PVC塑料水性凹印油墨研究試制及性能分析

周剛

摘要：凹版水性油墨目前主要應(yīng)用于印刷紙張類包裝印刷品，塑料水性凹印油墨的應(yīng)用研發(fā)已成為油墨研究領(lǐng)域的焦點(diǎn)和熱點(diǎn)。由于水性油墨的節(jié)能環(huán)保優(yōu)勢突出，水性油墨代替溶劑型油墨是印刷業(yè)及油墨制造業(yè)發(fā)展的必然趨勢， 而且這種趨勢也越來越緊迫。塑料水性凹印油墨基墨的制備方法是采用高速研磨分散方式，將基墨與水溶性樹脂、助溶劑和助劑按一定比例混合試制油墨樣品。通過測試油墨樣品的相關(guān)性能，探討了水性油墨與溶劑型油墨的對比。

關(guān)鍵詞：水性油墨；綠色環(huán)保；生產(chǎn)工藝；應(yīng)用研發(fā)

中圖分類號：G43 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）06（b）-0000-00

當(dāng)前，隨著石油、煤炭等資源日益枯竭以及人們環(huán)保意識的增強(qiáng)，在印刷中開發(fā)利用節(jié)能環(huán)保油墨已成為油墨發(fā)展要考慮的關(guān)鍵問題，其中水性油墨是當(dāng)前研究探索的一個熱點(diǎn)方向。水性油墨與目前常用的溶劑型油墨對比，其主要優(yōu)勢體現(xiàn)在水性油墨的連結(jié)料使用水作為溶劑，在應(yīng)用過程中能夠有效減少有機(jī)揮發(fā)物（VOC）的排放量，對人體無傷害。水性油墨是當(dāng)今世界公認(rèn)的經(jīng)濟(jì)、環(huán)保型油墨，也是目前唯一獲得美國美國食品藥品監(jiān)督管理局（FDA）認(rèn)證的油墨。當(dāng)前，水性油墨在塑料薄膜的應(yīng)用方面還存在一些問題，主要是由于承印物的表面吸收性差及油墨的印刷適性不良引起的。筆者在PVC塑料水性凹印油墨應(yīng)用方面存在的問題做了一些研究，并對比溶劑型油墨做了一些探討。

1 水性油墨的研究試制

水性油墨傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝基本上是分兩步進(jìn)行：首先是將水溶性樹脂、顏料、助劑和溶劑（水）等混合，利用高速分散機(jī)攪拌、分散、研磨來制備水性油墨用色漿；其次是將制備好的色漿與輔助劑、溶劑水等混合攪拌，通過研磨分散生產(chǎn)出水性油墨。

采用上述方法研制生產(chǎn)的塑料水性凹印油墨，在印刷工藝過程中總是表現(xiàn)出水性油墨的印刷品著色力不強(qiáng)、油墨與塑料薄膜之間的附著牢度不佳及印刷品光澤度低等不利問題。筆者通過長期研究和試驗(yàn)，本項(xiàng)目擬采用特殊合成和乳化的創(chuàng)新型三步驟生產(chǎn)工藝流程，通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示水性油墨的各項(xiàng)印刷適性指標(biāo)得到了進(jìn)一步提升。

1.1水溶性合成樹脂配方研究

聚酰胺（二胺+順丁烯二酸酐+C16二聚酸）50%、丙烯酸20%、季茂四醇6%、氧化鎂5%、松香（其余）15%、交聯(lián)劑5%等物質(zhì)通過反應(yīng)斧在250～260℃下進(jìn)行攪拌、反應(yīng)和聚合，制成水溶性合成樹脂備用。

1.2水溶性樹脂油配方研究

水溶性合成樹脂（45～60%）、AMP-95（10～20%）、溶劑水（30～40%）等物質(zhì)通過反應(yīng)斧在75～85℃下進(jìn)行反應(yīng)、攪拌和乳化，制成水溶性樹脂油備用。

1.3水性油墨配方研究

水溶性樹脂（55～65%）、顏料（15～35%）、溶劑水（15～25%）、助劑（2%～10%）通過分散、研磨和過濾等工藝技術(shù)，制成最終的塑料水性凹印油墨產(chǎn)品用于實(shí)驗(yàn)測試。

