环保型水性油墨的研究与市场展望

马顺堃，王雅婷，汪子宁，郅 云

（内蒙古工业大学，内蒙古 呼和浩特 010050）

0 引言

众所周知，面向广大国民出售的很多商品都离不开包装，如饮品、食品、烟酒和玩具等，这些商品包装都需要相应的印刷，水性油墨就是其中较为常见的一种包装印刷材料。环保型水性油墨不具腐蚀性，不易燃也不易爆，而且没有难闻的刺激性气味和有毒物质，无论是对接触它的人还是它对环境，都没有什么危害。这种油墨在实际应用中完全可以借助乙醇或者是自来水进行稀释，即使是在印品干燥以后也没有什么有毒有害的物质残留在其中，有着极高的安全性。作为一种包装印刷材料，切实应用在与广大民众息息相关的生活常用品上是没有问题的。我国环保型水性油墨相较于国外来说起步较晚，进口量也就相对较多，但发展至今已然相对市场化和规范化，我国在该类产品的研发工艺上也一直在寻求新的突破，其发展前景还是较为广阔的，有着很大探究价值。

1 环保型水性油墨的基本概述

1.1 水性油墨

水性油墨又被称作水墨，广泛地应用在很多有着较高卫生要求的包装印刷中，像烟酒、玩具和食品等。柔性版水性墨又被叫做液体油墨，经由多种成分一起加工而成，像水溶性树脂、溶剂等。

1.2 主要成分

1.2.1 水溶性树脂

无论是水溶性树脂还是水分散性树脂，都是水性油墨不可或缺的连接料组成，其在很大程度上影响着油墨干燥性、光泽感、附着力以及粘度，这些影响着印刷适应性[1]。一般纸箱对于油墨的耐水性以及光泽感没有较高要求，进而我国在油墨连接料的选择上常选松香改性马来酸树脂，但档次高一些的包装印刷就不再适用了。此外，还有可溶性略差、印刷适应性略低但稳定性好一些的氨基甲酸乙酯树脂，还有经处理后完全能够溶于水的一些高分子树脂，像水性氨基树脂、羧甲基纤维素和苯乙烯改性马来酸树脂等等。各种各样的水溶性树脂自身特性不同，势必会对水性油墨在实际使用中产生不同影响，在水、热、化学、污染等多方耐受性以及光泽度的综合考量下，发现水溶性丙烯酸改性树脂的性能相对较好，用其作为连接料对于提高印刷质量有很大帮助。

1.2.2 颜料

如今随处可见的包装印刷大多是五颜六色的，这些呈现在眼前的色彩都是颜料发挥的作用，无论是有机还是无机的颜料都可在水性油墨中得以应用。一般来说，水性油墨当中的树脂成分基本上是碱溶性的，所以颜料成分一定要具有耐碱性。由于其颜料在分布密度、水面张力等多种因素影响下，有一定分散难度，进而对油墨酸碱度、粘度以及稳定性有所影响。为了提升颜料和水溶性树脂的亲和力，让油墨更具稳定性，会添加一些表面活性剂。除此之外，无论是水墨的酸碱度，还是其粘度都要做好精确控制，因为一旦其pH 值超过9.5，那么太高的碱性会使其粘度大大减少，不仅使得其干燥缓慢，而且耐水性也会大大降低，如若其pH 值在8.0 以下，那么太低的碱性又会使其粘度大大增加，不仅使得其干燥过快，而且也容易起泡或脏版。所以，综合考量下，要选用那些粘度不太高、色泽艳丽并有着稳定体系的水墨颜料。

1.2.3 助剂

水墨性能也需要一些助剂的支撑，像消泡剂和水墨稳定剂就是其经常使用的两大助剂，此外还有交联剂、防腐剂、增滑剂、分散剂和流平剂等等。一般来说，消泡剂用量在1%～2%之内，主要是为了除去水墨里的泡沫，而水墨稳定剂大多使用一些乙醇胺或者是氨水等，既能对水墨酸碱度进行调节，又能降低水墨粘度，可以极大地规避运输或者贮藏时水墨的发霉，这些助剂都需科学使用。

1.2.4 溶剂

环保型水性油墨主打的就是其无毒性，纯净水、异丙醇、乙醇或丁醇等都可成为其溶剂，不仅无毒无害，而且还可溶解水溶性树脂，调节水墨粘度和干燥速度，增加颜料分散性，以此确保水墨稳定性、印刷适应性，并抑制发泡。

