影响水墨彩印品质的主要因素分析

 一、水墨转移故障的理论分析

    水性油墨尤其是水可洗油墨在其结构上的不同是PH值的上升；油墨的价位随市场竞争而被迫采用无机颜料，其结果带来了彩色水墨的不稳定——变深、变暗、褪色消光（光泽差），已成为国内外同行共同研究的重点之一。

    我们知道：彩色水墨的化学稳定性与油墨体系所选用的色料的化学性质有关。一般无机化合物颜料比有机化合物的化学性质活泼，这是因为无机化合物溶于水，并容易被电离成离子，离子间的反应在瞬间即可完成，而有机化合物颜料则相反。所以讲：适用在水墨中很容易水洗，相对对环境污染也小，但化学稳定性差，例如当有机铬黄在遇碱后极容易变成红色。

    另一焦点是我们往往偏重采用对比色来加强对视觉的刺激——并置之后的鲜明、醒目的感觉个性。利用色性相互矛盾的色彩将其并置在一起，以极不协调的手法去加深消费者对包装印刷装潢的印象。但孰不知水墨三原色体系采用有机和无机不等量时，其对比色含量（面积、明度、彩度）发生变化时，对比的强烈程度也会发生变化，当在遇酸碱时往往会出现短暂的调和，随着时间的推移，并置的彩墨将由深到暗或变浅、褪色而无光泽。

    无论是水墨体系中有机颜料遇到酸导致颜色色相变深变暗，还是水墨体系中无机颜料遇到碱后，颜色色相变深变暗直至褪色，都在所难免——即亮度（光泽）降低。这种物理或化学的变化，与常说的三原色不等量或纯净度及灰平衡形成的色相偏差事故不同，大多是因为水墨中混有呈两性的少数金属氧化物而引起的——它们遇强碱呈酸性而变深变暗；遇强酸呈碱性褪色消光。虽降低了因光泽导致眼睛的疲劳，识读效率上升，但往往会因光泽的偏差很难达到商标、产品样品的包装装潢外观亮丽效果，在评定水性彩色油墨质量时，往往以同类产品为依据。但只有一点是一致的——PH值。

    在围绕着pH值探索水性彩色油墨时，我们查阅了阿仑尼乌斯、布朗斯物、劳莱、路易斯等对酸碱方面的权威性理论论断，总结出这种现象是：在水溶液中既能电离产生氢氧根（OH-）又能电高产生氢离子（H+）才会发生两种相互接触的金属，相互扩散到内部等现象。便会明白由于上述的缘故，加大碱量使水墨体系，尤其是碱性的印刷墨膜在承印物上之后处于不稳定的状态（残存的微量碱暂时被封闭，一旦接触了水，墨膜便会被破坏），并在外力的作用下滴液的墨液由球形变成了不规则的混合体，尔后形成的干燥墨膜表面粗糙而无光。

    在水墨的故障方面虽然很少出现触变性体系和震凝性体系，但在这里不妨就这一问题来逐步分析。上述的不同点无非是：前者是在一定切速下，切力随时间减少，后者则反之，把握不好，不是颜色色相难以稳定，就是给印刷带来无尽的难题。多年来，在我们讨论触变性时，往往忽略了间接的触变原因，最简单的鉴别方法是：震凝性的水墨体系是在外界有节奏的震动下变成凝胶，其节奏震动可以是轻轻敲打，有规则的圆周运动或摆式搅动等，即若无外界作用就不能造成水墨形成凝结，当那固体含量达到1％－2％左右，而且粒子不呈对称性时，其形成凝胶完全是粒子走向排列的结果。

    从微观结构来看，我们观察水墨触变这种故障原因的另一类型——胀性水墨体系的特点是：当外切取消后，油墨体系的粘性立即“稀化’。胀性水墨体系的悬浮体是高浓度而低粘性的。

