第二章绿色包装印刷材料(2)

1、第二章 绿色包装印刷材料第二节 包装印刷油墨 一、水性油墨水性油墨以水和乙醇为溶剂，VOC排放量极低，对环境污染小，也不危害人体健康，是目前唯一经美国食品药品协会认可的油墨。优点：不含挥发性有机溶剂，没有有毒、有害物质在印刷品中残留，不会对包装商品造成污染。同时，水性油墨可以降低由于静电和易燃溶剂引起的火灾危险和毒性，对印刷设备清洗方便，具有不易燃烧、色彩鲜艳、不腐蚀版材、附着力好、抗水性强等特点。特别适用于食品、饮料、药品等产品包装的印刷。1.1水性油墨的组成及配方 印刷油墨组成：颜料、连接料和辅助剂。 水性油墨组成：高级颜料、水溶性树脂(如水基型丙烯酸树脂、水基马来酸松香树脂、聚乙烯醇、乳

2、胶、羟基甲基纤维素等)、水(分散连结料)，并添加助溶剂(乙醇、丙醇、异丙醇、乙二醇等)，经物理化学过程混合研磨而制备的均匀浆状物质。水性油墨简称水墨(柔性版水性墨也称液体油墨）。颜料： 颜料是以微粒状态均匀地分布在连结料中，颜料颗粒能够对光线产生吸收、反射、折射和透射作用，因此能够呈现出一定的色彩。 颜料的种类和制造过程不同，其表面性质如极性、酸性、碱性也不同。 油墨的相对密度、透明度、耐光性、对化学药品的耐抗性等都与颜料有关。水性油墨大多使用碱溶性树脂作为连结料，因此水性油墨大部分为碱性，其颜料应选择耐碱性的颜料；包装材料需要色彩鲜艳、着色力强的颜料。如柔印使用高网线的网纹辊传输油墨，转移的

3、油墨量较少，印刷品的墨层薄，因此更需要色彩鲜艳的颜料。水性油墨的颜料要在已选定的树脂中易被分散，颜料分散的好坏决定着油墨的细度、黏度，稳定性和抗水性能等。影响颜料分散性的重要因素：颜料的相对密度和颜料的组合。如果颜料的相对密度比较悬殊，相对密度小的颜料容易漂浮在上，例如，墨绿色水性油墨常以炭黑、酞箐蓝等颜料配合调色。容易产生浮色、发花、沉淀等现象;颜料的相对密度太大时，则因其容易沉淀结块而破坏水性油墨的稳定性。不同颜料的化学性质，如相对密度、酸碱性、极性及结晶状况等均不相同，若采用多重颜料、填料常因其物化性质差异较大，会出现颜料沉淀、浮色等现象，因此在制作水墨时选用的颜料、填料的种类应尽量少一

4、些。 总之，为获得色彩艳丽的印迹，水性油墨的颜料必须选用化学稳定性良好、具有高强度着色力、在水中分散性较好的颜料。 通常选用色泽鲜艳的有机颜料作为水性油墨的颜料，如金光红、酞箐蓝、联苯胺黄、永固黄等。另外，白色选用钛白粉，黑色选择高色素炭黑。连结料：由水性高分子树脂、水、胺类化合物及其他有机溶剂组成。树脂在油墨中主要起连结料的作用，使颜料颗粒均匀分散，使油墨具有一定的流动性，并提供与承印物的黏附力，使油墨能在印刷后形成均匀的膜层。它对水性油墨的黏度、附着力、光泽、干燥性及印刷适应性都有很大的影响。通常一个新型水性油墨的出现往往与所使用的树脂连结料配方有关。水性油墨连结料中通常同时含有水溶性树脂

