液，使得水性油墨在高磁性环境中应用受到限制。    

    水性油墨在冷冻食品包装上的耐候性也较差。