网印水性油墨光泽度的探索

文 | 刘家聚 刘生磊 李锡佑 庞路

网印水性油墨光泽度的探索

文 | 刘家聚 刘生磊 李锡佑 庞路

回顾与展望

在伴随着人类创造了前所未有的物质文明同时，人们为了提高生活质量，油墨与包装印刷复制技术也进入了飞速发展的新阶段。在国外，美国和加拿大已经有90%以上的包装印刷制品，使用对人体和环境无公害的水性柔性UV墨来印刷食用、药用及生活用品包装。而在非吸收性的承印物方面，人们就附着、光泽、无氨味、耐揉搓及颜料的分散性、色彩鲜艳浓度、明度和密度值去力求达到传统溶剂油墨的品质已成为终端服务的目标。

在我国继国家经贸委1999年16号命令之后，2009年6月1日实施新的食品卫生法，将VOC列入重点加以限制。

正如2010年5月18日在某公司召开的《联合研发水性丝印金银卡油墨》的会上总结的那样：“一个没有环保质量级的企业，是没有内涵的企业，更无法立足于世界一流企业之列。”

众所周知：清洁、环保、安全的酒品包装印刷，不仅涉及到印刷油墨的供应商，更涉及到自身对环境的影响。讲实一点就是印刷油墨、上光油、粘合剂在使用过程中是否会有有机溶剂污染环境，甚至有害微生物随着溶剂的挥发而漂流在环境空气中，从而影响酒品的质量。

笔者公司的水墨先后在五粮液精美印务公司进行了三次上机试印，如再经磨砂、水晶、UV上光等后印刷装饰的加工程序。结果发现：水性油墨丝网印刷的附着性、光泽度、干燥成膜、耐折、耐醇、耐磨、耐热的不良质量问题基本得到克服。为此，笔者就其水性丝印金银卡油墨的粘度与光泽的关系粗浅地探讨其一二，以便与油墨及包装印刷界同仁商榷。

产品定位几大关键

大家都知道：水性丝印金银卡油墨体系无论是W/O或O/W型，还是纯水相型，无论是以天然植物连结料加环保型有机着色剂，还是采用“配合技术”而合成的高分子树脂连结料加有机着色剂研磨制造的水性丝印油墨。无非都是靠其携带、传递着色剂的载体去复制出五彩缤纷的酒类包装去行销国内外市场。

水性丝印金银卡油墨的组分均由树脂、分散剂、乳化剂、润湿剂、促进剂、着色剂（染料或颜料）等配伍组成。有时为了防止印刷墨膜的变色或褪色，选用抗紫外线吸收剂或热固性树脂；为提高耐水，耐乙醇，选用促合剂N35；为提高墨膜的流平、光泽，选用乳化剂或增光剂；为提高快速丝网印刷速度，降低水性丝印金银卡墨的低剪切力而选用低粘度和高含量树脂等等。几经配方设计和油墨制造工艺改进。本文着重就水性丝印金银卡油墨粘度与光泽的关系进行以下探讨：

根据“任何一种水墨达到极点，就会转变成另一种物质”的学说：为追求酒品印刷包装不仅耐水，而且也耐乙醇。笔者公司引入了硅烷偶联剂KH-560和N35促进剂（能溶于任何比例的水中，在该水性丝印金银卡墨中起到两个作用，一是提高墨膜的牢度，二是降低水墨的成膜温度）。

在本文中阐述的水性丝印金银卡油墨的粘度时，不得不提醒同仁，粘度过高容易起泡，图文墨膜针孔光泽低；粘度过低时水墨易从着墨部分溢出图文，导致湿墨膜流不平。另一个问题影响光泽的还有：水墨的细度和连结料的含量多少，以及油墨干燥过快而引起网版（网孔）堵塞而丢失了浅薄及细小的图文网点。网点缺失而失去应有的墨膜紧密度和光泽度。

