网印水性油墨的研究开发

文 | 赵晨飞 郭志星本文受陕西科技大学自选项目（zx09-02）资助

网印水性油墨的研究开发

文 | 赵晨飞 郭志星本文受陕西科技大学自选项目（zx09-02）资助

近年来，随着环保要求的不断提高，在印刷中逐渐增加了许多卫生、环保方面的要求和制约条件。在这种大趋势下，努力开发无公害污染的水性油墨，将会取得良好的经济效益和社会效益。

应用范围

目前，水性油墨主要应用在柔版印刷、凹版印刷和丝网印刷领域。对环保要求高的包装印刷是丝网印刷的主要服务对象，网印水性油墨可广泛应用在纸张、塑料、织物、金属等材料上，特别在烟、酒、饮料和食品、药品、儿童用品等包装上得到广泛地应用。而在纸张上的印品主要有广告、画册、日历、风筝、美术作品、不干胶标签及纸箱、纸盒、各种包装饰物和壁纸等，在塑料上的印品主要有玩具、书包、面板、表盘、瓶、桶、盒以及各种仪器。

特点

（1）流变特性

油墨能否在印刷机上很好的转移和印刷品的复制质量与油墨的流变性有关联性。对油墨流变性质的研究主要集中在牛顿流体和塑性流体等问题上。牛顿流体是指在任意小的外力作用下即能流动的流体，流动的速度梯度与所加的切应力成正比。塑性流体是指当流体受到外力作用时并不马上流动，只有在所加的外力大于某一程度时才开始流动。柔印水性油墨、凹印水性油墨是牛顿流体，而网印水印油墨为塑性流体。

（2）干燥特性

水性油墨的干燥主要是依靠挥发干燥、氧化干燥、两液反应及加热固化型等。对于网印水性油墨来说，印刷的墨层厚，干燥慢一直是令人头疼的问题。目前加快该油墨的干燥速度的方法有：减少油墨中的水含量，但这与网印水性油墨的全水性化发展趋势相矛盾；降低油墨颜料的颗粒大小，使墨层变薄；降低油墨黏度；增加红外线干燥机；加入少量的干燥剂。但是网印水性油墨的干燥速度不能太快，否则在网版上容易固化，发生堵网等故障。

（3）附着特性

水性油墨对吸收性材料的附着性能较好，比如纸、布等，但对表面光滑的非吸收性材料附着性能不好，比如塑料、金属。提高水性油墨在非吸收性材料的附着特性的方法是使用多种复合树脂，比如可以在常用的丙烯酸树脂中加少量的醇酸树脂来提高附着力。

配方设计

水性油墨是由颜料、连接料、助剂等组成。

颜料

颜料在油墨中的作用是提供颜色和各种耐久性，对油墨的流变性能有较大的影响。网印水性油墨可以用到的颜料有锌白颜料、炭黑、汉沙黄类颜料、坚固玫红、耐晒大红、耐晒艳红、耐晒红、颜料绿7、颜料绿36、酞菁蓝BS、酞菁红、颜料紫23、颜料橙16、颜料橙36等。

连接料

水性油墨的连接料是颜料的载体，使油墨具有附着性、光泽、干燥性和转移性。连接料一般由水性树脂、中和剂、水等组成。可用于网印水性油墨的树脂有：改性淀粉、改性纤维素、水溶性油、松香改性树脂、环氧树脂、聚乙烯醇、醇酸树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯等。通常情况下是几种树脂混合，达到提高油墨性能的目的。

助剂

助剂是油墨制造以及印刷使用中为改善油墨本身性能而附加的一些材料。影响水性油墨的印刷适性的因素有：印刷条件、承印物特性、环境温湿度、存放时间等，因此需要加一些助剂来获得好的印刷效果。常用的助剂有：PH值稳定剂、冲淡剂、稀释剂、消泡剂、干燥剂、慢干剂、润湿分散剂、杀菌剂、抗擦剂等。

生产

水性油墨的生产大致可分为准备、配料、搅拌、轧研、检验及装罐等步骤。

准备

指按照客户要求选择原材料并进行加工。这一阶段需要做的工作很多，如将原材料进行性能测定并调配。

配料

将油墨的各种组分按照配比混合，这是决定水性油墨各种性能的最关键一环，所谓配比就是指油墨的配方。油墨的配方是个很复杂的问题，主要是因为原材料的选择范围很广；要求被选择的原材料能很好的混合在一起；所制成的油墨还需适应不同印刷过程的印刷工艺和印刷机型的需要；墨膜在承印物上有很强的附着力；印到承印物表面，还要保证墨膜具有一定的耐抗性能（如耐摩擦、耐热、耐皂、耐晒等）。

搅拌

配方决定之后进行搅拌工作，这一步是要把颜料颗粒分散在液体连接料里。由于颜料颗粒是许多更细小的颗粒黏附在一起的团状材料，因此需要一定的能量将团状材料打碎并且分散在液体连接料中。

在这一步，将颜料连接料以及助剂按配比称好，放入特制的桶中，用搅拌机进行搅拌。搅拌机是装有旋转叶片设备的机械，使颜料和连接料在叶片剪切力和挤压力的作用下初步混合，形成糊状物。使固体颗粒尽可能地与液体连接料混合。

轧研

搅拌后的物料要进行研磨，根据油墨的稀稠不同，分别采用三辊机或者球磨机进行研磨。这是油墨生产进行轧研的工序。

轧研的目的是使颜料充分分散到连接料中，并且使得颜料的颗粒达到一定的细度。轧磨机的种类很多，有三辊机、球磨机等。其原理都是靠剪切力和挤压力的作用来完成轧墨的。

三辊机的全称叫三辊研磨机，是生产比较黏稠的浆状油墨的主要研磨设备。物料在三辊机的三个辊上依靠压力和剪切力来克服颜料的内聚力，使之破碎并分散。

对于较稀的墨料，例如轮转新闻油墨、溶剂型油墨等，应该采用球磨机和砂磨机进行研磨分散。球磨机主要依靠球或砂（包括球状小珠）在不同的容器和运动方式下对液状物料的撞击、摩擦和剪切达到粉碎和分散作用。

检验及装罐

通常在大批量生产前必须进行小样配料与中试试验，经测定各项指标合格后才可正式投入生产。虽然有了正确的配方后，油墨的大量生产变得简单多了，但是生产工艺上的细微差别也可能导致最终产品的差异，这一点也要引起注意。

油墨轧制完毕后要检查其色相、细度、流动性、粘度、干燥性等性质是否符合设计的要求，经调整和成品检查后就可以装罐。