你不知道的可印刷水性材料特點與應用！
作為日常生活中接觸到的最廣泛的工業(yè)產(chǎn)品之一，印刷產(chǎn)品及生產(chǎn)工藝過程中的環(huán)保問題愈加引起人們的關注。綠色印刷材料的開發(fā)是實現(xiàn)完全印刷的關鍵步驟，而印刷技術的選擇與應用是非常重要的。那么你了解可印刷水性材料嗎？它的特點及其應用前景是啥？
可印刷水性材料是一種綠色印刷材料，由于具有在加工過程中產(chǎn)生的可揮發(fā)性有機氣體較少甚至幾乎沒有的特點，給綠色印刷指明了一個綠色環(huán)保的發(fā)展方向?，F(xiàn)階段我國已有部分印刷企業(yè)開始使用可印刷水性材料，與國外相比我們起步較晚，因此對于開展綠色印刷的可印刷水性材料的使用有著巨大的發(fā)展空間。今天我們來聊一聊印刷過程中常用的水性材料~~
水性底涂料主要由決定成膜效果的水性樹脂和其他助劑組成，憑借其乙烯基單體的化學微觀結構，能夠很好地附著在工藝品表面，廣泛應用于對陶瓷、木板、金屬、塑料制品以及紙張表面的裝飾，增加工藝品的美感，來達到更好的觀賞效果，如圖 1 所示。目前市場上存在成本最低、使用范圍最廣的產(chǎn)品為紙制品的加工。利用好水性紙張底涂料，書刊、廣告宣傳頁以及商品外包裝的紙盒或紙袋，不僅可以達到美化的效果，吸引消費者，還可以讓產(chǎn)品保存更久。
對于使用的水性紙張底涂料而言，其制備過程中的配比不同，所達到的使用效果也不盡相同。對于制造商，要想搶占市場機遇，要做好的就是研究出質量更高的水性紙張底涂料。例如，河南千卡繪紙制品有限公司汪元紅團隊在 2019 年公開提出一種可以用于數(shù)碼印刷的水性紙張涂層用涂料，具體為在制備過程中采用去離子水、親水性纖維素樹脂以及其他等助劑共 10 種原材料按照一定的比例配制而成。在制備成分上，其印刷基材化學性質穩(wěn)定，不易變質，有利于長時間的存放。此外，在使用過程中，相比較傳統(tǒng)的印刷方式而言，經(jīng)過優(yōu)化處理的數(shù)碼印刷基材，與其他類型的底涂相比較，在高濕度或高溫儲藏條件下的固化粘合性得到了極大的提升，能夠減少對印版的傷害，可以增加重復利用率，并且在油墨固著、干燥的過程中能夠達到較為不錯的效果，使用后的印品不易掉粉。對于制造商來說，在生產(chǎn)過程中，不僅可以減少對版材的消耗，還可以提高生產(chǎn)效率，有利于提高企業(yè)的利潤。更重要的是，隨著綠色環(huán)保的理念不斷深入，數(shù)碼水性紙張底涂料最突出的優(yōu)勢在于對環(huán)境來說污染是極小的，大大減輕了企業(yè)在生產(chǎn)管理過程中環(huán)保監(jiān)控方面的壓力。
水性油墨在生產(chǎn)過程中被廣泛應用于各類商品(如圖 2 所示)，主要成分包括助劑、連結料、色料等物質。其中，顏料使油墨顯色，以滿足印刷對顏色的要求;連結料可以保護、分散顏料，是油墨的載體，水稀釋型和水分散性是水性油墨連結料的兩種主要類型。同時，為了使油墨擁有更好的性能，通常需要往油墨里面添加助劑，包括水性油墨清洗劑、消泡劑、穩(wěn)定劑、沖淡劑等助劑類型。
1. 在柔性版印刷中的應用