5、、胶态分散体(水溶胶)、乳液聚合物三类水性树脂，将这几种树脂混合使用，可弥补各自的缺点。水溶性树脂：用于调节油墨的黏度和流动性，稳定分散效果，赋予油墨墨膜固着颜料的性能。胶态分散体：分子中具有极性基，通过调整pH值及添加助溶剂，可使溶解性能和黏度改变。乳液聚合物：使墨膜富有弹性。 溶剂作用：溶解树脂，给予墨性；调节黏度，给予印刷适应性；调节干燥速度。 溶剂组成：主要是纯净水和少量醇类，如水、丁醇、异丙醇等。纯净的水加入少量的醇可以提高油墨的稳定性、加快干燥速度、降低表面张力，异丙醇还起到减少发泡的作用。溶剂不仅作为油墨的载体，而且可以调整油墨黏度，增加流动性，方便印刷。 辅助剂作用：提高油墨体

6、系内的稳定性，增加附着力，提高光泽的亮丽程度，调节油墨的pH值、干燥性等，从而确保获得平滑、均匀、连续的墨膜。 主要有：pH值稳定剂、慢干剂、消泡剂、冲淡剂、增稠剂、偶联剂、润湿分散剂等。 pH值稳定剂： 一般使用胺类化合物（氨水或乙醇等)做稳定剂。主要是用来调节和控制水性油墨的pH值，使PH值稳定在8.0-9.5范围之内。同时，它还可以调节水性油墨的黏度，并对油墨进行稀释。一般来说，在印刷过程中每隔一定时间就应该加入适量pH值稳定剂，使水基油墨保待良好的印刷状态。水墨中颜料的密度较溶剂型油墨要大得多，而水的表面张力及极性都与溶剂型差别很大，使得颜料分散较为困难，从而影响到油墨的稳定性、黏度和

7、pH值。 氨水的挥发比较快，可较快地得到耐水的膜，但可能导致在印刷机上的不稳定，而且气味较大；有机胺类因挥发性慢，故在印刷机上比较稳定，但因为它们会长期地留在墨膜内，成膜后抗水性差，因此应根据需要选用不同比例的氨或胺类。 黏度：黏度低，油墨转移快，会造成色浅、网点变形、传墨不匀等弊端；黏度高，油墨转移慢，墨色不匀、颜色反而印不深、易造成脏版及糊版等弊病。黏度低可用新墨拼混调整；黏度高可用水或水与乙醇(各50%)稀释，也可采用水墨稳定剂进行调整。粘度大小除与连结料中树脂的黏度及其密度有关外，温度对油墨黏度也有较大影响，通常温度升高黏度下降，反之则黏度升高，所以在印刷过程中为了保持印品密度一致，应

8、该使印刷车间的温度保持恒定。 pH值：对油墨黏度和干燥性都有影响。水性油墨为弱碱性，pH9左右。pH值对水性油墨的印刷适性影响，主要与黏度和干燥性有直接关系。黏度随pH值的下降而下降；随着pH值的逐渐升高，水性油墨的干燥性降低。水性油墨的使用问题：(1)助剂的使用增稠剂稀释剂慢干剂快干剂消泡剂PH值稳定剂(2)PH值的控制(3)温、湿度的控制(4)通风程度与印件堆放方式(干燥速度)(5)承印材料(纸、塑料、织物等承印载体)(6)印刷速度 1.2 应用范围 1.柔印领域 柔印大部分用于包装印刷产品，尤其是食品包装、烟酒包装、儿童玩具等卫生条件要求严格，迫切需要“绿色”印刷油墨，而水性油墨是最佳选

9、择之一。在全世界掀起的“绿色革命”浪潮的冲击下，柔印已被公认为是一种“最优秀、最有前途”的印刷方式。一方面在于柔印方式所具有的广泛适应性和经济性，另一方面更重要的是柔印绝大部分都采用水性油墨，具有优良的环保性能，符合现代包装印刷的发展趋势。 2.凹印领域 凹版印刷主要应用于包装印刷领域，溶剂是凹印油墨的重要组成部分(占50%)，也是塑料薄膜复合黏合剂中不可缺少的材料，其中甲笨等有机溶剂往往会残留在印刷薄膜中，这种印刷品若使用在食品包装中，会带来很大的危害。凹印在出版领域目前基本上可采用水性油墨；在包装领域，水性凹印油墨于20世纪70年代就广泛应用于包装纸、厚纸板纸盒的印刷中，由于纸印刷中蒸发干

