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無(wú)水膠水油墨走向成熟
福州眾印網(wǎng) 2006-8-2 9:19:00 來(lái)源：轉(zhuǎn)載
無(wú)水膠印版材自美國(guó)3M公司發(fā)表Driography，到日本東麗公司推出“東麗無(wú)水平版”，已有25年，無(wú)水膠印的變遷如表1所示。與第一代、第二代相比，第三代無(wú)水膠印已經(jīng)使用低黏度無(wú)水膠印油墨了。此外，印刷品也不再是厚墨膜印刷，而是與普通膠印一樣的薄墨膜印刷，其他印刷作業(yè)性和可堆積性等也與普通膠印基本相同。
單張紙、卷筒紙印刷機(jī)在提高印刷速度和自動(dòng)化程度方面的改進(jìn)是無(wú)止境的，但印刷速度對(duì)印刷適性的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了印刷機(jī)設(shè)計(jì)者的預(yù)料，尤其是對(duì)油墨轉(zhuǎn)移性產(chǎn)生了明顯的影響。
1.單張紙無(wú)水膠印油墨“Dry-o-Color Artis”
5年前面世的“Dry-o-Color Artis”在保持產(chǎn)品光澤，抗起臟性的基礎(chǔ)上，又改進(jìn)了油墨的轉(zhuǎn)移性、著墨性、固著性（堆放性、疊印性）及后加工適性等，更加適應(yīng)高速、多色單張紙無(wú)水膠印機(jī)的要求。
（1）設(shè)計(jì)思想。在達(dá)到高速印刷所要求的低黏性、低黏度后，要想進(jìn)一步控制抗起臟性，必須使用特制的添加劑；而要保持黏性和黏度，只能進(jìn)一步改進(jìn)油墨的流動(dòng)性，以提高油墨的轉(zhuǎn)移性。具體做法是：
①為改善顏料的分散度，要使用高溶解性樹(shù)脂連結(jié)料。
②為了維持抗起臟性，要采用可使印版親油樹(shù)脂和非圖像部分硅層快速擴(kuò)散的非芳香烴溶劑，開(kāi)發(fā)新的連結(jié)料。
（2）油墨特性。在油墨黏性、黏度與原產(chǎn)品幾乎相同的條件下，油墨的流動(dòng)性提高了約15%，油墨轉(zhuǎn)移性提高約10%。（3）市場(chǎng)評(píng)價(jià)。光澤好，固著快；接近有水膠印的品質(zhì)；具有與普通膠印油墨相當(dāng)?shù)挠∷⑦m性；油墨遮蓋力也有所提高。少數(shù)用戶提出意見(jiàn)：油墨的疊印性低了約5%；顏色再現(xiàn)性與有水印刷不完全一致；實(shí)地密度稍差于有水膠印。
2.高速輪轉(zhuǎn)膠印機(jī)用熱固型無(wú)水膠印油墨
卷筒紙輪轉(zhuǎn)膠印與單張紙印刷相比，印刷速度提高了約2倍，對(duì)油墨的流動(dòng)性要求更高，黏性要求略低。采用與Dry-o-Color Artis相同的樹(shù)脂設(shè)計(jì)方式，同樣適合輪轉(zhuǎn)無(wú)水膠印油墨，即在不降低CTI（糊版發(fā)生指數(shù)）的前提下，采用改善油墨流動(dòng)性的連結(jié)料，使油墨在高速印刷時(shí)獲得良好的轉(zhuǎn)移性。
針對(duì)無(wú)水膠印油墨的研究
無(wú)水膠印印版由親油的樹(shù)脂層和拒油的硅膠層構(gòu)成，對(duì)于無(wú)水膠印油墨而言，最重要的性能是抗起臟性、油墨轉(zhuǎn)移性和油墨墨性。
1.無(wú)水膠印油墨的開(kāi)發(fā)要點(diǎn)
（1）向低黏度、高流動(dòng)性發(fā)展
