柔版水墨的配方设计要素

柔版水墨的配方设计要素

摘要：本文从印刷实际使用的效果出发，介绍了柔版水墨的配方设计要点、固化性质和应注意的技术控制指标。

关键词：水性油墨、干燥成膜、技术控制、PH值

水性油墨作为一种新型印刷油墨，没有溶剂性油墨中某些有毒、有害物质在印刷品中残留和对包装商品的污染，改善了总体环境质量。所谓水性油墨主要是以水为溶剂经科学加工而成，水性油墨与其他印刷油墨相比，由于不含挥发性有毒有机溶剂，故在印刷过程中对印刷机操作人员的健康无不良影响，对大气环境及印刷品本身均无污染。由于水墨具有不易燃的特点，还可消除印刷车间易燃易爆的隐患，有利于安全生产。

当然，现在水墨与油墨的适用范围不尽相同，油墨以胶印为主，水墨以柔印、凹印为主。在欧美和日本等发达国家，水墨已经逐步取代油墨，成为除胶印外其它印刷方式的专用墨。以美国为例，95%的柔版印刷品采用水墨，80%的凹版印刷品采用水墨。

 一、水基柔性版油墨概念

水性油墨由水性高分子树脂和乳液、有机颜料、溶剂（主要是水）和相关助剂混合而成。水性油墨具有不含挥发性有机溶剂，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。

水性油墨是由水溶性树脂、高级颜料、溶剂和助剂经科学复合加工研磨而成。水溶性树脂在油墨中主要起连结料的作用，是使颜料颗粒均匀分散，使油墨具有一定的流动性，并提供与承印物材料的粘附力，使油墨能在印刷后形成均匀的膜层。油墨中的色相主要取决于颜料，颜料是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，因此能够呈现一定颜色。一般要求颜料具有鲜艳的色泽、适当的着色力和遮盖力，以及较高的分散度。此外，根据使用目的的不同，还可以具有不同的耐抗性。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。水性油墨的溶剂主要是水及少量乙醇。

水性油墨的性能要求

 ①长期存放沉淀后，经搅拌后应很容易再分散。

 ②要有良好的流动性能和黏度。

 ③有良好的储存稳定性。

 ④于燥性能要快而恰当。

 ⑤不能对印版及印刷机有任何不良影响。

二、水性柔性版油墨配方的技术依据

1.水性连结料的中和成盐机制

水性油墨采用水性连结料。经常选用的连结料选用的树脂有：松香改性马来酸树脂、水溶性丙烯酸树脂、苯乙烯改性马来酸树脂、聚酰亚胺树脂、虫胶、酪烷等。

水性连结料基本分为三类：水溶性、碱溶性和扩散性聚合物。许多高分子（水溶性）原来并不溶于水或仅部分溶于水，只有添加一种酸或碱，才因电离作用而溶于水。典型的例子是聚丙烯酸和聚酰胺分别是阴离子和阳离子型电解质。这些物质水溶液的pH值与它的黏度、絮凝效果、稳定性、分散性等密切相关。故在水溶性聚合物的分子链上含有一定数量的强亲水性基团，如羧基、羟基、胺基等，但这些极性基团与水混合时多数只能形成乳浊液。而羧酸盐能溶于水，因此水溶性连结料的制造往往是使用高酸态的合成树脂，再以胺中和成盐。

目前油墨行业主要采用的是丙烯酸树脂连结料，其在光泽度、耐候性、耐水性、耐化学性和耐污染性等方面都具有显著的优势，在直接分散溶解或合成分子乳胶时都具有优良性能。

2．挥发、渗透、固化反应或三者兼有的干燥成膜机制

水性油墨附着在承印物上之后，便从液态变为固态的皮膜，粘接在承印物上，这一变化的过程称为水性油墨的干燥。水性油墨的干燥分两个阶段完成：水性油墨由液态变为半固态，不能再流动转移，是水性油墨的初期干燥阶段，用初干性表示；半固态水性油墨中的连接料的主体部分发生物理或化学反应完全干固成膜，是水性油墨的彻底干燥阶段，用彻干性表示。水性油墨印刷晶彻底干燥后，具有很强的抗水性或耐摩擦性。水性油墨的初干阶段和彻干阶段统称为水性油墨的固着干燥。根据不同的印刷基材，水性油墨的干燥方式有挥发、渗透等方式。一般来说，印刷工艺以及相应的干燥方式决定所用的油墨配方体系。为满足柔性版印刷的工艺要求及水性油墨自身的特点，根据不同的印刷基材，水基柔性版油墨的干燥方式有挥发、渗透、固化反应或三者兼有。 