10、燥与吸收干燥较好，因此水性油墨的干燥问题比较好解决，普及得也较早，在美国有80%的凹版印刷品采用水性墨。但在塑料软包装印刷中由于干燥问题，至今仍未达到真正的实用阶段。薄膜凹印水性化将成为一个重要的课题。 3.网印领域 近年来网印在纸张、塑料上得到了广泛应用，还为纺织、电子、金属、玻璃、陶瓷等工业部门所采用，发展迅速。目前网印大部分使用溶剂型油墨，这种油墨含有50%60%的挥发性有机溶剂组分，因此，如果能开发使用水性油墨的轮转丝网印刷机，减少环境污染，提高印刷速度，网印将会得到更大的发展。自20世纪80年代以来，国际上已开发出在织物、纸、PVC、PS、铝箔及金属上丝网印刷的有光和无光水性油墨。目

11、前已经大量使用水性网印油墨的国家有瑞典、德国和美国。我国网印水性油墨的研制开发及普及进展速度比较缓慢。 二 UV油墨 紫外线干燥油墨，简称UV油墨： 目前已广泛用于柔印和胶印，遍及胶印、凸印、柔印、凹印、网印以及喷墨印刷领域。全世界每年都有10%以上的增长速度，远远超过一般印刷油墨的发展。 2.1 UV油墨的组成 包括颜料、填料、光聚合性预聚物、感光性单体(相当于溶剂)、光引发剂及各种助剂。 颜料： 不同的颜料对于紫外光谱的吸收和反射率是不同的，因此要求选择对于紫外线光谱吸收率小的颜料，以保证油墨具有良好的固化速度。 颜料的浓度要高，色泽要鲜艳，要有优良的分散性和足够的着色力。 颜料的拼混性要

12、好，拼混后不能在有效存放期内胶化。 颜料暴露在紫外光下或固化反应时应不变色。 许多颜料在黑暗中会促进载色剂自然聚合，自然聚合要经过较长时间才发生，给UV墨库存时间带来问题。 填料： 在UV油墨中可以改变油墨的流变性能，起到消光、增调和防止颜料沉降的作用。价格低，可降低油墨成本。常用的有碳酸钙、硫酸钡、二氧化硅等。 连结料： 由光固树脂或预聚合物、交联剂（单体交联剂或预聚物交联剂）、光引发剂（光敏剂）组成。 光聚合性预聚物也称感光树脂：是指具有不饱和双键结构的高分子聚合物，是一种高分子量和高黏度的单体，具有高度的不饱和性，可进一步发生反应，扩展成为交联固化体；传统油墨所用的树脂，是一种已经聚合了

13、的化合物，可能是固态或液态；而UV油墨的预聚物是一种未经聚合的液态化合物，必须在紫外光波的作用下才能聚合。它在辐射固化油墨配方中起着极其重要的作用，它是构成UV油墨连结料的主体部分，决定油墨在辐射固化后的整体性能，如固化速度、光泽、附着力、机械性、化学性、物理性等。 单体：UV固化体系中的单体是有机合成材料最基本的单元，又称UV固化稀释剂，是一种简单的分子量较小的化合物，也是UV油墨连结料的组成部分。它能与不饱和双键面和线型结构的高聚物进行交联共聚，形成网状结构的成膜物质。它可降低黏度，分散颜料，溶解树脂，决定油墨的固化速度和附着力，并参与UV树脂的固化交联反应。 光聚合引发剂：在波长为200