1.3 生产工艺

环保型水性油墨的生产首先把上述水墨主要成分进行混合，然后借助高速分散机对其进行分散、研磨和搅拌成为色浆，之后把助剂、溶剂以及做好的色浆搅拌均匀，借助分散研磨让其有着色力、光泽度以及细度，最后经过过滤包装成为水墨产品，如图1 所示。

图1 水墨生产流程图

1.4 发展现状

水性油墨最早于20 世纪60 年代经国外研究出来后并逐渐开始使用，开始时使用的连接料成分主要为酪蛋白，主要在低端包装上使用[2]，到了20 世纪80 年代，环保型水性油墨这种概念才开始被国外一些国家提出来，此后国外超八九成凹印和柔性产品都采用水性油墨进行包装印制。我国水墨相较于国外而言发展较晚，最早由新加坡带入我国，此后我国经过坚持不懈地研发、借鉴和改良，终于有了自己的水墨产品[3]，但当时市场上还是以进口为主，直到我国出台了相应的水墨标准，才令其真正迈向市场化和规范化。

2 环保型水性油墨在实际中的应用

2.1 柔性版印刷

由于柔版印刷主要使用橡胶凸版印版或者是柔性感光树脂版，印刷使用的油墨必须是对版材没有腐蚀性的，由于该印刷方式的环保性符合潮流，在全球得到了广泛应用和发展。柔性版印刷当下较多应用于瓦楞纸箱上，主要应用水性油墨进行印刷，见图2。

图2 柔性版印刷的电饭煲瓦楞纸箱

起步较晚的我国五成左右的瓦楞纸箱都是用此方式进行印刷的，起步较早的发达国家则超过了九成[4]。除此之外，柔性版印刷在我国的一些烟酒、食品的标签上也得到了广泛应用，尤其是低端的窄幅标签。无论是国内还是国外，都在对水墨如何更好应用在柔性版印刷中进行着一系列研究，终于发现在其中增添支化聚甘油，能够在很大程度上增加油墨密度和耐磨性，而借助超支化聚酯多元醇系列产品中的Bolton P1000 以及Bolton P500 可改变油墨特性，提升其在塑料薄膜之上的固色度和光色度。

2.2 凹版印刷

水性油墨也应用在很多凹版印刷中，像纸张印刷、塑料印刷都可看见水墨的身影。因为纸张印刷当中很少会有墨层很久才干的问题，其印刷技术也就较为成熟一些，尽管其相较于应用溶剂型油墨而言，没有那么高的色彩鲜艳度，但水性油墨的环保性是毋庸置疑的，还是有着较好应用前景的[5]。在塑料印刷当中，以往应用的一些溶剂型油墨也逐渐被水性油墨替代。溶剂型油墨在塑料凹印当中有着不小的污染性，这无疑是与当下提倡的环保理念是背道而驰的，或早或晚都会被水性油墨这种相对环保的油墨所取代。

塑料本身没有什么吸收性，在进行塑料凹印时，如何令水性油墨这种没有挥发性有机溶剂的印刷材料在塑料之上仍有较好附着力以及流平干燥性，便是其实际应用中不得不面对的难题。水性油墨要想彻底取代塑料凹印当中应用的溶剂型油墨还是存在不小技术难度的，而且还要提升一下其印刷适性，像光泽、干燥和附着等性能都是水性油墨切实应用到塑料凹印当中时要解决的问题，无论是印刷设备，还是印刷技术的改良，都要综合考虑塑料凹印与水性油墨相应特点，以此做出科学合理的改良。

2.3 数字印刷

数字印刷中应用水性油墨，主要是在热压式的喷墨印刷中，而今无论是数字印刷的技术，还是数字印刷所占领的市场都发生了很大变化，很多行业都愈发重视并切实应用起了环保型水墨，像电极行业、导电薄膜行业等等，国内外的研究人员都在针对于此进行积极研发，而今已然出现了适用于太阳能电池的导电膜以及涂层，诸如此类的研发都是把能导电的水性油墨以喷墨方式置于承印物体的表面。纵观当下的数字印刷，水墨在很多特殊行业的应用也多了起来。

