柔性版水性油墨的性能与印品质量的关系

柔性版印刷以其制版周期短、印刷基质广泛、设备投资少、经济效益高的特点,广泛应用在印刷商标、折叠纸盒、烟盒、酒盒、化妆品盒、保健品盒、文具用品、液体包装、卫生纸、餐巾纸、纸杯、墙纸等包装印刷中。目前在柔性版包装印刷中,国内外绝大部分采用水性墨印刷,不污染环境的柔性版水性油墨愈来愈受到人们的青睐。

1 柔性版水性油墨的组成及特点
1.1 组成
柔性版水性油墨主要由连接料(树脂)、溶剂、着色剂(颜料或染料)、助剂组成。水基油墨的连接料有丙烯酸类、聚酰胺类、聚酯类3种,使用最多、用途最广的是丙烯酸聚合物树脂,使用该连接料的水基油墨其光泽度、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。水基油墨的溶剂主要是以水为主,同时含有少量的醇溶剂,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。水基油墨的着色剂主要是颜料,包括无机颜料和有机颜料,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。水基油墨的助剂品种很多,一般视油墨的要求和对印刷承印物材料的要求而适量加入,常用的水性油墨助剂有消泡剂、稳定剂、分散剂、防腐剂、流平剂、增滑剂及交联剂等。

1.2 特点
1)环保性。柔性版水性油墨使用水或少量醇溶剂,减少了有机挥发物的排放,减轻了大气污染,改善了印刷作业环境,有利于操作人员的身体健康,可以完成消除溶剂型油墨某些有毒有害物质对人体的危害 和对被包装商品的污染,此外,还可以降低由于静电和易燃溶剂引起的火灾危险和隐患,减少印刷品表面残留的溶剂气味,因此,柔性版水性油墨以其无毒、不燃、不污染环境等特点而被称为绿色印刷。
2)干燥快。一般来说,柔性版水性油墨的干燥方式有挥发、渗透、固化反应或3者兼有的干燥成膜方式,干燥速度快是柔性版水性油墨的显著特点。一般来说,其干燥机理如下。
(1)水及助溶剂大量挥发。
(2)脱胺:

(3)脱水:

2 柔性版水性油墨的性能对印品质量的影响
2.1 黏度
黏度是表征流体分子间相互吸引,而产生阻碍其分子间相对运动能力大小的物理量。黏度的高低直接影响印刷品的质量,黏度过低,会造成印品色浅、网点扩大、印品边缘易出现毛刺、不实等弊端;黏度偏高,造成网纹辊的转移性不佳,墨色不均,同时出现糊斑、脏版、流平性及印刷适性不佳等弊病。柔性版水性油墨的黏度比较低,常用柔性版水性油墨的黏度范围为0.15~0.30Pa·s(25ºc)。

2.1.1 影响油墨黏度的因素
影响油墨黏度的因素很多,如温度、油墨的pH值 等。
1)温度。水墨的黏度受温度的影响见表1,温度越高,水墨黏度越低,反之,温度越低,水墨的黏度越高。

2)pH值。pH值是反映柔性版水性油墨的酸碱度。通常柔性版水性油墨的pH值 范围在8.2~9.5之间。若pH值偏低,会导致柔性版水性油墨触变性发生改变,油墨的黏度增大。若pH值偏高,碱性太强,黏度下降。因此在使用油墨过程中,需要对pH值进行监控。

2.1.2 印刷中要注意的问题
黏度的大小必须与印刷机的印速和承印物材料相匹配。
1)印刷速度。印刷机的印速越高,要求油墨的黏度就越小,因为在高速印刷的情况下,要求油墨转移快、干燥快,既要求油墨粘滞力小,墨膜易分离,且溶剂易从墨膜表面逸出。
2)承印物材料。承印物材料对于油墨黏度的要求:对于比较光滑的铜版纸,在供墨量充足时,转移率较高,要求油墨的黏度稍高,对于胶版纸等结构松软的纸张所用油墨黏度应稍低。

