PVC塑料水性凹印油墨研究试制及性能分析
作者 : 未知

  摘要:凹版水性油墨目前主要应用于印刷纸张类包装印刷品,塑料水性凹印油墨的应用研发已成为油墨研究领域的焦点和热点。由于水性油墨的节能环保优势突出,水性油墨代替溶剂型油墨是印刷业及油墨制造业发展的必然趋势, 而且这种趋势也越来越紧迫。塑料水性凹印油墨基墨的制备方法是采用高速研磨分散方式,将基墨与水溶性树脂、助溶剂和助剂按一定比例混合试制油墨样品。通过测试油墨样品的相关性能,探讨了水性油墨与溶剂型油墨的对比。
  关键词:水性油墨;绿色环保;生产工艺;应用研发
  中图分类号:G43 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2015)06(b)-0000-00
  当前,随着石油、煤炭等资源日益枯竭以及人们环保意识的增强,在印刷中开发利用节能环保油墨已成为油墨发展要考虑的关键问题,其中水性油墨是当前研究探索的一个热点方向。水性油墨与目前常用的溶剂型油墨对比,其主要优势体现在水性油墨的连结料使用水作为溶剂,在应用过程中能够有效减少有机挥发物(VOC)的排放量,对人体无伤害。水性油墨是当今世界公认的经济、环保型油墨,也是目前唯一获得美国美国食品药品监督管理局(FDA)认证的油墨。当前,水性油墨在塑料薄膜的应用方面还存在一些问题,主要是由于承印物的表面吸收性差及油墨的印刷适性不良引起的。笔者在PVC塑料水性凹印油墨应用方面存在的问题做了一些研究,并对比溶剂型油墨做了一些探讨。
  1 水性油墨的研究试制
  水性油墨传统生产工艺基本上是分两步进行:首先是将水溶性树脂、颜料、助剂和溶剂(水)等混合,利用高速分散机搅拌、分散、研磨来制备水性油墨用色浆;其次是将制备好的色浆与辅助剂、溶剂水等混合搅拌,通过研磨分散生产出水性油墨。
  采用上述方法研制生产的塑料水性凹印油墨,在印刷工艺过程中总是表现出水性油墨的印刷品着色力不强、油墨与塑料薄膜之间的附着牢度不佳及印刷品光泽度低等不利问题。笔者通过长期研究和试验,本项目拟采用特殊合成和乳化的创新型三步骤生产工艺流程,通过实验结果显示水性油墨的各项印刷适性指标得到了进一步提升。
  1.1水溶性合成树脂配方研究
  聚酰胺(二胺+顺丁烯二酸酐+C16二聚酸)50%、丙烯酸20%、季茂四醇6%、氧化镁5%、松香(其余)15%、交联剂5%等物质通过反应斧在250~260℃下进行搅拌、反应和聚合,制成水溶性合成树脂备用。
  1.2水溶性树脂油配方研究
  水溶性合成树脂(45~60%)、AMP-95(10~20%)、溶剂水(30~40%)等物质通过反应斧在75~85℃下进行反应、搅拌和乳化,制成水溶性树脂油备用。
  1.3水性油墨配方研究
  水溶性树脂(55~65%)、颜料(15~35%)、溶剂水(15~25%)、助剂(2%~10%)通过分散、研磨和过滤等工艺技术,制成最终的塑料水性凹印油墨产品用于实验测试。
  2 水性油墨与溶剂型油墨对比分析
  本文所用的溶剂型油墨为当前企业常用的油墨品牌,测试方法按照国标规定方法测试。
  2.1印刷适性测试分析
  油墨的印刷适性包括着色力、干燥性、附着牢度等方面,两种油墨测试条件相同,相关数据如表2.1所示。
  表2.1 水性油墨与溶剂型油墨相关性能分析表
  油墨种类 着色力(%) 细度(um) 粘度(s) 附着牢度 初干性(mm・(30s)-1)
  溶剂型 <=98 <=18 <=20 好 8
  水性 >=99 <=6 <10 好 14
  从表中数据对比分析可知,在相关印刷适性方面水性油墨基本达到了溶剂型油墨的技术指标,在部分指标上甚至超过了溶剂型油墨。由于水性油墨自身性能的影响及印刷机设备烘干设施的不完善,使得水性油墨的干燥性很难达到良好的效果。
  2.2油墨使用成本分析
  对于印刷企业而言,在当前竞争日趋激烈的情况下,经济效益、印刷耗材的成本是要考虑的重要因素。相关数据如表2.2所示。
  表2.2 成本情况表
  油墨种类 油墨量/(g・m-2) 单价/(元・kg) 成本/元
  溶剂型 5 26 100
  水性 4 40 105
  水性油墨固体成分含量高、油墨的着色力强,所以印刷同样的面积的印刷产品油墨用量比溶剂型油墨的用量约少45%左右,同时考虑水性油墨的干燥速度问题,其烘干要求高于溶剂型油墨导致能耗高,该部分成本可以和溶剂型油墨中使用的溶剂相抵,但同时水性油墨的连结料中主要介质是水,价格起伏小,不会像溶剂型油墨当中使用的有机溶剂随市场变化的波动大,综合以上各因素考虑,即使水性油墨价格比溶剂型油墨高,其实际使用成本仍然低于溶剂型油墨或与之持平。
  2.3节能减排环保性能
  水性油墨与溶剂型油墨对比最大的优势是环保,主要是水性油墨在使用中有机物挥发量极少、有害溶剂残留量及有机溶剂的使用量极少,测试数据如表2.3所示、表2.4。
  表2.3 有机溶剂挥发量
  油墨种类 有机溶剂挥发量/(g/l) 溶剂残留量/(mg/m2) 有机溶剂使用量/kg
  溶剂型 5 4 0.5
  水性 <=3 0 0
  表2.4 产品重金属检测指标
  砷 汞 铬 镉 锑 硒 铅
  标准要求
  (mg/kg) ≤25 ≤60 ≤60 ≤75 ≤60 ≤500 ≤90
  实测结果 未检出 未检出 未检出 未检出 未检出 未检出 13.5
  溶剂型油墨的干燥是依靠油墨中有机溶剂的快速挥发,所以溶剂型油墨当中的使用的溶剂一部分挥发到空气中、一部分残留在承印物表面,都会对环境及人体造成伤害,而水性油墨由于不使用有机溶剂故不存在类似问题。同时,在油墨当中未检出有砷、汞、铬、镉、锑、硒等重金属物质,铅的含量也远小于标准值,主要是油墨制造过程中添加的颜料当中含有及少量的无法避免的铅。
  3 结语
  水性油墨的环保性能优势明显且市场前景好,义乌市获批国际贸易综合改革试点后进一步拉动了外贸经济的发展。但同时,对于出口到欧美等发达国家市场的包装印刷品的检测要求更高,尤其对使用溶剂型油墨的塑料类制品已基本上难以通关,因此研发应用水性凹版油墨迫在眉睫。通过对上述油墨性能分析,笔者研制的此款塑料水性凹印油墨具有如下特点:油墨储存稳定性好不易产生沉降物,印刷耐水耐气候性好性能比较稳定,印刷转移性能良好及油墨与塑料薄膜间的附着牢度好,基本上同溶剂性复合蒸煮油墨类型相当;水性凹版塑料油墨有良好使用性价比,单位面积印刷材料上的印刷成本下降;环保性能好,可以用于外贸出口类包装印刷品的印刷。
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