水性丝印质量控制的前提是：

A．套印准确。图文与原稿基本一致，印品无断道和重影现象；

B．色相逼真。印品上的颜色同原稿或用户的要求色彩相吻合，没有大的失真现象；

网点套印偏差示意图

C．印刷时网点扩大或丢失应控制在一定范围内。在原版或电脑数控的网点，印品图文再现时，通常目测不到掉点或扩大痕迹；

网点扩大曲线

D．按照金银卡纸的要求，印墨在其材料上的附着牢度，耐折叠，耐乙醇达到企业标准。

1．理想油墨与实际油墨性能上的差别

表1 不同颜色油墨呈色效率

2．全自动丝印机的改进及效率的提升是十分惊人的，但是基本原理尚无多大变化。例如圆网式轮转的印刷方法，其连续的多色印刷才推高了工作效率；而平网自动化的水墨印刷，几乎同前者一样。实际上，十全十美的理想水墨丝印金银卡包装复制制品是不存在的，只能均匀地分布。

一年来，将KH-560硅烷的偶联剂引入该墨体系，明显地降低了墨膜体系的表面张力和粘度，同时也排除了被粘附在金银卡纸表面的颜、填料表面的水分（尤其白色和黑色墨）。在文后附表1、2中列出的例证已充分证明粘度与光泽的关系，但却改善了墨膜对承印物的湿润性，从而提高了粘附强度。这是因为硅烷偶联剂的两端能分别与承印物和水性丝印墨体系里的树脂连结料反应形成化学键，粘附强度大增——即使是墨膜的粘附界面，以化学或氢键的结合，界面更牢固和稳定，能够传递应力，吸收冲击能量，加之硅烷偶联剂有少部分硅醇自缩聚而成的柔性聚硅氧烷，致使其增强的同时有很好的韧性。并改变了墨膜表面的性质，使亲水性变为疏水性，水墨印刷后图文墨膜明显耐水等，并大大促进其耐热性和热稳定性的提高，还可消除墨膜固化收缩或温度变化产生的内应力。

（1）当墨膜附着没有问题后，人们往往会追求印刷墨膜的光泽度。尽管多年来人们首审是附着，但确实不知道或不完全知道印刷油墨的粘度对金银卡印刷的墨膜质量的重要性，因为印刷技术人员多通过经验积累的感性认识进行日常的生产作业。

今天，随着水性丝印金银卡油墨的研发应用，特别是随着科学技术的进步，新的材料，新的方法，新的技术嫁接工艺不断涌现，市场对印刷的要求日益显现出多元性，功能性的高品质，低成本的高要求。当我们仍然停留在经验的感性阶段时，仍旧会用手去摸一下水墨来衡量它的粘度的方法已经不适应现代印刷的复杂要求了。笔者认为：应从“重注入”的“技术堆砌法”转为“重分析”的“两维制墨法”而去从科学理论上的高度认识并理解其粘度的真正含义，同时结合近一年的实际研发，实验应用，检验测定技术参数，才能在印刷时运用自如。

①粘度对金银卡印物墨量的影响。

②粘度对印刷水墨在金银卡承印物表面涂布层以及承印物结构的润湿附着的影响。如，在采用机械平网印刷时，水性丝印墨必须具备合理的结构粘度，水墨经橡塑刮刀的压力传送到金银卡承印物上。但是高粘度的水墨流动慢，不易透过筛网（尤其是目数高达400目以下）向金银卡承印物表面结构内适当渗透，这种水墨难以完全传递至金银卡纸上。会造成所谓的“露底”或“毛刺”的不良后果，如增加压力，虽可改善，但其油墨的印刷均匀度肯定是不好的。反之，如印刷水墨粘度过低，会造成印墨过度涂展而导致图文边缘的轮廓模糊，以至表观给色量不足。手感变差，同样得不到高光泽的图文印刷包装盒。我们的结论是：

A．粘度的上限的是由金银卡承印物表面的平整度及印刷工艺过程的具体条件决定的；

B．粘度的下限是由印刷水墨工艺过程的条件决定的；

C．粘度的上限或下限视颜、染料的多少，连结料的固含量的多少确定；

D．粘度的高低由该水墨的PH值决定的。

在今天探讨水墨的清洁、环保、安全，甚至健康应用在酒品印刷包装方面时，一个绕不开的话题还是粘度的上限与下限问题。

因为在实际的水性丝印金银卡油墨的配方设计和生产制造工艺流程中，粘度不仅关系到生产工艺的程序设计和研磨设备的选型，产量用工的生产工时及成本利润。这使得人们在粘度的调节控制上始终围绕使金银卡承印物上的图文轮廓达到最高的清晰度。

