溶剂型凹版复合耐蒸煮袋油墨是什么

摘要:现阶段我国软包装印刷行业中高温耐蒸煮包装袋是具有较高附加值的产品之一,但是它需要相对较高的印刷与后加工技术,其中印刷所用的凹版复合耐高温蒸煮袋油墨就是关键印刷材料,该类型的凹版油墨在研究开发与生产过程中就需要一套较为完整的针对油墨原材料的选择和检测的规程,它的配方选材与印刷性能需要我们油墨制造人员不断摸索,不断试验,不断改善。关键词:塑料软包装袋、复合高温耐蒸煮袋油墨、配方选材、高氯含量三元氯醋树脂、耐高温聚氨酯、凹版印刷要求。前序当今时势,在我国现阶段的油墨工业和印刷行业内,很多关心油墨与印刷业的人士都在兴致勃勃、沸沸扬扬地谈论探讨目前我国的醇溶和水性凹版油墨的现状情况与发展前景的问题;这对于我国现行的油墨与印刷工业之发展,是件极大的好事,也预示着我国的油墨与印刷技术水平又将向前跨进一大步。但是,就目前在我国的软包装市场上,一些具有特殊功能、特殊用途的软包装材料是醇溶和水性凹版油墨,甚至是普通的塑料凹版油墨所不能印刷出这些特殊性功能的。因此,一些要求有特殊性用途的软包装材料就需要有特殊功能的油墨来印刷,与之配套。我们时断时续听说过的复合高温耐蒸煮袋就是有特殊性用途的软包装材料中的一种。因而,在我国的油墨市场上,凹版塑料复合高温耐蒸煮袋油墨正在悄悄地兴起,它的特殊印刷功能正在被印刷油墨市场所认识,并逐渐被印刷工业所接受与推广,在一些特殊印刷范围内也有着一定的市场。该特殊性凹版印刷油墨的配方在设计上需要一些技巧,也需要油墨技术人员不断地去研究探索,大胆创新。本文就该类型的油墨配方设计与使用要求作些粗浅的介绍,希望读者能从中了解到一些想法,有所共鸣,也希望大家同行能抛开门户之见共同探讨,一起为我们的油墨与印刷工业作些贡献。凹版复合高温耐蒸煮袋油墨配方选材之原则要点随着我国油墨与印刷工业持续稳定地发展,我国的软包装技术也发展迅速,水平不断地提高,制作的软包装材料款式多样、层出不穷,其中复合软包装材料现已成为国内较成熟的主要包装材料之一。在我国现行的软包装印刷工业中,应用于软包装塑料袋的薄膜基材就有ny、pet、bopp、cpp、rcpp、pe和al等,我国未来软包装印刷用的薄膜材料的发展趋势就有可能向着高阻隔性、耐高温蒸煮性的方向发展。特别是食品、药品等的外用软包装材料,由于内装物品的特殊要求,更要求有高温杀毒、环保卫生等高性能。既然市场上有如此之多品种繁多、性能各异的软包装材料,就必不可少的要求有符合如此高性能条件的适用于高温耐蒸煮的复合印刷的油墨与之相配套。于是,溶剂型凹版印刷用的复合高温耐蒸煮袋油墨应运而生。以下就针对该种类型的凹版印刷油墨之配方设计时应考虑的选材因素作些简单介绍。1、煮袋油墨连接料的选择溶剂型油墨连接料俗称树脂,在凹版油墨中是分散介质,使油墨色粉或颜料和其它配伍性物质均匀地分散于油墨体系中,在它们的周围形成一层保护外壳,不至于发生聚集结块沉淀析出的现象,使油墨具有良好的上机印刷适性。当油墨通过印刷机作用被转移到塑料薄膜承印物表面后,油墨中的有机溶剂就迅速挥发,而连接料树脂就马上固着于薄膜表面并形成牢固的耐高温蒸煮的墨层,均匀地铺展色粉与颜料颗粒,使印刷成品颜色鲜艳,光彩夺目。