幾種柔性版油墨干燥特性分析與探究
近年來(lái)柔性版印刷領(lǐng)域發(fā)展迅猛,其發(fā)展前景被看好,是未來(lái)包裝印刷領(lǐng)域的主要印刷方式之一。而油墨是印刷過(guò)程中所使用的呈色物質(zhì),不同類(lèi)型的油墨由于組成成分及性質(zhì)不同,使得其干燥機理及對環(huán)境的影響有所不同,本文主要探討了柔性版印刷中使用的溶劑型油墨、水性油墨及UV油墨的不同干燥方式及表現出來(lái)的優(yōu)缺點(diǎn)。
油墨是由色料、連接料、填充料和助劑混合而成的物質(zhì)。色料為油墨提供顏色;連接料是油墨中的液體成分,是色料和填充料等固體粉末的載體,它將色料和填充料均勻分散其中,使油墨具有適當的流變性能和干燥性能。同時(shí)它又是一種成膜物質(zhì),顏料要依靠連結料的干燥成膜性牢固地附著(zhù)在承印物表面;填充料在油墨中能起到調節油墨的稠度、粘度、粘性、流動(dòng)性和屈服值等墨性,并有調整油墨濃度的作用;助劑是為了改善油墨的某些性能而加入的輔助材料,如增塑劑、潤滑劑、消泡劑等。在油墨的幾種組成成分中,連接料決定著(zhù)油墨的干燥性和膜層品質(zhì),下文主要從連接料的角度展開(kāi)闡述。
1.溶劑型油墨
溶劑型油墨的連接料主要是溶劑加樹(shù)脂組成。樹(shù)脂主要是聚氨脂、環(huán)氧樹(shù)脂、丙烯酸樹(shù)脂、聚酯、酚醛樹(shù)脂、EVA樹(shù)脂、PP樹(shù)脂、氯化PP樹(shù)脂等。溶劑有醇類(lèi)、酯類(lèi)、苯類(lèi)、酮類(lèi)、醚類(lèi)等有機溶劑,溶劑型油墨的有機溶劑占到油墨總量的30%~50%,在噴涂油墨中占到80%左右。其干燥機理主要是依靠油墨中的溶劑向空間揮發(fā)來(lái)完成干燥,其干燥過(guò)程為:油墨轉移到承印物上以后,連結料中的溶劑向空氣中揮發(fā),剩余的連結料(主要是樹(shù)脂)與顏料一起形成固體膜層,固化在承印物表面。
由于溶劑型油墨以溶劑揮發(fā)使樹(shù)脂等凝聚而干燥,具有快固著(zhù),迅速干燥的特點(diǎn),適合于高速印刷,另外由于其油墨中含有大量的有機溶劑,流動(dòng)性好,表面張力低,附著(zhù)力強,適應于吸收性和非吸收性等承印物的印刷。印刷表面具有很好的流平性與光澤、光亮感,并且具有優(yōu)良的過(guò)網(wǎng)性能,使精細圖案和細小文字的印刷成為可能。
溶劑型油墨的缺點(diǎn)在于其干燥過(guò)程中會(huì )揮發(fā)出大量的有機化合物(簡(jiǎn)稱(chēng)VOC),長(cháng)期接觸會(huì )使皮膚干裂,滲入皮膚和血液,會(huì )隨血液危及人的血球及造血功能,被吸入人體會(huì )對肝、腎造成一定的損傷,工人長(cháng)期處于這種環(huán)境工作對神經(jīng)系統造成極大損傷。因此,對于使用溶劑型油墨印刷的產(chǎn)品需檢驗其VOC的含量。例如在國家煙草行業(yè)標準YC263—2008中,對于揮發(fā)性有機化合物主要有十六種物質(zhì):苯、甲苯、乙苯、二甲苯、乙醇、異丙醇、正丁醇、丙酮、丁酮、乙酸乙酯、乙酸異丙酯、乙酸正丙酯、乙酸正丁酯、丙二醇甲醚、4-甲基-2-戊酮、環(huán)己酮。
2.水性油墨
