关于丝网印刷领域水性丝网油墨研究进展 2014年11月11日
对于水性油墨来说,其优良的环保性能可以解决当前包装与印刷行业所存在的排放及污染问题。

  其最显著的特点是以水为溶剂,VOC含量较低,与溶剂型油墨相比大大改善油墨制造者和印刷操作者的工作环境,从而降低了有害物质对他们身体的危害。另外,也降低由于静电和易燃易爆溶剂引起的失火危险,成为今后印刷行业走向绿色环保的重要发展方向之一。


  目前水性油墨最主要的应用领域是食品包装、烟洒包装及儿童玩具包装,印刷方式以柔性版印刷及凹版印刷为主(嘉宝莉化工化工集团推出了水性丝网印刷的烟洒包装油墨),在美国市场上,塑料印刷中有40%采用水性油墨,在其他发达国家中,水性油墨也逐渐成为塑料薄膜印刷的主要用墨。随着绿色印刷技术的不断发展丝网印刷的绿色化也将面临跨越式大发展。因此,水性油墨技术应用到丝网印刷领域将会成为一个研究的焦点。

  水性丝网油墨研究进展

  丝网印刷应用水性油墨、稀释剂、清洗网版等都可以直接使用水,因此给丝网印刷带来极大方便。水性油墨较好的通用性特点可对织物、无纺布、塑料硬膜、铝箔、真空镀铝膜等多种承印物进行印刷,从而符合丝网印刷承印物广泛的特点需求。

  1.水性油墨用树脂的研究现状

  水性油墨的开发及应用发展其关键技术在于连结料树脂的应用。连结料是油墨制造中研磨色粉的基料,主要的流动相和油墨干燥后的成膜物质,直接决定着油墨的使用性能和印刷性能。因此,研究和开发一种性能优良的水性树脂是开发水性油墨的前提,当今国内外主要新型水性油墨树脂种类包括水性聚丙烯酸酯,水性聚氨酯及其改性树脂。随着水性丝网油墨用树脂研究发展,水性丝网油墨将会得到更广泛的应用。

  1.1水性丙烯酸树脂

  为使水性丙烯酸树脂具有优异的耐水性、粘接强度和拉伸强度等性能,通常引入某些功能性单体从而在成膜过程中通过分子内或分子间的交联基团反应形成立体网状结构的聚合物。王海侨1等将含有双键的硅烷偶联剂(A-174)与丙烯酸酯单体共聚,合成塑料薄膜印刷用的水性丙烯酸树脂,其在成膜过程中可通过硅羟基讯速交联,从而提高涂膜的硬度、耐水性能等。TsulsumiT等将含可聚合双键的硅烷大单体与聚丙烯酸类单体共聚,制备了含疏水基的水性聚丙烯酸乳液,通过检测分析发现,乳注对颜料具有很好的润湿分散性,制得的油墨具备优异的耐湿摩擦性、耐候性和光泽度。刘晓国3使用水溶性改性丙烯酸树脂配氨基树脂或封闭异氰酸酯固化剂制备水溶性彩晶玻璃丝印油墨。

  1.2水性聚氨酯树脂

  水性聚氨酯油墨正以其良好的耐磨性、附着力、耐化学性、抗冲击性、柔软性及相容性等优点,正不断完善并开拓着越来越广泛的应用领域。刘云发4等用自制的水性聚氨酯树脂制备丝网印刷用的水性油墨,且试验证明该水性油墨对尼龙、PU和TPU处理的橡胶以及布料、乙烯-醋酸乙烯共聚物和聚酯等底材具有良好的效果。方长青等以WPU为主要连结料,进行水性油墨制备实验,分析了水性油墨的抗水性、光泽度、初干性和细度等性能指标。结果表明,利用聚氨酯代替传统树脂连结料能制备综合性能优异的环保型水性油墨,增稠剂提高了油墨的黏度,促进颜料的均匀分散;表面活性剂分子提高水性油墨体系的稳定性。

  1.3水性丙烯酸改性聚氨酯树脂

  丙烯酸酯树脂乳液,因其具有色浅,且涂膜具有良好的耐候性、透明性、附着力和光泽度等特点,已被油墨制造厂商广泛应用;而用丙烯酸酯改性的PU油墨连接料可提高油墨的耐候性能、光学性能等,得到的PUA也综合了PU和聚丙烯酸酯的优点。刘晓丽6等用聚氨酯对室温交联型丙烯酸酯乳液进行改性,由于两种乳液在性能上存在互补性,故改性的PUA乳液综合性能得到明显改善,用其制备水性油墨在耐磨性、硬度、耐有机溶剂性和弹性等方面都有所提高。蔡栋宇7等采用乳液聚合法合成PUA复合乳液,由其配制的水性油墨具有良好的稳定性和耐水性,并且对PET薄膜和BOPP薄膜都具有较好的附着力。

  2.水性丝网油墨特点

  水性油墨体系中水表面能较大,所以对颜料的分散要求较高。高品质水性丝网印刷油墨需要优化组合分散树脂和颜料、研磨分散设备及介质、分散消泡等表面活性剂,并且需要添加少量的醇类或醚类溶剂以辅助增强溶解树脂的能力,提高颜料的分散性,并加速渗透,抑制起泡,从而才可制备出分散性最优的水性油墨来适应印刷中的设备和承印物特点。另外,水性油墨的PH值对颜料的稳定性影响较大,当PH值变化时可能会使部分耐酸碱较差的颜料变色,且PH值变化所引起的树脂部分重新缠结,会使原本分散稳定的体系发生颜料聚集,导致油墨粒径变大、分布变宽。变大、变宽的粒径分布会对油墨印刷时的墨厚、流动性、光泽度产生不利影响,因此,在制备高品质水性丝网印刷油墨时,一定要控制好油墨的PH值。

  水的蒸发潜热能较传统溶剂高很多,从而在水性油墨的使用中干燥性要求是影响油墨应用效果的关键因素。水性油墨印刷中首先调整控制好粘度和PH值,然后再根据实际印刷速度调节水性油墨干燥设备风力及温度等。另外,干燥温度应视不同承印物以及印刷面积而定。此外,改进网印水基油墨干燥性能的另一种措施是,在印刷加工之前,添加少量的交联剂来改进这种含水体系的抗稀释剂、抗碱和抗酸性能。

  3.总结

  现在中国在油墨方面还没有严格的环保法规,但是油墨行业会像中国涂料行业一样,环保法规迟早要出台。无挥发性有机物质油墨(UV油墨和大豆油油墨)和水性油墨是现今油墨工业的必然发展方向。国内的油墨工业必须打住机遇,迎接挑战,走水性油墨工业化发展方向。虽然水性丝网油墨是今后丝网油墨的重要发展方向之一,但对它的开发仍存在一些不足,例如:油墨干燥速度慢,干燥能耗高,成本高等,这些都是今后水性油墨需要解决的问题。

  由此可见,尽管水性油墨有着一定的不足,但其在印刷行业今后的发展中有着极大的潜力。
关键词: 水性丝网油墨
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