水性油墨性能分析及其在网印中的应用

作为环保型印刷材料,水性油墨是以水作为溶剂, 以水溶性或碱溶性树脂作为连结料的一种新型油墨。与传统油墨相比, 水性油墨最大的优点是以水和少量醇作为溶剂 具有绿色环保、使用安全的特性。近年来,水性油墨的应用不断增加, 被广泛应用于凹版、柔版、网版印刷中,被越来越多的印刷企业看好。水性油墨组成的适性要求水性油墨主要由颜料、水性高分子树脂连结料、溶剂、助剂等经配制产生物理、化学反应而制成。各组成成分要具有良好的适性

颜料适性
颜料赋以水性油墨颜色特征,决定了水性油墨的色相, 它以微粒状态均匀分布在连结料中。适性见表1。

连结料适性
连结料是水性油墨的重要组成部分.是影响水性油墨性能的重要因素。连结料要对颜料具有良好的润湿性和展色能力, 并有优良的成膜性和干燥性、良好的耐水性; 组合后, 连结料需提供给水性油墨一定的流动性、提供给承印物合适的粘附力。普通的水溶性树脂连结料的耐水性极差, 必须经过氨化处理生成胺盐,胺盐电离溶于水 但当水性油墨转移到承印物上干燥时,又会由于部分碱性物质的挥发使墨膜不溶于水,从而使墨膜具有耐水性。当前较理想的连结料是碱溶性的丙烯酸树脂。

溶剂适性
溶剂是水性油墨区别于油性油墨的主要特征 水性油墨以水和少量的醇作为溶剂。溶剂的作用是溶解树脂, 使水性油墨具有一定的流动性 以便在印刷过程中能够顺利转移,并对水性油墨的粘度和干燥性进行调整。并且加入的醇类可提高水性油墨的稳定性、加快干燥速度、降低表面张力、防止水性油墨起泡。当水性油墨印到承印物后, 溶剂挥发或渗入到承印物中,水性油墨随溶剂的挥发渗透而干燥, 因此水性油墨一般采取挥发干燥或渗透干燥的干燥方式。

助剂适性
水性油墨助剂的作用是改善水性油墨的性能、适应多变的印刷条件 提高印刷质量 它是水性油墨的的辅助材料,是水性油墨不可缺少的重要组成部分 但是助剂的加入量要适中,否则会适得其反。常见助剂及其功能见表2。

水性油墨的性能分析
显色性能
1.着色力
着色力是指墨层在承印物上显示颜色的能力,它表征水墨色浓度、饱和度的高低。水墨的着色力受颜料细度、含量、分散度, 以及水墨粘度的影响。其中颜料的细度、含量和质量 决定了水墨着色力的强弱。影响关系见表3。

水性油墨的粘度可以改变显色性,但是不能只通过改变粘度调节色浓度 否则会引起水纹、无光泽等质量问题。当前水性油墨的着色力普遍不高,影响了水性油墨的显色性。

2.细度
细度指水性油墨结构组成中的颜料、助剂等颗粒的最大粒径,表征连结料中颗粒分散均匀性 直接影响到水墨显色性和印刷质量。不难看出, 颜料和助剂等颗粒粒径决定细度的大小, 它们的分散程度影响润湿性。若水性油墨细度小,对承印物的润湿性强, 墨膜平滑有光泽, 网点印迹饱满, 印品颜色鲜艳. 印刷质量高;若水性油墨细度大, 强摩擦会降低耐印率甚至损坏印版,产生网点边缘发毛、糊版、传墨不匀等质量故障 也不利于小网点色彩和层次再现。但若水性油墨细度太小,则油墨的流动性过大,会造成网点扩大,也会影响印刷质量,一般水性油墨的细度; 在5~25um

3.透明度
透明度问题就是能否显示底色的问题。特别当需要叠印时,透明度显得尤为重要, 良好的透明度有利于叠合成色,获得良好的色彩效果。但是对于实地印刷,为了能够显现水墨的实际颜色,使之不受底色的影响 则对透明度要求较低而要求有较高的遮盖力。水性油墨的透明度不仅取决于水性油墨各组分的透明性,还取决于颜料等固体颗粒在水性油墨中的含量和分散性。提及透明度的问题就要考虑印刷的色序 合理的印刷色序能提高色彩饱和度 使层次明朗、阶调柔和,使印品与原稿更一致。但是水性油墨一般透明度不是很好,在包装印刷中大都采用水性油墨印刷。
流变性能
粘度是指水性油墨流动时的粘滞程度,它表征水性油墨流动时内部阻力的大小。水性油墨的粘度主要取决于所用连结料的固有性质和颜料等的颗粒大小、含量及其在连结料中的分散状态。如果颜料含量高,会造成水性油墨分散性差,粘度过大, 流动性差,油墨传递、转移困难,版面墨量不足,形成花版或印品色强度差, 同时颜料易脱落 脏版等,造成墨膜不光滑, 光泽差等缺陷 如果颜料含量少,水性油墨的粘度小 造成铺展不匀、墨膜不平整、光泽度差、色彩浅淡、不鲜艳等弊病,甚至产生浮脏、糊版等故障,不能保持水墨正常的传递、转移。另外水性油墨的粘度还随PH值和环境温湿度的变化而变化, 印刷时要严格控制车间的温湿度(温度在2 0℃ ~2 5 。C, 相对湿度在5 0% ~6 5% ), 以保持粘度稳定。可以看出,粘度是水性油墨非常重要的一个性能指标,它直接影响水性油墨的转移性、水性油墨转移到印版上的墨量、显色性以及其他印刷质量。
适当的粘度是保证油墨正常传递、转移的主要条件,也是决定印迹牢度、清晰度和光泽度的重要条件, 因此对水性油墨粘度的控制显得非常重要。国内常用涂4杯来测粘度,粘度通常控制在20S左右。