2.2 触变性
当油墨受到外力搅拌时,油墨随搅拌的作用由稠变稀,但当停止搅拌后,油墨又会由稀变稠,这种现象叫做触变性。油墨应具有一定的触变性,在印刷过程中油墨在墨辊上受到机械的剪力作用后,油墨的流动性就产生了变化,黏度有所下降,流动性增强,其延展性也增强,有利于油墨的顺利均匀转移,油墨转移到承印物后,失去外力作用,因其触变性很快由稀度稠而不向周围流溢,保证了印迹的准确性。印刷作业要求油墨具有适当的触变性,但如果油墨的触变性过大,油墨在墨斗中会造成供墨不流畅,甚至会出现供墨中断的现象,影响连续印刷时供墨量的均匀和准确程度。不同类型的印刷对油墨的触变性会有所差异。一般网线版、文字版和线条版的印刷要求油墨的触变性略大些,大面积的实地版则略小些。
影响柔性版水性油墨的因素有如下:
(1)颜料的性质:表面吸附性强的颜料制成的油墨触变性大;(2)颜料颗粒的形状:颜料呈针状比球状粒子制成的油墨触变性大;(3)颜料的用量:用量大,粒子相互作用越强,油墨的触变性越大;(4)颜料粒子与连接料的润湿能力:颜料与连接料的润湿能力差,油墨触变性越大;(5)树脂的分子类:连接料中的树脂分子量越大,触变性越大。

2.3 黏着性
黏着性指油墨在传递、转移与分布过程中,其墨层间分离、断裂时所产生的阻力,它是表征油墨的黏附和内聚力性质的。油墨的黏着性较大时,油墨的分离困难,造成印刷机上油墨延展不均匀。油墨墨层在纸张或橡皮布间分离时,如果此阻力大大超过纸张的结合力,就会产生拉毛现象甚至剥皮现象。多色印刷时,在前色的油墨为未干的状态下迅速印刷后一色,一般要求第一色油墨的黏着性要大一些,后面各色油墨均要逐渐降低黏着性。
油墨的干燥速度影响油墨的黏着性见图1,随着干燥时间的增加,油墨的黏着性逐渐增加到最大值,再下降到零。如果油墨很快干燥,墨膜表面很快光洁干滑而失去黏着性,第2色油墨就很难以附着,油墨就产生晶化现象。理想的叠印应在油墨初干到彻干的时间内进行。干燥过快,油墨会在印版表面结皮、糊版,使印品油墨堆积、光泽不良,出现墨斑;干燥过慢,印品背面可能发生蹭脏现象。

图1 水性油墨的黏着性与时间的关系

2.4 细度
指混合分散在连接料中的颜料、填料等固体粉状物质的分散程度。柔性版水性油墨的细度通常在15~25um。一般情况下,细度越小,着色剂分散性能越好,但不是越细越好,这需要既考虑分散性,又不影响油墨的颜色鲜艳度等其他性能。若油墨的细度偏大,印品的光泽淡、粗糙,容易造成堵网和堵网辊,同时减少刮墨刀的使用寿命。比如,高精度4色套印水基柔性版水性油墨,主要用于高网线细网纹辊层次版套印,该水墨的细度约为15um。油墨的细度与颜料的性质有关,用无机颜料(不包括炭黑)所制成的油墨细度不好、颗粒较粗。另外,与油墨的制作工艺有关,在制作过程中,油墨研磨的次数越多,颜料越细越均匀,与连接料接触面也就越大。

2.5 颜色
根据我国《柔性版装潢印刷品》规定,柔性版精细印品同批同色的颜色相对密度小于0.5,色差小于4.00。一般需要油墨的色差控制在3左右。影响水墨颜色的因素较多,水墨的流动度与印刷后色浓度有一定的关系,水墨的流动度越大,印刷样的色浓度越低。因此水墨的流动度在不影响印刷的情况下,尽可能控制得低一点,并且批次之间的流动度差异不能大,这样有利于颜色的控制。同时,每批水墨的透明性、纸张底色及面色的差异、印在不同的纸张上颜色会有所不同。在使用柔性版水性油墨的过程中,要注意检测油墨的这些性能,从而达到控制印刷品质量的目的,为实现精细柔性版包装印刷打下基础。

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