2 水性油墨與溶劑型油墨對比分析

本文所用的溶劑型油墨為當(dāng)前企業(yè)常用的油墨品牌，測試方法按照國標(biāo)規(guī)定方法測試。

2.1印刷適性測試分析

油墨的印刷適性包括著色力、干燥性、附著牢度等方面，兩種油墨測試條件相同，相關(guān)數(shù)據(jù)如表2.1所示。

表2.1 水性油墨與溶劑型油墨相關(guān)性能分析表

油墨種類 著色力（%） 細(xì)度（um） 粘度（s） 附著牢度 初干性（mm·（30s）-1）

溶劑型 <=98 <=18 <=20 好 8

水性 >=99 <=6 <10 好 14

從表中數(shù)據(jù)對比分析可知，在相關(guān)印刷適性方面水性油墨基本達(dá)到了溶劑型油墨的技術(shù)指標(biāo)，在部分指標(biāo)上甚至超過了溶劑型油墨。由于水性油墨自身性能的影響及印刷機(jī)設(shè)備烘干設(shè)施的不完善，使得水性油墨的干燥性很難達(dá)到良好的效果。

2.2油墨使用成本分析

對于印刷企業(yè)而言，在當(dāng)前競爭日趨激烈的情況下，經(jīng)濟(jì)效益、印刷耗材的成本是要考慮的重要因素。相關(guān)數(shù)據(jù)如表2.2所示。

表2.2 成本情況表

油墨種類 油墨量/（g·m-2） 單價(jià)/（元·kg） 成本/元

溶劑型 5 26 100

水性 4 40 105

水性油墨固體成分含量高、油墨的著色力強(qiáng)，所以印刷同樣的面積的印刷產(chǎn)品油墨用量比溶劑型油墨的用量約少45%左右，同時考慮水性油墨的干燥速度問題，其烘干要求高于溶劑型油墨導(dǎo)致能耗高，該部分成本可以和溶劑型油墨中使用的溶劑相抵，但同時水性油墨的連結(jié)料中主要介質(zhì)是水，價(jià)格起伏小，不會像溶劑型油墨當(dāng)中使用的有機(jī)溶劑隨市場變化的波動大，綜合以上各因素考慮，即使水性油墨價(jià)格比溶劑型油墨高，其實(shí)際使用成本仍然低于溶劑型油墨或與之持平。

2.3節(jié)能減排環(huán)保性能

水性油墨與溶劑型油墨對比最大的優(yōu)勢是環(huán)保，主要是水性油墨在使用中有機(jī)物揮發(fā)量極少、有害溶劑殘留量及有機(jī)溶劑的使用量極少，測試數(shù)據(jù)如表2.3所示、表2.4。

表2.3 有機(jī)溶劑揮發(fā)量

油墨種類 有機(jī)溶劑揮發(fā)量/（g/l） 溶劑殘留量/（mg/m2） 有機(jī)溶劑使用量/kg

溶劑型 5 4 0.5

水性 <=3 0 0

表2.4 產(chǎn)品重金屬檢測指標(biāo)

砷 汞 鉻 鎘 銻 硒 鉛

標(biāo)準(zhǔn)要求

（mg/kg） ≤25 ≤60 ≤60 ≤75 ≤60 ≤500 ≤90

實(shí)測結(jié)果 未檢出 未檢出 未檢出 未檢出 未檢出 未檢出 13.5

溶劑型油墨的干燥是依靠油墨中有機(jī)溶劑的快速揮發(fā)，所以溶劑型油墨當(dāng)中的使用的溶劑一部分揮發(fā)到空氣中、一部分殘留在承印物表面，都會對環(huán)境及人體造成傷害，而水性油墨由于不使用有機(jī)溶劑故不存在類似問題。同時，在油墨當(dāng)中未檢出有砷、汞、鉻、鎘、銻、硒等重金屬物質(zhì)，鉛的含量也遠(yuǎn)小于標(biāo)準(zhǔn)值，主要是油墨制造過程中添加的顏料當(dāng)中含有及少量的無法避免的鉛。

3 結(jié)語

水性油墨的環(huán)保性能優(yōu)勢明顯且市場前景好，義烏市獲批國際貿(mào)易綜合改革試點(diǎn)后進(jìn)一步拉動了外貿(mào)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。但同時，對于出口到歐美等發(fā)達(dá)國家市場的包裝印刷品的檢測要求更高，尤其對使用溶劑型油墨的塑料類制品已基本上難以通關(guān)，因此研發(fā)應(yīng)用水性凹版油墨迫在眉睫。通過對上述油墨性能分析，筆者研制的此款塑料水性凹印油墨具有如下特點(diǎn)：油墨儲存穩(wěn)定性好不易產(chǎn)生沉降物，印刷耐水耐氣候性好性能比較穩(wěn)定，印刷轉(zhuǎn)移性能良好及油墨與塑料薄膜間的附著牢度好，基本上同溶劑性復(fù)合蒸煮油墨類型相當(dāng)；水性凹版塑料油墨有良好使用性價(jià)比，單位面積印刷材料上的印刷成本下降；環(huán)保性能好，可以用于外貿(mào)出口類包裝印刷品的印刷。

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