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水墨应用面面观

水性油墨简称水墨，以水（或少量的醇、氨等）为溶剂溶解油墨中的树脂连结料，转印到承印物上后，水分挥发或渗入承印物中而干燥。水墨最大的优点是没有有害溶剂挥发，特别适用于食品、饮料、药品等产品的包装印刷，是一种“绿色”印刷材料。

水墨的组成及特点

水墨的主要成分是色剂、水基连结料、溶剂及各种添加剂。

1.组分及特点

色剂。包括颜料或染料，要求在水性体系中有良好分散性。颜料包括有机颜料和无机颜料，通常使用耐碱性强的颜料；有时为了提高油墨的色强度或改善油墨黏度等性能，也使用染料。但要经过阴离子或非离子表面活性剂处理。未经处理的色剂分布不均匀，不利于印刷。

连结料。连结料是影响水墨，特别是高精度水墨质量的重要因素。连结料种类很多，包缸套括水溶性连结料、碱溶性连结料和扩散性连结料。水溶性连结料包括聚乙烯醇、羟乙基纤维素和聚乙烯吡烷酮等，它们可以永久地被水溶解，但只能用于墨膜不接触水的产品；碱溶性连结料能够在印刷时被水溶解，干燥后变成不溶于水的物质，是目前机床顶尖采用较多的技术；扩散性连结料是悬浮在水中的细小树脂粒子，通常称为乳胶，它的最大问题是印刷不宜操作，且难于清洗，因此多作为涂层油墨溶剂。以纯净水为主，并加入少量的醇（乙醇、异丙醇、n－丙醇等），以提高油墨稳定性及干燥速度，降低表面张力等。

添加剂。水墨中的添加剂主要使用稳定剂、消泡剂和防沫剂等。

2.水墨的性能及影响因素

（1）水墨的稳定性。油墨的稳定性是指油墨的各项性能在储运和印刷过程中保持不变，即储运过程中不沉淀、不结膜、不酸败，印刷过程中黏度保持不变，且在印刷机上不固化。对于水墨而言，一方面由于水墨的颜料浓度比普通溶剂型油墨高约1.5倍；另一方面水的表面张力与极脲醛胶性也比一般的有机溶剂大，因此，颜料的分散更困难，油墨的稳定性也大大降低。

普通油墨的稳定性与干燥速度有关，而水墨的稳定性则与黏度有关。黏度直接影响油墨的传递转移性能和印品质量，黏度高，油墨转移慢，易出现墨色不匀、脏版、糊版等故障；黏度低，油墨转移快，易造成传墨不匀、点增大值变大、墨色浅淡等故障。

黏度最主要的影响因素是pH值，由于印刷时水墨中的氨或胺类物质不断挥发，导致pH值5、 JG/T 24⑵000 合成树脂乳液砂壁状建筑涂料发生变化，从而引起黏度变化，使水墨的干燥速度和印品质量不稳定。另外，由于目前水墨用连结料大多是碱溶性的，在加碱溶解过程中随着pH值的增大，黏度会逐渐增大，达到最大值后又开始下降，也使水墨稳定性变差。

水墨黏度还受温度和触变剂（也称增稠剂）的影响，温度升高，黏度下降。而触变剂主要是为了增加水墨体系的稠度，使固体粒子（颜料等）悬浮而降低其沉降性。因为，如果水墨不加以适当搅拌，颜料粒子会结成硬块而沉积，无法分散，触变剂即可起到对抗这种沉积的作用。

（2）水墨的抗水性。影响水墨抗水性的主要因素有颜料的分散程度、连结料组分、pH值及水墨稳定性等。

颜料分散度。颜料分散不好会导致沉淀，印刷后形成的墨膜均匀性、连续性和致密性较差，膜层有一定的亲水性，抗水性能下降。只有颜料分散均匀，没有沉淀，才能使印刷墨膜平滑，抗水性高。