经实践证明：粘度还涉及到光泽度对树脂连结料的PH值的选型，颜、染的摩尔比有了一个共识。曾反复认认真真分析了承印物的结构，甚至包括其氢键值和溶解度（金银卡通常分为：纯铝箔与白卡纸复合大多为压延成型；PET经辊涂金银涂料后与白卡纸复合；OPP经辊涂金或银涂料后白卡纸复合……由于不同的金银卡纸的承印物，其体系的结构不同，尤其是基材的氢键值和溶解度，以及表面张力都关系到水性丝印油墨的粘度大小及附着和光泽度等），加之水墨的PH值不同，其色浓度（色强度）也不会相同。

由于上述金银卡纸属于非吸收型承印物，粘度又涉及到印刷墨膜的成膜干燥以及粘度低时，难以控制印墨在金银卡纸上的流动扩展，过度扩展就会丧失图文的平服清晰度。反之，该水墨在这非承印物上不能完全均匀的流平，常常就会露白或着色不均。

另外，粘度还涉及到印刷通过筛网孔湿墨膜在剪切后能够在一定的时限内，实现图文轮廓清晰平服在相当一个时间里没有得到解法。为此，我们从范德华力在胶体化学的基础教义中发现：水墨的粘弹性是决定机械（或甚至手工）印刷过程中的剪切力，同时印刷机械的快慢又决定了水墨粘弹性达到剪切力后回缩至平服的高光泽度。

粘度对光泽的影响

传统的水性丝网印刷金银卡油墨多用有机溶剂，早已被包装印刷界所接受。特别是油墨体系里所涉及到的树脂、颜料、填料、溶剂等等种类繁多。选择空间大，使用范围广，产品可控性大，成本适度，包装印刷市场份额相对稳定。在这样一个氛围中要让包装印刷用户去接受“在研发中应用，在应用中完善，在完善中提高，在提高中创新”的水性丝印金银卡油墨难度是大的，用户的要求条件是高的。加上采用水性丝印金银卡油墨能否保持原有采用传统印刷油墨的质量，用户轻易不会冒着风险去赶时髦。

长远从酒的品质问题和战略的高度认识到必须是从环境的根子上去消除影响酒质的隐患，但具体实施起来其难度难以想象。单就水性墨与传统溶剂墨具有长流动性的低粘度指标相近而达到墨膜光泽度是不可能的。因为水性墨的表面张力大而影响着干燥速度慢，当干燥速度提高了后，粘度下降了往往又影响了墨膜流平效果；而高粘度的稠厚水墨，因具有短流变性，往往在低温或高湿环境条件下易于结冻常常导致刮刀（板）使用时十分吃力且上色不匀。

针对酒品印刷包装公司前后在夏季、冬季采用的水性丝印金银卡油墨的几次尝试和总结：在水性丝印金银卡油墨的制备上尽量控制PH值、附着、耐折、粘度、细度、颜色、着色力、耐乙醇性和光泽度这几大指标。对此，将介绍粘度与光泽的关系的技术参数。

结论

水性丝印金银卡油墨的研发应用，确实会带来这样或那样的问题，但只要我们能够拥有一个在应用完善并能够消除这样或那样的问题的能力，也就一定会在不放慢推广应用过程中因个别的小印刷故障停下来而影响完善过程中产品质量的提高。同时，只有新产品在印刷适应性得到了提高，我们才有能力继续去创新。

所以必须具有在发展创新中消除这些问题的能力，而不是放慢速度，甚至停下来解决问题，水性丝印金银卡油墨的粘度与光泽问题就一定会得到圆满解决，并给使用者带来更高的目标和发展希望。

附表1：2010年11月8日试印水墨的技术参数

附表2：2011年12月9日试印水墨的技术参数

说明：

①上述两附表上可以看出粘度与光泽度变化是十分重要的。

②从附2表中5种水墨与水性透明黄墨的技术参数中发现：水性丝印金银卡油墨的光泽度高低还有一个颜料的选用以及颜料含量问题。因为从前后3次的开机试印结果得知：颜料本身的透明性越好，其光泽度也就越高。其次，在生产工艺设计上也会影响到水墨的细度和光泽度。还有，W/O或O/W型的水性丝印金银卡墨在制造过程中，过度的研磨往往会导致水性连结料体系中的乳液的破乳而暗淡无光。