UV膠印油墨的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀研究

蔡小瑞,劉珈序,曹國榮

(北京印刷學(xué)院,北京 102600)

近年來,全球油墨年產(chǎn)量約為420～450萬噸,其中我國油墨產(chǎn)量約占全球油墨總產(chǎn)量的17%,我國已成為全球第二大油墨生產(chǎn)制造國。據(jù)統(tǒng)計(jì),2019年我國油墨年產(chǎn)量達(dá)到79.4萬噸,其中膠印油墨占比36%,柔印和凹印合計(jì)占比42.8%,UV油墨占比9.2%[1]。隨著建立可持續(xù)、環(huán)境友好型社會的呼聲越來越高,UV油墨作為環(huán)保型油墨之一在行業(yè)內(nèi)日益普及。

UV膠印油墨,主要是由預(yù)聚物、稀釋劑、光引發(fā)劑、顏料、助劑和填料經(jīng)攪拌、研磨而成的。其干燥機(jī)理是利用紫外光照射光引發(fā)劑,令其吸收紫外光輻射能并分解成自由基,從而引發(fā)預(yù)聚物發(fā)生聚合、交聯(lián)接枝反應(yīng),在短時(shí)間內(nèi)固化成三維的網(wǎng)狀高分子聚合物,形成硬膜。因其良好的印刷適性、附著力及墨膜光澤度高、耐抗性好、固化速度快、低VOCs排放、生產(chǎn)時(shí)停機(jī)不會結(jié)皮、免噴粉等優(yōu)勢,廣泛應(yīng)用于高檔煙、酒、保健品及化妝品包裝[2]。

標(biāo)準(zhǔn)化作為促進(jìn)企業(yè)發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步的重要手段,已經(jīng)成為企業(yè)自主創(chuàng)新不可或缺的重要組成部分。企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)是體現(xiàn)產(chǎn)品個(gè)性化要求和技術(shù)創(chuàng)新水平的載體。通過標(biāo)準(zhǔn)信息公開服務(wù)平臺,企業(yè)可以向消費(fèi)者公開自己的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)。這大大提高了企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化的效率,提供了精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)支持,尤其是對企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化管理[3]。論文對企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)信息公共服務(wù)平臺上所有公布現(xiàn)行有效的UV膠印油墨企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了梳理和分析,為企業(yè)及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)修訂時(shí)指標(biāo)(值)及其檢測方法提供了參考。

一、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定現(xiàn)狀

UV膠印油墨的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定時(shí)規(guī)范性引用文件主要有GB 38507—2020《油墨中可揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOCs)含量的限值》、QB/T 2826—2017《膠印紫外光固化油墨》、QB/T 5478—2020《紫外發(fā)光二級管光固化膠印油墨》、QB/T 2930.1—2008《油墨中某些有害元素的限量及其測定方法

第1部分:可溶性元素》、QB/T 2930.2—2008《油墨中某些有害元素的限量及其測定方法 第2部分:鉛、汞、鎘、六價(jià)鉻》等國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),在此基礎(chǔ)上結(jié)合市場需求與企業(yè)自身的實(shí)際生產(chǎn)技術(shù)能力形成企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

二、數(shù)據(jù)梳理分析

表1是8家企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和2項(xiàng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)具體指標(biāo)對照表。

三、分析方法

對表1中8家企業(yè)提及的19技術(shù)指標(biāo)匯總,再與現(xiàn)行有效的2項(xiàng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中的指標(biāo)對照,得出企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的異同,可以更進(jìn)一步了解企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的制定現(xiàn)狀,同時(shí)也為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定不足之處提出修改意見。

四、分析結(jié)果——企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)異同

(一)細(xì)度

細(xì)度是指油墨或涂料中的顏料、填料等粉狀物質(zhì)被研細(xì)分散在連結(jié)料中的程度,以微米(μm)表示。[14]如果油墨細(xì)度過大,在印刷過程中容易產(chǎn)生傳墨、勻墨不均勻問題,嚴(yán)重時(shí)會堵墨斗,導(dǎo)致油墨不能正常下墨,造成油墨的轉(zhuǎn)移性下降,長期使用將磨損版材和墨輥,減少墨輥的使用壽命。油墨細(xì)度過小的話,油墨轉(zhuǎn)移到紙張后,可能出現(xiàn)滲入紙張毛細(xì)管中的顏料粒子過多,則印刷品也會因?yàn)榧垙埍砻骖伭蠞舛冗^低而顯得墨色暗淡。如果油墨細(xì)度好,其濃度及光澤度相對也會提高[15]。表1中8家企業(yè)的細(xì)度指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)均高于2項(xiàng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)且其檢測方法均與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)不同,其中3家企業(yè)的指標(biāo)數(shù)值及檢測方法一致,另外5家企業(yè)采用不同的指標(biāo)數(shù)值及檢測方法。

