水性油墨知识原理

水性油墨Water-basedink水性油墨简称为水墨，柔性版水性墨也称液体油墨，它主要由水溶性树脂、有机颜料、溶剂及相关助剂经复合研磨加工而成。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。［编辑本段］水溶性树脂水溶性树脂或水分散性树脂皆为水性油墨的连接料，它对油墨的粘度、附着力、光泽、干燥及印刷适应性都有很大的影响。在国内，常采用松香改性马来酸树脂作连接料来制作油墨，但此种油墨仅能用于印刷一般纸箱，满足不了中、高档包装印刷所要求的光泽和耐水性的要求。氨基甲酸乙酯树脂的稳定性较好，但印刷适应性和可溶性略差一些，其他还有用苯乙烯改性马来酸树脂、水性氨基树脂以及聚乙烯醇和羧甲基纤维素等，这些高分子树脂一般均含有一COOH（羧基）、一OH（羟基）、一NH2（胺基）等亲水基团，经过特定的工艺处理，成为完全溶于水的树脂，可以作为水性油墨的连接料。但是，依然明显地存在一些不尽人意的地方，且对水性油墨的印刷适应性、光泽度、耐水性等都有不同的影响（见表1）。马来酸树脂氨基甲酸乙酯树脂水性氨基树脂羧甲基纤维素水溶性丙烯酸树脂颜料分散性中中良良优印刷适应性中中中良优耐湿摩擦性中中良中优耐干摩擦性差中差中优油墨稳定性中良中中优耐热性差差中中极优耐水性差差中差优着色性中中差中良光泽差差中差良由表1可知，选用水溶性丙烯酸改性树脂作水性油墨的连接料，其光泽度、耐候性、耐热性、耐水性、耐化学性和耐污染性等方面均具有显著的优势，在直接分散溶解或合成高分子乳液时，也均能表现出优良的性能。用该树脂制成油墨，产品可达到国外先进产品的质量水平。使用水溶性偶氮引发剂作为丙烯酸树脂的主要引发剂后，丙烯酸树脂的性能又得到明显提升。［编辑本段］水性UV油墨原料组成原料：光固化树脂水性UV油墨一般由基料树脂、光引发剂、添加剂和水组成。基料树脂是油墨体系的主体成分，油墨最终固化膜的性能主要由基料树脂决定。常用的树脂有：不饱和聚酯、聚氨酯丙烯酸酯类、丙烯酸酯化聚丙烯酸、聚酯丙烯酸酯。用于光固化水性油墨的不饱和聚酯，是以二元醇或多元醇与马来酸酐进行酯化反应制备而成的。为了使树脂具有亲水性，可以利用二元醇（如聚乙二醇）引入亲水结构，用含光活性基团的酸或醇封端则可获得光活性。聚氨酯丙烯酸酯类树脂是目前研究得最多的体系。与一般的聚氨酯丙烯酸酯的差别仅在于如何在分子中引入亲水性结构。与上述不饱和聚酯相似，亲水性结构一般可利用二元醇单元引入。例如可利用聚乙二醇引入非离子型的亲水链段；利用二羟甲基丙酸（DMPA）引入羧基，得到离子型的自乳化树脂。光活性基团可以通过（甲基）丙烯酸羟乙酯（HEA或HEMA）的羟基与聚氨酯末端异氰酸酯基（-NCO）反应引入，也可以利用丙烯酸与端羟基聚氨酯的羟基进行酯化反应得到。丙烯酸酯化聚丙烯酸具有价廉、易制备、墨膜丰满、光泽好等优点。一般可用丙烯酸与各种丙烯酸酯共聚引入亲水性的羧基，用（甲基）丙烯酸羟乙酯或（甲基）丙烯酸缩水甘油酯共聚引入羟基或环氧基以便进一步引入丙烯酸氧基，从而获得光活性。组成原料：光引发剂除了与油性体系所用的光引发剂在吸收性质、不变黄等方面的要求相同以外，用于水性体系的光引发剂还必须具有与水性环境相容、挥发性低等要求，以保证墨膜预干燥（一般在60〜80°C）时仍能保持所需的浓度。目前，使用较多的光引发剂是Darocur2959,由于其分子上比Darocur1173多了一个羟乙氧基，使其在水中的溶解度相对较大（母体Darocur1173的溶解度仅为0.1%），因而较易在预干燥时挥发掉。