王睿

摘要： 本文通过介绍水性油墨和金属油墨的发展现状，其中包括树脂、连结料、助剂的概述，都是结合了目前为止最实用的配料，由此提出一种新型的水性金属凹印油墨用于替换现有的烟包生产中纸铝复合的加工工艺，目的在于代替纸铝复合工艺所采用的胶水粘合剂等的残留物质影响健康，烟有害健康，但是包装本身没有害，所以要在包装的同时避免有害物质的产生，不能错上加错。

Abstract： In this paper， through the introduction of the current situation of the development of water-based ink and metallic ink， including the introduction of resin， binders and additives. They are combined with the most useful ingredients so far. Therefore， a new kind of water-based gravure ink metal is put forward to replace the processing technology of paper and aluminum composite in the cigarette package. Now， the residual substances such as glue and adhesive used in the paper aluminum composite process are harmful to people's health. Smoking is harmful to health， but there is no harm in packaging. So， it is important to avoid the formation of harmful substances in the packaging to avoid the added mistake.

关键词： 水性油墨；金属油墨；树脂；连结料；助剂；水性金属凹印油墨

Key words： water-based ink；metal ink；resin；binders；additives；water-based metal gravure ink

中图分类号：TQ630.6+2 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）06-0131-03

0 引言

近年来，伴随着工业化的发展，国家对印刷行业低碳环保要求的不断深入，对低碳环保型的印刷油墨需求越来越迫切，油墨市场的低碳竞争日趋激烈、环保低碳的呼声愈来愈高，传统的溶剂型（苯或酯）类油墨已不能适应和满足现代印刷业的发展需求，具有环保性、低碳性、无毒无污染、适应国家环保发展需要的水性金属油墨亟待推出。

作为一种新型的环保油墨，水性金属油墨的探索响应了我国绿色印刷的号召，加速了绿色进程，其主要优势有：不含挥发性有机溶剂，不仅能减少印刷品表面残留的有害物质，易于印刷设备清洗，还能降低由于静电和易燃溶剂引起的火灾隐患。唯一不足的是现有的技术水平印刷出来的产品仅能达到现有挥发性溶剂油墨的金属光泽和印刷效果的70%。

1 水性凹版油墨的发展

1.1 凹版印刷原理

在印刷过程中，印版滚筒的一部分浸渍于墨槽中并在墨槽中滚动，使整个印版表面涂满油墨，然后用刮刀刮去印版空白部分的油墨，使图文部分着墨，非图文部分不着墨，再由压印机将凹下的图文部分油墨压印到承印物表面，完成油墨向承印物的转移[1]。

凹版油墨的黏度很低，并且有大量挥发性的有机溶剂，生产凹印油墨时一般用球磨机或砂磨机研磨，以减少溶剂挥发[2]。现在，工业材料、包装装潢印刷等都采用了凹版印刷，其中包括塑料（聚丙烯、聚乙烯、聚酯、尼龙等）、铝箔、卡紙、玻璃纸等。目前，对产品不断创新是促进油墨增长的一条不错的途径[3]。

1.2 国外水性油墨的发展

早在20世纪60年代，由于环保的要求和石油原材料的紧张，一些发达国家逐渐限制使用石油产品制造印刷油墨。由此人们开始研究非有机溶剂型油墨，使得水性油墨取得了较大的进展。

到了20世纪70年代，由于石油危机，导致油墨用原材料再度紧张，同时对于食品等包装的要求也进一步提升。水性油墨经过不断的升级，解决了光泽度和印刷适性等方面的不足，最终促进了水性油墨的发展。在美国，95%的柔版印刷品和80%的凹版印刷品采用了水性油墨；在日本，70%的柔性版印刷用于瓦楞纸箱行业，其中95%的业务使用的是水性油墨。

1.3 国内水性油墨的发展

我国近代水性油墨的发展首先是从网印用水性油墨开始的，是利用一些水溶性淀粉、骨胶之类的天然高分子物质作为连接料，与颜料研磨得到水性油墨，人们习惯称之为皮浆，用于丝网印刷。对于油墨环保性能的要求的越来越高，已有部分水基凹印油墨开始使用，最早使用的水性油墨是用一种溶于乙醇和碱性水溶液的天然树脂虫胶作为连接料，随着科学技术的发展，松香、马来酸改性树脂成为了油墨中主要的成分。

1.4 水性金属油墨的现状

同其他油墨一样，金、银墨主要也是由颜料和连结料两大部分组成的，简单的说金墨是用捣墨法制成的金粉和调金油调配而成的印刷油墨，银墨是由铝粉和调银油墨而成的。不同于溶剂型金属颜料，水性金、银墨使用的水性金属颜料需要进行特殊的表面处理，从而获得亲水性和耐水性，更好地分散于水环境，适应强极性高张力体系[4]。

但是水性金属颜料粉末是细颗粒物，长时间悬浮与空气中造成一定的空气污染。

2 油墨用树脂等助剂的研究现状

2.1 树脂的研究现状

油墨树脂常见的有水性氨基树脂、马来酸树脂、羟甲基纤维素、水溶性丙烯酸树脂、氨基甲酸乙酸树脂、松香改性酚醛树脂、醇酸树脂、聚酰胺树脂等。其中水性丙烯酸树脂由于它在光泽度、耐热性、耐水性、光泽、着色性等方面具有显著的优势，现在国外大多数采用它作為连结料。具体优势如表1所示。