连结料。连结料以单纯的水溶性高分子化合物作为水墨的连结料用于印刷时，其耐水性极差。一般来说，要在树脂里引入羟基、氨基、醚基等亲水性基绢云母团，丙烯酸树脂便属于此类型，具有较好的抗水性。在成膜过程中，随着氨和水分的挥发，聚合物粒子逐渐接近、接触、挤压，形成致密的防水膜层；膜层内聚合物粒子间的残留水分，借助毛细管的压力作用进一步挥发，使聚合物粒子发生塑性变形；最后由粒子状态的聚集变成分子状态的聚集，形成连续的、富有弹性的抗水薄膜。

水墨的应用

1.水性塑料油墨

美国在上世纪80年代就有水性塑料油墨取代溶剂墨的报道，英国也于1999年6月禁止使用溶剂型油墨印刷食品包装、薄膜，从而促进了水性塑料油墨的产量迅速增长。近年来，水性油墨在欧美和日本等发达地区和国家逐步取代了溶剂型油墨，广泛应用于以聚乙烯、聚丙烯、聚酯、聚氯乙烯为基料的食品、药物、饮料等包装的印刷领域。美国、加拿大已有90%以上的印刷厂使用水墨或UV油墨来印刷食品、医药品及生活用品包装。

目前，用于塑料包装印刷的水性油墨主要是水性柔性版印刷油墨和水性凹印塑料油墨，前者以水溶性丙烯酸树脂为连结料，用于印刷塑料袋；后者分表印墨和里印墨，表印墨以水溶性丙烯酸树脂为连结料，可用于印刷塑料袋和合成纸，里印墨主要用于复合材料的印刷。

帝斯曼高性能聚酰胺完善地平衡了韧性与刚性2.纳米水性柔性版印刷油墨

纳米水性柔性版印刷油墨既具有水墨的环保性，又具有纳米SiO2所赋予的纳米特性，适合于纸张、塑料等多种承印材料的柔性版及塑料凸版印刷。

这种水墨的稳定性较好，油墨转移性优良，点清晰，色彩饱满；墨膜具有抗水性优异、耐老化性等特点。纳米水墨是采用丙烯酸乳液原位共聚的方式对纳米SiO2粉体进行表面改性，形成可与基墨良好匹配的纳米SiO2丙烯酸共聚乳液，然后，对纳米SiO2丙烯酸共聚乳液及水性丙烯酸基墨进行复配而得到的。

水墨的发展

水墨最早是应用于包装纸、纸板的印刷。新型的以丙烯酸和马来酸共聚物为主的各种水溶性共聚物的研发成功，促进了水墨的发展。另外，新材料及新技术的发展，水性高分子乳液的开发及商业化，也使得水墨的市场份额逐年递增，溶剂型油墨的使用量不断减少。这一变化在柔性版印刷和凹版印刷行业尤为明显，而丝印刷也正在朝着这个方向发展。

目前，水墨主要应用于柔性版印刷与凹版印刷中，在食品包装、烟酒包装、儿童玩具包装印刷等领域占有相当大的比例。在美国，95%的柔性版印刷品、80%的凹版印刷品、40%的塑料印刷品都采用需要上下游企业共同努力水墨，水墨销售额已是溶剂型油墨的2倍以上。在欧洲，胶印用墨的比例逐年下降，而柔性版印刷和凹印的用墨比例不断上升。预计到2010年，柔性版印刷将达到15%左右的市场份额，每年需要的水性油墨在10万吨以上。

由于国内在水墨生产与应用方面起步较晚，目前，包装印刷行业大多数仍采用溶剂型油墨，水墨仅占整个包装印刷的7%左右，所以水墨在国内的潜在市场是巨大的。据专家预测，到2010年我国的水墨用量将占油墨总消耗量的25％～30%。

水墨以其优异的性能得到了长足的发展，并且前景广阔，但目前仍存在许多不足，需要进一步改进。如墨膜的抗碱、抗乙醇和抗水性能有待进一步提高，干燥慢、光泽度差、易造成纸张收缩、在聚乙烯等基材上难以印刷，以及印后覆膜起泡等问题都需要解决。

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