由于無(wú)光涂料紙、再生紙紙質(zhì)的改善和用量的增加，為了提高生產(chǎn)效率，印刷速度不斷提升，隨之而來(lái)的就是紙張拉毛和印版堆墨現(xiàn)象的發(fā)生。無(wú)水膠印由于不使用潤(rùn)版液，比起有水膠印，油墨在紙面上的黏度較高，更容易發(fā)生拉毛和堆墨故障，因此，油墨的低黏度和高流動(dòng)性是油墨技術(shù)創(chuàng)新的關(guān)鍵。
使用高分子、高溶解性的新樹(shù)脂，對(duì)獲得低黏度、高流動(dòng)性油墨起著有效的作用，可在不損害流動(dòng)性的情況下，進(jìn)行低黏度化樹(shù)脂交聯(lián)。在樹(shù)脂交聯(lián)過(guò)程中，高分子之間產(chǎn)生網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，內(nèi)部凝聚力增大，導(dǎo)致黏度變大，如果鋁螯合物類(lèi)膠化劑，會(huì)導(dǎo)致油墨的流動(dòng)性喪失。于是，提出了改用松香改性酚醛樹(shù)脂和分子鏈長(zhǎng)的齊聚物組成的加熱聚合樹(shù)脂，使樹(shù)脂高分子量化，且具有可塑性，從而獲得低黏度的樹(shù)脂連結(jié)料。
(2）提高抗起臟性
抗起臟性用CTI表示，其與油墨黏性、黏度及流動(dòng)性有關(guān)，與黏性、黏度成正比，與流動(dòng)性成反比。因此，以低黏性、低黏度、流動(dòng)性好（高速印刷）的油墨技術(shù)設(shè)計(jì)高CTI的油墨，是不容易的。
無(wú)水膠印在達(dá)到低黏度化的同時(shí)，還應(yīng)具有抗起臟性，因此在無(wú)水膠印油墨的配方設(shè)計(jì)上，關(guān)鍵問(wèn)題是如何抑制印版起臟。一般說(shuō)來(lái)，抗起臟性與油墨黏度、所用溶劑及印刷實(shí)地密度、印刷機(jī)結(jié)構(gòu)、印刷速度等條件有密切關(guān)系。
①油墨抗起臟性與溶劑有關(guān)。表2為各種溶劑的沸點(diǎn)范圍，圖1是表2中的溶劑與硅膠面（非圖像部分）接觸角的變化。如果油墨中的溶劑能夠在硅膠面上迅速潤(rùn)濕，便可防止粘附油墨。從而得出，烯烴系溶劑和環(huán)烷系的AF溶劑及含有較多無(wú)芳烴的6號(hào)溶劑，對(duì)硅膠面表現(xiàn)出小的接觸角，保持較高的抗起臟性。
②油墨抗起臟性與油墨黏度有關(guān)。圖2表示了發(fā)生起臟的溫度和油墨黏度的關(guān)系。安裝了墨輥冷卻裝置的無(wú)水膠印機(jī)，無(wú)論是單張紙印刷還是卷筒紙印刷，版面溫度通常都在28～34℃,在這個(gè)溫度下，要達(dá)到預(yù)期的抗起臟性，糊版的問(wèn)題，新型油墨的黏度進(jìn)一步降低，但CTI不變。因?yàn)轲ざ鹊停∷⑵穼?shí)地部分的著墨量提高，消除了網(wǎng)點(diǎn)密度的不均勻性，從而減少了無(wú)水膠印的色污濁現(xiàn)象。此外，平滑的墨膜可改善多色套印效果。
②滲透干燥快。由于采用高分子樹(shù)脂和新型連結(jié)料，油墨脫溶劑性好，滲透干燥速度快，所以印刷后可堆積。
③高光澤。根據(jù)著墨性和套印性的改善，可獲取高光澤印刷。
④機(jī)上穩(wěn)定性優(yōu)良。由于新配方油墨的機(jī)上穩(wěn)定性大有改善，有利于實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定印刷，表3為新型單張紙無(wú)水膠印油墨的墨性指標(biāo)，其中，流動(dòng)值為30℃下，平行板黏度計(jì)負(fù)重115g，60秒后的伸展直徑（mm）。
單張紙無(wú)水膠印油墨在保持抗起臟性與原產(chǎn)品相同的情況下，還具有流動(dòng)性好、低黏度、軟身骨等特點(diǎn)，通過(guò)了多家公司的試用，海德堡公司也在Quickmaster DI46上進(jìn)行了印刷，證明了其在著墨性、流動(dòng)性、抗起臟性及墨膜的光澤度和耐磨性方面都有很大的改善。
