網印水性油墨光澤度的探索

文 | 劉家聚 劉生磊 李錫佑 龐路

網印水性油墨光澤度的探索

文 | 劉家聚 劉生磊 李錫佑 龐路

回顧與展望

在伴隨著人類創造了前所未有的物質文明同時，人們為了提高生活質量，油墨與包裝印刷復制技術也進入了飛速發展的新階段。在國外，美國和加拿大已經有90%以上的包裝印刷制品，使用對人體和環境無公害的水性柔性UV墨來印刷食用、藥用及生活用品包裝。而在非吸收性的承印物方面，人們就附著、光澤、無氨味、耐揉搓及顏料的分散性、色彩鮮艷濃度、明度和密度值去力求達到傳統溶劑油墨的品質已成為終端服務的目標。

在我國繼國家經貿委1999年16號命令之后，2009年6月1日實施新的食品衛生法，將VOC列入重點加以限制。

正如2010年5月18日在某公司召開的《聯合研發水性絲印金銀卡油墨》的會上總結的那樣：“一個沒有環保質量級的企業，是沒有內涵的企業，更無法立足于世界一流企業之列。”

眾所周知：清潔、環保、安全的酒品包裝印刷，不僅涉及到印刷油墨的供應商，更涉及到自身對環境的影響。講實一點就是印刷油墨、上光油、粘合劑在使用過程中是否會有有機溶劑污染環境，甚至有害微生物隨著溶劑的揮發而漂流在環境空氣中，從而影響酒品的質量。

筆者公司的水墨先后在五糧液精美印務公司進行了三次上機試印，如再經磨砂、水晶、UV上光等后印刷裝飾的加工程序。結果發現：水性油墨絲網印刷的附著性、光澤度、干燥成膜、耐折、耐醇、耐磨、耐熱的不良質量問題基本得到克服。為此，筆者就其水性絲印金銀卡油墨的粘度與光澤的關系粗淺地探討其一二，以便與油墨及包裝印刷界同仁商榷。

產品定位幾大關鍵

大家都知道：水性絲印金銀卡油墨體系無論是W/O或O/W型，還是純水相型，無論是以天然植物連結料加環保型有機著色劑，還是采用“配合技術”而合成的高分子樹脂連結料加有機著色劑研磨制造的水性絲印油墨。無非都是靠其攜帶、傳遞著色劑的載體去復制出五彩繽紛的酒類包裝去行銷國內外市場。

水性絲印金銀卡油墨的組分均由樹脂、分散劑、乳化劑、潤濕劑、促進劑、著色劑（染料或顏料）等配伍組成。有時為了防止印刷墨膜的變色或褪色，選用抗紫外線吸收劑或熱固性樹脂；為提高耐水，耐乙醇，選用促合劑N35；為提高墨膜的流平、光澤，選用乳化劑或增光劑；為提高快速絲網印刷速度，降低水性絲印金銀卡墨的低剪切力而選用低粘度和高含量樹脂等等。幾經配方設計和油墨制造工藝改進。本文著重就水性絲印金銀卡油墨粘度與光澤的關系進行以下探討：

根據“任何一種水墨達到極點，就會轉變成另一種物質”的學說：為追求酒品印刷包裝不僅耐水，而且也耐乙醇。筆者公司引入了硅烷偶聯劑KH-560和N35促進劑（能溶于任何比例的水中，在該水性絲印金銀卡墨中起到兩個作用，一是提高墨膜的牢度，二是降低水墨的成膜溫度）。

在本文中闡述的水性絲印金銀卡油墨的粘度時，不得不提醒同仁，粘度過高容易起泡，圖文墨膜針孔光澤低；粘度過低時水墨易從著墨部分溢出圖文，導致濕墨膜流不平。另一個問題影響光澤的還有：水墨的細度和連結料的含量多少，以及油墨干燥過快而引起網版（網孔）堵塞而丟失了淺薄及細小的圖文網點。網點缺失而失去應有的墨膜緊密度和光澤度。