一般固体含量高达40％以上，润湿性能良好。如果我们升温或增大pH值，当浓度降低而粘性提高时或适量添加部分水，不会像凝性的水墨。当外切力去除后，该体系仍会保持凝固状态（这种现象虽然很少，一旦出现确实令人十分头痛），至少有一段间是凝固状态，然后再稀化。但水墨完全抗水、褪色已无法避免。
    我们知道：触变结构在从有结构到无结构，或者从结构的拆散作用到结构的恢复作用是等温可逆转换的过程。其二是体系结构的这种反复转换与时间有关，即结构的破坏和形成是时间的函数。同时，结构的机械强度变化也与时间有关。这种物体在切力作用下产生的水墨体系的形变（若f／D比值会暂时降低，该体系便有触变性），可以被看成是水性彩色油墨体系在恒温下“凝胶——溶胶”之间的相互转换过程的表现。粘度较大的水墨在外力搅动下，其凝结状态遭到破坏，静止后，随着时间的增长，随着环境温度的下降，其凝结状态渐渐增加，直至恢复原来的状态。

    人们知道：在水溶胶中加入一定量的高分子化合物或缔合胶体，80年代以前对这种能显著提高溶胶对电解质的稳定性，称之为“保护作用”；80年代以后则称为“空间的稳定性”。无论怎样称谓，就像千百年来在墨汁体系利用动物胶便能使炭黑稳定地悬浮在水中。对轮转水墨（柔性凸版印刷油墨或凹版印刷油墨）要求虽没有触变性，为广使水墨稳定，往往采用乳液和溶液连结料搭配的方法便可实现贮存期间的稳定性，但这种制造油墨的方法虽比单一树脂溶液科学一些，并能避免水墨在贮存印刷使用中沉淀或分层，但难免会出现不同程度的触变性，严重时油墨不易从墨桶倒出来，经搅拌后，轻则影响着印刷油墨转移的正常流动性，重则会影响着水墨在墨斗及泵管输墨甚至堵塞管道而传递不出油墨。一句话：科学的pH值控制始终左右着触变性，尤其关系到水墨包装印刷的图文效果。

    二、包装彩印故障的原因分析

    围绕彩印这一问题，我们分析了制备水墨过程中由于碱、氨、胺中和剂过快添加或不科学的添加量，忽略了颜料一开始不是全部而是部分地被逐渐地润湿的原理从而破坏了颜、染料的表面结构，当刮样或印刷后，墨膜的光泽便会降低，甚至完全没有了光泽度。同时水分子的过量添加也会降低其光泽。但这两类的根本区别是：前者是强碱导致絮凝的水墨体系中颜、染料或酸性化后水墨体系流挂造成的——颜色色相的深暗浅淡、消光褪色；而后者则是水的过量挤入，使其粘度急速下降（如高光泽的粘度往往为45-60s／涂-4杯·25℃，当再加入17.5％的水后，其粘度便急速下降到18－25s／涂-4杯·25℃，形成无光泽或微光泽度的包装印刷墨膜／250g箱板纸）。这是由于固体树脂含量的减少造成的，由颜色色相的浓艳到稀淡，虽然加水后，表面看来处于安定卷曲状态的高分子连结料，一旦有外力的作用会使链段结构伸展直至分子断裂而使印刷出的图文墨膜没有了光泽度）。

    另一种情况是：为了降低材料成本，完全采用仅有330分子量的天然松香，为达到水墨体系空间的稳定性，近年来，我们在数十种不引起化学性质改变的无机材料中，利用四面体的水合二氧化硅的多孔形态作为缔合胶体，使之能稳定地吸附在低分子量的松香溶胶粒子的表面上，形成一层保护膜，把亲液性基团伸向水中，既可消除触变又能提高其水可洗性，并具有一定的厚度，尤其是当超过5％之后，包装印刷的墨膜形成了一层短稠厚的低分子墨膜，这时则更会降低水墨粘度，如果增加了浓度，则既会影响印刷转移的流动性，又会影响光泽的提高，原因是：在缔合放热的过程中升高了油墨体系温度而减弱了松香分子的缔合倾向。
对此，我们选用仪征天扬化工厂的TM－200S偶联剂（增粘剂）来改善树脂溶液的胶接头强度，增加胶液对胶粘表面的粘附力，从而有效地防止胶层从胶接表面脱落和剥落，既促进了油墨体系胶液耐湿热作用的性能，又增加了一些难粘材料和低分子树脂溶胶、颜填料之间的胶接强度及包装印刷墨膜的光泽度和水可洗性。这就是漆膜要硬，墨膜要软之别。
    其次是采用耐碱性颜料或染料或填充料。染料大都用于不太需要耐光性的轻包装水墨。

