網印水性油墨的研究開發

文 | 趙晨飛 郭志星本文受陜西科技大學自選項目（zx09-02）資助

網印水性油墨的研究開發

文 | 趙晨飛 郭志星本文受陜西科技大學自選項目（zx09-02）資助

近年來，隨著環保要求的不斷提高，在印刷中逐漸增加了許多衛生、環保方面的要求和制約條件。在這種大趨勢下，努力開發無公害污染的水性油墨，將會取得良好的經濟效益和社會效益。

應用范圍

目前，水性油墨主要應用在柔版印刷、凹版印刷和絲網印刷領域。對環保要求高的包裝印刷是絲網印刷的主要服務對象，網印水性油墨可廣泛應用在紙張、塑料、織物、金屬等材料上，特別在煙、酒、飲料和食品、藥品、兒童用品等包裝上得到廣泛地應用。而在紙張上的印品主要有廣告、畫冊、日歷、風箏、美術作品、不干膠標簽及紙箱、紙盒、各種包裝飾物和壁紙等，在塑料上的印品主要有玩具、書包、面板、表盤、瓶、桶、盒以及各種儀器。

特點

（1）流變特性

油墨能否在印刷機上很好的轉移和印刷品的復制質量與油墨的流變性有關聯性。對油墨流變性質的研究主要集中在牛頓流體和塑性流體等問題上。牛頓流體是指在任意小的外力作用下即能流動的流體，流動的速度梯度與所加的切應力成正比。塑性流體是指當流體受到外力作用時并不馬上流動，只有在所加的外力大于某一程度時才開始流動。柔印水性油墨、凹印水性油墨是牛頓流體，而網印水印油墨為塑性流體。

（2）干燥特性

水性油墨的干燥主要是依靠揮發干燥、氧化干燥、兩液反應及加熱固化型等。對于網印水性油墨來說，印刷的墨層厚，干燥慢一直是令人頭疼的問題。目前加快該油墨的干燥速度的方法有：減少油墨中的水含量，但這與網印水性油墨的全水性化發展趨勢相矛盾；降低油墨顏料的顆粒大小，使墨層變薄；降低油墨黏度；增加紅外線干燥機；加入少量的干燥劑。但是網印水性油墨的干燥速度不能太快，否則在網版上容易固化，發生堵網等故障。

（3）附著特性

水性油墨對吸收性材料的附著性能較好，比如紙、布等，但對表面光滑的非吸收性材料附著性能不好，比如塑料、金屬。提高水性油墨在非吸收性材料的附著特性的方法是使用多種復合樹脂，比如可以在常用的丙烯酸樹脂中加少量的醇酸樹脂來提高附著力。

配方設計

水性油墨是由顏料、連接料、助劑等組成。

顏料

顏料在油墨中的作用是提供顏色和各種耐久性，對油墨的流變性能有較大的影響。網印水性油墨可以用到的顏料有鋅白顏料、炭黑、漢沙黃類顏料、堅固玫紅、耐曬大紅、耐曬艷紅、耐曬紅、顏料綠7、顏料綠36、酞菁藍BS、酞菁紅、顏料紫23、顏料橙16、顏料橙36等。

連接料

水性油墨的連接料是顏料的載體，使油墨具有附著性、光澤、干燥性和轉移性。連接料一般由水性樹脂、中和劑、水等組成。可用于網印水性油墨的樹脂有：改性淀粉、改性纖維素、水溶性油、松香改性樹脂、環氧樹脂、聚乙烯醇、醇酸樹脂、丙烯酸樹脂、聚氨酯等。通常情況下是幾種樹脂混合，達到提高油墨性能的目的。

助劑

助劑是油墨制造以及印刷使用中為改善油墨本身性能而附加的一些材料。影響水性油墨的印刷適性的因素有：印刷條件、承印物特性、環境溫濕度、存放時間等，因此需要加一些助劑來獲得好的印刷效果。常用的助劑有：PH值穩定劑、沖淡劑、稀釋劑、消泡劑、干燥劑、慢干劑、潤濕分散劑、殺菌劑、抗擦劑等。

生產

水性油墨的生產大致可分為準備、配料、攪拌、軋研、檢驗及裝罐等步驟。

準備

指按照客戶要求選擇原材料并進行加工。這一階段需要做的工作很多，如將原材料進行性能測定并調配。

配料

將油墨的各種組分按照配比混合，這是決定水性油墨各種性能的最關鍵一環，所謂配比就是指油墨的配方。油墨的配方是個很復雜的問題，主要是因為原材料的選擇范圍很廣；要求被選擇的原材料能很好的混合在一起；所制成的油墨還需適應不同印刷過程的印刷工藝和印刷機型的需要；墨膜在承印物上有很強的附著力；印到承印物表面，還要保證墨膜具有一定的耐抗性能（如耐摩擦、耐熱、耐皂、耐曬等）。

攪拌

配方決定之后進行攪拌工作，這一步是要把顏料顆粒分散在液體連接料里。由于顏料顆粒是許多更細小的顆粒黏附在一起的團狀材料，因此需要一定的能量將團狀材料打碎并且分散在液體連接料中。

在這一步，將顏料連接料以及助劑按配比稱好，放入特制的桶中，用攪拌機進行攪拌。攪拌機是裝有旋轉葉片設備的機械，使顏料和連接料在葉片剪切力和擠壓力的作用下初步混合，形成糊狀物。使固體顆粒盡可能地與液體連接料混合。

軋研

攪拌后的物料要進行研磨，根據油墨的稀稠不同，分別采用三輥機或者球磨機進行研磨。這是油墨生產進行軋研的工序。

軋研的目的是使顏料充分分散到連接料中，并且使得顏料的顆粒達到一定的細度。軋磨機的種類很多，有三輥機、球磨機等。其原理都是靠剪切力和擠壓力的作用來完成軋墨的。

三輥機的全稱叫三輥研磨機，是生產比較黏稠的漿狀油墨的主要研磨設備。物料在三輥機的三個輥上依靠壓力和剪切力來克服顏料的內聚力，使之破碎并分散。

對于較稀的墨料，例如輪轉新聞油墨、溶劑型油墨等，應該采用球磨機和砂磨機進行研磨分散。球磨機主要依靠球或砂（包括球狀小珠）在不同的容器和運動方式下對液狀物料的撞擊、摩擦和剪切達到粉碎和分散作用。

檢驗及裝罐

通常在大批量生產前必須進行小樣配料與中試試驗，經測定各項指標合格后才可正式投入生產。雖然有了正確的配方后，油墨的大量生產變得簡單多了，但是生產工藝上的細微差別也可能導致最終產品的差異，這一點也要引起注意。

油墨軋制完畢后要檢查其色相、細度、流動性、粘度、干燥性等性質是否符合設計的要求，經調整和成品檢查后就可以裝罐。