水性塑料凹版表印油墨的配方结构与应用

何佑明

目前，水性柔版墨在国内外市场的使用已经非常成熟，印刷效果及流平甚至可以与溶剂墨媲美，只是在色彩的层次感与厚实度上略有欠缺。随着水性原材料创新的日新月异，适用于凹版墨的主体树脂日趋成熟，加上印刷设备改造日渐完善，水性凹版墨的市场普及度更高，印刷厂对水墨的使用由一开始的抗拒到接受现到欢迎的转变态度，一方面受国家环保政策的影响，另一方面印刷操作工人对油墨的认知程度加深，了解到使用水墨的优势。

水性塑料凹版表印油墨是由丙烯酸树脂乳液、颜料、水、助剂及少量胺组成，相对油墨含有的苯酮类、醇酯类等溶剂安全环保，并且在使用过程中只需要添加适量的水作为稀释剂即可，不需要加入大量的挥发性有机溶剂。目前水性塑料凹版表印墨使用最广泛的是在吹膜一体机上使用，印刷的材料为HDPE（PO）料，厂家会根据要求适当添加各类色母。吹膜连印机机速一般在20-50m/min，在吹膜后接着进行电晕处理，使新鲜的膜的电晕值大于38达因，印刷过程中PO膜上还存留少量热量，加快水墨的干燥速度与提升附着力。对于水性塑料墨配方结构，本人从技术研发层面进行解读，主要有以下几点：

1、研磨树脂，水墨厂使用较多的研磨介质是BASF公司经典的 Joncryl HPD 96或Joncryl 678固体树脂（其中Joncryl 678为颗粒状，需要加入胺类物质将其它溶解后再使用），以此作为研磨色浆的主料，添加一定量的消泡剂与分散剂，以水作为溶剂。研磨出来的色浆光泽，流动性，稳定性都非常优秀。

2、调墨油乳液，作为与色浆搭配的乳液，首要条件是要与色浆体系相溶性好，其次要达到附着力、干燥良好、耐水性达标等要求，其中推荐使用DSM公司经典的NeoCryl  A-1127，固含量44%，PH值=7.5，TG=-18摄氏度。调墨油作为水墨的身骨，乳液选择的好坏决定了水墨的印刷效果的优良。

3、颜料選择，作为彩色印刷，基本的四色墨是标配，在选择有机颜料时要考虑颜料在体系的光泽度、展色性、吸油量、耐油性、抗渗色性、耐溶剂性、稳定性等综合性能。水墨颜料选择需要区分用于胶印墨、溶剂墨、水基墨的品种，以免后期出现增稠或胶化现象。一般水性色浆研磨后，需要存放1个月的时间，以用于观察其稳定性能。

4、润湿剂，由于水性表印墨使用水作为主要溶剂，使得整个水墨的墨层表面张力非常高，导致在转移性、流平性等方面无法跟溶剂墨对比。添加适量的润湿剂可降低水墨的表面张力，从而润湿不均匀的基材，比较常用的是迪高（Tego） DO 75润湿剂，此润湿剂能改善对多种底材和颜料的润湿，并能显著降低静态和动态表面张力。同时需要注意的是添加量不能过多，不然会产生较多的气泡。

5、蜡浆或蜡粉，凹版表印墨由于不用上光油，在没有光油保护的情况下需要表印墨达到一定的抗刮耐擦伤性能，因此在设计水性塑料表面墨时必须考虑此要求。常用的解决方法是在配方中添加适量的水性蜡浆或水性蜡粉，起到爽滑与耐磨作用，尽量选择不消光的蜡粉，以免降低印品光泽。蜡浆或蜡粉的选择要关注其类型（属于聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、聚四氟乙烯蜡等）、硬度、熔点、密度、粒径分布等方面性能。

本人从事油墨水墨十余年，在深圳万达杰跟进印刷KFC外卖袋子，华润万家超市购物袋，在深圳永年印刷跟进印刷朴朴绿购物袋、在中山振鸿跟进印刷美宜佳、合家欢袋等超市袋子。印刷厂家若要把水性塑料凹版墨使用好，需要注意以下几个方面：

1、印刷过程PH值的变化。水墨的PH值一般控制在8-9.5，在此 范围的水墨印刷性能最好，印刷质量最稳定。由于在印刷过程中胺会挥发，PH值一直在变化，当水墨的PH值低于8.0时，碱性太弱，水墨的粘度会升高，造成干燥速度快，容易造成塞版;当水墨的PH值高于9.5时，碱性太强，水墨的粘度降低，导致干燥速度变慢，耐水性及附着力变差。

