柔性版水基油墨配方設計應考慮的因素

一、柔性版水基油墨配方的設計原則
柔性版水基油墨是一種新型的印刷油墨，屬于凸版油墨類。本文的配方設計主要參照現行各類凸版油墨的檢驗方法與質量標準。配方設計時要遵循以下原則：
1.所選的溶劑不能對印版及橡皮輥有影響，油墨干燥后不能有氣味，要有良好的儲存穩定性。
2.要按印刷品類型和要求來決定油墨原料的選定和油墨墨性的預定。只有對印刷品的類型和使用目的，在設計之前就有所了解，才能依照它的特點，選擇原料和預定油墨質量標準。
3.對顏料和染料的選用要根據承印物的類型來確定：例如有的包裝紙袋，常用于包裝較強酸性物質，如酸梅糖袋之類，油墨中就不能選用堿性藍染料為著色劑，否則會變色。再如包裝香皂等的堿性物質，油墨中若使用鐵藍也會變色。還有常在櫥窗內陳列的產品，久經日光照射，油墨中若使用鹽基玫瑰紅等色淀顏料，則會嚴重變色。
二、柔性版水基油墨的印刷性能要求
在印刷過程中需要考慮的柔性版印刷油墨的性能主要有粘度、ph值、粗細度、干燥性、附著力及顏色等。在這里結合柔性版水基油墨則要加以介紹。
1.粘度 粘度是水基油墨應用中最主要的控制指標，因為它直接影響著油墨的傳遞轉移性能和柔性版印刷品的質量。粘度的大小除與連結料中樹脂的粘度及其密度有關外，還和色料的種類及顆粒度有關。在印刷中，粘度低水基油墨轉移快，會造成色淺、網點擴大量大、高光網點變形、傳墨不均勻等弊病；粘度高，水基油墨轉移慢，則會影響網紋輥的轉移性能，產生油墨不均勻、顏色有時印不深以及臟版、糊版等弊病。另外，在印刷過程中，溫度對水基油墨的粘度也有較大的影響，通常溫度升高粘度下降，反之，則粘度升高。所以，在印刷過程中，為了保持印品密度一致，就應該使印刷車間的溫度保持恒定。
2.ph值 水基油墨中使用的連結料主要是堿溶性酸性樹脂，所以ph值的控制顯得非常重要。通常ph值應控制在8.0～9.5，這時水基油墨的印刷性能最好，印品質量最穩定。
由于胺在印刷過程中不斷揮發，操做人員還要不時的加入新墨和各種添加劑，所以水基油墨的ph值隨時都在發生變化。當水基油墨的ph值高于9.5時，堿性太強，水基油墨的粘度會降低，導致干燥迅速變慢、耐水性變差；當ph值低于8.0時，堿性太弱，水基油墨的粘度會升高，導致干燥迅速變快，易堵塞印版及網紋輥，引起版面上臟，而且會產生氣泡。
由于ph值的影響和粘度直接相關，所以建議在直接印刷中將兩者聯系起來控制，尤其在套色印刷時，更應重視這個問題。目前在國外已經生產出了適于包裝紙袋和工藝紙印刷的柔性版水基油墨，其ph值非常穩定，在高速印刷中無需不斷調整ph值來控制粘度，使印刷質量非常穩定。
3.粗細度 所謂水基油墨的粗細度就是指混合在連結料中的顏料、填料等固體粉末狀物質被分散的程度。粗細度也是一個很重要的質量指標，因為它不僅與水基油墨的應用性能（包括著色力、色相、穩定性等）有關，還與水基油墨的流變性能有關。顆粒太粗會引起堆墨、糊版等弊病，而且水基油墨的著色力、色相也會變差；顆粒太細，則流動性大，在印刷后還會流動，這種流動會導致網點擴大，影響印品質量。另外，油墨的粗細還會影響其分散性。當油墨分散性不理想時，它的印刷性能也不會令人滿意，表現為印刷品表面不夠光滑、流暢、柔和，而且會產生“塊”狀的感覺，因而大大降低了印刷效果。