耐抗性能
1.耐水性
耐水性是指水性油墨干燥的墨膜抵抗水浸润的能力, 主要取决于所用颜料在连结料中的分散性及其颜料和连结料的耐水性质。水性油墨的耐水性对其使用有着重要意义, 因为印刷中 水性油墨耐水性差, 将产生乳化、糊版、不下墨等印刷故障;印刷后的包装物难免与水接触, 如果耐水性差,就会乳化而失去光泽,严重时还会掉色。颜料的耐水性影响着水性油墨的耐水性,不过因为颜料是不溶于水的,所以大都具有较好的耐水性。但是颜料的分散性对水性油墨的耐水性也有很大的影响。分散性差,印刷后墨膜就不匀整、不连续致密,使膜层具有一定的亲水性,导致其抗水性能下降 甚至由于分散性差,颜料颗粒发生絮凝或结团。分散均匀、润湿性好的水墨较稳定, 颜料粒子被连结料包起来而疏水 所形成的墨膜匀整致密, 有效提高水性油墨的抗水性。另外 干燥速度也会影响耐水性 有研究结果显示干燥速度快, 耐水性就好, 但也不能太快,否则会发生结皮等弊端。

2.耐光性能
水性油墨的耐光性是指印刷后墨膜颜色对目光曝晒的耐抗性能。水性油墨的耐光性主要取决于所用颜料的耐光性及颜料在油墨中的浓度。墨膜在日光作用下,其颜料和连结料均会发生颜色变化 使印品褪色或变色,所以对于需要长期曝晒的印刷品,水性油墨耐光性的选择具有重要意义。完全耐光的颜料当前还无法配制,当前颜料的耐光性只是耐晒牢度不同而已。通常颜料在油墨中的浓度越大,其耐光性就越高。当冲淡水性油墨颜色时,由于浓度变化而相应地引起耐光性变化,其变化程度随冲淡程度的高低而定。水性油墨具有不同的耐晒等级(一般4~6级) 按{ GB1 71 0—79耐光性测定法,耐光8级为最好,1级为最劣。

3.耐酸碱性能
耐酸碱性能是指水性油墨对酸性和碱性物质的耐抗能力。油墨的耐酸碱性能取决于所用颜料和连结料的耐酸碱性质。可以说水性油墨完全不耐酸,但耐碱,因为水性油墨的成分中含有胺.由于电离反应使水墨呈碱性。如果在水性油墨中加入酸性物质,将会发生化学反应生成其它非水性油墨组成的物质。通常情况下,水性油墨P H值范围应在8.5~9~ 在此区间水墨的印刷性能最好 印品质量最稳定。

稳定性能
水性油墨粘度影响稳定性,而pH值又是影响粘度的最主要因素所以,可以说水性油墨pH值是影响水性油墨稳定性的主要因素。另外表面活性剂对稳定性也有影响。

1.pH值
当PH值在8.5~9.5之间时,水性油墨流动性良好, 粘度适中 可以很好的润湿承印物并在其上铺展,墨层也具有良好的干燥性。同时颜料溶解透彻 分散性好,色相保持正常,水性油墨结构和性能稳定。如果P H值太低,碱性太弱 树脂连结料溶解度降低.使水性油墨粘度增大,干燥变快和转移困难,产生堵版或脏版故障, 同时显色性也会较差 甚至还可能分层、絮凝结团:如果水性油墨PH值太高,碱性太强,连结料溶解度增大,使水性油墨粘度过低, 流动性增强 耐水性变差, 网点扩大严重, 干燥变慢可能产生背面蹭脏, 同时,如果碱性太强 还可能对颜料的显色性产生影响,水性油墨不稳定。印刷时, 由于碱性物质的挥发 使得PH值发生变化.导致油墨稳定性变差, 因而要严格控制PH值必要时要加入适量的PH值调整液 使PH值处于适合印刷的最佳状态。

2.表面活性剂
为了保证颜料有良好的润湿,可以用表面活性剂来降低水的表面张力, 使颜料能够更好的分散, 同时因为离子型表面活性剂易发生电荷排斥效应, 在颜料颗粒外围形成双电层,防止颗粒的絮凝结团倾向,从而能够保证水性油墨性能的稳定性。水性油墨在网版印刷中的应用水性油墨优良的绿色环保性能必将在未来中国网印中扮演重要角色。目前,网印领域适合水性油墨的底材主要有织物、纸、P V C 、铝箔、金属、玻璃等。我国在纸张和塑料等承印材料的网版印刷中已经成功地应用了水性油墨。水性油墨的网印中应注意:要求网目在1 2 0~2 5 O目之间,硬度为65~75度的聚酯胶刮或水性专用胶刮: 以纯净水作为稀释剂, 自来水作为洗版水:慢干剂的用量在3% ~5% ;使用前要搅拌,破坏由于长期存放产生的凝胶;若有气泡要静置或加入适量的消泡剂: 由于挥发干燥时间需要1O~30m_n,所以一定要防止蹭脏; 未使用的油墨要及时密封并在阴凉干燥处保存。
通过对水性油墨性能的分析,能够更好地认识和使用水性油墨,避免在印刷中产生由于对水性油墨认识不清而发生的印刷故障,特别是在网版印刷中要能够合理使用水性油墨 提高印刷质量 降低印刷成本。

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