水性油墨在转移纸上的应用

随着我国加入WTO后,迎接世界经济全球化,冲破国际绿色“贸易壁垒”和促进可持续发展战略实施,我国越来越多的企业开始采用和发展“绿色包装”。在烟、酒、食品、药品和日用品等产品的包装中,日益追求多方位的包装效果和质量,不仅要求外形设计美观,成本相对低廉,还要保证有良好的防伪效果和包装材料符合环保卫生等安全标准。为此,真空喷铝纸和水性油墨的组合作为一种新兴的绿色包装材料受到越来越多企业的青睐。

一、材料及适性介绍

1、水性油墨的组成和特点

水性油墨简称水墨,由水溶性树脂、有机颜料、表面活性剂及相关填加剂复合研磨加工而成,上海印刷的优势在于与我们现在所用的溶剂型油墨的本质区别在于水性油墨中使用的溶剂不是有机溶剂而是水,油墨不含挥发性有机溶剂,大大减少了VOCs(有机挥发物)的排放,从而减轻了大气污染,改善了印刷操作人员的环境,有利于职工健康。它可以完全消除溶剂型油墨中某些有毒、有害物质,消除对人体的危害和对包装商品的污染,改善了总体环境质量,适用于烟、酒、食品等卫生条件要求严格的包装印刷产品,另外水性油墨还可以降低由于静电和易燃溶剂引起的失火危险和隐患。

水性油墨的制造工艺在颜料和连接料的选择上不同于溶剂油墨,为了稳定印刷适性、提高色料耐水性、耐晒性,其使用的颜料为碱溶性、在水中分散性好,印刷过程中油墨的PH值控制在8-9.5之间,PH值过小油墨干燥快,但溶解性差;过大则干燥性明显减慢。连接料决定了油墨的印刷适性、成膜以后的膜层品质。早些年,很多油墨厂家的水性油墨在光泽度和耐磨性等方面达不到客户要求,使得水性油墨一直使用在低档印刷产品上,其主要原因为连接料质量达不到印刷的需求。近几年国外油墨厂家成功开发出了水溶性丙烯酸树脂,它的应用使得水性油墨印刷品上升了一个档次,其在光泽度、耐候性、耐热性、耐水性等方面具有明显的优势,完全可以和溶剂型油墨相媲美。水作为溶剂,其挥发速度比常规有机溶剂慢得多,可以选择干燥系统较好的印刷机组,印刷过程中为了提高油墨干燥速度,可以少量加入醇类溶剂提高干燥速度;同时印刷过程中有机胺的发挥影响了油墨的稳定性,正常生产中要经常向油墨中补充稳定剂,主要成分为胺盐类物质,提高树脂的溶解性,保证生产的高效性。

2、喷铝纸转移工艺和特点

喷铝纸按生产工艺可分为直接法(纸面喷铝)和转移法(膜面喷铝)两种。直接法是上海印刷厂将纸直接置于真空喷铝机进行喷铝的方法。这种方法仅限于薄纸喷铝。转移法是以PET、BOPP薄膜为转移基材,经涂布上色、喷铝、复合、剥离等工艺处理,使具有金属光泽的喷铝分子层通过胶粘作用转移到纸或纸板表面的方法。这种方法可生产40~450克以上的纸或纸板。与直接法相比,转移法的突出特点:一是可生产任意厚度的纸或纸板;二是可充分利用PET膜的平整度使纸面金属光泽更加明亮;三是可以生产光芒四射的任意图案、任意文字的镭射防伪真空喷铝纸或纸板。喷铝纸在印刷适性上光洁度好,平滑度高,色泽鲜艳,外观亮丽,视觉冲击力强,能很好提升产品包装档次;同时在环保方面喷铝卡纸的铝层厚度仅为0.25um~0.3um,是复合纸板用的铝箔的几百分之一,用铝量少降解回收性好,容易处理和再生利用,符合环保要求,而目前市场上应用很广的铝箔复合纸既无法作为铝制品回收,也无法作为纸类回收。

二、凹版印刷中转移纸的表面张力和水性油墨墨膜PH值变化原理及处理工艺

转移喷铝纸张是通过薄膜这一转移基材将铝分子转移到纸基的表面,铝箔属于金属,对油墨没有吸收性,对油墨有吸附能力的仅依靠铝箔和薄膜之间的涂层,一般称为“剥离层”,剥离层的性质影响着油墨的转移、流平等性能。油墨在纸张上的良好附着需要油墨的表面张力要小于纸张表面张力,即油墨的内聚力小于纸张对油墨的附着力,这样形成的墨层牢固,不易脱落,同时油墨的流平性好,不会出现缩孔等故障;但如果油墨的表面张力大于纸张的表面张力,则形成的墨层牢度、流平性较差,无法达到质量要求。水性油墨主要的溶剂为水,水的表面张力比有机溶剂大,因此水性油墨的表面张力较大(通常在38dyn左右),要使得水性油墨在纸张表面有良好的附着能力,需要承印材料有较大的表面张力(38dyn以上),普通的涂料纸张如白卡(版)纸因纤维有毛细孔具有良好的吸收性,表面张力比较大,对水性油墨的附着力好,形成的墨层比较牢固,流平性良好。转移喷铝纸表面平滑度高,阻隔性强,对油墨的吸附作用比普通纸张差,具有较低的表面张力,为取得较好的油墨转移性能,剥离层的选择以及表面处理显得至关重要,通常为取得较高的表面张力,可以采取表面二次涂布以及电晕放电处理法等,以形成新的表面组分,改变表面性质,提高对油墨的附着性。

