水性凹版油墨的配方设计

水性凹版油墨配方设计原理

在设计水性油墨的配方过程中要尽可能地使多数的变量简单化,只要考虑油墨的四个基本组成,这就是树脂、颜料、挥发物（水、有机溶剂）和助剂（消泡剂、分散剂等）。

凹版油墨和柔性版油墨有明显的不同。其中一个重要的不同就在于凹版印刷是直接转印到承印物上的，墨膜是一次性的油墨从墨斗到承印物上得到的，相比较柔性版印刷方式是通过油墨的几次转移才到承印物上的。这是一个典型的水性凹版油墨应用在非吸收性承印物上的方式，使用的是有175目、45°倾角、32uμm深的圆柱版材，它能使12μm——15μm的油墨颗粒承印在承印物上。

如果把水性柔性版油墨应用在200目，调整刀片、速度，这个版材就可使大约5μm的油墨颗粒承印在承印物上。结果就在于在凹版油墨中大约含有6%——10%的颜料，而柔性版油墨中大约含有15%——18%的颜料。颜料含量的不同会影响到油墨的黏度，一般来说颜料含量高，油墨的黏度就大。对油墨设计者来说就要考虑颜料颗粒尺寸分布曲线的形态。均匀颗粒具有较大的表面积就会使油墨的黏度增大。一个水性凹版标准油墨的数据在下表中列出。

水性凹版标准油墨体系

凹版标准油墨典型配方

组份品名类别质量百分比/% 固体量%

1 水溶剂51.5 0

2 颜料蓝29 颜料12.0 100

3 增稠剂1—98 助剂3.0 32

4 消泡剂1020f 助剂0.4 100

5 表面活性剂CT-13

6 助剂0.6 89

6 油墨溶胶6264，190校样溶剂5.0 0

7 苯丙乳液Zinpol 295 树脂12.0 49

8 丙二醇甲醚溶剂溶剂0.6 0

9 26%氨水助剂1.7 0

10 丙烯酸乳液Joncryl 89, 树脂6.0 45

11 丙烯酸树脂Joncryl 678 树脂5.8 100

12 蜡乳液John26 助剂1.2 25

13 表面活性剂Surfynol 104H 助剂0.2 100

水性凹版油墨的原材料选择和生产

1、水性版油墨原材料的选择

水性凹版油墨的组成是：水溶树脂、颜料、各种助剂和水。以水与醇为溶剂，研制和生产水性凹版油墨的关键是水溶性树脂。

（1）树脂的选择

生产水性凹版油墨的技术关键是水溶性树脂。树脂的种类很多，如醇溶酚甲醛树脂、水基氨基树脂、水基丙烯酸树脂、水基马来酸松香树脂、聚乙烯醇、干酪素、羟基纤维素、胶乳或乳胶等。

其水溶的原理是：高分子树脂含有亲水基团-COOH（羧基）、-OH（羟基）、-NH2(氨基)。经过一定的工艺，树脂被制成有机胺盐类，完全溶解于水。因此，现在可以利用羧基和氨基的反应形成盐后能溶水的黏滞状液体。

RCOOH＋NH2CH2CH2OH RCONH2CH2CH2OH＋H2O

水溶性。

A、酸值问题

酸值的大小反映了树脂中羧基（-COOH）含量的多少。酸值小（低于95）有水不溶物出现，酸值高说明树脂反应程度低，相对分子质量小，配制出的油墨干性慢，冲稀性及水溶性较好。失干改性半酯树脂的酸值一般控制在135——155左右。

B、工艺问题

树脂成盐应在严格的低温下进行。这种反应在一种溶剂中进行，由于中和反应放热，如果不是在低于60并借助搅拌条件下进行，则发生醚、醇、胺大量挥发和过多酰胺产生的现象，影响有机胺络盐的含量，会使制成的油墨光泽变小。

C、PH值的问题

同时，用胺成盐有一个PH值的问题，PH值在8——9.5之间为好。PH值过大，水溶性好，但干性明显慢；PH值过小，干性快，但水溶解性就不好。胺化树脂液的黏度（35°C）一般在0.3——0.5Pa.s。

（2）颜料的选择

在颜料的选用上，经试验证明盐基性色淀可溶性偶氮颜料不适用。由于含有与胺及其他离子在碱介质中反应的磺酸基、羧基等基团，不耐碱的颜料发生反应性凝结，其他均可适用。若能做成带活性剂的滤饼，则可提高效率。

（3）溶剂的选择

由于水的溶解能力和湿润能力不大，故需选用相应的助溶剂，所需的助溶剂必须具备以下条件。

A、能溶解所选定的树脂、胺及其盐，并与水能以任何比例混溶。

B、要无毒、无刺激味、不燃、不爆。

C、要有一定稀释能力，其沸程、潜热要适当。

D、在墨中含一定量，否则在配方中水量减少。

这样的助溶剂有乙醇、正（异）丙醇、乙二醇单甲醚醋酸酯和乙基溶纤剂、丁基溶纤剂，在墨中含量11%左右。

（4）中和剂的选择

树脂是*中和剂中和成有机胺盐类后，而溶解于水的，若中和剂选择不当，会导致印刷适应性完全失败。因此中和剂必须具备以下条件。

A、能溶于水，且无特殊气味。

B、能与选定的树脂残余基成盐。

C、具有一定的挥发性和释放性。

氢氧化氨可以做中和剂，但味道太大。胺类如乙醇胺比较好，其用量随PH值而定，一般都超过理论用量。

2、水性凹版油墨的生产

水性凹印油墨在配方设计过程中必须从配方、工艺到物理、化学的各项性能和指标进行探索和测试鉴定。

为了防止油墨在使用中产生泡沫，可以在配方中加入磷酸三丁酯、硅油等消泡剂，用量在0.5%左右，为了防止储藏运输中聚结、发霉，可用稳定剂、分散剂，如轻体硅胶、六聚偏磷酸钠等。防腐可用苯酰、苯酰基钠钾等，用量在0.5% ——1.1%。

根据经验，设计出来的水性凹版油墨在黏度、干性方面最好控制在下述范围内。

油墨黏度50——105mPa·s（25°C旋转黏度计）；a

初干性10——20mm/15s(25°C)；

彻干性不大于100m/160s(25°C)。

水性油墨的干燥形式不能忽视。由于水的蒸发潜热较大，减缓了干燥速度，同时，由于铵盐遇热不稳定产生分解，所以它以挥发干燥为主，兼反应性凝固干燥，墨膜一经干燥，就成为水不复溶的了。

干燥过程为：水及助溶剂大量挥发；脱胺；脱水。

由于油墨是水性的，要求印刷单位针对不同纸张在印刷制作，套色干燥设备，使用操作等方面有相应配合。

水性凹版油墨生产制作技术中，皮膜性质（光泽和抗耐性），印刷和储藏稳定性（黏度反应性、防霉），干燥速度（材料变形、印刷适性）是仍然需解决的重点，有待于进一步研究解决。