柔性版印刷把環(huán)保的水性油墨當作印刷材料，因此被稱為最環(huán)保的印刷方式。水性油墨以凹版印刷與柔版印刷為主，主要適用于對衛(wèi)生要求比較嚴格的印刷產(chǎn)品，如在兒童玩具、藥包、軟包裝、食品包裝以及印刷電子材料中使用，如圖3 所示。在瓦楞紙板印刷工藝中，水性柔印是最常見的一種，據(jù)調查，美國幾乎全部采用水性柔印方式印刷紙箱，西歐 85% 的紙箱也是采用水性柔印，日本有 93%，我國僅有50% 左右。在國家大力提倡低碳、環(huán)保、綠色發(fā)展趨勢之下，以及日益嚴苛的企業(yè)操作環(huán)境安全健康要求，水性柔印在軟包裝印刷領域的應用將會越來越廣泛。
2. 在凹印領域中的應用
水性凹版油墨早在 20 世紀 70年代就逐漸應用于包裝紙、厚板紙等產(chǎn)品的印刷中，如圖 4 所示。長久以來，我國的軟包印刷形成了以凹印為主流的生產(chǎn)現(xiàn)狀，據(jù)資料顯示，印刷業(yè)有機物污染之首的便是塑料凹版印刷。因此，使用水性凹版印刷便顯得尤為重要。但是凹印速度與凹印質量以及凹印干燥之間存在著矛盾，這也是水性凹印難以推廣的重要原因。
3. 在絲網(wǎng)印刷中的應用
水性絲網(wǎng)印刷技術應用最成熟、最廣泛的國家有美國、德國、瑞典等。絲網(wǎng)印刷油墨應具有的特性是滑、短、松、軟、薄，在日常的輕小貨品的印刷過程中具有廣泛的應用，如圖 5 所示。目前，我國也研發(fā)了水性絲網(wǎng)印刷油墨。
4. 在數(shù)碼印刷中應用
目前，數(shù)碼印刷的應用已經(jīng)越來越為普遍。在傳統(tǒng)印刷的基礎上，數(shù)碼印刷的油墨使用上有著它的特殊要求，水性油墨恰好符合這種要求。為了可以進行高速連續(xù)印刷，必須保證油墨在轉移到承印物后要快速固著干燥。因此，確?，F(xiàn)代設備能夠進行一次多色連續(xù)的印刷，油墨迅速干燥的特性尤為重要?；萜胀瞥龅?Latex 水性油墨，具備墨水色域廣、色彩明艷濃烈、墨層輕薄等特點，可保持介質原有的色澤與質感，提升墨水在硬質承印物上的印刷效果(如圖 6 所示)。
黏度是水性油墨的一項重要指標，目前，實驗研究發(fā)現(xiàn)胺化試劑對油墨的黏度有著非常重要的作用，這也為獲得油墨理想的黏度提供了重要依據(jù)。同時，干燥時間是取代溶劑型油墨速度的關鍵問題，解決好此類問題有利于直接提高印品質量。水性油墨是一種無溶劑揮發(fā)、幾乎沒有揮發(fā)性有機化合物排放的環(huán)保型油墨，不僅綠色環(huán)保，而且對人們健康的影響也很小，值得廣泛推廣應用。但是它仍然存在著一些不足，比如，油墨干燥時間長、生產(chǎn)效率低、成本較高等，只有解決了這些問題，水性油墨才能真正得以廣泛應用。
不干膠以紙、薄膜或者特種材料為面料，背面涂布膠黏劑，在食品、酒類、飲料、醫(yī)藥產(chǎn)品的包裝中應用比較廣泛。在數(shù)碼印刷中，水性膠粘劑的種類有聚酯(PET）膠粘劑、聚氯乙烯(PVC)膠粘劑、BOPP 膠粘劑等。
PET 不干膠是標簽行業(yè)常用的一種印刷材料(如圖 7 所示)，具有材料堅固、密度高、耐高溫、耐腐蝕、金屬化等優(yōu)點。PET 膠料種類繁多，可分為透明、白色、金屬色等多種，根據(jù)表面光澤度可分為亮光和啞光。由于 PET 不干膠的表面能低，普通油墨的潤濕性差且墨層不牢固，一些專業(yè)標簽印刷企業(yè)一般采用涂有 PET 膠的材料生產(chǎn)電子標簽。涂層改變了 PET 膠料的表面潤濕性，性能穩(wěn)定，貯存時間不變，能有效保證墨層的牢固性。