［1］［编辑本段］水性油墨的颜料颜料赋予了油墨颜色特征，满足了印刷对色彩的要求。一般的有机颜料和无机颜料都可用于水性油墨。由于水性油墨的树脂大多为碱溶性的，所以选用颜料时，须使用能耐碱性的颜料。但是，水墨中颜料的分布密度较溶剂型油墨要大得多，而水的表面张力及极性都与溶剂差别大，使得颜料分散较为困难，直接影响到油墨的稳定性、粘度和pH值。采用添加表面活性剂可增加树脂和水的亲和力及颜料与水溶性连接料的亲和力，从而解决油墨的稳定性问题。水墨的粘度和pH值是需要精确控制的。当pH值高于9.5时，碱性太强，油墨的粘度会降低，干燥速度变慢、耐水性能变差；当pH值低于8时，碱性又太弱，油墨的粘度升高，干燥速度加快，会造成脏版、糊版、起泡等缺陷。在印刷过程中选用颜料时，应选择国产颜料中色泽艳亮、粘度低、体系稳定的高级颜料来制作水性油墨。［编辑本段］水性油墨所用助剂为提高水性油墨的各项性能需添加各种助剂，而水性油墨所用助剂较溶剂型油墨更为重要。常用的水性油墨助剂有以下几种：消泡剂：用来消除水性油墨中的泡沫，用量一般为1%〜2%。稳定剂：主要防止水墨在贮藏、运输中聚结、发霉，降低水墨粘度和调节水墨的pH值，一般使用氨水或乙醇胺等助剂。其他助剂：分散剂、防腐剂、流平剂、增滑剂及交联剂等。通过科学使用这些助剂来改善水性油墨的弱点，可提高水性油墨的稳定性能。［编辑本段］水性油墨所用溶剂水性油墨所用溶剂需具有：①溶解树脂，给与墨性；②调节粘度，给与印刷适应性；③调节干燥速度。水性油墨还要求具有无毒的特性，因而它的溶剂主要是纯净水和少量的醇类，如水、乙醇、丁醇、异丙醇等。这些溶剂可以辅助水增强溶解树脂的能力，提高颜料的分散性能，并加速渗透，抑止发泡。［编辑本段］优选出的水性油墨基本配方水溶性丙烯酸树脂25%〜35%水15%〜25%乙醇5%〜15%三乙胺5%〜10%颜料10%〜30%助剂1%〜3%［编辑本段］水性油墨的生产工艺第一步为研磨制备色浆：将水溶性树脂、颜料、助剂和溶剂（水）等混合，通过高速分散机搅拌分散、研磨成备用色浆。第二步为配制油墨：将备用色浆、助剂和溶剂（水）等搅拌混合均匀，通过研磨分散，使之具有足够的细度、光泽及着色力，过滤包装即为水性油墨产品。综上所述，我们选择各种不同类型和品种的水溶性丙烯酸树脂，通过对比试验筛选了颜料和助剂，并与丙烯酸酯类乳液复配，加入交联剂，通过正交试验优选配方，所研制成的水性油墨产品，经过有关单位检测使用，证明其各项指标均达到国内外同类产品先进水平，得到了使用单位的一致好评。其主要技术指标见表2。项目技术指标实测指标检测标准颜色标样近似标样GB/T13217.1着色力(％)90〜110100GB/T13217.6粘度(S)50±3050GB/T13217.4光泽(％)(60^)>80GB/T13217.2细度®m)W108GB/T13217.3pH值8.0〜9.59初干性(mm)15〜3019耐碱、耐水24h良好贮存稳定性5〜30°C良好［编辑本段］水性油墨的优势由于用水作溶解载体，水性油墨具有显著的环保安全特点：安全、无毒无害、不燃不爆，几乎无挥发性有机气体产生，主要表现在以下四个方面。不污染大气环境。VOC(挥发性有机气体)被公认为当今全球大气污染的主要污染源之一，溶剂型油墨会散发出大量的低浓度VOC,由于水性油墨用水作溶解载体.所以无论是在其生产过程中，还是被用于印刷时.几乎不会向大气散发挥发性有机气体(VOC)，。这是溶剂型油墨所无法比拟的。溶剂型油墨在生产过程中，散发出大量的低浓度VOC。根据估算.一般溶剂型油墨制造工厂.