水性絲印質量控制的前提是：

A．套印準確。圖文與原稿基本一致，印品無斷道和重影現象；

B．色相逼真。印品上的顏色同原稿或用戶的要求色彩相吻合，沒有大的失真現象；

網點套印偏差示意圖

C．印刷時網點擴大或丟失應控制在一定范圍內。在原版或電腦數控的網點，印品圖文再現時，通常目測不到掉點或擴大痕跡；

網點擴大曲線

D．按照金銀卡紙的要求，印墨在其材料上的附著牢度，耐折疊，耐乙醇達到企業標準。

1．理想油墨與實際油墨性能上的差別

表1 不同顏色油墨呈色效率

2．全自動絲印機的改進及效率的提升是十分驚人的，但是基本原理尚無多大變化。例如圓網式輪轉的印刷方法，其連續的多色印刷才推高了工作效率；而平網自動化的水墨印刷，幾乎同前者一樣。實際上，十全十美的理想水墨絲印金銀卡包裝復制制品是不存在的，只能均勻地分布。

一年來，將KH-560硅烷的偶聯劑引入該墨體系，明顯地降低了墨膜體系的表面張力和粘度，同時也排除了被粘附在金銀卡紙表面的顏、填料表面的水分（尤其白色和黑色墨）。在文后附表1、2中列出的例證已充分證明粘度與光澤的關系，但卻改善了墨膜對承印物的濕潤性，從而提高了粘附強度。這是因為硅烷偶聯劑的兩端能分別與承印物和水性絲印墨體系里的樹脂連結料反應形成化學鍵，粘附強度大增——即使是墨膜的粘附界面，以化學或氫鍵的結合，界面更牢固和穩定，能夠傳遞應力，吸收沖擊能量，加之硅烷偶聯劑有少部分硅醇自縮聚而成的柔性聚硅氧烷，致使其增強的同時有很好的韌性。并改變了墨膜表面的性質，使親水性變為疏水性，水墨印刷后圖文墨膜明顯耐水等，并大大促進其耐熱性和熱穩定性的提高，還可消除墨膜固化收縮或溫度變化產生的內應力。

（1）當墨膜附著沒有問題后，人們往往會追求印刷墨膜的光澤度。盡管多年來人們首審是附著，但確實不知道或不完全知道印刷油墨的粘度對金銀卡印刷的墨膜質量的重要性，因為印刷技術人員多通過經驗積累的感性認識進行日常的生產作業。

今天，隨著水性絲印金銀卡油墨的研發應用，特別是隨著科學技術的進步，新的材料，新的方法，新的技術嫁接工藝不斷涌現，市場對印刷的要求日益顯現出多元性，功能性的高品質，低成本的高要求。當我們仍然停留在經驗的感性階段時，仍舊會用手去摸一下水墨來衡量它的粘度的方法已經不適應現代印刷的復雜要求了。筆者認為：應從“重注入”的“技術堆砌法”轉為“重分析”的“兩維制墨法”而去從科學理論上的高度認識并理解其粘度的真正含義，同時結合近一年的實際研發，實驗應用，檢驗測定技術參數，才能在印刷時運用自如。

①粘度對金銀卡印物墨量的影響。

②粘度對印刷水墨在金銀卡承印物表面涂布層以及承印物結構的潤濕附著的影響。如，在采用機械平網印刷時，水性絲印墨必須具備合理的結構粘度，水墨經橡塑刮刀的壓力傳送到金銀卡承印物上。但是高粘度的水墨流動慢，不易透過篩網（尤其是目數高達400目以下）向金銀卡承印物表面結構內適當滲透，這種水墨難以完全傳遞至金銀卡紙上。會造成所謂的“露底”或“毛刺”的不良后果，如增加壓力，雖可改善，但其油墨的印刷均勻度肯定是不好的。反之，如印刷水墨粘度過低，會造成印墨過度涂展而導致圖文邊緣的輪廓模糊，以至表觀給色量不足。手感變差，同樣得不到高光澤的圖文印刷包裝盒。我們的結論是：

A．粘度的上限的是由金銀卡承印物表面的平整度及印刷工藝過程的具體條件決定的；

B．粘度的下限是由印刷水墨工藝過程的條件決定的；

C．粘度的上限或下限視顏、染料的多少，連結料的固含量的多少確定；

D．粘度的高低由該水墨的PH值決定的。

在今天探討水墨的清潔、環保、安全，甚至健康應用在酒品印刷包裝方面時，一個繞不開的話題還是粘度的上限與下限問題。

因為在實際的水性絲印金銀卡油墨的配方設計和生產制造工藝流程中，粘度不僅關系到生產工藝的程序設計和研磨設備的選型，產量用工的生產工時及成本利潤。這使得人們在粘度的調節控制上始終圍繞使金銀卡承印物上的圖文輪廓達到最高的清晰度。