其中凹版油墨的粘度、流动性、干燥性、转移性、墨膜光泽度和固着性等性能主要由主体连接料所决定。凹版油墨墨膜的耐酸碱性、耐高温蒸煮性等特性也与主体连接料的性能密不可分。因而,在油墨工程技术人员的意识中,凹版复合的高温耐蒸煮袋油墨之配方设计的开发重点就在于有关耐高温蒸煮性能连接料的试验选择和生产研究。根据我们开发油墨接触新材料与油墨生产制造过程可知,目前能够在凹版塑料复合高温耐蒸煮袋油墨之配方中胜任主体树脂连接料,提高油墨身骨,改善油墨流体性能,适合凹版上机印刷的油墨树脂不外乎只有这两种:凹版油墨用耐高温聚氨酯树脂和高氯含量中等粘度的三元氯醋树脂。凹版油墨用耐高温聚氨酯树脂,化学名为聚氨基甲酸乙酯塑料树脂,英文缩写代号为pu。它是聚氨酯单体树酯液与聚醚多元醇或聚酯多元醇经催化剂及其它助剂反应而得的液体树脂,按这些液体树脂原料的组成不同,分为聚醚型和聚酯型两种,并有软质和硬质之分。我们凹版耐高温复合油墨配方中所用的聚氨酯树脂液只是以上所说的聚氨酯塑料(pu)的单体组份,经过改性并配以酮类和酯类或醇类等有机溶剂,固含量一般为25-35%左右,无色或浅黄色透明粘稠状液体。作为凹版耐高温复合油墨的主要连接料树脂,起成膜提高附着分散颜料增强展色的作用。该类聚氨酯树脂液分子中一般含有nco基团,分子的聚合度较少,但是分子结构复杂,种类繁多,其中的简单型的单体就有甲苯二异氰酸酯(tdi),二苯基甲烷二异氰酸酯(mdi),多苯基多次甲基多异氰酸酯(papi),三羟基聚醚(甘油聚醚)。市面上出售的油墨用聚氨酯连接料,就是经过改性的聚氨酯单体树脂液,它的分子中一般会引入一些重要的分子官能团,使其制成油墨印刷成墨膜后具备各种优异的性能。特别是与某些固化剂(主要成份为异氰酸酯预聚物或聚醚或聚酯多元醇化合物)反应后能生成功能独特和性能各异的墨膜,如具有柔软轻质、较高的拉伸强度、较好的耐油耐溶剂性、优异的绝热和阻隔性等等。特别是它的耐高温蒸煮性,是我们在设计和制造凹版印刷复合用的高温耐蒸煮袋油墨时,必不可免要考虑选用该类型的油墨用耐高温聚氨酯树脂液作主连接料的原因。在选择油墨用的聚氨酯树脂液时,我们要求做成的油墨具有与塑料薄膜优异的粘结性,墨膜有很好的耐热耐水煮性,溶剂释放性好残留量少,对颜料的润湿性良好,光泽度高等性能。现市面上出售的油墨用聚氨酯树脂液,主要组成部分多数为聚氨基甲酸酯化合物、异丙醇、丁酮、甲苯等,外观为无色或浅黄色透明粘稠液体,固含量一般为25-35%,在油墨配方中添加量通常为35-45%。耐高温油墨用的高氯含量氯醋树脂实际就是氯乙烯(vc)和醋酸乙烯(vac)的共聚物,它实质上是干燥的漆基。在油墨印刷上塑料薄膜表面,油墨体系中所含的挥发性有机溶剂迅速蒸发掉后,该种高氯含量的三元氯醋树脂即行结合其它体系配伍性树脂形成超薄的墨膜。在凹版复合的高温耐蒸煮袋油墨配方中,我们一般选用成膜后具有高韧度,有持久柔顺性,抗磨耐损性,低水溶胀性,低透气性,耐高温蒸煮性等特点的氯醋树脂。