绿色凹印水性油墨的现状及其发展

牛倩倩+刘昕

水性油墨的主要应用领域是柔印和凹印。在凹印领域，美国80%的凹印印刷品使用水性油墨，40%的塑料印刷采用水性油墨，国外在凹版印刷中越来越多的使用水性油墨，英国已立法禁止在印刷包装食品时使用溶剂型油墨。国内软包装印刷使用的水性油墨以35%的用量排在其他印刷油墨之首，而且软包装印刷大多使用凹版印刷，这就使得优良的凹印水性油墨的研发更加迫切。

凹印水性油墨具有不含有挥发性有毒有机溶剂、有利于印刷人员的健康、清洗方便、降低失火危险等优点，但是相对于溶剂型油墨仍然存在附着性和抗水性差、光泽度不够、干燥速度慢等缺点。为了克服这些缺点，是凹印水性油墨更好地应用于印刷，国内外做了大量的研究。主要是对连结料的改性研究，提高了凹印水性油墨的抗水性，干燥性以及光泽度。但是，凹印水性油墨的附着性没有得到很好的改善，国内没有一家油墨公司可以将凹印水性油墨印在塑料上的。为了解决附着性问题，凹印水性油墨做了研究，旨在配制各项性能优异的凹印水性油墨。

绿色凹印水性油墨研究现状

1.连结料的研究现状

连结料是绿色凹印水性油墨的基料，其对油墨的使用性能和印刷效果起着决定性作用，在连结料的技术研究方面的创新，推动了油墨技术的迅速发展。绿色树脂水性树脂因其具有低毒、不易燃、不含任何有机溶剂、无污染等优良特点而受到越来越多的关注和研究。目前，国内外对连结料的研究主要有改性松香水溶性樹酯、聚丙烯酸水溶性树脂及乳液型水溶性树脂。

①改性松香水溶性树脂

该树脂用于配制绿色凹印水性油墨的量约占70%，具有价格便宜、制作工艺简单、油墨光泽度高等优点，缺点是用于印刷后其抗水性差、印刷过程不稳定，其印刷质量达不到中、高档包装印刷所要求的光泽和耐水性要求。

②聚丙烯酸水溶性树脂

该树脂主要用于高档绿色凹印水性油墨的制备中，具有优良的成模性、耐光性、黏接性、耐腐蚀和耐候性。但目前其仍存在一些缺点，如耐水性和耐沾污性差，在非吸收材料上的附着力较小，且干燥速度慢，所以对其进行改性以提高其附着力和耐水性仍是主要的研究方向。目前，有环氧树脂改性、聚氨酯改性等，均对其性能有所改良。

引入环氧树脂进改性聚丙烯酸，提高了复合和附着牢度，配制的水性油墨各项性能指标已经达到甚至优于国家标准和实际应用要求，在凹版复合塑料油墨领域有较大的应用价值，但是并没有改善其耐水性和耐污性等缺点。

采用沉淀法合成了低分子量、窄分布、结构可控的苯乙烯-丙烯酸-马来酸酐树脂，酸值高、黏度低，可用作水性油墨分散树脂。

③乳液型水溶性树脂

近几年，对乳液型水溶性树脂的研究比较热门，但存在复溶性差和耐水性差的缺点，因此确定和聚丙烯酸树脂复合时的最佳用量，开发新的复合型乳液型水溶性树脂以改善其复溶性差和耐水性差的缺点仍是今后研究的方向。

以丙烯酸甲酯为硬单体，丙烯酸丁酯为软单体，丙烯酸为功能单体合成乳液，制备的超细水性油墨，光泽度等各项性能指标优良，但并未改善其耐水性。

用水性聚氨酯和聚丙烯酸合成乳液，既能发挥各自优点，又能相互改善彼此的缺点，但不能改善其附着性。

2.助剂的研究现状

目前常用的助剂有pH值稳定剂、快干剂、消泡剂、冲淡剂、慢干剂、润湿分散剂、流平剂、杀菌剂等。科学的使用这些助剂可以改善绿色凹印水性油墨性能上的缺点从而提高绿色凹印水性油墨的稳定性能。

绿色凹印水性油墨普遍存在光泽度不够的问题，这严重阻碍了水性油墨在包装印刷领域中的广泛应用。据光泽度实验分析可知，水性墨的光泽度随添加的消泡剂的质量分数的增加而变小，这表明当水墨中加入消泡剂时，会对绿色凹印水性油墨的分散性产生不良的影响，从而使得油墨的光泽度变差；增稠剂在一定用量范围内可提高水墨的光泽度，但超过一定的用量后，光泽度反而下降；由于亮光浆型的撒淡剂本身光泽度很好，所以用其来调配绿色凹印水性油墨，得到的产品其墨色浅且有透明感，同时也使墨膜的效果和光泽度得到了一定的提高。