數(shù)碼 PVC 不干膠較柔軟，性能良好，適用于面積較大的貼標，防水、防油且耐化學腐蝕。膠帶牢度最高可達到 7 級，一般用于家具標簽、化妝品標簽、電器產(chǎn)品標簽等。
人們對生活質量的要求很高，對食品包裝也有著嚴格的要求。溶劑型不干膠在基材中應用廣泛，初始黏度高，但會揮發(fā)有機物，威脅人體健康，破壞環(huán)境。考慮到安全性和無污染性，水性不干膠是發(fā)展的必然趨勢。水性不干膠是一種綠色環(huán)保的不干膠，具有水溶性和水分散性。水基膠粘劑是以水為聚合物的分散介質，當聚合物溶解在水中時，稱為水溶性膠粘劑。用乳化劑將聚合物分散在水中，稱為水乳液膠粘劑。水性膠粘劑的優(yōu)點是：高黏度、高耐熱性和高剪切強度;環(huán)保、無毒、不燃、固含量高，可通過現(xiàn)有的應用設備進行清洗。有報告顯示，在美國軟包裝市場，水性不干膠的占比為 40%，日本為50%，歐洲為 20%。在我國，軟包裝市場上廣泛應用的單組分丙烯酸水性膠粘劑，具有初始復合強度高、復合產(chǎn)品透明度好、交貨期短等優(yōu)點，特別適用于鋁涂層復合材料，可用于干式復合設備。
水性上光油的成分與水性紙張底涂料相似，主要由水性樹脂以及其他改善性能的助劑組成，但在功能上，主要為了提高物品表面的機械性能，比如經(jīng)過施加水性上光油的印品表面其耐磨性、耐水性和耐玷污性都可以得到不同程度的提高，從而讓產(chǎn)品更加耐用等(如圖 8 所示)。水性上光油最突出的特點是，其在生產(chǎn)以及應用過程中VOCs 的排放可以保證生產(chǎn)環(huán)節(jié)上減少對工人身體的損傷。此外，用來制備水性上光油的原料提取容易且種類廣泛，這讓制備工藝不再受到原料的限制，讓生產(chǎn)成本更低。
從水性環(huán)保數(shù)字上光油本身的物質結構上來看，與電子油墨的親和力強，能夠滿足用戶對圖案個性化定制的需求。在對印刷品的加印生產(chǎn)過程中，其優(yōu)勢可總結為如下幾點：
第一，水性上光油不會對印品本身的顏色造成干擾，能夠保護最初的產(chǎn)品設計。
第二，經(jīng)過水性上光油涂布的印品除了可以提高表面物理性能，也可以將被印物提亮，達到美化的效果。
第三，水性上光油本身化學性質穩(wěn)定，即使在長期強烈日光的照射下，也不易泛黃，便于保存。
第四，涂布后的油墨層結膜速度快，干燥迅速，大大縮短了產(chǎn)品線上用來干燥的時間，有助于提高產(chǎn)業(yè)鏈的生產(chǎn)效率。
第五，在使用、運輸以及貯藏過程中更加方便、安全，有利于達到企業(yè)安全生產(chǎn)的標準，同時能更好地改善職工勞動條件。
作為一種綠色材料，可印刷水性材料給印刷行業(yè)開辟出了一條綠色印刷的道路。充分發(fā)揮好水性紙張底涂液、水性油墨、水性不干膠、水性上光油及水性清潔劑等在印刷行業(yè)的使用，印刷企業(yè)一定會突飛猛進的發(fā)展。
文章內容摘自于：
《可印刷水性材料的特點及其應用》 齊魯工業(yè)大學輕工科學與工程學院(山東省科學院) 趙麗鳳 朱鎮(zhèn) 吳男 劉暢 孫加振
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