 (1)挥发干燥机制

 对于承印物为非吸收性基材的柔性版印刷，其干燥方式主要以挥发干燥为主，即采用树脂／溶剂的油墨体系，具体原因如下。

 ①柔印机速度很快，一般速度可达80～200m／min以上。一般来说第一色印完到第二色印刷，其间隔仅几秒到零点几秒。对于非吸收性基材，在所有的干燥类型中，仅挥发干燥可满足这一要求。

 ②只有墨膜中的液体尽快脱出，才能使油墨迅速干燥，如利用沸点不高的溶剂有瞬间挥发的特性。快干性也要求油墨为低黏度而且稀薄的液体。

油墨的干燥速度首先取决于油墨中溶剂的挥发速度。油墨中溶剂的挥发，主要存在如下影响因素。

 a．不同树脂对溶剂挥发速度的减缓程度不同。溶解度越大的树脂，溶剂越难以脱出，挥发速度越低。

 b．颜料在油墨中所占的比例越大，溶剂的挥发速度越低：颜料粒子的半径越小，比表面积越大，溶剂的挥发速度越低：不同种类的颜料对溶剂的脱出性不相同。

 c．环境温湿度的影响。印刷车间室温越高，溶剂的挥发速度越快，反之则慢。室内空气流通，溶剂挥发快，若室内比较闭塞，溶剂挥发就慢。所以柔印机都配有加热和排风系统。

 (2)渗透吸收干燥

渗透吸收干燥主要是依靠纸张对水性油墨的渗透吸收而固着干燥。当水性油墨与一个多孔表面如纸张接触时，将会有一部分连接料渗入纸张表面结构上有缝隙的部位，颜料留在承印物表面，而完成其干燥过程。在这个过程中，水性油墨已经成为固体纸张的一部分了。渗透干燥型水性油墨只能在吸收性材料(如纸张)表面印刷，干燥方式以渗透吸收为主。连接料向纸张内部渗透的程度与纸张内毛细管吸力成正比，即纸张的吸墨性取决于其内部的疏松程度，也就是纸张的紧度和组织匀度。实际印刷时，还应考虑印刷压力、压印时间、油墨黏度的影响。

油墨固化和干燥过程与油墨对吸收性基材的渗透关系很大。渗透量大少或太浅，油墨黏着不牢，且不易干燥。但是，渗透量太大或太深，就会造成透印问题，也会降低油墨光泽。

3.水性油墨的色料

色料通常使用耐碱性颜料,包括有机颜料和无机颜料,要求在水中分散性较好,其本质上与溶剂油墨中的色料相同。一般的要求就是需要色彩鲜艳和着色力强的颜料。有时为了提高油墨的色强度和改善黏度，也可以使用染料。各种颜料都要经过阴离子、非离子表面活性处理改善水的表面张力和极性，有利色剂分散，未经处理的色剂分布不均匀而不利于印刷。

染料由于溶于连结料中，所以着色力大，色相鲜明，流动性好。制造水墨时不需要调墨工序，但油墨耐水性和耐光性差。颜料以颗粒状态分散于连结料中，为了提高着色力，使颗粒分散均匀，需要调墨工序。碱性染料中的若丹明、维多利亚等耐光性虽弱，但色相鲜明，着色力大，因此常用作软包装的印刷油墨。颜料和染料在油墨中的比例视着色力的强弱而定，对于有机颜料，其着色力强，密度轻，所占比例应该小一些，对于无机颜料，所占比例应大一些。

4.水性油墨的溶剂

水性油墨选用的溶剂首先是水，但需要的是纯水（无菌水）类。醇类主要是异丙醇、乙醇等。水占主要成分，而醇类仅占水的5%至6%或20%至30%。