若采用未完全密闭的生产设备，有机溶剂的挥发损失约占油墨产量的0.3%〜1%。而对于低浓度VOC的处理，除了绝少数油墨工厂采用如活性炭吸附等高成本的处理方法外.大多数都高空直接排入大气。不仅如此，在印刷过程中，溶剂型油墨中的有机溶剂几乎完全被干燥而快速挥发出来.除了在印刷机上方的高浓度VOC被采用如催化燃烧或微生物处理工艺处理外，弥漫在印刷车间空气中的低浓度VOC往往被直接排入大气，如果按照溶剂型油墨中有机溶剂所占比例为25%〜35%计算，其直接排入大气环境的VOC数量相当惊人。而水性油墨恰恰克服了这一缺点。这一独有的对大气环境无污染的特点正在被越来越多的印刷企业所看好。减少印刷品表面残留毒物.保证食品卫生安全。水性油墨完全解决了溶剂型油墨的毒性问题。由于不含有机溶剂，使得印刷品表面残留的有毒物质大大减少。这一特性.在烟、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中更体现了良好的健康安全性。在人类越来越重视食品安全的当今.已经关注到了食品包装的卫生安全.对包装材料和包装印刷的有害物质的的残留量也要求严格。使用溶剂型油墨的印刷品要达到食品卫生安全的要求相当困难.而这对于使用水性油墨的印刷品.却是轻而易举的事。减少资源消耗和降低环保成本。由于水性油墨固有的特性一一同形物含量较高.可以在较薄墨膜沉积。因此相对于溶剂型油墨.它的涂布量(单位印刷面积所消耗的油墨量)要少一些。经过试验.与溶剂型油墨相比.减少了约10%的涂布量。也就是说，印刷相同数量和规格的印刷品.水性油墨的消耗量较溶剂型油墨减少了约10%。不仅如此，由于印刷时需要经常清洗印版.因此使用溶剂型油墨印刷.需要使用大量的有机溶剂清洗液，而使用水性油墨印刷.清洗的介质则主要是水。从资源消耗的角度看•水性油墨更加经济.符合当今世界提倡的节约型社会的主题。提高了作业环境的安全性，保障接触操作人员的健康。溶剂型油墨在其生产制造过程中和印刷时都相当危险。有机溶剂和溶剂型油墨本身是易燃液体.有机溶剂很容易挥发.在空气中会形成爆炸性混合气体.达到爆炸极限浓度后遇到火星即会发生爆炸。因此.生产作业环境的火灾爆炸危险性相当高。按照中国目前的法规，溶剂型油墨的生产属于危险化学生产.必须具备完善的危险化学品的生产和管理条件才能取得生产的许可证。有机溶剂特有的毒性对于生产作业人员的健康极为不利。国家卫生监督行政部门将此类作业定义为职业危害性作业.对作业现场空气中的VOC浓度有严格规定.作业人员须定期做职业健康体检，以保障接触操作人员的健康。［编辑本段］水性油墨专利技术1、标记载体用的水基油墨组合物2、多糖醛酸衍生物和含有多糖醛酸衍生物的水性油墨组合物3、蒽并毗啶酮化合物、水基品红色油墨组合物和喷墨记录方法4、改性炭黑、炭黑分散液和水性油墨5、改性炭黑分散液以及含有该分散液的水性油墨6、供市售胶印介质和胶印油墨使用的水性喷墨油墨7、光亮性水性油墨8、光亮性水性油墨组合物9、含水油墨及其应用10、含有UV可固化树脂的耐水性喷墨油墨11、含有改性碳产品的水性油墨和涂料12、含有近红外荧光团的水基油墨13、具有金属光泽颜色的圆珠笔用水基油墨14、孔版印刷方法和用于孔版印刷的水性油墨15、孔版印刷用WO乳液油墨16、孔版印刷用乳化油墨17、孔版印刷用油包水型乳化油墨18、孔版印刷用油包水型乳液油墨19、孔版印刷用油包水型乳液油墨220、蜡纸印刷乳状油墨21、模版印刷用乳化油墨及它的使用22、模版印刷用乳液油墨23、喷墨打印机用水性油墨组合物24、喷墨记录用水基油墨25、柔性版、凹