2、印刷过程中粘度的变化。粘度的高低影响水墨印刷的转移性及印品的质量，粘度偏高，油墨的转移性偏差，尤其是浅网往往还原不出来，实地版容易出现白点，墨层铺展不开堆积的现象;粘度偏低，在实地版造成水纹，浅网网点扩大，字体及线条模糊等现象。适中的印刷粘度是要根据现场印刷速度来决定的。

3、气泡问题。由于水性与溶剂墨的组成有本质上的区别，除了添加的溶剂是高表面张的水外，还会为了提升印品的流平性能加入少量的润湿剂及流平剂等助剂，这些助剂是造成印刷过程中起泡的主要原因。因此，水墨需要选择合适且适量的消泡剂，消泡剂选择不恰当或过量易造成缩孔等弊端，若添加量不足，气泡问题又解决不了。此外，消泡剂的选择需要与所选用的丙烯酸体系搭配，并且要经过反复鼓泡试验才能确定最终使用量。

4、干燥不彻底，造成反粘。塑料与纸张不同，属于非吸收性基材，水性凹版墨的干燥类型为热风干燥，一方面依靠水墨自身的挥发，另一方面主要依靠凹版机的热风干燥系统。建议印刷厂的烘箱长度为1.0-1.5米，烘箱温度为50-60度，另外需要适当地加长印刷走道，在这种条件下，无论是吹膜连机还是高速机（100-150米）都能达到干燥要求，其实这有一个大家都容易忽略的地方，干燥过程需要保证适当的风量，因为印品表面墨层水份挥发后会在印刷品表面形成一层饱和的蒸气，若不及时带走，将会阻碍表面水墨中水份的继续挥发，从而影响干燥速度。另外本人还了解到目前有部分印刷厂贪图方便，仍使用溶剂版当水墨版印刷，一般溶剂版实地版深为45-50ц，水墨版实地版深32-35ц，两者对比相差较大，因此也是造成印刷厂反馈印刷流平水纹重，水墨干燥不彻底的原因。

5、附着力差。水性墨与溶剂墨的最大区别在于使用的溶剂，水的挥发速度受温度、空气湿度、空气流动速度等三方面影响，挥发速率远远低于常规醇酯类溶剂，且水没有像溶剂那样对薄膜有一定的“腐蚀”锚固作用，因此水墨对薄膜的附着力需要一定的反应时间，往往手触表干了但没有完全干燥，这与溶剂墨表干与彻干几乎同步进行的情况不一样。水墨使用的调墨油乳液一般为自交联乳液，需要在一定温度与时间的条件下才会发生自交联反应，目前水性凹版墨的彻干时间一般在3-4小时，之后即可使用3M胶带测试附着力。

6、印刷过程易塞版。溶剂墨在印刷过程中很少出现塞版现象，主要原因是使用的稀释是油墨的真溶剂，对油墨中的树脂连结料的溶解性非常好。由于水性树脂与水性乳液有其固有的特性，在碱性环境中溶解性良好，水墨在印刷过程中，随着胺的挥发，碱性环境变弱，水性连结料的溶解性变差，成膜以后耐水性强，这时候再补充胺类物质也难以溶解。因此，印刷过程为避免塞版现象，要定期补充适量的PH稳定剂，使得水墨的PH值处理恒定状态。

7、耐水性。水性油墨的特性是，在干燥前可与水混合，一干燥完全后，就不能再溶于水，耐水性非常强。因此，乳液型的水墨基本上不存在耐水性差的问题。耐水性测试是需要在水墨印刷完成后，待乳液自行反应时间足够后进行的，不能在水墨表干时测试，这样往往导致误判。

水性塑料凹版表印油墨的技术研发已经非常成熟，在国家环保政策的推动下，宣传的力度及使用普及率也越来越高，印刷设备及印刷条件的配套也逐渐完善，为水墨凹版墨的更进一步发展奠定了基本。但从全面的油墨市场看，表印墨只是油墨的其中一部分，高速机的里印复合油墨的市场在转变水墨的步伐还是较慢，一方面是受原材料性能及价格的限制，另一方面复合油墨要求高速印刷、后加工工序严格等原因，目前使用的大部分还是溶剂型油墨。随着乳液合成、水墨应用、印刷设备等技术方面的进步，相信在不久的将来会实验复合油墨的水性化。