水性油墨 water-based ink 水性油墨簡(jiǎn)介水性油墨簡(jiǎn)稱為水墨，柔性版水性墨也稱液體油墨，它主要由水溶性樹脂、有機(jī)顏料、溶劑及相關(guān)助劑經(jīng)復(fù)合研磨加工而成。水性油墨特別適用于煙、酒、食品、飲料、藥品、兒童玩具等衛(wèi)生條件要求嚴(yán)格的包裝印刷產(chǎn)品。水溶性樹脂水溶性樹脂或水分散性樹脂皆為水性油墨的連接料，它對(duì)油墨的粘度、附著力、光澤、干燥及印刷適應(yīng)性都有很大的影響。在國內(nèi)，常采用松香改性馬來酸樹脂作連接料來制作油墨，但此種油墨僅能用于印刷一般紙箱，滿足不了中、高檔包裝印刷所要求的光澤和耐水性的要求。氨基甲酸乙酯樹脂的穩(wěn)定性較好，但印刷適應(yīng)性和可溶性略差一些，其他還有用苯乙烯改性馬來酸樹脂、水性氨基樹脂以及聚乙烯醇和羧甲基纖維素等，這些高分子樹脂一般均含有－cooh（羧基）、－oh（羥基）、－nh2（胺基）等親水基團(tuán)，經(jīng)過特定的工藝處理，成為完全溶于水的樹脂，可以作為水性油墨的連接料。但是，依然明顯地存在一些不盡人意的地方，且對(duì)水性油墨的印刷適應(yīng)性、光澤度、耐水性等都有不同的影響（見表1）。
馬來酸樹脂 氨基甲酸乙酯樹脂 水性氨基樹脂 羧甲基纖維素 水溶性丙烯酸樹脂
顏料分散性 中 中 良 良 優(yōu)
印刷適應(yīng)性 中 中 中 良 優(yōu)
耐濕摩擦性 中 中 良 中 優(yōu)
耐干摩擦性 差 中 差 中 優(yōu)
油墨穩(wěn)定性 中 良 中 中 優(yōu)
耐熱性 差 差 中 中 極優(yōu)
耐水性 差 差 中 差 優(yōu)
著色性 中 中 差 中 良
光澤 差 差 中 差 良
由表1可知，選用水溶性丙烯酸改性樹脂作水性油墨的連接料，其光澤度、耐候性、耐熱性、耐水性、耐化學(xué)性和耐污染性等方面均具有顯著的優(yōu)勢(shì)，在直接分散溶解或合成高分子乳液時(shí)，也均能表現(xiàn)出優(yōu)良的性能。用該樹脂制成油墨，產(chǎn)品可達(dá)到國外先進(jìn)產(chǎn)品的質(zhì)量水平。使用水溶性偶氮引發(fā)劑作為丙烯酸樹脂的主要引發(fā)劑后，丙烯酸樹脂的性能又得到明顯提升。水性u(píng)v油墨原料1.組成原料：光固化樹脂
水性u(píng)v油墨一般由基料樹脂、光引發(fā)劑、添加劑和水組成。基料樹脂是油墨體系的主體成分，油墨最終固化膜的性能主要由基料樹脂決定。常用的樹脂有：不飽和
聚酯、聚氨酯丙烯酸酯類、丙烯酸酯化聚丙烯酸、聚酯丙烯酸酯。
用于光固化水性油墨的不飽和聚酯，是以二元醇或多元醇與馬來酸酐進(jìn)行酯化反應(yīng)制備而成的。為了使樹脂具有親水性，可以利用二元醇（如聚乙二醇）引入親水
結(jié)構(gòu)，用含光活性基團(tuán)的酸或醇封端則可獲得光活性。
聚氨酯丙烯酸酯類樹脂是目前研究得最多的體系。與一般的聚氨酯丙烯酸酯的差別僅在于如何在分子中引入親水性結(jié)構(gòu)。與上述不飽和聚酯相似，親水性結(jié)構(gòu)一般
可利用二元醇單元引入。例如可利用聚乙二醇引入非離子型的親水鏈段；利用二羥甲基丙酸（d m p a ）引入羧基，得到離子型的自乳化樹脂。光活性基團(tuán)可以通過
（甲基）丙烯酸羥乙酯（h e a 或 h e m a ）的羥基與聚氨酯末端異氰酸酯基（-nco）反應(yīng)引入，也可以利用丙烯酸與端羥基聚氨酯的羥基進(jìn)行酯化反應(yīng)得到。
丙烯酸酯化聚丙烯酸具有價(jià)廉、易制備、墨膜豐滿、光澤好等優(yōu)點(diǎn)。一般可用丙烯酸與各種丙烯酸酯共聚引入親水性的羧基，用（甲基）丙烯酸羥乙酯或（甲基）
丙烯酸縮水甘油酯共聚引入羥基或環(huán)氧基以便進(jìn)一步引入丙烯酸氧基，從而獲得光活性。
