如何快速、低成本的篩選凹印薄膜水墨？
http://www.sxbltgs.net 時間:2018年7月12日 關(guān)注數(shù):562 次 |
摘要：國家環(huán)保部目前在著手修訂的《環(huán)境標(biāo)志產(chǎn)品技術(shù)要求 凹印油墨和柔印油墨》已經(jīng)不再將溶劑型油墨囊括其中，即使企業(yè)已經(jīng)將末端處理得精益求精，達(dá)到了企業(yè)當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門的排放標(biāo)準(zhǔn)，也將不再符合環(huán)境標(biāo)志產(chǎn)品技術(shù)要求，不能再申請十環(huán)認(rèn)證，與綠色印刷的認(rèn)定也無緣。我們大家知道，印刷不環(huán)保其實(shí)是因?yàn)橛湍画h(huán)保。
國家環(huán)保部目前在著手修訂的《環(huán)境標(biāo)志產(chǎn)品技術(shù)要求 凹印油墨和柔印油墨》已經(jīng)不再將溶劑型油墨囊括其中，即使企業(yè)已經(jīng)將末端處理得精益求精，達(dá)到了企業(yè)當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門的排放標(biāo)準(zhǔn)，也將不再符合環(huán)境標(biāo)志產(chǎn)品技術(shù)要求，不能再申請十環(huán)認(rèn)證，與綠色印刷的認(rèn)定也無緣。我們大家知道，印刷不環(huán)保其實(shí)是因?yàn)橛湍画h(huán)保。
由于目前業(yè)界現(xiàn)存的油墨試驗(yàn)規(guī)則是油墨企業(yè)承擔(dān)油墨成本，印刷企業(yè)承擔(dān)承印材料與相關(guān)一切成本，因此試驗(yàn)成本的控制將主要落實(shí)在印刷企業(yè)方面。用盡可能低的成本，用盡可能科學(xué)的方案來選擇水墨，少走一些彎路，是大多數(shù)印刷企業(yè)的追求。目標(biāo)是選擇環(huán)保型水墨，徹底走出VOCs排污收費(fèi)的桎梏，恢復(fù)印刷業(yè)在環(huán)保方面的清白。方法是以印刷企業(yè)為主體，先實(shí)驗(yàn)后定型，堅持環(huán)保與成本并舉，盡快完成測試，走向生產(chǎn)。措施是上機(jī)試驗(yàn)前先用實(shí)驗(yàn)室方法篩選，最大限度地降低水墨中試的成本，縮短中試時間。
我們將薄膜水墨實(shí)驗(yàn)室檢測方法歸納為下述10項(xiàng)，即水墨附著力測試、初干長度測試、細(xì)度測試、黏度測試、顏色密度測試、pH穩(wěn)定性測試、墨膜耐墨性與耐刮擦性測試、溶劑含量測試、墨膜縮孔性能測試以及表面張力測試。按順序分述如下。
01附著力
首先必須搞清楚附著力如何檢測，如何判定？長期使用溶劑型油墨的企業(yè)一定知道用膠帶測試，高端企業(yè)甚至知道必須用3M600/610測試膠帶測試。為什么？因?yàn)檫@是用3M600/610膠帶的膠水對墨膜的黏合力同墨膜對薄膜的附著力在作比較，膠水的黏合力小于墨膜的附著力，則附著力達(dá)標(biāo)，反之則不達(dá)標(biāo)，判斷的根據(jù)就是看膠帶上有沒有粘下油墨或粘下多少油墨。因此，膠水的黏合力是一個測量指標(biāo)，是一個非常重要的參數(shù)。不是所有透明膠帶的膠水都能作為判定標(biāo)準(zhǔn)，國際上通行的標(biāo)準(zhǔn)就是3M600/610。附著力不達(dá)標(biāo)有兩種可能，一種是油墨同薄膜在樹脂上不相容，沒有黏合力。另一種是雖然有附著力，但墨膜太嫩，經(jīng)不起膠帶的撕拉。油墨同薄膜在樹脂上的相容有兩個重要因素，首先是溶解性匹配，其次是潤濕性匹配。墨膜太嫩也有兩個因素，即油墨樹脂分子量不夠，因而墨膜強(qiáng)度不夠，或墨膜沒干透，因而殘留溶劑含量高，在水墨中即殘留水分高。
水墨中承擔(dān)油墨在薄膜上附著的關(guān)鍵是水性乳液，水墨能否附著主要就是看水性乳液選擇得是否合理以及水墨形成墨膜后是否干透。由于薄膜凹印選用的材料一般分兩類，有極性薄膜與非極性薄膜的區(qū)別。在選用合適的薄膜凹印水墨時，初期不必苛求一種乳液對不同薄膜的兼容，專用的也行，但要切實(shí)可靠。
