助劑對(duì)薄膜柔印水墨性能的影響

1、助劑對(duì)薄膜柔印水墨性能的影響柔印水墨因印刷時(shí)不產(chǎn)生揮發(fā)性有機(jī)溶劑， 而被稱(chēng)為綠色 印刷材料。 然而，目前柔印水墨在軟包裝印刷領(lǐng)域的市場(chǎng)份額只 占到3%5%,但出于包裝的安全考慮，應(yīng)大力推廣柔印水墨在 軟包裝尤其是嬰幼兒用品包裝、 女性用品包裝、 食品包裝等領(lǐng)域 的應(yīng)用， 這就對(duì)柔印水墨的性能提出了更高的要求， 迫使行業(yè)開(kāi) 發(fā)并使用新型柔版水性油墨。助劑是柔印水墨的重要成分之一， 對(duì)柔印水墨的各項(xiàng)性能及提高柔印質(zhì)量至關(guān)重要。 本文分別闡述 并探討了潤(rùn)濕劑、流平劑、消泡劑、成膜助劑、蠟乳液、 pH 值 調(diào)節(jié)劑等不同助劑的添加對(duì)薄膜柔印水墨性能的影響。潤(rùn)濕劑、流平劑對(duì)薄膜柔印水墨性能的影響薄膜（如B

2、OPP）屬于非吸收性材料，基材表面能低。薄膜 柔印水墨的表面張力大， 對(duì)薄膜類(lèi)非吸收性材料的潤(rùn)濕效果不理 想。在薄膜柔印水墨中添加合適的潤(rùn)濕劑和流平劑， 可以降低水 性油墨的靜態(tài)表面張力和動(dòng)態(tài)表面張力， 賦予油墨優(yōu)異的潤(rùn)濕性 和流平性， 改善油墨在薄膜表面的鋪展情況， 提高墨膜的潤(rùn)濕及 流平效果。另外，在采用高速印刷時(shí)，油墨與薄膜表面的分子間 距離瞬間急劇減小， 也要求添加合適、 高效的具有低泡性能的潤(rùn) 濕劑和流平劑，以更好、更快地潤(rùn)濕薄膜表面。選取BYK、TEG0、科寧化工（中國(guó)）有限公司、空氣化學(xué) 公司等的 20種潤(rùn)濕劑和 10 種流平劑進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，空氣化學(xué)公司的潤(rùn)濕劑 W4（

3、有機(jī)硅類(lèi)）和BYK的流平劑L5（有 機(jī)類(lèi)）添加量分別為 0.3%和 0.2%時(shí)，油墨在薄膜表面的流平效 果最好，墨膜更加細(xì)膩，其中，添加 L5 的油墨打樣效果最好。 圖 1 是未添加任何潤(rùn)濕劑、流平劑的油墨和添加 0.2%（質(zhì)量份） 的流平劑 L5 的油墨打樣效果對(duì)比。圖 2 是添加 0.2% （質(zhì)量份） 的流平劑L5與市售薄膜柔印水墨的樣張?jiān)谕瑞ざ龋?4s,涂 4#杯）下的對(duì)比?？梢钥闯觯瑞ざ认?，添加L5 的油墨的打樣效果優(yōu)于市售薄膜柔印水墨的打樣效果。消泡劑對(duì)薄膜柔印水墨性能的影響 由于薄膜柔印水墨中含有潤(rùn)濕劑、 流平劑、 乳化劑等易起泡 的表面活性劑， 配墨階段過(guò)多的氣泡會(huì)影響油墨

4、分散， 印刷階段 油墨產(chǎn)生大量的氣泡會(huì)降低印刷品質(zhì)量， 故消泡劑是水性油墨中 不可或缺的重要助劑。 在薄膜柔印水墨的配墨階段以及印刷過(guò)程 中，消泡劑起著消除泡沫并抑制泡沫產(chǎn)生的作用。 消泡劑不僅要 控制配墨和印刷階段的消泡速度， 還需與油墨體系有良好的相容 性，不會(huì)產(chǎn)生墨膜縮孔、橘皮、針眼等表面缺陷，保證印刷過(guò)程 的順利進(jìn)行和印品質(zhì)量。為研究消泡劑對(duì)薄膜柔印水墨性能的影響， 采用分散機(jī)攪入 空氣法，選取了礦物油類(lèi)、非硅類(lèi)聚合物、聚硅氧烷類(lèi)、聚醚硅 氧烷類(lèi)四種不同類(lèi)型不同廠家的 20 種消泡劑進(jìn)行梯度實(shí)驗(yàn)。使 用 RK 手動(dòng)柔版打樣機(jī)和 IGT 柔印打樣機(jī)在 BOPP 上進(jìn)行打樣模 擬上機(jī)印刷。

5、實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，聚醚硅氧烷類(lèi)消泡劑 F1 在薄膜柔印水墨體系中的消泡速度快， 但會(huì)導(dǎo)致油墨墨膜產(chǎn)生縮孔、 橘皮、 針眼等表面缺陷； 聚硅氧烷類(lèi)消泡劑 F10 在薄膜柔印水墨體系中 的消泡速度快，流平和重涂效果好，墨膜比較細(xì)膩，不會(huì)產(chǎn)生上 述表面缺陷，當(dāng) F10 添加量為 0.3%（質(zhì)量份）時(shí)，消泡效果最 佳；未添加消泡劑的樣張因配墨階段氣泡過(guò)多導(dǎo)致油墨分散不 好，配墨結(jié)束后泡沫消失慢，效果較差。添加消泡劑F1、F10的油墨及未添加消泡劑的油墨打樣效果對(duì)比如圖3 所示。所以在薄膜柔印水墨中添加合適的消泡劑是非常必要的， 但消泡劑的添 加量應(yīng)在保證消泡效果最好的前提下，越少越好。成膜助劑對(duì)薄膜柔印水

