随着人类环保意识的增强,水性油墨已在国内外的包装印刷和商业印刷中得到广泛应用。特别是在欧美、日本等发达国家,水性油墨早已普及;而我国水性油墨的开发和应用起步都较晚,但发展很快,尤其是近几年发展迅猛。目前,国内水性油墨主要应用在柔性版印刷和凹版印刷领域。水性油墨分为柔性版水性油墨和凹版水性油墨。柔性版水性油墨主要应用在柔性版印刷领域;凹版水性油墨主要应用在凹版印刷领域。伴随着水性油墨需求的增加,国产水性油墨的质量也得到了提高。改善了以前水性油墨存在的干燥慢、光泽差、不耐水、印不实等缺点,能满足中高档纸箱印刷的要求。因进口水性油墨价格普遍偏高,价廉物美的国产水性油墨已逐渐占领国内市场。
水性油墨的环保特性
水性油墨具有两个显著的特点:一是黏度低,流动性好;二是不使用有机溶剂,利于环保。水性油墨的使用减少了VOC(有机挥发物)向大气中的排放,从而防止了大气污染,改善了印刷作业环境,大幅度降低了火灾隐患。它可以完全消除溶剂型油墨中某些有毒物质对人体的危害和对包装商品的污染,改善总体环境质量。特别适宜于食品、药品等卫生条件要求严格的包装印刷产品。
水性油墨的市场分析
目前,水性油墨主要应用于柔性版印刷与凹版印刷中,在食品包装、烟酒包装、儿童玩具包装等领域占有相当大的比例。在美国,95%的柔性版印刷品、80%的凹版印刷品、40%的塑料印刷品都采用水性油墨,水性油墨销售额已是溶剂型油墨的2倍以上。在欧洲,胶印用墨的比例逐年下降,而柔性版印刷和凹印的水性油墨用墨比例不断上升。
由于国内在水性油墨生产与应用方面起步较晚,目前,包装印刷行业大多数仍采用溶剂型油墨,水性油墨仅占整个包装印刷的7%左右,但随着绿色包装和环保包装的逐渐流行,烟、酒、食品、饮料、药品、儿童玩具等卫生条件要求严格的包装印刷产品都将逐步采用柔版印刷,特别是包装印刷领域,柔版印刷的比重将逐步增大,所以水性油墨在国内的潜在市场是巨大的。据专家预测,到2010年我国的水性油墨用量将占到油墨总消耗量的25%-30%,年需水性油墨10万吨以上。
水性油墨特别适用于烟、酒、食品、饮料、药品、儿童玩具等卫生条件要求严格的包装印刷产品。水性油墨由于不含挥发性有机溶剂,所以它不仅可以减少印刷品表面残留的毒性,使印刷设备清洗方便,而且可以降低由于静电和易燃溶剂引起的失火危险和隐患,因此水性油墨被称为新型的“绿色”印刷材料。
包装物对于环境和人体的污染,主要是包装材料和包装印刷两大方面。直接接触食品的包装材料,如纸、塑料、金属等不能带有任何污染源,但有些材料又不可避免,就要依靠包装印刷,在基材上增加保护层,使食品不直接接触有残留污染源的材料,例如塑料薄膜内的印刷或复合层等,就起了很好的阻隔作用。然而这种印刷方式包含着隐患,因为在传统的印刷油墨中甲苯是主要溶剂(在油墨中甲苯的含量通常在20%~30%)。且油墨采用挥发性干燥的方式,因此,溶剂中的甲苯等有毒气体都直接排放到大气中,污染环境,且在印刷完成后承印物表面也有残留的甲苯等有毒物质,塑料薄膜大多是食品包装材料,残留物的存在会对食品造成污染。水性油墨使用的溶剂是水和乙醇等,可以大大降低有毒有害气体的排放。也不会对承印物造成污染。从食品卫生的角度讲,柔性版印刷是最合适不过的包装印刷工艺;而且更是药品包装的当然选择。在一些发达国家,甚至已经制订了必须用柔性版印刷制作药品包装的法规。
水性油墨存在的不足及解决方法
目前水性油墨普遍存在的问题是pH不稳定,抗碱性较差、也不抗乙醇和水、干燥慢、光泽度差、易造成纸张收缩等弊端。要达到抗碱、抗乙醇,抗水和提高光泽度,只有采用柔性版UV油墨。这样不仅提高了印刷成本;而且增加了印刷工序。如有的啤酒包装自动生产线,使用含碱性的润滑剂;其pH值为9—10,水性油墨承受不了,碰上就掉色。还有夏天销售啤酒时不仅要进冰箱,有的还在冰水中长期浸泡,水性油墨也承受不了。针对以上水性油墨存在的问题,应对现有的水性油墨进行技术改造及开发相应的水性油墨新材料。
n 开发pH稳定的水性油墨体系
