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根据凹印机结构特点来改善薄膜凹印水性油墨

  要解决薄膜凹印水性油墨的质量瓶颈,建议根据凹印机结构特点来加以改善。

  水性油墨对薄膜的附着力问题,同印刷转印机构无关,主要是按照溶解性特点来选择水性油墨的连结料。可以选择水性丙烯酸,也可以选择水性聚氨酯,国内外甚至已经在研制丙烯酸与聚氨酯的相互改性,以适应各种薄膜。可以预见,对国内水性油墨制造业来说,选择合适的水性树脂已不是一件十分困难的事了。再者,相对成熟的薄膜柔印水性油墨,不论在OPP还是PET上,附着力已不再是大问题。若我们参考柔印水性油墨的树脂体系,将其使用到薄膜凹印水性油墨中,这不会是不可能的吧?

  对于提高水性油墨附着力,业界也有通过控制颜基比来实现的,因此粒径问题也会作为改善油墨附着力诸因素之一来加以考虑。其实凹印工艺对粒径问题倒没有太大的讲究,一般而言,以凹版网穴最小孔径的1/4,来控制溶剂型凹印油墨的细度,这一经典数据对凹印水性油墨也是适用的。严重的问题是凹印水性油墨造成的刀丝,即水性油墨的溶解性同凹印短墨路的匹配。柔印水性油墨因柔印的墨路较长,因此没有刀丝问题。即使溶解性上出了点问题,墨路一长,网纹辊上拉出的细线在到达压印点之前也已经被油墨本身流平了。但凹印没法用墨路来掩盖这种溶解性缺陷,因此解决溶解性缺陷是凹印水性油墨的当务之急。

  造成凹印水性油墨溶解性波动的首要问题是pH值的波动。水性树脂偏碱性,pH值一般在8.5~9.5,甚至可达10.0以上。水性树脂的碱性同它的胺化工艺有关,即用有机胺、氨水或无机碱(NaOH或NaHCO3)来溶解树脂的工艺有关。有机胺价格较贵,但挥发慢,用有机胺溶解的水性树脂在常温下pH值会有变动,但变动较小。氨水价格便宜,但挥发快,一般用氨水调节的水性油墨,2小时左右就必须测定pH值,并添加稳定剂。采用无机碱工艺的水性油墨基本不挥发,但溶解性较差。

  我们现在常用的水性油墨用氨水的比较多,因为它的溶解性好,价格便宜,但由于氨水挥发快,pH值波动较大,必须及时添加稳定剂。在实际运用中,按照这种方法实施的水性油墨pH值控制水平就像锯齿波曲线一样不稳定。若要使其稳定,必须缩短pH值测定与稳定剂添加的时间,增加pH值测定与稳定剂添加的频次。因此,国外在水性油墨应用中常采用pH值实时控制装置,随时测定,随时添加,以维持水性油墨性能的稳定。

  这种pH值控制法用在柔印水性油墨中尚可,因为柔印水性油墨对溶解性的要求较低,但用在凹印水性油墨上肯定不行,溶解性波动一定会导致刀丝。因此凹印水性油墨采用有机胺工艺将是首选,这已被柔印水性油墨的胺化工艺所证实,即使价格略高些。而且,要求凹印生产一线的操作人员时不时去关注并调节水性油墨pH值的波动也不现实,现行的生产体制已不可能适应这样的工作压力了。

  水性溶液与水性乳液的匹配也会影响到水性油墨的溶解性,因此最简单的办法是采用单一树脂。仅采用水性溶液的水性油墨,印刷过程中产生的刀丝非常少,甚至比溶剂型油墨的刀丝还要少。但这种水性油墨没法解决油墨在薄膜上的附着力问题以及墨膜的耐刮擦问题。凹印机每一色组的烘干装置之后一般有一根对薄膜进行冷却的水冷辊,薄膜的墨膜面会直接从辊上擦过,墨膜没有一定的耐刮擦性将很容易被拉伤。因此,水性油墨配方中一般会有一定量的水性乳液,以加强树脂的硬度。但若水性溶液与水性乳液选择不当,就会埋下溶解性波动的隐患。

  以水性溶液为主要树脂,配以少量水性乳液,或者以一定量的低分子蜡来替代水性乳液,是解决水性溶液与水性乳液匹配不当的一种方法。低分子蜡本身不溶于水性溶液,其因分子量低而容易从油墨中析出,浮在墨膜表面,因此不担心颗粒凝聚问题。而且,若该方法用于制造薄膜里印复合型水性油墨,由于墨膜夹在两层薄膜之间,墨膜的强度就不会是主要问题。但是低分子蜡无法完全取代水性乳液,因此一种完全采用水性乳液构成水性油墨连结料的设计方案就顺理成章地浮出水面。

  完全采用水性乳液的水性油墨设计方法在业内已经少量开始采用,只要妥善解决颜料的分散性问题,这个方法很可能是今后水性油墨的发展方向。而且水性油墨的干燥性特点也同水性乳液的选择直接相关,因此水性乳液多功能合成,将是解决凹印水性油墨质量瓶颈的主要方法。

  水性油墨的干燥性能主要取决于水性乳液的选择,薄膜柔印水性油墨是这样做的,薄膜凹印水性油墨估计也得这样做。当然,柔印墨路长,水性油墨的初干长度可以设计得略微长些;而凹印墨路短,溶剂型凹印油墨的初干长度只有30~60mm/30s,在相关的凹印转印机构没有明显变化,电雕凹版浅版化没有成熟,凹印机烘道干燥能力没有明显变化的条件下,薄膜凹印水性油墨的初干长度也只能设计得短些。水性油墨的改善主体在油墨制造业,寄希望于其他行业是不现实的。国内水性油墨制造业长期以来进步不大,技术停滞不前,这同主观上的等待是分不开的。

  薄膜柔印水性油墨的成功经验应该可以对凹印水性油墨提供一定借鉴,成熟的薄膜柔印水性油墨选择的水性乳液,单一树脂比较少,混合乳液比较多。因此,针对墨膜的附着力、干燥性与耐抗性问题,采用三合一甚至四合一的多种树脂混合方法,将是十分重要的。

  有必要注意水性油墨树脂同复合工艺中胶黏剂的配合,因为薄膜凹印水性油墨针对的最大市场是食品软包装,复合薄膜产品在这一市场中占据了最大份额,因此对复合用胶黏剂同水性油墨的配合问题决不能掉以轻心。GB/T10004-2008《包装用塑料复合膜、袋干法复合、挤出复合》中对复合膜剥离强度有明确的要求:普通级0.6N/15mm以上,水煮级2.0N/15mm以上,半高温蒸煮级3.5N/15mm以上,高温蒸煮级4.5N/15mm以上。水性油墨树脂必须要能达到上述剥离强度的要求,而这在选择薄膜凹印水性油墨的水性溶液或水性乳液的初始期,就决不能忽略。

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