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标签业柔印水性油墨的质量需求

时间:2012-04-01 12:20:49来源:科印传媒《标签技术》作者:蔡成基
  标签印刷业采用UV油墨,似乎已是业内共识。不论是柔印标签,还是凸印标签,在油墨选择上均采用了UV油墨。而且当承印材料从铜版纸扩展到塑料薄膜,由于墨膜在非吸收性材料上的附着力问题,似乎除了采用UV油墨就别无他选。甚至如刚在标签印刷业中崭露头角的轮转胶印,选择的也是UV油墨。
  UV油墨确实是个好东西,它利用光谱的辐射能量实现油墨的干燥,VOC排放低,对环境污染小;油墨固含量高,色浓度也高;只要未经过UV灯照射,墨膜基本不干,因此结束生产任务时不必清洗墨路,油墨的合理损耗小。但UV油墨价格偏高,是溶剂型油墨和水性油墨价格的几倍,而且由于UV油墨的光引发剂感光频率同UV灯具的发光频率往往无法完全配合,无法达到共振,因此UV油墨的能量利用率较低,能耗巨大。从理论上讲,UV干燥应该利用UV灯具的频谱,但实际上用到的大多是UV灯具发出的热能,目前常用的印刷机UV干燥装置的金属抽风管往往烫到连手都不能直接放上,因此必须格外注意热量的排放。近年来,欧美市场上推出的LED UV技术就是想解决这一问题,用LED冷光源作为照射源,将紫外光波长调整到365nm,提高UV能量的利用率,降低能耗。可惜,这种技术目前尚处于初始阶段,价格很高,国内标签印刷市场较难接受。
  水性油墨是印刷业可以接受、也愿意接受的一种环保型油墨。水性油墨中除了极少量的助剂外,很少含有机溶剂,因此水性油墨也没有VOC排放问题。但是,要想在高档标签,尤其是薄膜不干胶标签上,用柔印水性油墨来取代柔印UV油墨,业界同仁的疑惑不小。因此,柔印水性油墨作为一种在成本和环境友好性上都具有无可比拟优势的环保油墨,要想能够取代柔印UV油墨,其在印刷性能上必须要达到哪些市场需求呢?

  稳定的pH值
  众所周知,水性油墨中的水溶性树脂,必须经过胺化后才能溶解于水,因此,水性油墨中的水同我们生活中用的自来水是有很大区别的。水性油墨是偏碱性的,其pH值一般在8.5~9.5。有些水性油墨的碱性很强,pH值甚至会达到或超过10.0。水性油墨的pH值会随着周围环境温度的变化而改变,因此,在水性油墨应用中,就像溶剂型油墨每隔15~20分钟要用黏度杯测量黏度一样,水性油墨也必须要定时监测pH值。当水性油墨的pH值下降到规定值的下限之外时,其黏度会增高,干燥速度会增快,转移性能会变差。因此,必须及时添加油墨供应商提供的稳定剂(其实就是氨水一类的碱性添加剂),使水性油墨的pH值恢复到原有水平。目前,水性油墨应用中在控制pH值方面就像是一组锯齿波曲线,以时间t为轴线,pH值随t轴的延伸而逐步下降,而一旦添加了稳定剂,pH值又会即刻回升,如此循环往复,一直处于波动之中。水性油墨的pH值实际上就像锯齿波曲线一样不稳定,若要稳定,必须缩短测定pH值与添加稳定剂的时间,即提高测定pH值与添加稳定剂的频次。因此,国外标签印刷企业在水性油墨应用中常采用pH值实时控制装置,随时测定pH值,随时添加稳定剂,以维持水性油墨性能的稳定。
  水性油墨要及时测定pH值,并及时调整pH值,这同水性油墨制造过程中的树脂胺化技术有关。根据目前掌握的技术,丙烯酸树脂胺化一般采用3种工艺:一是有机胺工艺,二是氨水工艺,三是NaOH或NaHCO3工艺。这3种工艺在性能上相差很大,成本上相差也很大,而且树脂胺化后稳定性方面的差距也很大。有机胺挥发慢,因此稳定性好,但价格贵;氨水价格便宜,但挥发快,必须及时补充;无机碱溶液价格便宜,也不挥发,但性能差。目前业内应用的水性油墨,基本上采用的是前两种工艺中的一种,或将这两种工艺结合起来,既用有机胺,也用氨水,为的是兼顾性能与成本。目前质量要求高的水性油墨,基本上不用定时去监测其pH值,也不用经常添加稳定剂。
  pH值稳定的水性油墨,其pH值在8.25~8.5之间,波动很小。这样的水性油墨转移性稳定,黏度稳定(由于水的蒸发潜热大,水性油墨中因为水的蒸发而引起油墨黏度变大的概率极低,水性油墨黏度增高往往是氨的挥发使pH值下降所致),因此色浓度稳定。

  合理的黏度
  柔印采用的是短墨路,网纹辊技术是柔印墨路的核心技术。标签印刷业采用的柔印机组,往往采用着墨辊、网纹辊、印版辊与压印辊四辊结构,为了将储存在网纹辊网穴中的油墨吸出,版辊上的印版必须要适当变形,才能将网纹辊网穴中的油墨吸出,为此油墨黏度一定不能过高。
  目前国内应用的一些柔印UV油墨的黏度用旋转黏度计测定,约在10~16dPa·s,用黏度杯是无法测定的。而目前供应商提供的一些水性油墨,其黏度是用3号察恩(zahn)杯测定的,一般在22秒到40多秒,若用旋转黏度计测定,黏度数据在0.4~3.5dPa·s之间。由于该数据已在旋转黏度计的下限,可见,数据已经很不准了,但还是能说明一些问题:目前柔印水性油墨的黏度大大低于柔印UV油墨。
  油墨黏度的范畴同墨路结构的特点是密切相关。例如,同为UV油墨,由于胶印同凸印相仿,都是采用长墨路,用多根串墨辊、匀墨辊、着墨辊将油墨打匀,再转移到印版上,因此油墨可以很黏,不然油墨很难在多根墨辊间转移,胶印UV油墨同凸印UV油墨往往可以通用;但柔印UV油墨则不同,为了保证储存在网纹辊网穴中的油墨顺利转移到印版上,必须采用类似于凹印工艺的低黏度油墨,否则很难将网穴中的油墨吸出。但是,由于柔印网纹辊网穴的特点同电雕凹版的倒棱锥形网穴特点有很大不同,因此柔印UV油墨的黏度又没有必要像凹印油墨那样低。国外在研制柔印UV油墨时,当年正是选择了较低黏度的单体树脂,才使柔印UV油墨达到了今天的境界。同理,柔印水性油墨的合理黏度可以同UV油墨相仿,而不必刻意去追求低黏度。试想一下,柔印机的油墨转印机构相同,仅仅干燥机构不同,既然如此,我们有什么必要去降低柔印水性油墨的黏度呢?
  有必要在论述黏度指标时顺便指出:“油墨黏度低一些对解决柔印堵版故障有利”的论点是似是而非的。这种感觉和误解来源于柔印溶剂型油墨在解决堵版故障时的一些经验:当用溶剂稀释柔印溶剂型油墨后,如果溶剂用得恰当,稀释后的油墨表面张力有了明显改变,柔印堵版故障可以缓解。但这是油墨同印版表面张力配合的结果,而不是降低油墨黏度的结果。这个结论可以用反例来证实:如果换用其他溶剂来稀释,未必一定能解决堵版故障,很可能会使颜色密度下降,堵版故障照旧。

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