应用于水性油墨的丙烯酸树脂可分为两类：一类是乳液型；一类是水溶型。水溶型丙烯酸树脂干燥速度慢，连续成膜型差，一般都配合其他乳液使用。

2.1.1 松香改性酚醛树脂

松香改性酚醛树脂是由酚与醛在催化剂作用下缩合，再与松香进行反应，之后经过多元醇酯化得到得。

松香改性酚醛树脂颜色为透明黄棕色，能容与大多数有机溶剂。主要使用的为以下4种：

①210松香改性酚醛树脂；

②2116松香改性酚醛树脂；

③2118松香改性酚醛树脂；

④2134松香改性酚醛树脂。

2.1.2 聚氨酯树脂

聚氨酯树脂能溶于醇、酯等溶剂或其他混合溶剂，并且不需要依靠毒性很大的苯溶剂，因此可以用来生产符合环保要求的油墨。

①PU-3401聚氨酯树脂；

②PU-3403聚氨酯树脂；

③PU-1818L聚氨酯树脂。

2.1.3 聚酮树脂

聚酮树脂是由环己酮-醛缩合的中性、淡黄透明并且不会皂化的树脂。它的分子链上的羰基和羟基官能团可以使其可溶于乙醇或异丙醇溶剂中。酮-醛缩聚过程中可以提高涂膜的光泽度和韧性。

2.2 连结料的研究现状

油墨连结料是油墨的关键组成部分，能够将颜料及助剂等组合在一起，形成具有流动性能的油墨混合物。主要是由树脂、有机溶剂及辅助剂制成，一般需要通过加热反应生产。

2.3 助剂的研究现状

助剂的种类很多，其中包括消泡剂，表面活性剂，增塑剂，催干剂，流平助剂，光引发剂等。

消泡剂主要用于黏度较低的油墨，这些油墨在传输过程中有可能混入大量的空气，产生气泡。在油墨印刷过程中，刮刀将油墨从制版上刮下或从印辊上流下来，油墨之间会产生撞击，也会产生大量的气泡。目前使用比较多的是聚醚改性聚硅氧烷类消泡剂。它无毒、无污染、挥发性低、消泡能力强等特点。

表面活性剂是指少量加入即能明显地改变表面各种性质的物质。油墨是由固体物质分散在液体物质中形成的分散体系，加入表面活性剂的目的是为了使油墨中各组分能够均匀分散。

增塑剂在油墨中被视为一种永久的溶剂，因为它的挥发性较差，具有保留性。油墨印刷在承印物上，会形成一个墨膜，我们希望它有弹性有强度，可以忍受折叠和揉搓，所以必须加入增塑剂才能形成较好的墨膜。目前使用最广泛、效果最好的增塑剂是邻苯二甲酸二辛酯。

使用催干剂是为了促进油墨在印品上的干燥速度。常见的有钴催干剂、锰催干剂和铅催干剂。

流平助剂可以使油墨表面平整光滑，使印品光泽度好并减少针孔现象。目前为止采用的是长链硅树脂，例如二苯基聚硅氧烷，它也是一个表面活性剂，可以提高油墨对承印物的润湿性，并且改善流平性。

光引发剂又称光敏剂或光固化剂，主要用于UV金属油墨，在紫外光的照射下发生固化反应，迅速干燥成膜。选用2，4，6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化磷、1-羟基苯基环己酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮中的一种或多种。

3 水性金属油墨凹印工艺的研究

3.1 工艺过程

接通电源，检查机器-预热-固定原料于放料口-脱开压臂，压轴动力-放置衬纸-收卷轴穿入收盘纸芯管-固定衬纸-安装刮刀-检查输气系统-放置涂料-打开色泵-放置铝箔-打开并调节吹风机、主电机-调节机器转速-调整放料轴-控制机器转速-注意机器补料及机器运转情况-防止烘烤过度-关闭风机，清洗施胶辊-断开成品，放置备用收卷轴-根据停机时间，清洗机器-生产结束后关闭电源-清理现场，规整工具。

3.2 配料及工艺参数

采用表2水性凹印金属油墨配方印刷出来的成品经检验可以达到纸铝复合或真空镀铝效果的70%。

4 未来研究方向与展望

未来水性金属凹印油墨必然会逐渐成为市场主导并且取代现有的溶剂型油墨，甚至达到并超过现有的纸铝复合以及真空镀铝纸的效果。但是，目前的主要问题就是用水和乙醇作为溶剂会影响印刷的干燥速度，印刷出来的效果不但没有超过现有的采用苯及甲苯作为溶剂的效果，而且或许远远达不到要求，同时通过与真空镀铝纸和纸铝复合方式的对比，效果只能达到其70%，这就需要研究人员在未来的探索中继续突破。另外采用的水性金属凹印油墨需要配有特殊的工艺以及对机器设备的特殊要求，例如凹印辊的改造等问题都有待解决。水性金属油墨未来的大方向或许向纳米级别进军，能否代替现有的色浆，这将是一个里程碑式的进步。

参考文献：

[1]辛秀兰，水性油墨[M].第二版，化学工业出版社，2012，5.

[2]王少君，崔励，焦利勇，张秀芳.印刷油墨生产技术[M].化学工业出版社，2004，5.

[3]郝发义.不断创新的金属及特殊效果油墨，中国印刷物资商情[J].2006，2.