4.干燥性 水基油墨的干燥性是一個很重要的技術指標。水基油墨的干燥速度除了與其自身性能有關外，還和印刷速度、干燥設備的干燥能力以及承印材料的性能有關。這一過程分兩個階段完成：水基油墨由液態變為半固態，不能再流動轉移，是初期干燥，用初干性表示；半固態水基油墨中的連結料的主體部分發生物理或化學反應完全干固成膜，是水基油墨的徹底干燥階段，用徹干性表示，水基油墨的固著階段和徹干階段統稱為固著干燥。
選擇水基油墨干燥性的原則通常是油墨應能在印刷機現有條件下，在進行下次印刷前及進行復卷或堆疊前充分干燥，但在印版上不能干燥。
溶劑確定的條件下，選擇不同種類的樹脂，對油墨的干燥性也有影響。因為不同樹脂在承印物上的固化速度不同，而且對溶劑的釋放特性也不同，因而油墨的干燥性也就不一樣了。
在實際應用中，可根據實際印刷速度向油墨中加入快干劑或慢干劑，適當的改變油墨的干燥速度以得到穩定的印刷效果。快干劑或慢干劑的用量一般為總墨量的1%—2%. [next]
三、柔性版水基油墨原材料的選擇
1、柔性版水基油墨色料的選擇
可供選擇的色料分染料和顏料兩大類。染料由于溶于連結料中，所以著色力大，色相鮮明，流動性好。但抗水性和耐光性差。而顏料則以顆粒狀態分散于連結料中。柔性版水基油墨常用色料的分類見表1所示。
表1 柔性版水基油墨色料的分類
色料
染料
顏料
水溶染料
醇溶染料
帶色沉淀色料
有機顏料
無機顏料
如果是堿性連結料，色料應具有一定的耐堿性，如炭黑、立索爾大紅、雙偶氮黃、鈦青藍等都是呈堿性的顏料。顏料在水基油墨中所占的比例視著色力的強弱而定。對于有機顏料，其著色力較強，密度輕，所占比例應小一些；對于無機顏料，所占比例應大一些。選用的顏料還要達到：分散性好，并在存儲過程中不發生凝結及沉淀現象；分散在連結料中能呈現良好的流動性；在相應的溶劑體系中，不會發生變色、褪色現象，且在體系干燥時有良好的溶劑釋放性。
2、柔性版水基油墨中連結料的選擇
柔性版水基印刷油墨使用水溶型連結料，由堿溶性的樹脂或乳液、水和助溶劑組成。水型連結料的ph值、粘度、固含量等性能在一定程度上決定了油墨的流變性、粘度（性）、干性和印刷適性。水性連結料是水基油墨的“心臟”。
（1）水溶性樹脂
水溶性樹脂的種類很多，如水性氨基樹脂、聚乙烯醇羥基纖維素、馬來酸酐松香樹脂、丙烯酸樹脂等。隨著對印刷要求的提高，對水基墨的光澤度、耐摩擦性、抗水性也提出了更高的要求。丙烯酸樹脂無色透明、附著力大、耐摩擦，而它幾乎可以溶于用于油墨制造的各種溶劑中，因此得到了越來越廣泛的應用。丙烯酸樹脂有三種形式：堿溶型、非離子聚合物型和酸溶聚合物型。在水基墨中，主要采用堿溶型（因為非離子型成膜后比較親水，抗水性差；酸溶型的沒有合適的揮發性酸，而且有氣味）。在水基墨制備過程中，通常是使用氨水或胺類或是它們的混合形式，使樹脂成為能溶于水的銨鹽。印到承印物上后，隨著氨的揮發，墨膜干燥后，就具有一定的光澤度、抗水性和耐摩擦性。
丙烯酸樹脂在柔性版水基油墨的連結料中有兩種形式：一種是丙烯酸堿溶性樹脂通過氨化形成樹脂溶液，俗稱樹脂油。它是連結料的主體，用來分散顏料，制備基墨。樹脂本身的性能和固含量直接影響水基油墨的粘度、顏料分散性能和墨的傳遞性能；另一種是乳液，它是丙烯酸、甲基丙烯酸或其它單體（如苯乙烯）通過乳化劑聚合而成，同樣具有一定的聚合度和酸值，而這些性質直接取決于乳液聚合中條件的控制。也正因為乳液聚合的條件苛刻，不易控制，乳液的性能及穩定性才顯得更為重要。而乳液在水基油墨中的應用對提高油墨的光澤度、抗水性、干燥性等有明顯的影響。特別是對于精品水基油墨，乳液更是必不可少。 [next]