2．組成原料：光引發(fā)劑
除了與油性體系所用的光引發(fā)劑在吸收性質(zhì)、不變黃等方面的要求相同以外，用于水性體系的光引發(fā)劑還必須具有與水性環(huán)境相容、揮發(fā)性低等要求，以保證墨膜
預(yù)干燥（一般在60～80℃）時(shí)仍能保持所需的濃度。目前，使用較多的光引發(fā)劑是darocur 2959，由于其分子上比 darocur1173多了一個(gè)羥乙氧基，使其在水中的溶解度相對(duì)較大（母體darocur1173的溶解度僅為0.1％），因而較易在預(yù)干燥時(shí)揮發(fā)掉。水性油墨的顏料顏料賦予了油墨顏色特征，滿足了印刷對(duì)色彩的要求。一般的有機(jī)顏料和無機(jī)顏料都可用于水性油墨。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得多，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。采用添加表面活性劑可增加樹脂和水的親和力及顏料與水溶性連接料的親和力，從而解決油墨的穩(wěn)定性問題。水墨的粘度和ph值是需要精確控制的。當(dāng)ph值高于9.5時(shí)，堿性太強(qiáng)，油墨的粘度會(huì)降低，干燥速度變慢、耐水性能變差；當(dāng)ph值低于8時(shí)，堿性又太弱，油墨的粘度升高，干燥速度加快，會(huì)造成臟版、糊版、起泡等缺陷。在印刷過程中選用顏料時(shí)，應(yīng)選擇國產(chǎn)顏料中色澤艷亮、粘度低、體系穩(wěn)定的高級(jí)顏料來制作水性油墨。水性油墨所用助劑為提高水性油墨的各項(xiàng)性能需添加各種助劑，而水性油墨所用助劑較溶劑型油墨更為重要。常用的水性油墨助劑有以下幾種：
①消泡劑：用來消除水性油墨中的泡沫，用量一般為1％～2％。
②穩(wěn)定劑：主要防止水墨在貯藏、運(yùn)輸中聚結(jié)、發(fā)霉，降低水墨粘度和調(diào)節(jié)水墨的ph值，一般使用氨水或乙醇胺等助劑。
③其他助劑：分散劑、防腐劑、流平劑、增滑劑及交聯(lián)劑等。通過科學(xué)使用這些助劑來改善水性油墨的弱點(diǎn)，可提高水性油墨的穩(wěn)定性能。水性油墨所用溶劑水性油墨所用溶劑需具有：①溶解樹脂，給與墨性；②調(diào)節(jié)粘度，給與印刷適應(yīng)性；③調(diào)節(jié)干燥速度。水性油墨還要求具有無毒的特性，因而它的溶劑主要是純凈水和少量的醇類，如水、乙醇、丁醇、異丙醇等。這些溶劑可以輔助水增強(qiáng)溶解樹脂的能力，提高顏料的分散性能，并加速滲透，抑止發(fā)泡。優(yōu)選出的水性油墨基本配方水溶性丙烯酸樹脂25％～35％
水15％～25％
乙醇5％～15％
三乙胺5％～10％
顏料10％～30％
助劑1％～3％水性油墨的生產(chǎn)工藝第一步為研磨制備色漿：將水溶性樹脂、顏料、助劑和溶劑（水）等混合，通過高速分散機(jī)攪拌分散、研磨成備用色漿。
第二步為配制油墨：將備用色漿、助劑和溶劑（水）等攪拌混合均勻，通過研磨分散，使之具有足夠的細(xì)度、光澤及著色力，過濾包裝即為水性油墨產(chǎn)品。
綜上所述，我們選擇各種不同類型和品種的水溶性丙烯酸樹脂，通過對(duì)比試驗(yàn)篩選了顏料和助劑，并與丙烯酸酯類乳液復(fù)配，加入交聯(lián)劑，通過正交試驗(yàn)優(yōu)選配方，所研制成的水性油墨產(chǎn)品，經(jīng)過有關(guān)單位檢測(cè)使用，證明其各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到國內(nèi)外同類產(chǎn)品先進(jìn)水平，得到了使用單位的一致好評(píng)。其主要技術(shù)指標(biāo)見表2。