14、400nm紫外光照射下能分解成自由基，引发聚合和交联作用的物质。光引发剂是UV油墨中最重要的组成部分，是光聚合反应的开始，对油墨的固化速度起着关键作用，起化学反应的桥梁作用。 助剂：使油墨产品性能趋向稳定而添加的辅助剂，主要有阻聚剂（如对苯二酚）、交联剂（如苯乙烯）、硬化剂（氧化亚锡）、消泡剂、流平剂、基材润湿剂等。 2.2 UV油墨技术特点 (1)绿色包装印刷技术，可用于食品、饮料、烟酒、药品等卫生条件要求高的包装印刷品。 (2) UV固化不需要热源，节能，在快干型油墨中发展最快。 (3)低温固化，适应范围广。 (4)物理、化学性能优良。 (5)印刷适性好，质量高。 (6)用量少，经济、节能

15、。 不足： (1)价格较高。 (2)印刷品不易回收。 (3)产生臭氧。 (4)不同的颜色其固化效果存在明显的差别。 (5)其他不足。不能与普通油墨和上光油混合使用，辅助剂只能用专用辅助剂；UV油墨印刷需使用特制的橡胶辊和专用清洗剂或醋酸乙醋清洗；瞬间固化造成涂层内应力大，降低了对承印物的附着力；储存稳定性不好，需要低温保存，保持期通常为1年；紫外光灯管寿命短，大约为1000小时，价格高，耗电量高，这在一定程度上也阻碍了UV油墨的发展。 2.3 UV油墨的应用 主要品种：UV纸张油墨、UV聚烯烃油墨、UV珠光墨、UV透明墨、UV上光油、UV助剂。从用途上分为两大类：UV印刷油墨和UV印刷电路板油

16、墨。UV油墨将会在一定领域内代替水性油墨成为最环保、最耐用的油墨。 胶印使用UV油墨，可以免去喷粉，印刷环境清洁，避免喷粉给印后加工所带来的麻烦（如对上光、覆膜效果的影响），并可进行连线加工。UV油墨还可以防止油墨结 UV凸印油墨主要用于标签印刷，同时也用于包装印刷，如软管印刷等。在柔性版印刷中，用UV柔性版印刷油墨印刷的产品网点清晰度高，网点扩大小，墨色鲜艳，印刷品的耐抗性好，比采用水性油墨印刷提高了一个档次。皮现象的产生。 凹印领域已经有选择地使用了UV油墨，随着环保呼声越来越高，以及对包装印刷品，尤其是食品包装品安全性要求越来越严格，UV油墨将成为凹版印刷油墨的一种发展趋势。 UV油墨在

17、丝网印刷中的优势非常明显，在网版上不会因溶剂挥发而产生堵网问题，能使丝网版印出2530um厚的墨膜，在UV光的照射下瞬时固化。丝网印刷由于其印刷品墨层较厚，油墨干操困难，若无干燥装置，印刷品很难堆积收集，实现自动化程度高的高速印刷也就非常困难，采用了UV油墨，这一切成为可能。三、水性UV油墨 组成：由预聚物(水基光固化树脂)、光引发剂、颜料、胺类物质、水、助溶剂和其他添加剂等配制而成。 水性UV油墨的干燥固化结合了UV光固化和水性油墨渗透蒸发两种干燥形式。 20世纪80年代初出现了含水UV油墨，结合了水性油墨与UV油墨的特点，已成为UV油墨的一个重要发展方向。 四、 EB油墨 EB油墨是一种在