由于凹版油墨应用在各种不同的塑料薄膜基材上,如bopp、rcpp、pe、pet、ny等,这些塑料薄膜表面光滑,有的甚至表面处理度较低。因此,在凹版复合高温耐蒸煮袋油墨配方中选择该类型的氯醋树脂时,有必要考虑氯醋树脂分子中带有羧基(―cooh)的一类,因为根据我们的油墨试验可知,带有羧基的氯醋树脂在表面光滑的基材上表现有很好的附着力,尤其是对铝箔等金属性基材。故此,含有羧基的氯乙烯和醋酸乙烯以及二元羧酸的三聚物(即是三元氯醋树脂)是凹版复合高温耐蒸煮袋油墨配方中必不可少的连接料之一。其中我们还知道酮类、酯类和氯化烃类是含有羧基的氯醋树脂的常用溶剂,凹版复合高温耐蒸煮袋油墨用的三元氯醋树脂一般需要先用丙酮或丁酮、醋酸乙酯或丁酯、甲苯或二甲苯等配成有机混合溶剂,再溶解树脂制成固含量为25%左右的氯醋树脂液,做好标识,用铁质卡仑桶或储油罐存放待用。2、高温复合耐蒸煮色粉与颜料的选择作为油墨着色物质的色粉与颜料,第一特性就是要色彩鲜艳、明亮、饱和。这是制造油墨时选择颜料的首要条件。凹版印刷用的复合高温耐蒸煮袋油墨对其色粉与颜料有一系列的特殊要求:颜色要鲜艳,光泽度要好,五彩缤纷的世界要有光彩夺目的颜色来装饰;着色力要高,这是衡量颜料使用意义和经济价值的条件;透明性和遮盖力要好,根据油墨用途的不同,对颜料的透明性与遮盖力有不同的要求;吸油量要小,这样才能使油墨浓度易于提高,墨性容易调节;润湿分散性要好,颜料在油墨连接料中的分散能力直接影响到做墨的成败。其它物化性能,如耐光、耐热、耐溶剂、耐酸碱、耐迁移等各项性质兼而有之的颜料很少,只有根据应用方面的特殊要求,选择合适的品种。凹版印刷用的复合高温耐蒸煮袋油墨用的颜料首先要耐溶剂,其次要有耐高温蒸煮性,能承受120℃以上高温而不分解变色。按照耐蒸煮袋油墨标准,油墨中应用的黑色颜料应该全部是槽法炭黑;白色颜料多数选用二氧化硅改性的金红石型钛白粉,也有选用氧化铝改性的,但是其耐温变黄性稍差;色墨则要有条件地去打墨试验选用,例如经过颜料颗粒表面树脂化处理的酞青蓝和酞青绿、苯并咪唑酮偶氮类、缩合偶氮类等等,根据试验它们都能经受180℃以上高温而不变色。3、凹版油墨体系润湿分散剂的选择耐高温性能的色粉与颜料的润湿分散是高温耐蒸煮凹版塑料复合油墨制造技术的重要环节,把油墨展色剂与颜料粉碎成细小的颗粒,使其均匀地分布在油墨的混合连接料中,以期待得到一个稳定的悬浮混合中等粘度的体系。油墨中的颜料分散相当复杂,一般认为有润湿、粉碎、稳定三个相关过程。润湿是指用树脂液、有机溶剂或添加剂,取代颜料表面上的吸附物如空气、水分等,即由固/气界面转变为固/液界面的过程;粉碎是指用机械力把凝聚的2次团粒分散成接近一次粒子的细小粒子,构成悬浮分散体;稳定是指形成的悬浮分散体在无外力的作用下,仍能处于分散悬浮状态。润湿分散剂实质是一种特殊的表面活性剂,对颜料兼备润湿和分散两大功能。它的润湿分散作用就是降低物质的表面张力,使表面活性剂的分子吸附在颜料的表面上,从而产生电荷斥力或空间位阻,防止颜料产生有害的絮凝,使分散体系处于稳定的悬浮状态。