在附著力判斷中，1號絲棒的要求其實(shí)是對墨層厚薄的要求，為了干燥徹底，墨層薄一些為好，如果有0號就更好了。干燥條件對附著力很重要，干燥條件、干燥時間與是否需要熟成或熟成條件，其實(shí)考量的就是水性乳液樹脂的特性。在無法確認(rèn)水性乳液溶解度參數(shù)的條件下，需要用時間來幫助判斷，一周乃至二周的等待時間。將判斷時間拖得這么長，其實(shí)是在排除干燥不透的因素，著重判斷水性樹脂同薄膜的相容性。切忌片面判定，對暫時還有瑕疵的水墨輕易否決，很可能意味著放棄機(jī)遇。
02初干長度
初干長度是揮發(fā)性油墨干燥性能的有效表征，其定義與相關(guān)數(shù)據(jù)其實(shí)是針對溶劑型油墨的，凹印機(jī)上墨機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)其實(shí)也是針對溶劑型油墨的，但由于我們是在適合于溶劑型油墨的凹印機(jī)上印刷，印刷質(zhì)量要求同溶劑型油墨一致，因此用溶劑型油墨的思路來評估初干長度是可行的，但參數(shù)必須不同。根據(jù)GB/T 13217.5-2008《液體油墨初干性檢驗(yàn)方法》的規(guī)定：測量初干長度使用0～100μm深度的刮板細(xì)度計；計時30秒將油墨轉(zhuǎn)移到承印材料上，再測量長度�，F(xiàn)有凹印機(jī)上墨結(jié)構(gòu)，采用溶劑型油墨的常規(guī)數(shù)值大約為10～60mm（25℃，30秒）。值得注意的是，水墨干燥劑技術(shù)與樹脂Tg技術(shù)無法用初干長度模擬，這牽涉到水墨的一些新技術(shù)。在表述水墨的一般技術(shù)時必須要為以后有效的新技術(shù)留下必要的口子。
03細(xì)度
注意水墨細(xì)度，一般采用刮板細(xì)度計測定，但水墨的顆粒度比較小，一般情況下可以忽略。其實(shí)水墨不是越細(xì)越好，細(xì)度合適就可以，對細(xì)度高的水墨要注意以下兩個問題，即是否采用了染料和分散性好、但分子量過低的水溶性樹脂。通常，廉價水墨的顏料體系中會增加染料。另外，過細(xì)的染料會給水墨污水處理帶來一定的難度，且過細(xì)的顏料體系水墨說明水性溶液樹脂分子量較低，在選擇凹印水墨時必須警惕。同時，對于凹印水墨，還要注意構(gòu)成色漿的水溶性樹脂同構(gòu)成成膜樹脂的乳液樹脂的分子量，若二者差別過大，會形成水墨顆粒重新凝聚，從而形成凹印刀絲的風(fēng)險。
04黏度
黏度必須在合理的pH范圍內(nèi)測定。最高目標(biāo)是開桶黏度與使用黏度基本一致。認(rèn)為開桶黏度越高，調(diào)節(jié)印刷黏度可以多加水，從而降低油墨成本的想法是錯誤的。水墨黏度必須以凹印機(jī)上墨單元的特點(diǎn)與凹版特點(diǎn)而定，要求所有的水墨必須低黏度并不科學(xué)。
05顏色密度
通常采用愛色麗分光密度儀測定顏色密度，凹印2號絲棒的儲墨量同傳統(tǒng)電雕凹版的儲墨量相差無多，根據(jù)密度儀數(shù)據(jù)可以判斷同色溶劑型油墨顏料比例的差距。顏色密度測定可以判定水墨價格是否基本合理，因?yàn)樵谒母鞒杀緲?gòu)成中，顏料成本最高。另外，當(dāng)工藝必須采用淺版時，必須要預(yù)測版深明顯下降后，顏色密度會有多大的變化。
06pH穩(wěn)定性
pH測試儀需在常溫下測定，測定水墨的pH值時必須確認(rèn)水墨的樹脂胺化技術(shù)采用的基本類型。氨水價格低廉，但揮發(fā)快，需要定時添加以維持系統(tǒng)的穩(wěn)定。而且氨水異味嚴(yán)重，屬水墨質(zhì)量的控制重點(diǎn)。國家環(huán)保部環(huán)境標(biāo)志產(chǎn)品已經(jīng)將氨及其化合物的允許含量從10年前的3%調(diào)整到現(xiàn)在的1%，所以這個檢測很重要。有機(jī)胺價格稍貴，但揮發(fā)慢、穩(wěn)定性好，實(shí)際使用時可以不必考慮pH值的測定，并要添加穩(wěn)定劑補(bǔ)充。無機(jī)堿不存在揮發(fā)，但需要關(guān)注穩(wěn)定性，尤其是水墨顆粒的重新凝聚。24小時、48小時以及72小時對pH值的測量以及判定，很有作用。