前面上海印刷公司介绍过水性油墨成弱碱性,PH值在8-9.5之间,在印刷过程中PH值的变化会影响到纸面的墨膜干燥速度、以及印刷的稳定性。同时凹版印刷中水基油墨纸张与水性油墨的PH值之间的差值越大,这种变化越大。水性油墨印刷时,水十分容易和纤维、粘接剂以及填充料等纸张成分发生作用,最显著的就是导致PH值的变化,从而对油墨的扩散、稳定性等产生显著影响,导致色料析出、粘度增加等印刷问题。当油墨转移到酸性纸张时,随着油墨的扩散、水分的释放,墨膜表面的PH值下降到稳定性极限之下,造成印刷不稳定性。为保证印刷过程中水性油墨在转移纸上印刷PH值的稳定性,首先要选择PH值与油墨相接近的剥离层或涂层,其次选择高酸值的高聚物或对PH值敏感的高聚物构成的油墨,降低PH值的变化;为提高干燥速度,在制版工艺上要求印版的深度比溶剂型浅;生产过程中我们要定期对PH值进行测试,适量补充PH值助剂。

三、水性油墨在喷铝纸上印刷的制版工艺

前面上海画册印刷分析了转移喷铝纸与水性油墨的印刷匹配性,因材料特性的不同,要取得良好的印刷效果,在制版工艺的选择上也要有不同的要求。首先水性油墨的传墨量比溶剂型油墨高20%左右、固含量高、干燥速度比溶剂型油墨慢得多,而我们印刷采用的纸张又为非吸收类的喷铝纸,综合以上特性,水性油墨的制版工艺通常要选择较高加网线数、大雕刻针角、较低的印版深度,以此来保证油墨的干燥性以及流平等性能。目前的凹印制版工艺有电子雕刻及激光-腐蚀两种,结合印刷版面的图案设计,通过试验验证,实地以及大面积色块版面可以采用90-100线/厘米的加网线数、38°加网角度、120°-130°雕刻针角、深度在23-25微米的制版工艺,浅版提高干燥性,大针角提高流平性;如果电雕工艺无法达到客户要求的色浓度,可以选择相同加网线数的激光-腐蚀制版工艺(90-100线/厘米、深度23-25微米左右),因为该工艺的网穴呈“U”型,储墨量比电雕的“V”型大1/3,但该工艺没有油墨流动的通沟,需要水性油墨在转移喷铝纸上有较好的流平性能。比较精细的线条、文字等版面图案,可以采用激光-腐蚀制版工艺,该工艺加工的印版边缘没有“锯齿”状,线条光洁、完整,可以加工特殊网点,通常选择95-105线/厘米、深度在20微米左右;对于一些特殊的防伪图案等通常也采用激光-腐蚀制版工艺。在印版的抛光方面,因水性油墨固含量高,因此对刮墨系统提出了更高的要求,为了保证印版上的水性油墨刮拭干净,印版的光洁度比溶剂型要高,降低油墨对印版的吸附,同时可以配合使用涂层的刮墨刀。另外水性油墨因干燥慢、转移喷铝纸张吸收性差,低粘度印刷网点扩大严重,高粘度印刷油墨转移差,网点成“空心”状,不适合高线数的层次版及小网点印刷。

四、水性油墨在转移喷铝纸上印刷的生产过程控制

在印刷前必须严格控制印刷车间的温湿度。温度保持在23℃左右,湿度保持在55±5%RH。生产用纸可以提早进入车间,让纸卷平衡与印刷车间温度。在印刷操作过程中,不能将水性油墨与溶剂油墨混合使用,水性油墨在使用过程中,适当补加水,确实需要调整黏度或干燥速度时,适量加入醇类助剂。添加水性油墨时用水适当调整黏度应搅拌均匀,然后倒入墨缸才可以使用。印刷过程中,由于水的挥发原因,会影响水墨原有的黏度和PH值,要将PH值控制在8.5—9.5之间为宜。水性油墨粘度一般比溶剂型油墨高,控制在18-20秒左右(3#察恩杯),不易太低,太低易造成糊版,印迹不清晰。印刷时要考虑到转移纸张不易吸墨,干燥温度一般控制在80度左右,商标图案大面积色块的可适当提高温度,同时将烘箱循环风量尽可能开大。在停机处理印刷问题时,刮墨刀要抬起,让印版上墨空转,这样不容易使水墨干燥,造成堵版情况,因其再溶性差。在凹印印刷时,操作人员要每20-30分钟测量油墨黏度,严防粘度变化影响产品质量。操作人员只有严格按规定的工艺要求加以控制,才能生产出高质量的产品。

五、总结

以上介绍和分析了水性油墨、喷铝转移纸的印刷适性以及与制版工艺的有机结合,印刷企业在使用水性油墨、喷铝纸时要获得品质优良的包装印刷品,除了结合原辅材料喷铝纸和水性油墨选择合适的制版工艺以外,在印刷设备的干燥系统、现场工艺控制、操作人员的技能都有更高的要求,对于这些新兴的材料、工艺,我们要在实践中不断的积累经验,同时严格测试产品质量、包装适性,成功完成材料的更新换代。

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