18、高能电子束的照射下，能够迅速从液态变为固态的油墨，它的组成与一般油墨相似，主要由颜料、连结料、辅助剂等物质组成。 特点： (1) 固化速度快、质量好，不受墨层厚度限制。 (2)环保、安全。 (3)固化产生热量少，印刷质量高。 (4)可转制成UV油墨。 EB油墨，是近年来发展起来的环保包装印刷油墨。安全、无有害挥发物，对环境、包装物没有污染，印刷品的气味比UV油墨小，能耗低，生产速度快，运行费用低，主要用于食品包装印刷。 五、植物油墨及醇溶性油墨 植物油墨：它使用植物油脂作为连结料，主要有碱炼大豆油、菜子油、棉子油、葵花子油、红花子油等。目前，大豆油墨是使用得最多的植物油墨，也是石油系溶剂油墨众

19、多替代品中较为出色的一种新型环保油墨。 醇溶性油墨：它以食用乙醇(酒精)为主要溶剂，无毒、安全、环保、卫生。醇溶性油墨以醇溶聚酰胺和硝化纤维素混合做连结料生产的塑料包装的表印油墨，完全可以取代以甲苯与异丙醇做溶剂的表印油墨。以聚酯及聚氨酯做主体连结料的表印油墨已是欧美国家高档软包装印刷的主导油墨，可用于食品、药品、饮料、烟酒及与人体接触的日用品包装。这类环保油墨的产生，必将提高凹版印刷在塑料软装印刷领域的竞争力。不过，醇溶性油墨由于还要采用部分脂类溶剂，所以仍然会导致一定的溶剂残留，不能完全符合食品、医药等包装安全的要求。 第三节 表面整饰及辅助材料 一、水性上光材料 传统水性上光油：主剂是溶

20、解在水中或者是悬浮于水中的高分子聚合物，水的含量高达5070，干燥困难，不容易流平铺展，上光效果不理想。 现代新型水性上光油：在传统的水性上光油中加入助剂(主要是表面活性剂)，就形成了现代的新型水性上光油。解决了传统水性上光油的干燥问题。 催化型水性上光油：属于热固性涂料，主要由四部分组成：涂料重要组成部分多功能高分子；多功能交联高分子，可以修正主要的高分子和完成反应；使前两种物质发生反应的催化剂；以水为主的混合系统的溶剂。这种上光油中的固体含量一般较高，水的含量为2040。同时，含有游离甲醛，而甲醛是一种致癌物质，对人体健康有害。 水性上光油特点： (1)环保特性好。 (2)成本低。 (3)

21、应用范围广。 (4)使用和储存方便、安全。 不足：一是缺乏UV所特有的光泽；二是对于非耐碱的油墨，有时因为碱性(pH值为8.09.0)使感光油墨发生水化和色偏；三是容易产生尺寸不稳定的问题，特别是对定量小于90 g/m2的纸张；四是需要使用橡皮版或树脂版进行上光；五是干燥过程较慢，需要较长的干燥通道。 二、 UV上光材料 1.UV上光油的组成 UV上光油主要由辐射预聚物、稀释剂和光引发剂等化学成分组成。 2.UV上光油的特点 (1)环境特性好。 (2) UV上光油见到紫外光，如阳光、电弧光、晒版灯光后会立即固化。 (4)上光质量好。 (5)不会产生静电。 (6)成本低。 2.UV上光油的应用 UV上光适合在纸制品和金属上印刷上光。但由于气味较浓，不适合食品包装类产品的印刷，同时上光后不利于烫印等后加工工序。常用的UV上光油有亮光和亚光两种，UV亮光上光由于其具有相当的光亮度，可以取代很多产品的覆膜工艺。UV亚光最大的特点是降低产品的光亮度，从而不会影响产品的包装成型质量(无水雾)，适用于胶印生产用的各类纸张。 三、绿色覆膜材料 国内预涂膜常用的薄膜材料是聚丙烯(BOPP)、聚氯乙烯(PVC)、聚碳酸脂和聚脂薄膜等，其中BOPP薄膜(1520m)柔韧、无毒性几透明度高，价格便官、是覆膜工艺中较理想的复合材料，有亮光、亚光及消光三大品种。 预涂膜使用的材料具