版印刷用水性油墨及其生产工艺26、书写工具用水基油墨27、双乳化水基油墨及其制备方法和用途28、水基品红油墨组合物及喷墨记录方法29、水基丝网印刷油墨30、水基着色油墨31、水溶性三偶氮化合物和水性油墨组合物32、水溶性三原色荧光油墨及其制备方法33、水溶性印刷油墨及其生产方法34、水溶性印刷油墨及其生产方法235、水性凹印油墨及其制备方法36、水性聚氨酯乳液、其制造方法以及使用该乳液的水性印刷油墨37、水性铝质软管油墨38、水性喷墨油墨组合物39、水性塑料复合油墨40、水性油墨41、水性油墨242、水性油墨、水性油墨组和分散体的制造方法43、水性油墨及油墨记录方法44、水性油墨组合物45、丝网印刷水性油墨46、丝网印染的水性聚氨酯油墨制造方法47、速印一体机丝网版印刷乳剂油墨48、稳定的氨基-官能胶乳在水基油墨中的应用49、新蒽毗啶酮化合物、水基洋红色油墨组合物及喷墨记录方法50、型板印刷用乳化油墨51、一种水基油墨及其制备方法和用途52、一种水溶性的油墨组合物、它们的制造方法以及其应用53、一种水性编织袋油墨54、一种水性铝箔油墨55、一种水性耐热蒸煮油墨56、一种水性喷墨打印油墨57、一种水性塑料油墨58、一种水性油墨用遮盖性乳液的制备方法59、以合成水性固体丙烯酸树脂为基料的水性油墨及其制备方法60、易清除的水性金属印刷油墨61、用于模版印刷的乳液油墨62、用于喷墨记录的水性油墨63、用于书写工具的水基油墨组合物64、用于塑料薄膜凸版印刷的水性油墨及其制造方法65、用于圆珠笔的水基油墨66、油包水型分散油墨67、圆珠笔用水基油墨68、纸箱专用水性油墨配方及其生产工艺69、珠光UV水性丝网油墨［编辑本段］水性油墨的环保指数水性油墨与溶剂型油墨相比，其环保性能更进了一步。它不仅不含芳香烃溶剂，而且VOC也大大减少了，但依然无法做到零含量，仍含有少量醇、醚，甚至有机胺类。它对环境影响较小，主要是污染车间空气。水性油墨中常用的助剂有:pH值稳定剂、消泡剂、快干剂和慢干剂等。一、pH值稳定剂：pH值稳定剂主要是用来调节水墨pH值。水墨的pH值问题，通过各油墨生产厂商向印刷企业推广水墨产品时常被提到，pH值低容易造成油墨结块，pH值高的话其粘度则相对较低。一般在印刷过程中应检测水墨pH值变化，当pH值低于8时，应加入适量的pH值稳定剂，从而使水墨保持良好的印刷状态。欧洲国家水性油墨的pH值是以中性为标准，pH值调整在8.5时，其流动性、光泽度达到最佳状态，但在印刷过程中（1小时内）由于胺类溶剂的挥发，水墨粘度会迅速增高，光泽度下降，流动性变差，以至会出现大量的不合格产品，如调整pH值，需加入胺类溶剂，而且在印刷过程中（1小时内）要进行不断检测（用酸度计），稍有不慎，废品就会出现，而且整个车间充满了难闻的气味，这样的产品在印刷适性中被视为不良，如水墨的pH值在7〜8之间，水墨的稳定性最好，用户可以加入纯净水作溶剂降低粘度，这样不会增加成本，还会使水墨的树脂味道降低。二、消泡剂：水墨粘度过高、pH值偏低、印刷速度较快和印刷技术人员加水过多，都容易产生气泡。气泡比较大时会出现印刷品露白、上墨量少等现象，严重影响印刷质量。一般建议在水墨中加抑泡剂和表面消泡剂两种混合使用，以解决水墨起泡现象，其使用比例为1〜2%.三、快干剂水墨在使用过程中由于油墨厂家选用的树脂不同或机器转速过快，可能会造成水墨干燥速度较慢。加快干剂能调整水墨干燥速度达到印刷机转速要求，提高生产效率，其使用比例为2〜3%。