水性油墨制造者必须开发出在印刷过程中pH值稳定的水性油墨。即在印刷中无须再检测和调整pH值。
从水性油墨的成分来看,多为碱溶性树脂,在该树脂中含有-COOH、-OH等官能团,可以与含有-NH (氨基)的物质发生反应,生成完全溶于水的树脂盐。所以,水性油墨中的溶剂一般采用碱性溶剂,如含有氨水或胺类物质的溶剂,此时油墨体系的pH值大于7.0,呈碱性。由于胺极易挥发,以及机器运转产生的热量和其他外部热源(如车间温度)的影响,不可避免地促进了胺的挥发。所以,在印刷过程中,水性油墨中胺的含量将会逐渐减少,从而导致油墨体系的pH值下降,黏度增大。直接影响油墨的印刷适性。
要解决水性油墨pH值变化问题,首先可以从油墨的配方设计着手。水性油墨的配方中一般使用碱性物质,如氨水及胺类物质,可以从中进行筛选。胺类物质挥发较慢,油墨体系的pH值较为稳定,在印刷过程中的变化较小,同时也可以减小油墨的气味。但是,这种油墨的干燥速度相应减缓,应采取加热及吹风的方法来加快油墨的干燥。完全不使用氨水或胺类物质也是可能的,这些无氨、无胺油墨是一种由磺化聚酯树脂和水溶性丙烯酸树脂组成的独特体系,但其技术还不很成熟,有待进一步研究。其次是加入pH值稳定剂。pH值稳定剂一般是采用胺和乙醇胺的溶液,以使水性油墨的pH值维持在8.5~9.5之间为宜,用量过多或过少都不利于印刷。另外要尽可能避免氨类物质的外泄,盖好油墨槽的上盖。
n 对于柔印水性油墨产生的纸张收缩卷曲等弊端,采用适当的柔印新材料,可明显提高印刷质量
柔印通常采用水性油墨印刷、UV上光,由于水性油墨含水量大,在印刷薄纸及单面铜版纸时,往往会遇到纸张卷曲上翅的烦恼,影响终端用户自动贴标,甚至造成报废,被迫停产。卷曲是纸张缩胀不均匀的结果,湿度、温度及油墨和上光涂层形成的张力不一致都会造成纸张卷曲。针对上述情况,可采用一种水性背涂液,涂于承印物背面。其特点是干燥速度快,印刷速度可达到200米/分,在柔印、凹印、胶印中联机使用,无光泽、不粘连、不影响自动贴标时的黏合性,其涂布量可以根据纸张的卷曲程度进行调节。目前在啤酒标、烟标(软标)等印刷中推广应用,效果良好。
水性油墨未来的发展趋势
环保化是水性油墨发展的必然趋势
随着人们环境保护意识的提高,迫切需要“环保”印刷材料的呼声日渐高涨。特别是食品包装、烟酒包装、儿童玩具包装等的印刷是非水性油墨莫属。环保部门一直要求VOC的最终零排放。为达到愈加严格的环境管理目标。印刷行业目前重点是加强对溶剂墨印刷过程中排放物的处理,通常的做法是使用“焚化炉”吸收和焚化VOC,其他的更具创造性的是应用以VOC为食物的微生物或细菌的处理体系。
高质量的水性油墨有一定的市场需求
随着瓦楞纸箱展示效果的功能不断增强,瓦楞纸箱的印刷必须逐步向高档次、高质量、多色彩、视觉效果强烈的方向发展。以彩面多色网点印刷为方向,也就是以商品包装替代运输包装,以白板牛卡替代箱板牛卡,达到色彩鲜艳、光泽度好、美观等特点。要达到上述标准,对制版、油墨提出较高的要求,中高档纸箱印刷制版必须以柔性版为发展方向,同时必须采用高质量水性油墨,达到高光泽、鲜艳、快干、适应高速生产。
高质量的水性油墨就是指油墨具有高光泽、耐高温、耐摩擦。提高油墨的光泽可以提高印刷品质量。用水性丙烯酸树脂制造的水性油墨能够使光泽增加20~30,同时保持干燥速度、透明度、色密度、脏版、耐热性、抗揉搓性、耐(刮擦、水、油脂、酸)性等性能不变。但目前石油价格上涨较快,导致水性丙烯酸树脂的价格上涨,水性油墨的成本增加。
对于瓦楞纸箱预印来说,预印生产的面纸在瓦楞纸生产线上进行压平及通过烘道工段时,要求使用的水性油墨耐高温、耐磨性好,否则彩面会被拉花,掉墨成为废品。这就要求在200℃的高温下,油墨不变色,并且不起皱、不起泡,保持固有的印刷效果,保证印品质量。
在瓦楞纸箱的装卸及搬运过程中,为保证印品在受到互相碰撞磨擦后仍能保持印刷色彩的不变性,要求水性油墨的耐磨擦性要好。
信息来源:《全球瓦楞纸箱工业》