水性油墨的連接料是由水、樹(shù)脂、胺類(lèi)化合物及其他有機溶劑組成,樹(shù)脂主要是使用水溶性丙烯酸樹(shù)脂。水性油墨的干燥機理和過(guò)程和溶劑型油墨是一樣的,只是揮發(fā)的主角由溶劑換成了水,水的揮發(fā)速度直接影響著(zhù)油墨的干燥速度。
水性油墨的優(yōu)勢在于其使用的溶劑為水或醇類(lèi),明顯的減少了VOC的排放,能防止大氣污染,不影響人體健康、不易燃、墨性穩定、不腐蝕印刷基材、防止遷色、抗水性強等。它不僅可以降低由靜電和易燃溶劑引起的失火危險隱患,還可以減少印刷表面殘留的毒性,而且清洗印刷設備很方便,故特別使用于食品、飲料、藥品等包裝行業(yè),以及與人身直接接觸的產(chǎn)品如T恤及其他純棉、彈性布料,鞋墊的印花行業(yè)也有相當廣泛的用途。它是世界公認的環(huán)保材料,也是目前所有印刷油墨中唯一經(jīng)美國食品協(xié)會(huì )認可的油墨,因此使用水性油墨的用量也越來(lái)越大。
水性油墨在使用過(guò)程中需控制的指標是PH值,其正常的PH值范圍是8.5~9.5。當PH值高于9.5時(shí),堿性太強,油墨的粘度降低,干燥速度變慢,耐水性能變差,而當PH值低于8.5時(shí),堿性太弱,粘度會(huì )升高,墨易干燥,堵塞版及網(wǎng)紋輥,引起版面上臟,并且產(chǎn)生氣泡。另外,水性油墨同溶劑型油墨相比其印品的表面光澤度較低,限制了其在光澤精細度要求較高的場(chǎng)合應用。同時(shí),水性油墨的干燥時(shí)間也是應該注意的問(wèn)題。
3.UV油墨
UV油墨的連接料為UV型連接料,主要為光固樹(shù)脂+交聯(lián)劑+光敏劑組成,其干燥機理是利用紫外線(xiàn)照射使光敏劑分解形成自由基,這些自由基使光固樹(shù)脂與交聯(lián)劑交聯(lián)固化在承印物表面。其干燥過(guò)程為:油墨轉移到承印物上以后,光敏劑受到紫外線(xiàn)的照射被激發(fā)形成自由基,自由基使光固樹(shù)脂和交聯(lián)劑交聯(lián)共聚,從而完成干燥過(guò)程。
UV油墨的優(yōu)勢在于印刷過(guò)程中沒(méi)有溶劑揮發(fā),固體物質(zhì)100%的留在承印物上,很薄的油墨層就可以達到良好的印刷效果,在UV光的照射下,油墨能夠瞬間干燥,可立即疊起堆放以及進(jìn)行后續加工。并且在印刷過(guò)程中不向空氣中散發(fā)有機物,不影響人體健康,不易燃,適用于食品、飲料、藥品等衛生條件要求高的包裝印刷品。
由于UV油墨的干燥裝置工作時(shí)會(huì )產(chǎn)生很高的溫度,這些熱量如果不及時(shí)排除,會(huì )縮短UV燈管的使用壽命,同時(shí),也會(huì )使承印物變熱,如果是在熱敏塑料上印刷的話(huà),太多的熱量會(huì )帶來(lái)套印問(wèn)題,因此必須設有冷卻系統,減少干燥器的輸出能量。同時(shí)應做好車(chē)間的通風(fēng),因為UV油墨在固化時(shí)與氧氣反應會(huì )散發(fā)臭氧,致使UV油墨印品有氣味,一般采用密封性能較好的通風(fēng)管道即可,在機組間和收紙臺上方都要安裝。
綜上所述,柔性版印刷主要使用的三種油墨在使用過(guò)程中由于其連接料組成及干燥方式的不同各有優(yōu)缺點(diǎn),在實(shí)際印刷過(guò)程中需根據印品特點(diǎn)合理的選擇使用油墨。