項(xiàng)目 技術(shù)指標(biāo) 實(shí)測(cè)指標(biāo) 檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)
顏色 標(biāo)樣 近似標(biāo)樣 gb/t13217.1
著色力(％) 90～110 100 gb/t13217.6
粘度(s) 50±30 50 gb/t13217.4
光澤(％) (60℃) >80 gb/t13217.2
細(xì)度(μm) ≤10 8 gb/t13217.3
ph值 8.0～9.5 9
初干性(mm) 15～30 19
耐堿、耐水 24h 良好
貯存穩(wěn)定性 5～30℃ 良好水性油墨的優(yōu)勢(shì)由于用水作溶解載體，水性油墨具有顯著的環(huán)保安全特點(diǎn)：安全、無毒無害、不燃不爆，幾乎無揮發(fā)性有機(jī)氣體產(chǎn)生，主要表現(xiàn)在以下四個(gè)方面。
1．不污染大氣環(huán)境。
voc(揮發(fā)性有機(jī)氣體)被公認(rèn)為當(dāng)今全球大氣污染的主要污染源之一,溶劑型油墨會(huì)散發(fā)出大量的低濃度voc,由于水性油墨用水作溶解載體．所以無論是在其生產(chǎn)過程中，還是被用于印刷時(shí)．幾乎不會(huì)向大氣散發(fā)揮發(fā)性有機(jī)氣體(voc)，。這是溶劑型油墨所無法比擬的。溶劑型油墨在生產(chǎn)過程中，散發(fā)出大量的低濃度voc。根據(jù)估算．一般溶劑型油墨制造工廠．若采用未完全密閉的生產(chǎn)設(shè)備，有機(jī)溶劑的揮發(fā)損失約占油墨產(chǎn)量的0．3％～1％。而對(duì)于低濃度voc的處理，除了絕少數(shù)油墨工廠采用如活性炭吸附等高成本的處理方法外．大多數(shù)都高空直接排入大氣。不僅如此，在印刷過程中，溶劑型油墨中的有機(jī)溶劑幾乎完全被干燥而快速揮發(fā)出來．除了在印刷機(jī)上方的高濃度voc被采用如催化燃燒或微生物處理工藝處理外，彌漫在印刷車間空氣中的低濃度voc往往被直接排入大氣，如果按照溶劑型油墨中有機(jī)溶劑所占比例為25％～35％計(jì)算，其直接排入大氣環(huán)境的voc數(shù)量相當(dāng)驚人。而水性油墨恰恰克服了這一缺點(diǎn)。這一獨(dú)有的對(duì)大氣環(huán)境無污染的特點(diǎn)正在被越來越多的印刷企業(yè)所看好。
2．減少印刷品表面殘留毒物．
保證食品衛(wèi)生安全。水性油墨完全解決了溶劑型油墨的毒性問題。由于不含有機(jī)溶劑，使得印刷品表面殘留的有毒物質(zhì)大大減少。這一特性．在煙、酒、食品、飲料、藥品、兒童玩具等衛(wèi)生條件要求嚴(yán)格的包裝印刷產(chǎn)品中更體現(xiàn)了良好的健康安全性。在人類越來越重視食品安全的當(dāng)今．已經(jīng)關(guān)注到了食品包裝的衛(wèi)生安全．對(duì)包裝材料和包裝印刷的有害物質(zhì)的的殘留量也要求嚴(yán)格。使用溶劑型油墨的印刷品要達(dá)到食品衛(wèi)生安全的要求相當(dāng)困難．而這對(duì)于使用水性油墨的印刷品．卻是輕而易舉的事。
3．減少資源消耗和降低環(huán)保成本。
由于水性油墨固有的特性——同形物含量較高．可以在較薄墨膜沉積。因此相對(duì)于溶劑型油墨．它的涂布量(單位印刷面積所消耗的油墨量)要少一些。經(jīng)過試驗(yàn)．與溶劑型油墨相比．減少了約10％的涂布量。也就是說，印刷相同數(shù)量和規(guī)格的印刷品．水性油墨的消耗量較溶劑型油墨減少了約10％。不僅如此，