表1 企業(yè)與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的指標(biāo)對照表

續(xù)表1

(二)著色力

著色力是指油墨的色濃度。著色力影響油墨的耐印率及其印刷時(shí)墨量的控制。油墨著色力小,供墨則多,膜層則厚,造成網(wǎng)點(diǎn)擴(kuò)大、糊版等質(zhì)量問題。其檢測方法:以定量的標(biāo)準(zhǔn)白墨將試樣和標(biāo)準(zhǔn)樣分別進(jìn)行沖淡,對比沖淡后的油墨濃度,以百分?jǐn)?shù)進(jìn)行表示[2]。表1中企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的指標(biāo)數(shù)值及檢測方法相同,但個(gè)別企業(yè)無此項(xiàng)指標(biāo)要求。

(三)光澤度

光澤度是指印刷品表面的油墨干燥后,在光線照射下,向同一個(gè)方向集中反射光線的能力[16]。當(dāng)使用光澤度高的油墨時(shí),印刷品的亮度大,色彩也顯得鮮艷。當(dāng)使用光澤度低的油墨時(shí),色彩就明顯變得暗沉了。表1中6家企業(yè)和2項(xiàng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)均未對該指標(biāo)進(jìn)行要求,只有1家企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)注了該性能指標(biāo)及相同的檢測方法。

(四)固含量

固含量是指從油墨中除去揮發(fā)物后固體物質(zhì)的百分含量[17]。其檢測原理是:將一定量的油墨樣品,在一定溫度下烘干至恒重,UV油墨需經(jīng)UV光固機(jī)固化,干燥后油墨的重量占干燥前油墨重量的百分比即為油墨的固含量。表1中只有2家企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了其指標(biāo)≥97%,且檢測方法相同,其余6家企業(yè)及2項(xiàng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)未規(guī)定該指標(biāo)及其檢測方法。

(五)固化

UV油墨通過紫外線照射會瞬間固化。固化速度影響油墨結(jié)膜效果,包括干燥程度、流平性、光澤度等,也直接影響印刷生產(chǎn)的速度,防止印張背面蹭臟,影響生產(chǎn)的效率。其檢測方法是:油墨在同等UV能量固化燈下的干燥時(shí)間及其干燥程度,稱之為油墨的固化速度,以m/mim表示[2]。表1中共有5家企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對該指標(biāo)進(jìn)行了規(guī)定,但這其中有2家企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)未標(biāo)明其檢測方法,另外3家企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及2項(xiàng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)均未提及該性能指標(biāo)。

(六)粘性

粘性可以定義為一種物質(zhì)的粘著性。在高速印刷作用,油墨的粘性必須低于臨界值,否則油墨不可能轉(zhuǎn)移并附著在承印物上。一般條件允許的情況下,油墨的粘性越高越好,粘性高的油墨在印刷小文字時(shí),印跡清晰,網(wǎng)點(diǎn)銳利。按印刷次序,第一色油墨粘性最大,并逐漸降低,以利套印,減小量大約在0.5～1的范圍內(nèi),否則在印刷過程中會出現(xiàn)油墨串色現(xiàn)象,比如黃的墨斗里出現(xiàn)少量藍(lán)墨,尤其是在墨斗兩端比較嚴(yán)重。粘性的測量可用粘性儀測得[14]。表1中10項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)的粘性指標(biāo)檢測方法參照GB/T 14624.5較GB/T 18723的指標(biāo)數(shù)值偏大。

(七)粘度

粘度是流體分子間相互作用而產(chǎn)生阻礙其分子間相對運(yùn)動(dòng)能力的量度,即流體流動(dòng)的阻力[18]。油墨的粘度是油墨流動(dòng)性中最重要的性質(zhì)。粘度的大小主要是由油墨本身的組份所決定的。如油墨的連結(jié)料的粘度大,則油墨的粘度也大,油墨中的溶劑種類與數(shù)量,顏料的比例和顆粒大小及其在連結(jié)料中的分散狀況,這些因素的總和形成了油墨粘度的差異。粘度過大,使油墨的傳布不流暢、不均勻,造成同一印刷面前淡后深等;粘度過小,使油墨的傳布不均,印刷層次不分明,墨色不飽滿,網(wǎng)點(diǎn)擴(kuò)大等。表1中有6家企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對該指標(biāo)進(jìn)行了規(guī)定,且檢測方法大都采用GB/T 13217.4—2008,但2項(xiàng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和2家企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)未涉及該指標(biāo)的規(guī)定。