07墨膜耐磨性與耐刮擦性
墨膜耐磨性與耐刮擦性表面上看是蠟乳液的問題，其實(shí)關(guān)注的是乳液樹脂的分子量與物理耐抗性。這在表印水墨與里印水墨的差別中有很大作用。一般情況下，采用平磨儀對耐磨性進(jìn)行定量評估，采用指甲測定耐刮擦性，對其定性評估。
08溶劑含量
HJ/T 371-2007《環(huán)境標(biāo)志產(chǎn)品技術(shù)要求 凹印油墨和柔印油墨》規(guī)定凹印水墨溶劑含量30%，柔印水墨溶劑含量10%，而GB/T 26395-2011《水性煙包凹印油墨》與GB/T 26394-2011《水性薄膜凹印復(fù)合油墨》的溶劑含量規(guī)定為30%，目前已通過專家組討論的環(huán)境標(biāo)志產(chǎn)品新標(biāo)準(zhǔn)將溶劑含量限制在5%。以上這些告訴我們HJ/T 371-2007《環(huán)境標(biāo)志產(chǎn)品技術(shù)要求 凹印油墨和柔印油墨》從討論稿的溶劑含量5%如何變成了凹印30%、柔印10%？2017年修訂后的討論稿為什么又恢復(fù)到5%？估計這個博弈還會存在，我們必須要有清醒的認(rèn)識。其實(shí)水墨中的溶劑在排污處理時比溶劑型油墨處理更困難，能耗更高，因?yàn)樗恼舭l(fā)潛熱比溶劑要大得多。為了防止水墨用戶因?yàn)榕盼厶幚淼母叱杀径蹬�，也為了杜絕水墨印刷時因溶劑含量高可能對操作員工的影響，從根本上限制水墨中的溶劑含量是必然措施。
對溶劑含量的測定有兩種方法：GB/T 23986《色漆和清漆揮發(fā)性有機(jī)化合物VOCs含量的測定 氣相色譜法》和HJ 734-2014《固定污染源廢氣 揮發(fā)性有機(jī)物的測定 固相吸附-熱脫附/氣相色譜-質(zhì)譜法》，企業(yè)檢測多用前一種，對樣本空間沒有明確限制。后一種是上海市環(huán)境科學(xué)研究院推薦的，是測定固定污染源的方法，限定溶劑是24種。
09墨膜縮孔性能
這是對水墨中水性乳液制造過程所用乳化劑同水墨中為抑制水墨起泡而添加的消泡劑是否匹配、添加量是否合適的重要評估。墨膜縮孔性能同水墨的消泡、破泡、抑泡及承印薄膜的極性、表面濕潤張力無關(guān)。
10表面張力
凹印水墨的表面張力控制主要是為了控制污版，即刮刀在版輥上刮不干凈。在水墨中不恰當(dāng)?shù)靥砑颖砻婊顒┗蜻^量添加表面活性劑，將造成隱患，通過表面張力測定可以有效預(yù)防。我們對不同水墨產(chǎn)品在表面張力方面的監(jiān)控，既有30多達(dá)因，也有24達(dá)因的記錄。測定儀器是液體表面張力測定儀，我們使用的是kruss K100。
必須強(qiáng)調(diào)，從來沒有“所有水墨都環(huán)保”這種說法，只有符合環(huán)保部環(huán)境標(biāo)志產(chǎn)品要求的水墨才環(huán)保。供應(yīng)商想要證明自己的產(chǎn)品綠色環(huán)保，應(yīng)該提供以下這些產(chǎn)品文件：產(chǎn)品的MSDS；產(chǎn)品是否通過環(huán)境標(biāo)志認(rèn)證；水墨中的溶劑含量與水墨在使用過程中除水外不添加有機(jī)溶劑的說明文件；水墨中氨及其化合物的最大限量；水墨中的甲醇限量；水墨顏料體系不添加可分解成致癌芳香胺的偶氮染料、致癌染料、致敏性分散染料的承諾；水墨中不使用乙二醇醚及其酯類溶劑的承諾；水墨中不使用烷基酚聚氧乙烯醚（APEO）的承諾。
這8項(xiàng)內(nèi)容很關(guān)鍵，使用過程中除水外不添加有機(jī)溶劑的限定，是為了杜絕水墨產(chǎn)品本身溶劑含量不多，但稀釋劑中含有大量有機(jī)溶劑的這種業(yè)界潛規(guī)則。氨的限定是為了控制水墨異味。甲醇的限制是為了杜絕解決干燥性能的不當(dāng)辦法。顏料體系的限定是為了保持色漿的安全性。乙二醇醚及其酯類堵住了水墨助溶劑方面有可能的漏洞。APEO控制的是水墨中有可能使用的不當(dāng)偶聯(lián)劑，是為了解決水墨中用于增加樹脂與水親和力或顏料與水溶性樹脂親和力的助劑。
(來自:科印軟包裝)