3 环保型水性油墨的市场展望

经过上述对环保型水性油墨在实际应用中的分析，不难发现当下的柔性版印刷以及凹版印刷是其最为主要的市场，无论是柔性版印刷，还是凹版印刷都以包装为主，像烟酒、玩具和食品等，这些产品的包装占据了其中很大一部分市场份额。自从我国大力倡导并积极推进环保以来，广大国民的环保意识有了大幅提升，人们日渐意识到周边的生态环境对于生产生活、工作学习乃至经济发展的重要性，大家都迫切地希望环保型印刷材料的推广应用，在最大程度上减少其对环境带来的一些污染。

自环保型水性油墨切实应用到柔性版印刷之中以来，其在环境改善上所做出的贡献是大家有目共睹的，最近几年在全球的发展势头也是较为迅猛的。一些发达国家超九成的柔性版印刷制品、八成左右的凹版印刷制品都是应用环保型水性油墨[5]。如今我国在柔版印刷方面的生产线有上百条，每一年都需要几十万吨的水性油墨来辅助生产，总体来说，环保型水性油墨的整个市场潜力还是非常之大的。

水性油墨在全球得到了推广，正在替代先前没有环保特性的溶剂型油墨，将环保型水性油墨切实应用到诸多包装印刷已经是大势所趋。纵观国际上的包装印刷，水性油墨正在由先前颜色单一的瓦楞纸箱印刷转向多种颜色和基材的多元化印刷。国外已经有一些国家明令禁止继续使用含有苯等毒物的溶剂型油墨，倡导大家使用环保型的油墨[6]，现如今许多国家都纷纷响应环保的号召，在诸多方面的印刷都在积极应用环保型水性油墨，我国当然也加入了其中，在食品等印刷包装上制定了规定，这无疑是对环保型水性油墨的巨大肯定，相信随之而来，水性油墨的市场份额将不断增大。

我国当下生产油墨的现有企业上千家，大多数企业一年就可以生产成百上千吨油墨，我国华东以及华南这两大区域是消耗水墨较多的地方，大概占据了全国市场的七成以上，并且还在增长。我国环保型水墨走到今天已然改变了先前过于依赖进口的情况，日渐自给自足，水墨国产质量完全经受得住考验，满足了国内市场的旺盛需求。在纸箱、食品等一些柔性版印刷当中，可以经常看到环保型水性油墨的身影，在该领域的应用已经较为成熟的，很多特殊行业也有着不小的需求，并呈上升趋势。

当下的凹版印刷也在积极寻求更好的环保型水墨去替代先前的溶剂型油墨，尽管还未实现完全替代，但其发展前景还是看得到的。一方面，环保型水性油墨在而今的印刷领域里拥有着较为广阔的市场，柔性版印刷占据了其中的大部分，其增长率在5 个百分点左右，尽管塑料凹印在对该环保水墨实际应用时存在一定技术难点，但全球对环保与日俱增的重视使得其市场发展状态还是较为稳定，一些权威人士也指出，网印技术日后会得以快速发展，其市场份额以及发展空间也会随之提升，这些对于整个印刷行业的长足发展来说都是很大的机遇；此外，环保型水性油墨也会带动相应的科研发展，就拿柔性版印刷来说，其无论是技术还是实际应用都是相对成熟的，进而我国很多油墨厂家在相应的配方上已然自主产权化，不过一些水墨原料还是要依靠进口，国内原料当下还没有办法彻底满足水墨制备所有要求，特别是在一些性能方面有特别要求的，想要完全实现国产化还有一段路要走。

我国从事该方面研究的工作人员，有必要以环保型水性油墨原料为切入点，努力研发一些能够切实应用的新材料和工艺，尽可能提升水墨自身性能。尤其是在塑料凹印方面更要加紧研发。尽量对水墨光泽度以及流平干燥性作出优化改进，还应持续研发新的原辅材料，借助改良后的技艺来提升其使用效果，而除此之外的特殊行业也不能松懈水墨研发，要拓展研发思路，积极寻求环保型水性油墨的更好发展。

4 结语

环保理念如今已经深入到了广大国民的心中，我国各行各业都在积极寻求绿色发展，对于印刷业来说也同样如此，尽可能依托环保理念才能让印刷业走得更远更稳。我国对于印刷的需求很大，要想成为印刷强国，就要切实应用环保型水性油墨这种没什么污染的印刷材料，走绿色可持续发展道路。相关科研部门以及企业更要紧跟环保的发展步伐，持续应用环保水墨并寻求更高发展。