文 | 趙晨飛 郭志星本文受陜西科技大學(xué)自選項(xiàng)目（zx09-02）資助

網(wǎng)印水性油墨的研究開發(fā)

文 | 趙晨飛 郭志星本文受陜西科技大學(xué)自選項(xiàng)目（zx09-02）資助

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

應(yīng)用范圍

目前，水性油墨主要應(yīng)用在柔版印刷、凹版印刷和絲網(wǎng)印刷領(lǐng)域。對環(huán)保要求高的包裝印刷是絲網(wǎng)印刷的主要服務(wù)對象，網(wǎng)印水性油墨可廣泛應(yīng)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(yīng)用。而在紙張上的印品主要有廣告、畫冊、日歷、風(fēng)箏、美術(shù)作品、不干膠標(biāo)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(diǎn)

（1）流變特性

油墨能否在印刷機(jī)上很好的轉(zhuǎn)移和印刷品的復(fù)制質(zhì)量與油墨的流變性有關(guān)聯(lián)性。對油墨流變性質(zhì)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(yīng)力成正比。塑性流體是指當(dāng)流體受到外力作用時(shí)并不馬上流動，只有在所加的外力大于某一程度時(shí)才開始流動。柔印水性油墨、凹印水性油墨是牛頓流體，而網(wǎng)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(fā)干燥、氧化干燥、兩液反應(yīng)及加熱固化型等。對于網(wǎng)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(wǎng)印水性油墨的全水性化發(fā)展趨勢相矛盾；降低油墨顏料的顆粒大小，使墨層變??；降低油墨黏度；增加紅外線干燥機(jī)；加入少量的干燥劑。但是網(wǎng)印水性油墨的干燥速度不能太快，否則在網(wǎng)版上容易固化，發(fā)生堵網(wǎng)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(fù)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(shè)計(jì)

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(wǎng)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(jiān)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(lán)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(zhuǎn)移性。連接料一般由水性樹脂、中和劑、水等組成?？捎糜诰W(wǎng)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(huán)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(dá)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(huán)境溫濕度、存放時(shí)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(wěn)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(chǎn)

水性油墨的生產(chǎn)大致可分為準(zhǔn)備、配料、攪拌、軋研、檢驗(yàn)及裝罐等步驟。

準(zhǔn)備

指按照客戶要求選擇原材料并進(jìn)行加工。這一階段需要做的工作很多，如將原材料進(jìn)行性能測定并調(diào)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(guān)鍵一環(huán)，所謂配比就是指油墨的配方。油墨的配方是個很復(fù)雜的問題，主要是因?yàn)樵牧系倪x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(yīng)不同印刷過程的印刷工藝和印刷機(jī)型的需要；墨膜在承印物上有很強(qiáng)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?jīng)Q定之后進(jìn)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(xì)小的顆粒黏附在一起的團(tuán)狀材料，因此需要一定的能量將團(tuán)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(jī)進(jìn)行攪拌。攪拌機(jī)是裝有旋轉(zhuǎn)葉片設(shè)備的機(jī)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(jìn)行研磨，根據(jù)油墨的稀稠不同，分別采用三輥機(jī)或者球磨機(jī)進(jìn)行研磨。這是油墨生產(chǎn)進(jìn)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(dá)到一定的細(xì)度。軋磨機(jī)的種類很多，有三輥機(jī)、球磨機(jī)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(jī)的全稱叫三輥研磨機(jī)，是生產(chǎn)比較黏稠的漿狀油墨的主要研磨設(shè)備。物料在三輥機(jī)的三個輥上依靠壓力和剪切力來克服顏料的內(nèi)聚力，使之破碎并分散。

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

檢驗(yàn)及裝罐

通常在大批量生產(chǎn)前必須進(jìn)行小樣配料與中試試驗(yàn)，經(jīng)測定各項(xiàng)指標(biāo)合格后才可正式投入生產(chǎn)。雖然有了正確的配方后，油墨的大量生產(chǎn)變得簡單多了，但是生產(chǎn)工藝上的細(xì)微差別也可能導(dǎo)致最終產(chǎn)品的差異，這一點(diǎn)也要引起注意。

油墨軋制完畢后要檢查其色相、細(xì)度、流動性、粘度、干燥性等性質(zhì)是否符合設(shè)計(jì)的要求，經(jīng)調(diào)整和成品檢查后就可以裝罐。