6、墨性能的影響 成膜助劑對(duì)薄膜柔印水墨的成膜有很大的促進(jìn)作用， 但成膜 助劑是有機(jī)溶劑， 對(duì)環(huán)境有負(fù)面影響。 隨著人們環(huán)保意識(shí)的提高 和法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其限制的不斷嚴(yán)格， 成膜助劑必將向高沸點(diǎn)、 多功 能、低氣味、多組分化以及低毒、安全、可接受的生物降解性方 向發(fā)展。在薄膜柔印水墨配方中加入高沸點(diǎn)成膜助劑， 能促進(jìn)涂料成 膜，較好地滿(mǎn)足薄膜柔印水墨的性能要求。 但高沸點(diǎn)的成膜助劑 揮發(fā)速度較慢， 在墨膜中保留時(shí)間較長(zhǎng)， 與低沸點(diǎn)的成膜助劑相 比，對(duì)墨膜的硬度和耐污性有一定的負(fù)面影響。 故可選取多功能 化的非離子型成膜表面活性劑， 在降低油墨表面張力、 保證低泡 的同時(shí)，還能降低油墨的最低成膜溫度（ M

7、FFT ），符合 VOCs 的排放要求。選取空氣化學(xué)公司的非離子型成膜表面活性劑D1、D2 進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，兩種成膜助劑均提高了油墨的流平性、成 膜性以及耐揉搓性，與未添加成膜助劑的油墨相比，添加D1、D2 的油墨流平效果更好，墨膜更細(xì)膩。此外，對(duì)同一油墨樣品 的樣張進(jìn)行50C的烘干，烘干時(shí)間分別為 5分鐘、10分鐘、15 分鐘、 30 分鐘。結(jié)果表明，隨著烘干時(shí)間的延長(zhǎng)，墨膜在附著 牢度及耐揉搓方面有很大提升， 這可能是因?yàn)槌赡ぶ鷦┑奶砑咏?低了油墨的最低成膜溫度 （MFFT）,隨著烘干時(shí)間的加長(zhǎng)，成膜 助劑釋放得更加徹底，使墨膜的成膜性變好。蠟乳液對(duì)薄膜柔印水墨性能的影響 在薄膜柔

8、印水墨中加入水性蠟乳液， 可以降低油墨摩擦系數(shù) 和提高油墨的滑爽性，從而提高墨膜的耐磨性、耐劃傷性、表面 疏水性、耐化學(xué)品性、耐沾污性和抗粘連性等。選取多個(gè)廠家推薦的性能優(yōu)異的蠟乳液進(jìn)行實(shí)驗(yàn)， 初步實(shí)驗(yàn) 驗(yàn)證翁開(kāi)爾公司的蠟乳液 WE5 在配方墨中的效果最佳。采用未 添加蠟乳液的油墨打樣的樣張， 揉搓 5 下即有損壞， 用粗糙紙張 來(lái)回摩擦 1 次，墨層全被破壞，墨膜膠帶的附著牢度（用 3M 膠 帶進(jìn)行檢測(cè)）也稍欠佳；添加 2%的 WE5（ WE5 固含量為 50%） 后，油墨的耐揉搓性、耐磨性及附著牢度有很大提升，揉搓墨膜 至 100 下沒(méi)有任何損壞， 用粗糙紙張來(lái)回摩擦樣張 5 次，墨層沒(méi)

9、有損壞，墨膜膠帶的附著牢度也變好。圖 4 是添加蠟乳液 WE5 的油墨和未加蠟乳液的油墨打樣效果對(duì)比。pH 值調(diào)節(jié)劑對(duì)薄膜柔印水墨性能的影響 對(duì)于成膜樹(shù)脂為丙烯酸類(lèi)樹(shù)脂的薄膜柔印水墨， pH 值的變 化將直接影響油墨黏度。 pH 值調(diào)節(jié)劑以氨為主，印刷油墨轉(zhuǎn)移 至承印材料上以后， 隨著氨的釋放， 墨膜發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)形成鹽類(lèi)， 使墨膜的附著牢度更好。采用有機(jī)胺類(lèi) pH 調(diào)節(jié)劑 AMP-95 和易 揮發(fā)的氨水對(duì)油墨的 pH 值進(jìn)行調(diào)整，并進(jìn)行干燥性測(cè)試。測(cè)試 表明，使用 AMP-95 制備的薄膜柔印水墨由于胺揮發(fā)速度慢， 初 干時(shí)間較長(zhǎng)，復(fù)溶性也較好，符合了柔版水性油墨“初干慢、徹 干快”的要求；而使用氨水制備的薄膜柔印水墨，由于氨極易揮 發(fā)，初干時(shí)間特別快，印刷過(guò)程中極易造成堵版。pH值為8.09.5時(shí)，油墨性能最佳。pH值太低（低于8.0）, 油墨黏度增加，再溶解性降低，干燥速度加快，易堵塞印版及網(wǎng) 紋輥；pH值太高（高于9.