    树脂（无论是天然的或是合成的，无论是高分子还是低分子树脂）都需具有分散性、转移性、快干性、光泽度以及耐磨擦性。日前虫胶甚至丙烯酸树脂等已被纯松香树脂所取代（用前须检验）。传统的升温改性的制造树脂液连结料的旧方法，现已被常温制造松香树脂液连结料的新方法所取代，一个几乎完全不污染环境的绿色油墨已在市场上受到了人们的青睐。

    溶剂，传统生产为蒸馏水（离子水最佳），尤其需加乙醇或异丙醇，而现在市场大多采用自来水或地下水，在严格遵循pH值指数下，微量添加具有活性、起架桥并具有增粘的TM-200S偶联剂已成为制造水墨的新方法。

    三、有待解决的主要技术问题

    除了上述已讨论的成败经验外，下面列举一些虽能够克服，但又极易重复上述已犯的错误。本文提示出来，供大家商榷。

    1．例如用旧松香树脂制成的水墨，在偏酸的钛白粉或炭黑制造的白墨或黑墨中添加碱性过量的连结料，往往因酸碱的二次中和而导致油墨流动性差、堆版，形成包装印刷墨膜无光泽。

    2．过量加入廉价的滑石粉，水墨容易流挂而不易着墨（而用在丙烯酸水墨则反之）。

    3．过量加入单一消泡剂，墨膜中泡沫在固化干燥前无法避免化学针孔，而当固化干燥后，印刷墨膜会导致网纹的桔皮状，既使采用加大填充剂的方法加以消除，但留下的墨膜色相仍偏差大。

    4.作为缔合物的水合二氧化硅或镁盐，当增稠抗沉的目的达到之后，墨膜仍会有一定的光泽度，过量就适得其反。

    5．色原或碱性染料虽用量少，水可洗好，但在接触柔性凸版及人的皮肤后不易洗净。

    6．无机颜料虽能克服水可洗性，但印刷油墨极易沉淀或分层，墨层增厚，网点扩大或丢失。

    7．水墨的过分分散往往会加剧其体系颜填料的溶胀，聚集而返粗或凝结时，比用错某种活性溶剂分子发生缔合而形成墨粒大小集聚体更难以控制。

    8．不耐碱的颜填料含量太高时，会导致水墨屈服值太高，丝头变短，而成乳酪状的水墨膨胀后，印刷油墨易堆版，颜色变浅比吸油过量、抱团、分散不匀导致的包装印刷颜色变浅更难以解决……

    总之，在改变上述八种疑难点，我们总是尽量采用相对密度相同、但颗粒核大小不相等的颜料、填料进行调兑，或采用相对密度不相同，颗粒核大小也不相等的颜料、填料进行调兑，都会使絮凝、聚结状态得到根除。但涉及到绿色水溶性水可洗油墨的八大问题，集中的几点分别是：

    1.pH值的控制；

    2．材料的选择及生产工艺；

    3．氨、胺、碱添加顺序及快慢和多少的影响；

    4.中和剂的选型、含量、纯净度的影响；

    5.承印物的厚薄和白度及pH值高低的影响；

    6．辅助剂的性能、性质及墨膜层厚度的影响；

    7.包装印刷机的压力大小及助溶剂的影响；

    8．颜填料特别是无机与有机的对比量（面积、明度、彩度）发生变化时，对比的强烈程度及调和程序的影响；

    9．车间环境及温度、湿度和印刷机械、印刷版面的洁净度的影响等因素，都值得我们一一进行探索和交流。

信息来源：中国包装工业 作者：刘家聚