四、慢干剂：慢干剂可以抑制和减缓水墨干燥速度，起到保湿作用，防止油墨在印版或者网纹辊上发生干燥，减少堵版和糊版等印刷故障的发生，使用比例为1〜2%之间。［编辑本段］水性油墨中的助剂详细介绍水性油墨中常用的助剂主要有pH值稳定剂、消泡剂、快干剂和慢干剂等。一、pH值稳定剂：pH值稳定剂主要是用来调节水墨pH值。水墨的pH值问题，通过各油墨生产厂商向印刷企业推广水墨产品时常被提到，pH值低容易造成油墨结块，pH值高的话其粘度则相对较低。一般在印刷过程中应检测水墨pH值变化，当pH值低于8时，应加入适量的pH值稳定剂，从而使水墨保持良好的印刷状态。欧洲国家水墨的pH值是以中性为标准，pH值调整在8.5时，其流动性、光泽度达到最佳状态，但在印刷过程中1小时内）由于胺类溶剂的挥发，水墨粘度会迅速增高，光泽度下降，流动性变差，以至会出现大量的不合格产品，如调整pH值，需加入胺类溶剂，而且在印刷过程中（1小时内）要进行不断检测（用酸度计），稍有不慎，废品就会出现，而且整个车间充满了难闻的气味，这样的产品在印刷适性中被视为不良，如水墨的pH值在7〜8之间，水墨的稳定性最好，用户可以加入纯净水作溶剂降低粘度，这样不会增加成本，还会使水墨的树脂味道降低。二、消泡剂：水墨粘度过高、pH值偏低、印刷速度较快和印刷技术人员加水过多，都容易产生气泡。气泡比较大时会出现印刷品露白、上墨量少等现象，严重影响印刷质量。一般建议在水墨中加抑泡剂和表面消泡剂两种混合使用，以解决水墨起泡现象，其使用比例为1〜2%。三、快干剂：水墨在使用过程中由于油墨厂家选用的树脂不同或机器转速过快，可能会造成水墨干燥速度较慢。加快干剂能调整水墨干燥速度达到印刷机转速要求，提高生产效率，其使用比例为2〜3%。四、慢干剂：慢干剂可以抑制和减缓水墨干燥速度，起到保湿作用，防止油墨在印版或者网纹辊上发生干燥，减少堵版和糊版等印刷故障的发生，使用比例为1〜2%之间。［编辑本段］水性油墨在印刷成本上的优势使用水性油墨印刷，首先它不需要用任何的有机溶剂稀释，只用清水便可。印刷行业常说的“可加入多少溶剂”，如在油墨中加入30%-50%的溶剂，并错误地认为加入溶剂越多越好，这样的成本就越低。其实不然，所加入的30%-50%溶剂是在整个印刷过程中加入的，这是由于溶剂的挥发引起油墨粘度变化而加入的。印刷速度越快所需调配的稀释剂的挥发性就要越快，加入溶剂的次数就越多，这就等于不断地增加印刷成本，所以并不是10KG油墨加入5KG溶剂后才开始印刷，以油墨行业的标准来看，油墨的色浓度高，粘度低（除丝网等）才是好油墨。这关系着油墨生产厂商所选的原材料，如树脂的分子量的大小、配方、生产工艺等。印刷过程中溶剂的添加量除了封闭式的印刷车间外，其余的均会因温度、风力等的因素而产生变化，油墨中加入稀释剂只作为降低油墨的粘度，使其适宜印刷，如过量地加入，油墨的色浓度会降低，连接料的份量同时降低，这样便印不出好产品。所以，水性油墨只加纯净水，而且是一次性加入（印前）。在印刷过程中，它不会因为粘度的变化而引起颜色的变化，更不会像油墨那样，因印刷途中需加入稀释剂时所产生的废品，这就大大提高了印品的合格率，节省了溶剂的成本，减少了废品的出现这便是水性油墨成本优势之一。目前印刷行业采购油墨，部分的企业只单一看表面价，不会考虑其他方面。如白墨，看其表面单价较为便宜，但在印刷中需采用40u深或以上的印版来印刷，有些甚至采用60u深的印版，这主要是因为采用35u或以下的印版印刷后，印品的遮盖力不够，白度不够，所以只能在印版上做文章，印版深就必定墨层厚、印速慢，这不单产量上不去，还会成倍地增加成本，如每KG油墨的印刷面积就大为减少，以印刷面