經實踐證明：粘度還涉及到光澤度對樹脂連結料的PH值的選型，顏、染的摩爾比有了一個共識。曾反復認認真真分析了承印物的結構，甚至包括其氫鍵值和溶解度（金銀卡通常分為：純鋁箔與白卡紙復合大多為壓延成型；PET經輥涂金銀涂料后與白卡紙復合；OPP經輥涂金或銀涂料后白卡紙復合……由于不同的金銀卡紙的承印物，其體系的結構不同，尤其是基材的氫鍵值和溶解度，以及表面張力都關系到水性絲印油墨的粘度大小及附著和光澤度等），加之水墨的PH值不同，其色濃度（色強度）也不會相同。

由于上述金銀卡紙屬于非吸收型承印物，粘度又涉及到印刷墨膜的成膜干燥以及粘度低時，難以控制印墨在金銀卡紙上的流動擴展，過度擴展就會喪失圖文的平服清晰度。反之，該水墨在這非承印物上不能完全均勻的流平，常常就會露白或著色不均。

另外，粘度還涉及到印刷通過篩網孔濕墨膜在剪切后能夠在一定的時限內，實現圖文輪廓清晰平服在相當一個時間里沒有得到解法。為此，我們從范德華力在膠體化學的基礎教義中發現：水墨的粘彈性是決定機械（或甚至手工）印刷過程中的剪切力，同時印刷機械的快慢又決定了水墨粘彈性達到剪切力后回縮至平服的高光澤度。

粘度對光澤的影響

傳統的水性絲網印刷金銀卡油墨多用有機溶劑，早已被包裝印刷界所接受。特別是油墨體系里所涉及到的樹脂、顏料、填料、溶劑等等種類繁多。選擇空間大，使用范圍廣，產品可控性大，成本適度，包裝印刷市場份額相對穩定。在這樣一個氛圍中要讓包裝印刷用戶去接受“在研發中應用，在應用中完善，在完善中提高，在提高中創新”的水性絲印金銀卡油墨難度是大的，用戶的要求條件是高的。加上采用水性絲印金銀卡油墨能否保持原有采用傳統印刷油墨的質量，用戶輕易不會冒著風險去趕時髦。

長遠從酒的品質問題和戰略的高度認識到必須是從環境的根子上去消除影響酒質的隱患，但具體實施起來其難度難以想象。單就水性墨與傳統溶劑墨具有長流動性的低粘度指標相近而達到墨膜光澤度是不可能的。因為水性墨的表面張力大而影響著干燥速度慢，當干燥速度提高了后，粘度下降了往往又影響了墨膜流平效果；而高粘度的稠厚水墨，因具有短流變性，往往在低溫或高濕環境條件下易于結凍常常導致刮刀（板）使用時十分吃力且上色不勻。

針對酒品印刷包裝公司前后在夏季、冬季采用的水性絲印金銀卡油墨的幾次嘗試和總結：在水性絲印金銀卡油墨的制備上盡量控制PH值、附著、耐折、粘度、細度、顏色、著色力、耐乙醇性和光澤度這幾大指標。對此，將介紹粘度與光澤的關系的技術參數。

結論

水性絲印金銀卡油墨的研發應用，確實會帶來這樣或那樣的問題，但只要我們能夠擁有一個在應用完善并能夠消除這樣或那樣的問題的能力，也就一定會在不放慢推廣應用過程中因個別的小印刷故障停下來而影響完善過程中產品質量的提高。同時，只有新產品在印刷適應性得到了提高，我們才有能力繼續去創新。

所以必須具有在發展創新中消除這些問題的能力，而不是放慢速度，甚至停下來解決問題，水性絲印金銀卡油墨的粘度與光澤問題就一定會得到圓滿解決，并給使用者帶來更高的目標和發展希望。

附表1：2010年11月8日試印水墨的技術參數

附表2：2011年12月9日試印水墨的技術參數

說明：

①上述兩附表上可以看出粘度與光澤度變化是十分重要的。

②從附2表中5種水墨與水性透明黃墨的技術參數中發現：水性絲印金銀卡油墨的光澤度高低還有一個顏料的選用以及顏料含量問題。因為從前后3次的開機試印結果得知：顏料本身的透明性越好，其光澤度也就越高。其次，在生產工藝設計上也會影響到水墨的細度和光澤度。還有，W/O或O/W型的水性絲印金銀卡墨在制造過程中，過度的研磨往往會導致水性連結料體系中的乳液的破乳而暗淡無光。