影响塑料水性凹印油墨干燥性因素的研究

水性油墨由于不含有挥发性有机溶剂、不可燃等优点，是一种极具前途的环保型印刷油墨。水性油墨不仅在柔版印刷中被广泛应用，在凹印中也具有很大市场，特别是食品、药品包装领域。据有关资料统计，目前来讲大多数包装印刷领域特别是软包装印刷，主要采用凹印技术[1]，为了人们的健康及环境的改善，在印刷该类印品时大多需要采用水性塑料凹印油墨。水性凹印油墨由于附着力、耐摩擦性、干燥速度等方面还不能满足印刷的要求，因此在塑料薄膜上的应用还没有得到推广。

油墨应具有良好的干燥性能，油墨干燥过快或过慢都会对印刷过程控制及印刷质量造成影响[2]。影响水性塑料凹印油墨干燥性能的因素有很多，笔者通过改变调稀树脂的种类、调稀溶剂里的助溶剂（酒精）与水的比例和一些助剂等，来设计水性塑料凹印油墨的配方并制备油墨样品，探讨各因素对油墨干燥性能的影响，以获得具有良好干燥性能且能保障其它印刷性能的油墨配方。

1　实验

1.1　原料

分散树脂使用AZR丙烯酸树脂；调稀树脂使用2661-86-2p，2661C-1，60-4，63-1；主溶剂使用去离子水，助溶剂为酒精；颜料使用联苯胺黄；助剂中分散剂使用760；消泡剂使用810；润湿剂使用245；胺中和剂使用SE2和增稠剂ATX-01。

1.2　仪器

基墨分散使用SBM-T篮式砂磨机；油墨分散使用机械搅拌器；打样使用IGT-F1适性仪；粘度测量使用AR2000流变仪；初干性、彻干性测量使用刮板细度计。

1.3　方法

基墨制备：按一定的颜基比，将颜料、分散树脂、去离子水和助剂混合，用机械搅拌器进行预分散后，置于研磨机上进行研磨分散。基墨调稀：根据凹印油墨对黏度等要求，将调稀树脂、助溶剂和助剂加入基墨，用机械搅拌器搅拌均匀。

干燥性速度测试：根据测试油墨干燥性的国标GB-T

1321.5-91，使用压痕法，运用刮板细度计进行测试，得出油墨的初干性（mm）、彻干性（s）。

配方试验设计：采用正交设计，设计四因素四阶正交实验方案，探讨调稀树脂对油墨干燥性的影响[3]。

2　结果与分析

2.1　调稀树脂对油墨干燥性的影响

为了研究调稀树脂对油墨初干性的影响，实验中固定调稀溶剂中助溶剂酒精与水的比例为1∶0，调稀溶剂占油墨总量的60%，对4种树脂进行混合见表1，测试油墨初干性结果见图1。

从图1可以看出，使用不同调稀树脂混合比例制备的油墨初干性为5~12

mm。对于凹版印刷来说，油墨的干燥性不能太慢，否则印刷时容易出现印刷品背面粘脏的现象[4]，因此初干性的值越大越好。图1测试结果显示，不同树脂的使用及混合对油墨的初干性影响显著，使用单一树脂2661-86-2p的1#油墨样品初干性最好；将分子质量及分子结构不同的调稀树脂60-4与63-1按1∶1混合使用有利于干燥（9#样品）；混合树脂中含有树脂2661C-1的6#，8#和10#样品初干性较差，即混合树脂中含有2661C-1时不利于油墨的干燥。

2.2　助溶剂对油墨干燥性的影响

塑料凹印油墨主要依靠挥发干燥，因此助溶剂在油墨中的作用不容忽视[5]。固定调稀溶液中调稀树脂的种类，改变主溶剂去离子水与助溶剂酒精的比例，并控制调稀溶剂的总量为调稀溶液的60%，调制油墨并测量其初干性、彻干性，测量结果见图2。

从图2可以看出，随着助溶剂所占比例增大，即去离子水的减少，油墨的初干性值逐渐变大、彻干性值逐渐变小。这是因为作为一种挥发干燥型油墨的溶剂，助溶剂酒精的沸点、蒸汽压、比蒸发速度等性能都比主溶剂水在干燥性方面理想[1]，因此调稀溶剂中助溶剂酒精含量的增加会加速溶剂的挥发，提高油墨的干燥速度。

2.3　油墨pH值对干燥性的影响

一般来说，水性油墨的pH值在8.0~9.5之间时具有良好的印刷适性[6]。为探讨油墨pH值对干燥速度的影响，在调稀溶液中加入不同量的胺中和剂调节油墨的pH值，分别用流变仪和酸碱度计测量油墨的黏度和pH值，测量结果见表2，油墨初干性的测量结果见图3。

结合上面的表2和图3可知，在pH值大于8.5时，油墨黏度随着pH的升高而降低，并且油墨的初干性值下降，干燥性变差。这是由于当油墨中加入过量的碱时，会形成较多的离子（如NH4+），使聚合物在离子化时产生再压效应，树脂的一些链发生重新缠结，导致油墨黏度的降低以及油墨中树脂对溶剂释放性变差[7]。为了尽可能不影响干燥速度，应控制油墨的pH值保持在8.5左右的水平。

2.4　增稠剂对油墨干燥性的影响

为了改善塑料水性凹印油墨的流平性，通常需要加入各种助剂来提高印刷品表观性能。增稠剂加入到油墨中，可以起到增稠、稳定以及调节流变性能的作用[8]。使用流变仪测试含有不同含量增稠剂的油墨黏度，并测试油墨初干性，测试结果见图4。

从图4可以看出，增稠剂对油墨黏度影响较大，当ATX-01的质量分数为2%时，油墨黏度急剧升高。油墨的初干性随着ATX-01含量的增加逐渐变差。这是由于丙烯酸类增稠剂通过静电排斥增稠机理，导致分子链段间吸收大量水分子，从而减少了自由状态的水达到增稠的效果[8]，水分子进入树脂内部后运动受阻而不易挥发，导致初干性降低。为了使油墨的干燥性不受太大影响应尽量减少增稠剂的用量。

3　结论

1）调稀树脂的种类与混合使用调稀树脂都会对油墨干燥性产生影响，使用单一调稀树脂时2661

86-2P的干燥性最好；调稀树脂60-4与63-1混合使用，油墨干燥性优于树脂单独使用。

2）调稀溶剂中助溶剂酒精的含量升高有利于提高油墨的干燥性，增加水的含量不利于油墨干燥。

3）在弱碱性范围，增加油墨的pH值可使油墨初干性下降，同时会降低油墨的黏度。

4）增稠剂ATX-01的加入会增大油墨的黏度，当质量分数达到2%时，油墨黏度急剧升高。增稠剂ATX-01的加入不利于油墨的干燥。

来源：CCA中国塑料助剂网