3.卷筒紙印刷用無(wú)水膠印油墨
過(guò)去，由于無(wú)水膠印印版的耐印力及印刷油墨遮蓋力不理想，所以卷筒紙無(wú)水膠印的普及緩慢。但近來(lái)由于非圖像部分的硅膠層強(qiáng)度的提高，在日本，已經(jīng)有20臺(tái)以上的卷筒紙膠印機(jī)改造為無(wú)水膠印機(jī)。
為配合卷筒紙無(wú)水膠印機(jī)的高速化生產(chǎn)，油墨需要具有耐高速印刷的低黏度、高流動(dòng)性，以獲得良好的油墨轉(zhuǎn)移性、著墨性和干燥性，防止墨色污濁。其中尤為引人注目的技術(shù)，是由日本牽頭開(kāi)發(fā)的自黏性樹(shù)脂技術(shù)。
自黏性樹(shù)脂由于分子量大，分子間的交聯(lián)點(diǎn)較多，不必使用金屬螯合物膠化劑，即可獲得具有強(qiáng)膠凝彈性的連結(jié)料。采用這種連結(jié)料的油墨，與采用樹(shù)脂連結(jié)料的油墨相比，黏性更低，故既能保持高速，又能避免紙張起毛。加上其黏彈性受溫度的影響較小，從而可以減輕長(zhǎng)版活印刷時(shí)印刷機(jī)溫度上升帶來(lái)的起臟問(wèn)題，顯示出了高速印刷的優(yōu)越性。采用這類(lèi)樹(shù)脂的不含芳烴型油墨已經(jīng)用于生產(chǎn)，無(wú)疑會(huì)對(duì)卷筒紙無(wú)水膠印的發(fā)展起到促進(jìn)作用。適應(yīng)高速印刷的卷筒紙無(wú)水膠印油墨技術(shù)指標(biāo)如表4所示。
4.UV無(wú)水膠印油墨向低黏度發(fā)展
UV無(wú)水膠印油墨的特點(diǎn)是，具有快干性和強(qiáng)韌的干燥墨膜。同樣，紫外線固化型油墨也在從高黏度型向低黏度改進(jìn)，在滿足紙張印刷后，正在向薄膜印刷領(lǐng)域（PP、PE、PVC、PS、合成紙、電話卡等）擴(kuò)展。
全力開(kāi)發(fā)不含芳烴油墨
無(wú)水膠印油墨的組成與有水膠印油墨一樣，是將由松香改性苯酚樹(shù)脂、干性油、石油系溶劑、色料等分散到連結(jié)料中制成的。在滿足了無(wú)水膠印要求的各種印刷適性后，出于環(huán)境保護(hù)的考慮，在無(wú)水膠印油墨的制造方面，已經(jīng)把環(huán)保安全性作為重要的課題。
下文將詳細(xì)敘述不含芳烴型石油系溶劑及100%無(wú)芳烴型無(wú)水膠印油墨的研制開(kāi)發(fā)。
1.不含芳烴溶劑的穩(wěn)定性和特征
石油系溶劑含有芳族成分，這是油墨有臭味和刺激皮膚的原因，對(duì)此，不含芳烴溶劑(AF)的油墨在此方面有很大改善。所謂不含芳烴溶劑是將溶劑中的芳族成分控制在1%以下，表5是日本石油公司制造的原油墨用石油系碳化氫溶劑（No.溶劑）和不含芳烴溶劑的性能對(duì)比。
從表中可以看出，不含芳烴溶劑與No.溶劑相比，蒸餾范圍較窄，苯胺點(diǎn)高。從組分方面看，No.溶劑中所含的烷烴成分、芳族成分較多；而不含芳烴的溶劑，芳族成分以添加氫后得到的環(huán)烴為主要成分，芳族成分的含量甚微。此外，對(duì)溶劑中所含的烷烴、環(huán)烷、芳族的各種成分應(yīng)具有如圖4所示的一般結(jié)構(gòu)。
2.開(kāi)發(fā)不含芳烴溶劑的單張紙無(wú)水膠印油墨
不含芳烴溶劑的油墨與采用石油系溶劑的油墨相比，雖然其安全性增高，但苯胺點(diǎn)也高，對(duì)樹(shù)脂的溶解性變差。苯胺點(diǎn)即溶劑和苯胺以等體積混合時(shí)產(chǎn)生白濁時(shí)的溫度，苯胺點(diǎn)低的溶劑，溶解樹(shù)脂的能力強(qiáng)。