凹版印刷用的复合高温耐蒸煮袋油墨用的分散剂一般为阴离子型的表面活性剂,它的主要成分为碳酸酯或者特殊的金属铝铬合物,浅黄色或黄棕色液体,是油溶性分散剂,改善颜料在油墨中的分散性能,防止油墨中颜料的溢流和变色,提高色浓度和展色力,增强墨膜与塑料薄膜的附着力和复合牢度。4、高温耐蒸煮袋油墨专用蜡粉的选择凹版印刷用的复合高温耐蒸煮袋油墨配方中通常要添加一些特别的耐高温蜡粉,它能为印品耐高温的墨膜提供优良的抗磨抗刮性,防止粘连和增加油墨的上机流动性,提高印刷适性和改善后加工性能等。由于这些专用蜡粉颗粒直径都在5微米左右,比颜料粒子直径和墨膜的厚度要大,因而油墨印刷干燥后这些蜡粉颗粒能突出墨膜,使墨膜表面粗糙。当塑料薄膜印刷上油墨收卷后长时间放置时,粗糙的墨膜有利于防止印刷面与塑料薄膜背面粘连;也有利于在后加工的复合时上的胶水均匀涂布,增强薄膜的复合牢度。在油墨中加这些专用的蜡粉,还能消除在高速印刷过程中油墨墨膜因压力过大而容易脱落在滚轴上的弊病。凹版印刷用的复合高温耐蒸煮袋油墨的配方设计时多数要选用熔点高、硬度强的分子直链型合成聚乙烯蜡,油墨生产工艺中有前加和后加两种方式,一般添加量为油墨总重量的0。5--1。0%。正常情况下是在油墨粗料研磨前加入,有利于分散和提高流动性;不过要注意研磨温度不要过高,以免这些蜡粉粒子发生变形和凝聚,影响其作用的性能。也有配以油墨体系树脂和有机溶剂做成膏体----蜡浆,在做墨的调粘对色阶段添加;但是这样做就要防止某些渗透力强的有机溶剂溶解蜡粉粒子,产生再结晶而返粗,失去专用蜡粉应有的性能。5、高速印刷抗静电剂的选择凹版塑料油墨在高速印刷时,由于积聚静电会引起偏移、模糊、斑点、胡须、边缘排斥等问题,严重时甚至会发生火灾、爆炸等恶性事件。因此在油墨中添加抗静电剂的目的,就是为了降低在印刷过程中塑料薄膜表面电阻,消除静电以解决印刷中出现的上述问题。塑料和油墨中一般选用阴离子型的抗静电剂,包括高级脂肪酸盐、烷基磷酸酯盐、烷基硫酸酯盐和磺酸酯盐等,该类型的化合物能溶于水、酮类、醇类、苯类等有机溶剂,商品是以含有活性物30--60%不等的有机溶剂水溶液出售。凹版印刷用的复合高温耐蒸煮袋油墨主要是选用磷酸乙酯的异丙醇溶液作为抗静电剂,加入量占油墨总量的0.1--0.4%,对墨性无任何的不良影响。6、附着力促进树脂和气相二氧化硅粉末的选择在凹版印刷用的复合高温耐蒸煮袋油墨中的聚氨酯和氯醋树脂的油墨体系中,由于氯醋树脂本身的柔韧性不够,需要使用附着力促进树脂来提高其柔顺性;凹版印刷用的复合高温耐蒸煮袋油墨配方中就要添加一些改性的氯化聚丙烯树脂液,其固含量一般为15-25%左右,提高聚氨酯油墨在塑料薄膜上的粘着力,增强分散效果和流动性。气相二氧化硅粉末,也叫哑光粉,一般经过有机表面处理,分散容易。它在凹版印刷用的复合高温耐蒸煮袋油墨中的作用:a、防止颜料沉降,保持油墨的长期流变性能和细度;b、改善油墨在上机印刷时墨膜的流挂性能,防止水纹的产生;c、也能象蜡粉一样,有利于胶粘剂的均匀涂布,提高复合牢度。7、凹版耐高温蒸煮袋油墨体系有机溶剂的选择塑料凹版油墨主要是靠溶剂挥发干燥成膜,当油墨被印刷在承印物表面上时,由于溶剂挥发,墨膜厚度降低并收缩。