水溶性樹脂或水分散性樹脂皆為水基油墨的連結料，它對油墨的粘度、附著力、光澤、干燥及印刷適應性都有很大的影響，國內常采用松香改性馬來酸樹脂作連結料來制油墨，但此種油墨僅能用于印刷一般紙箱，滿足不了中、高檔包裝印刷所要求的光澤和耐水性的要求。氨基甲酸乙酯樹脂的穩定性較好，但印刷適應性和可溶性要略差一些，其它還有用苯乙烯改性馬來酸樹脂、水性氨基樹脂及聚乙烯醇和羧甲基纖維素等，這些高分子樹脂一般均含—cooh（羧基）、—oh（羥基）、—nh2（胺基）等親水基團，經過特定的工藝處理，可成為完全溶于水的樹脂，可作為水基油墨的連結料，但還明顯地存在一些不盡人意的地方。對不同樹脂的印刷適應性、光澤、耐水性等都有不同的影響，參看表2。
表2 水性樹脂的種類和性能
項目
馬來酸樹脂
氨基甲酸乙酯樹脂
水性氨基樹脂
羥甲基纖維素
水溶性丙烯酸樹脂
顏料分散性
中
中
良
良
優
印刷適應性
中
中
中
良
優
抗摩擦性
差
中
差
中
優
油墨穩定性
中
良
中
中
優
耐熱性
差
差
中
中
極優
耐水性
差
差
中
差
優
著色性
中
中
差
中
良
光澤
差
差
中
差
良
由表2可知，選用水溶性丙烯酸改性樹脂作為水基油墨的連結料，在光澤度、抗摩擦性、耐熱性、耐水性等方面均具有顯著的優勢。
水溶性樹脂在柔性版水基油墨體系中的主要作用是：油墨中的成膜物質，把顏料粘附在承印物上，且給油墨以相當的身骨；通過分散顏料，使油墨在承印物上具有足夠的流平性、鋪展性和光澤；增加印刷再涂性。
（2）水型連結料中的溶劑
由于水的溶解能力和潤濕能力不大，故需選用相應的助溶劑，所選的助溶劑必須具備：能溶解所選定的樹脂、胺及其鹽，并能與水以任意比例混溶；要無毒、無刺激味、不易燃易爆；要有一定的稀釋能力，其沸程要適當；具有一定的揮發性。
水型連結料中的溶劑一般應選用水溶、對聚合物能溶解并有適宜沸點的溶劑。不同的聚合物要用不同的共溶劑，以便達到預期的流變性能和干燥性能。可選用的溶劑有：
醇類：乙醇、正（異）丙醇、丁醇等，輔助水增強溶解樹脂的能力，提高顏料和染料的分散功能，并能加速滲透、抑制發泡作用；
醚類：乙基溶纖劑、丁基溶纖劑等，調節干性。
3、柔性版水基油墨中助劑的選擇
柔性版水基油墨在印刷機上的印刷適性如何，很大程度上取決于該油墨中助劑的使用情況，適當的助劑可以使水基油墨的性能得到優化。即對水基油墨的墨性、穩定性、印刷適性、印跡表面性能能起到提高和改進的作用，它包括分散劑、消泡劑、流平劑、增滑劑、增塑劑等。
（1）分散助劑 水基油墨制造過程實際上是按設計好的配方將顏料通過機械力的作用分散于連結料并使之形成細顆粒的分散體，從而得到具有預期墨性的油墨。由于顏料的表面特性、連結料的表面張力的差異需要少量的表面活性劑來改善相溶性；
（2）消泡劑 由于水基油墨有類似肥皂特性易起泡，需加抑泡劑、消泡劑改善；
（3）印刷適性受印刷條件、承印物的表面特性、環境溫濕度、水基油墨存放時間長短等客觀條件的影響，所以在使用水基油墨時，需要用一些助劑對水基油墨做細微調整以獲得最佳印刷效果。


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