苯胺點(diǎn)對(duì)油墨性能的影響極大，例如，用原樹(shù)脂采用不含芳烴的溶劑生產(chǎn)油墨，則油墨中的溶劑易分離，造成油墨固著速度加快，流動(dòng)性變差，轉(zhuǎn)印性不良及因黏著性提升而產(chǎn)生紙張拉毛等故障，導(dǎo)致印刷品的光澤下降。
因此，在不含芳烴溶劑的無(wú)水膠印油墨成分中，需要提高由樹(shù)脂、溶劑、干性油等制成的連結(jié)料的溶解性，以補(bǔ)償溶劑的溶解性。為提高連結(jié)料的溶解性，可以用高溶解性溶劑或醇酸樹(shù)脂等加以改善，但由于黏性和黏度的均衡難于保持，造成油墨在機(jī)上延遲凝固，降低干燥速度。
為此，需要對(duì)油墨組成中的松香改性酚醛樹(shù)脂進(jìn)行改進(jìn)。對(duì)于使用了不含芳烴溶劑的無(wú)水油墨，由于樹(shù)脂的溶解性下降，從控制黏性上升，防止起臟的角度來(lái)看，彈性高的樹(shù)脂比較適合。通常，一旦提高了樹(shù)脂的溶解性，分子量便降低，彈性也跟著降低，但是對(duì)松香和酚醛的構(gòu)成比例、酚醛的種類(lèi)、聚合度、反應(yīng)條件以及合成方法等反復(fù)試驗(yàn)之后，終于研制成功了黏度與黏性均衡的樹(shù)脂。
根據(jù)上述設(shè)計(jì)，開(kāi)發(fā)出的100%不含芳烴溶劑的單張紙無(wú)水膠印油墨的主要特點(diǎn)是：
（1）高密度設(shè)計(jì)，提高了遮蓋力；
（2）著墨性提高，實(shí)現(xiàn)了接近有水膠印的網(wǎng)點(diǎn)再現(xiàn)性；
（3）顏料分散性和均勻性提高，光澤度明顯提高；
（4）固著時(shí)間縮短，改善了印品堆積性；
（5）在維持抗起臟性的前提下，達(dá)到低黏度化，提高了流動(dòng)性。
結(jié)束語(yǔ)
無(wú)水膠印經(jīng)過(guò)了20余年的發(fā)展，憑借油墨、版材、印刷機(jī)及外圍材料的進(jìn)步，已經(jīng)得到了業(yè)界的廣泛認(rèn)可。進(jìn)入21世紀(jì)，許多工業(yè)先進(jìn)的國(guó)家推崇它為環(huán)保型技術(shù)，從而有了更令人矚目的進(jìn)展。
有用戶表示，無(wú)水膠印雖然工價(jià)高，但可以從提高生產(chǎn)效率方面得到彌補(bǔ)。因此，為了拓展這項(xiàng)工藝技術(shù)，無(wú)水膠印版材、油墨及設(shè)備提供者應(yīng)該通力協(xié)作，為進(jìn)一步提高生產(chǎn)力，推動(dòng)印刷的無(wú)人化和集中管理，構(gòu)筑新的技術(shù)開(kāi)發(fā)環(huán)境。
盡管日本、美國(guó)、歐洲等國(guó)家和地區(qū)目前的無(wú)水膠印機(jī)數(shù)量都不及普通有水膠印，但在環(huán)保呼聲愈來(lái)愈高的形勢(shì)下，美國(guó)不少地區(qū)已經(jīng)積極推薦嘗試無(wú)水膠印，這是值得引人注目的。
同時(shí)，為了獲得與有水膠印同等的印刷品質(zhì)，對(duì)無(wú)水膠印油墨及其有關(guān)設(shè)備的改進(jìn)也是必然的：降低因結(jié)皮而導(dǎo)致的廢墨量（單張紙油墨）；降低油墨中的VOC（揮發(fā)性有機(jī)化合物）；減少溶劑中芳烴成分的含量；改善印版的抗起臟性、著墨性和遮蓋力。
我們期待無(wú)水膠印油墨的進(jìn)一步發(fā)展。
本文標(biāo)題：無(wú)水膠水油墨走向成熟
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