(八)附著力

附著力是指墨膜與印刷物表面結(jié)合在一起的堅(jiān)牢程度。表1中只有3家企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對該指標(biāo)進(jìn)行了規(guī)定,其中1項(xiàng)是參照GB/T 9286—1998進(jìn)行檢測,指用多刃切割刀具在墨層上劃出系列規(guī)矩的小方格,以小方格涂層剝落比率衡量附著力;另5家企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)是參照GB/T 13217.7—2009進(jìn)行檢測,即UV油墨干燥固化后,用3M膠帶迅速反拉無明顯脫墨、脫粉。

(九)耐黃變性

UV油墨固化速度太快,且富含不飽和雙鍵,雙鍵轉(zhuǎn)化率達(dá)不到100%。使用于戶外的墨層常受到陽光、熱、潮濕、氧氣、油污、芳烴污染物及其他污染物的作用,即使在固化完全的情況下也極易發(fā)生墨層內(nèi)部聚合物鏈降解、重排或過度交聯(lián)所導(dǎo)致的老化行為,從而使涂層發(fā)黃而失去保護(hù)功能[19]。表1中只有1家企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了該性能指標(biāo),其他標(biāo)準(zhǔn)中均未提及。

(十)流動(dòng)度

油墨一般屬于塑性流體,需要增加一定的剪力,達(dá)到流體屈服值,油墨體系方可像理想流體一樣進(jìn)行層流流動(dòng)[20]。流動(dòng)性決定了油墨在墨輥上的轉(zhuǎn)移性及其印刷品顏色的穩(wěn)定性。其檢測方法:一定體積的油墨樣品在規(guī)定壓力下,經(jīng)一定時(shí)間,所擴(kuò)散成圓柱體直徑大小,以mm表示[2]。表1中各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的指標(biāo)數(shù)值都不相同,但其檢測方法一致,均為GB/T 14624.3,少量企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中未提及該項(xiàng)指標(biāo)。

(十一)有害元素總含量限值

QB/T 2930.2—2008《油墨中某些有害元素的限量及其測定方法 第2部分:鉛、汞、鎘、六價(jià)鉻》[21]中規(guī)定,油墨中鉛、汞、鎘、六價(jià)鉻的總含量應(yīng)小于100mg/kg。表1中6家企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及1項(xiàng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中未提及該項(xiàng)性能指標(biāo)。

(十二)有害可溶性元素的最大限量

QB/T 2930.1—2008《油墨中某些有害元素的限量及其測定方法 第1部分:可溶性元素》[22]中規(guī)定,油墨中鉛(Pb)≤90mg/kg; 砷(As)≤25mg/kg; 汞(Hg)≤60mg/kg; 鎘(Cd)≤75mg/kg; 鉻(Cr)≤60mg/kg; 鋇(Ba)≤1000mg/kg; 銻(Sb)≤60mg/kg; 硒(Se)≤500mg/kg。表1中企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定其指標(biāo)均相同,但仍有較多企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中未提及該項(xiàng)指標(biāo)。

(十三)揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOCs)限值

GB 38507—2020《油墨中可揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOCs)含量的限值》[23]規(guī)定該指標(biāo)≤2%。表1顯示除行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)外,僅有1家企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中提及該指標(biāo),且行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)與企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)所參考的檢測方法均不相同。

(十四)干燥性

油墨的干燥性是指油墨印在承印物表面后自然干燥的性能[24]。保證良好的油墨干燥性能,除了油墨本身添加的干燥劑和反干劑的比例要嚴(yán)格控制外,連接料的選用及用量尤其重要。在印刷過程中,如果印刷品表面油墨干燥速度慢,印刷品表面未干的墨膜就很容易蹭臟上一張印刷品的背面,造成印刷過底,嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量[14]。表1中較多企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)未提及該項(xiàng)指標(biāo),QB/T 2826—2017使用的光源為高壓汞燈或金屬鹵素?zé)?其指標(biāo)為≤3次;QB/T 5478—2020使用的干燥光源為LED光源發(fā)出的固定波段紫外光,其指標(biāo)為≤2次,該指標(biāo)與1家企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)相一致。

(十五)耐熱性

耐熱性是通過油墨印刷品在一定溫度、一定壓力、一定時(shí)間內(nèi)墨膜損傷的程度來評價(jià)油墨性能[25]。從表1可知,只有2家企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了此項(xiàng)指標(biāo)且指標(biāo)數(shù)值與檢測方法都不相同。