在助剂的使用方面，在水墨体系中，采用挥发性极低且无气味的水性聚合物型多功能助剂，能够快速有效地控制体系pH值。为了能达到良好的分散和稳定效果，可选聚氨酯、聚丙烯酸、羧酸类等高分子作为绿色凹印水性油墨的分散剂；为了避免缩孔、鱼眼、桔皮等不良现象的出现，一定要遵循“用量最小，消泡效果最佳”的消泡剂使用原则；常将聚氨酯作为绿色凹印水性油墨体系中最常用的流平剂。

3.颜料的研究现状

选择颜料时，色相是首要考虑的因素，其次是易分散性、耐醇耐碱性及和其他成分的相溶性等因素。绿色凹印水性油墨一般选用与水性树脂相容性好的水性颜料，可以保证有良好的分散体系。常选用颜料制备绿色凹印水性油墨，如双偶氮系或者偶氮系颜料，高级水性油墨中会选用酞菁系颜料。在印刷过程中，水性油墨最好选择色泽艳亮、黏度低、体系稳定的国产高级颜料。随着绿色凹印水性油墨的不断发展，开发适合水墨用性能良好的颜料仍是今后研究的热点。

存在的问题及解决方案

凹印水性油墨仍在发展中，依然存在着很多问题，其中主要是抗水性差、干燥速度慢、光泽度和附着性不够。针对这些问题，选择适当的连结料，制备性能优良的凹印水性油墨是重点，选择改性丙烯酸和水性聚氨酯复合乳液作为凹印绿色水性油墨的连结料，在性能方面结合了两种大分子树脂的优点，改善油墨的耐水性、耐溶剂性和稳定性。

1.配方方案

首先用环氧树脂改性水性丙烯酸，以水性丙烯酸为基础树脂，环氧树脂为改性剂，得到改性丙烯酸树脂，提高油墨的附着黏度。其次，水性聚氨酯和聚丙烯酸树脂在性能上互补，所以利用乳液共聚法，合成聚氨酯-聚丙烯酸复合乳液，使其发挥各自的优势。用丙烯酸改性水性聚氨酯制备凹印水性油墨的连结料，以改善油墨的干燥性、抗水性、光泽度等物理化学性能。

2.制备方案

按重量百分比称取各组分在适当温度和搅拌速度下制备，首先，制备连结料，然后，加入助剂，最后，把色料加入到稀释剂中，溶解后，加入到反应器中，搅拌均匀，加入稀释剂，即可得到凹印绿色水性油墨。

3.性能测试

黏度测试、细度测试、耐抗性测试、附着力测试、光泽度及干燥性能测试。通过测试，判断配制的凹印绿色水性油墨是否符合印刷要求。

4.预期效果

通过实验制备得到干燥性、耐溶剂性、耐磨性、耐热性及稳定性优良的改性丙烯酸和水性聚氨酯共聚复合乳液，使其更好地满足各种印刷适性，更好地应用于印刷。最终的目的是在没有污染的同时，得到高质量的凹印绿色油墨。

绿色凹印水性油墨的发展方向

国产水墨仍存在不抗碱、不抗乙醇和水、干燥慢、光泽度差、易造成纸张收缩等弊端。采用UV油墨可以解决上述弊端，但这样既增加了印刷工序又提高了印刷成本，经济效益不高。然而绿色凹印水性油墨因具有很好的发展和应用前景将成为今后研究的一个热点。

黏度作为水墨的重要技术指标，对其的控制相当重要，胺化试剂对水墨体系的黏度变化及其黏度的稳定性起着至关重要的作用，这一发现为今后高固低黏水墨配方体系的设计和获得理想的水墨应用黏度提供了重要的理论依据。

干燥时间、起泡及干燥后颜色不光泽和不均匀仍是水墨应用中急需解决的最主要问题，这直接影响了绿色凹印水性油墨取代溶剂型油墨的进程速度，使绿色凹印水性油墨的广泛应用受到了限制。所以开发新型水墨用助剂和颜料，以改善水墨性能、降低成本仍是我们今后研究的方向。

综上所述，绿色凹印水性油墨作为一种无溶剂挥发、无溶剂残留的环保型油墨，特别适用于卫生条件要求严格的包装印刷产品，因此，对绿色凹印水性油墨的研发是符合市场要求的，也是能够适应市场需求的。虽然绿色凹印水性油墨既环保健康又具备良好的印刷适应性，但对它的开发仍存在一些不足，例如，油墨干燥速度慢、干燥能耗高、生产效率低、成本高等，这仍是今后对绿色凹印水性油墨的研究需要解决的问题。