水性油墨的研究現(xiàn)狀及應(yīng)用中存在的問題
http://www.sxbltgs.net 時(shí)間:2018年12月25日 關(guān)注數(shù):1274 次 |
摘要：隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的高速發(fā)展，環(huán)境污染問題受到人們越來越多的重視。自2015年下半年開始，全國各省市陸續(xù)出臺文件，對工業(yè)企業(yè)開征揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）排放費(fèi)，作為VOCs排放大戶的包裝印刷企業(yè)成為重點(diǎn)治理對象。因此，推進(jìn)環(huán)保無污染的水性油墨的商業(yè)化應(yīng)用也成為必然趨勢。
隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的高速發(fā)展，環(huán)境污染問題受到人們越來越多的重視。自2015年下半年開始，全國各省市陸續(xù)出臺文件，對工業(yè)企業(yè)開征揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）排放費(fèi)，作為VOCs排放大戶的包裝印刷企業(yè)成為重點(diǎn)治理對象。因此，推進(jìn)環(huán)保無污染的水性油墨的商業(yè)化應(yīng)用也成為必然趨勢。
一、水性油墨的研究現(xiàn)狀
水性油墨是以水為分散介質(zhì)的油墨，主要由顏料、水性樹脂、助劑、水等部分組成。水性油墨是當(dāng)前印刷行業(yè)最為環(huán)保的油墨之一，與溶劑型油墨相比，其優(yōu)勢主要為氣味小，VOCs排放低，溶劑殘留低，在食品包裝上應(yīng)用更安全等。
圖1：水性油墨的組成及比例
1、水性樹脂連接料的研究現(xiàn)狀
樹脂連接料為油墨在印刷基材上提供牢度，同時(shí)也起著分散顏料的作用，對油墨性能起決定性作用。水性樹脂由于具有低毒、不易燃、不含VOCs等特點(diǎn)而受到越來越多的研究和關(guān)注。水性樹脂按其在水中的分散狀態(tài)可以分為水溶性樹脂、水溶膠樹脂（堿溶性樹脂）和水分散樹脂（乳液型樹脂）。
表一 水性樹脂分類
（1）水溶性樹脂
水溶性樹脂可分為天然樹脂、改性天然樹脂和合成樹脂。目前在油墨中應(yīng)用比較多的水溶性樹脂有改性松香、纖維素酯以及聚丙烯酸等。大多數(shù)水溶性樹脂具有價(jià)格便宜、制作工藝簡單、體系穩(wěn)定、光澤度高等優(yōu)點(diǎn)，但由于這些高分子樹脂在水中完全溶解，會使體系粘度過高，影響印刷質(zhì)量，同時(shí)水溶性樹脂成膜后仍具有吸水性，其抗水性也很差。
（2）水溶膠樹脂
水溶膠樹脂也叫作堿溶性樹脂，這類樹脂的高分子鏈上具有一定量酸性基團(tuán)，這些基團(tuán)在堿性條件下酸性基團(tuán)被中和生成具有水溶能力的高分子鹽，從而形成能在水中均勻分散的水溶膠。這種樹脂光澤度和透明性比水溶性樹脂稍差，但抗水性更好。且樹脂粘度和成膜性更適宜印刷。目前市場上應(yīng)用比較廣泛的水性聚氨酯和水性丙烯酸樹脂都可作為凹版印刷油墨連接料使用。
（3）水分散樹脂
水分散樹脂是指通過乳液聚合形成能均勻分散于水中的樹脂，呈乳白色不透明狀，其顆粒大于水溶膠。由于乳液型樹脂的分子量較大，其具有較好的力學(xué)性能、干燥性、耐水性、耐腐蝕性。由于其親水性較差，需要加入大量乳化劑，由其作為連接料制作的油墨配方也較復(fù)雜。目前市場上水性丙烯酸乳液體系的油墨在紙質(zhì)基材上應(yīng)用廣泛。
耐水性差、在塑料基材上附著力不佳仍制約著水性油墨的廣泛應(yīng)用。針對這些問題，人們開發(fā)出水性復(fù)配乳液。復(fù)配乳液是以親水性高分子低聚物為表面活性劑，與憎水的高分子單體進(jìn)行乳液聚合而得。這種復(fù)合高分子樹脂既能均勻分散于水相中，又增強(qiáng)了抗水性能。例如，用丙烯酸改性水性聚氨酯制備的水性油墨，能大大改善油墨的干燥性、抗水性等。
2、顏料的研究現(xiàn)狀
顏料決定著水性油墨的色相和色濃度。一般除了黑色、白色、茶色及金屬顏料，大多數(shù)都為有機(jī)顏料。由于水性油墨的樹脂大多為堿溶性的，所以選用顏料時(shí)，須使用能耐堿性的顏料。但是，水墨中顏料的分布密度較溶劑型油墨要大，而水的表面張力及極性都與溶劑差別大，使得顏料分散較為困難，直接影響到油墨的穩(wěn)定性、粘度和pH值等。通過添加表面活性劑可增加樹脂和水對顏料的潤濕性能，從而提高油墨的光澤度和分散穩(wěn)定性。隨著水性環(huán)保油墨的不斷發(fā)展，開發(fā)色澤艷麗、穩(wěn)定性好、安全性高的顏料仍是今后的研究方向。
3、助劑的研究現(xiàn)狀
助劑對水性油墨起著改善性能的作用。目前常用的水性助劑有潤濕分散劑、消泡劑、流平劑、pH值穩(wěn)定劑、防腐劑等。
潤濕分散劑：潤濕分散劑能降低顏料與水性樹脂乳液的界面張力，提高顏料的分散均勻性和穩(wěn)定性，同時(shí)也能提高油墨的光澤度和遮蓋力。
消泡劑：與溶劑油墨相比，水性油墨在印刷過程中會產(chǎn)生大量氣泡，影響印刷質(zhì)量。消泡劑能降低油墨的界面張力，抑制氣泡的產(chǎn)生。消泡劑可以在印刷過程中根據(jù)情況添加。目前常用的消泡劑有有機(jī)硅類和聚醚類。近來人們開發(fā)出的有機(jī)硅-聚醚復(fù)配消泡劑，消泡效果更佳。
pH值穩(wěn)定劑：pH值穩(wěn)定劑起調(diào)節(jié)水墨pH值的作用。當(dāng)pH值過高時(shí)，堿性太強(qiáng)，油墨的粘度降低，耐水性能變差；當(dāng)pH值過低時(shí)，油墨的粘度升高，干燥速度加快，會造成臟版、起泡等缺陷。一般水墨的pH值在8~9.5為宜，常用氨水、乙醇胺來調(diào)節(jié)。
防腐劑：水性油墨在存儲時(shí)很容易引起細(xì)菌滋生，導(dǎo)致油墨發(fā)霉變質(zhì)。添加防腐劑能有效抑制油墨的變質(zhì)，延長保質(zhì)期。
隨著我國包裝印刷行業(yè)在安全、環(huán)保方面投入越來越多的精力。助劑作為水性油墨重要組成部分，也不斷朝著安全、無毒、低價(jià)方面不斷發(fā)展。
(來自:包裝前沿網(wǎng))