(十六)耐光性

油墨印在承印物表面后,在光線作用下,顏色會逐漸發(fā)生變化[26]。納米二氧化鈦或納米氧化鋅的改性劑的用量較高時(shí),改性UV油墨的穩(wěn)定性會降低,納米二氧化鈦的用量≥1.5%,改性黃色和黑色油墨的貯存穩(wěn)定時(shí)間下降明顯。納米氧化鋅添加量為2.0%時(shí),黃色和黑色油墨貯存穩(wěn)定性均<60天,穩(wěn)定性較差[27]。這是因?yàn)橛∷⒂湍械念伭蠒陉柟馄貢裣掳l(fā)生化學(xué)變化所致,所以耐光性好的印品,可以保存的時(shí)間會更長一些[28]。針對油墨這一特性,在企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中出現(xiàn)了UV膠印油墨耐光性[9]。其檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)按GB/T 22771.規(guī)定執(zhí)行。表1表明,只有2家企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了該指標(biāo),均為≥5級,檢測方法卻不同。

(十七)耐摩擦性

耐摩擦性是指油墨印刷品在一定的壓力下與測試紙相互摩擦一定次數(shù)后墨膜受損的程度[29]。測試方法:將待測油用膠印展色儀轉(zhuǎn)印于基材上,用紫外光照射,使其UV固化后,裁成300mm×60mm大小的樣品,將樣品固定在橡膠固定板上。膠版印刷紙裁成290mm×50mm大小的測試紙,固定在打磨頭上,選擇2kg砝碼,至于擺臂上。設(shè)置摩擦次數(shù),從200次開始,以20次為梯度。墨膜未被破壞的次數(shù)為該油墨的耐摩擦次數(shù),測試平行進(jìn)行兩次,結(jié)果應(yīng)一致[9]。表1表明,只有少量企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了此項(xiàng)指標(biāo)。

(十八)顏色

油墨顏色也稱為是色相[30],表1表明其指標(biāo)在較多企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定為近似標(biāo)樣,并用色差ΔE來衡量,QB/T 2826—2017《膠印紫外光固化油墨》中規(guī)定了油墨顏色≥4級,檢測方法基本均參照GB/T 14624.1進(jìn)行。

(十九)爽滑性

爽滑性是指刮樣面與刮樣面及刮樣面與反面進(jìn)行摩擦,無明顯澀感,其爽滑性應(yīng)符合標(biāo)樣[9]。表1中只有少量企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對此項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行了規(guī)定。

五、結(jié)論

通過對上述8家企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和2項(xiàng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的19個(gè)性能指標(biāo)的對照,暴露了企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定的相關(guān)問題并得出如下結(jié)論:

(一)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)編寫不規(guī)范

少數(shù)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中只有指標(biāo)值,沒有檢測方法,如:Q/341124JQDK02—2020《UV膠印油墨》中的固化性能指標(biāo)、Q/1081WSM002—2019《UV膠印油墨》中的有害可溶性元素的最大限量性能指標(biāo);少數(shù)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中只有檢測方法,沒有指標(biāo)值,如:Q/ZJYL.HZ01—2020《膠印油墨(UV 固化型)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》中的光澤度性能指標(biāo)。此外,多數(shù)企業(yè)性能指標(biāo)制定時(shí)參考的檢測標(biāo)準(zhǔn)不同,造成在分析性能指標(biāo)時(shí)出現(xiàn)單位不一致,無法統(tǒng)一對比或單位轉(zhuǎn)化的情況,比如固化指標(biāo)的單位有m/mim、s;粘度指標(biāo)的單位有mPa.s、s、cPa.s;顏色指標(biāo)的單位有ΔE、級。

(二)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)性能指標(biāo)不達(dá)標(biāo)

一些企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)存在性能指標(biāo)不達(dá)標(biāo)的現(xiàn)象,即缺少行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對具體指標(biāo)的要求,如:行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中要求UV膠印油墨的著色力范圍為95%～105%,而Q/320205EDAB02—2015《UV膠印油墨》、Q/341124JQDK02—2020《UV膠印油墨》中均沒有對其進(jìn)行限定。

(三)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)公開度有待提高

截止目前,企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)信息公共服務(wù)平臺上能檢索到的UV膠印油墨企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)僅有8家,還有很多企業(yè)出于各種原因未在該平臺上公布其企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中先進(jìn)技術(shù)指標(biāo)值及其檢測方法的公布可為其他企業(yè)及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)修訂時(shí)提供參考。

(四)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)有待修訂

2項(xiàng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)多數(shù)指標(biāo)(值)及檢測方法相同,其本質(zhì)區(qū)別在于UV光固化的照明光源不同,筆者認(rèn)為在未來行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)修訂時(shí)可以考慮將這兩者合一,求同存異,減少企業(yè)在制定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)參考重復(fù)性的標(biāo)準(zhǔn)。