油墨溶剂挥发成膜主要分为两个阶段:第一个是“湿阶段”,受表面层控制;第二个是“干阶段”,溶剂挥发速率受溶剂在整体墨膜里面扩散所控制。有真溶剂时,保证树脂和其它聚合物的充分伸展并相互作用,流平性好。若真溶剂挥发过快,残留溶剂中只为助溶剂时,聚合物分子就倾向于形成紧密的卷曲,甚至析出。尤其重要的是溶剂挥发引起吸热冷却和聚合物浓度上升,使墨膜的表面张力提高,产生溶液自低表面张力区向高表面张力区流动,这就是峰窝流,易产生“桔皮”和浮色现象,所以保持必需量的真溶剂是保证墨膜流平性的重要条件。对聚氨酯和氯醋树脂的油墨体系来说,甲苯、二甲苯、醋酸乙酯、丁酮、异丙醇是常用溶剂外,还要选择丙酮、甲基异丁酮、乙二醇单丁醚、丙二醇甲醚等特殊性的有机溶剂。其中苯类和醇类对聚氨酯和氯醋树脂来说只是助溶剂,酮类和酯类虽是真溶剂,但是挥发速度太快。因而还要采用甲基异丁酮、乙二醇单丁醚、丙二醇甲醚等特殊的溶剂,调节挥发速率和溶解度,增强混合溶剂的色散力,提高溶解参数,使油墨始终呈现一个良好的流体状态,保证印刷工作的顺利进行。溶剂型凹版复合高温耐蒸煮袋油墨应用性能之简单介绍溶剂型凹版印刷用的复合高温耐蒸煮袋油墨是用有关的高氯含量中等粘度的三元氯醋树脂、特殊耐高温的聚氨酯树脂作主体连接料,再加入一系列的特殊助剂和有机溶剂,配以有耐高温性能的有机颜料经均匀搅拌、分散研磨、调粘对色而成。它适用于低速至高速耐高温塑料薄膜里面(复合)印刷,基材一般是rcpp、pet、bopp、nylon(尼龙)和al(镀铝膜)等耐高温复合塑料薄膜。用该种类油墨印刷后的薄膜产品既可用于普通的复合工艺,更适用于高温蒸煮的复合工艺,这种墨膜溶剂残留量低、无臭无毒、环保安全,可用于食品和药品的包装,符合卫生要求。凹版复合高温耐蒸煮袋油墨有以下几个特性:1、粘度低、流平性好、固含量大、颜色鲜艳、色浓度高、网点重现性佳,适用于层次版的套色印刷。2、附着牢度高,适用于多种印刷薄膜。3、印刷适性优良,油墨转移性佳,适用于不同的机速和版深。4、印品能耐高温蒸煮,单组分使用时可水煮(80-100℃)、高温蒸煮(100-130℃);双组分印刷时加入固化剂(2-5%)可提高油墨印品的耐高温性能、成膜性能、印刷适性、复合牢度等。5、复合性能好,墨膜有很高的剥离强度,可达5n/15mm――10n/15mm;而且经过120℃高温蒸煮后,剥离强度不降反升。结语有学者这样说过,市场信息孕育着产业商机,市场需求刺激着技术创新,技术革新改变着市场格局;我厂也有着这样一条标语“市场需要是指令,质量一流是目标”。我们油墨市场中凹版印刷用的复合型高温耐蒸煮袋油墨要发展起来和赶超世界水平,就要求我们油墨工作者有尖端的技术设计,勇敢的技术创新,合理的生产管理。我们绝不能回避这三者的挑战,而我们应当去面对它们,研究它们,完善它们。这就是我们希望和诸位同行共同探讨商榷凹版印刷用的复合高温耐蒸煮袋油墨之配方选材与印刷使用的目的之所在。中国印广网余德金作者简介:余德金,广东省广宁县人,现就职于广东粤景集团属下的广东油墨厂有限公司,油墨工程师,质检中心副主任。