水性油墨的特點及印刷適性

水性油墨是由有機顏料，連結(jié)料、溶劑和相關(guān)助劑混合而成的，它具有兩個顯著的特點：一是黏度低，流動性好；二是利于環(huán)保。隨著人類環(huán)保意識的增強，水性油墨已在國內(nèi)外的包裝印刷和商業(yè)印刷中得到廣泛應(yīng)用。本文就水性油墨的特點及印刷適性做一分析。今天，中國紙業(yè)網(wǎng)編輯從水性油墨開始，詳細介紹一下水性油墨的特點。

干燥與附著機理

1. 干燥機理

水性油墨從液態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)固著在承印物上，這一干燥過程分兩個階段完成：一是初期干燥階段，用初干性表示，是指水性油墨由液態(tài)變?yōu)榘牍虘B(tài)，不能再流動轉(zhuǎn)移；二是徹底干燥階段，用徹干性表示，半固態(tài)水性油墨中的連結(jié)料發(fā)生反應(yīng)完全干固成膜。初干和徹干統(tǒng)稱為水性油墨的固著干燥。根據(jù)印刷基材的不同，水性油墨的干燥方式可分為揮發(fā)、滲透等幾種。

(1)揮發(fā)干燥。水性油墨中含有容易揮發(fā)的溶劑，印到承印物表面后，溶劑揮發(fā)，水性油墨中剩余的樹脂同顏料一起形成固體墨膜固著在承印物表面。若承印物為非吸收性材料，其干燥方式主要以揮發(fā)干燥為主，干燥速度首先取決于水性油墨中溶劑的揮發(fā)速度。水性油墨中溶劑的揮發(fā)受如下因素的影響。

①連結(jié)料和顏料分子。由于水性油墨中溶劑分子受到連結(jié)料和顏料分子的吸引，減慢了揮發(fā)速度。

②樹脂。不同的樹脂對溶劑揮發(fā)速度的減緩程度不同，溶解度越大的樹脂，溶劑揮發(fā)速度越低。

③顏料顆粒。加入顏料后，溶劑的揮發(fā)速度大大降低，顏料顆粒愈細，表面積愈大，溶劑的揮發(fā)速度就愈慢。

④環(huán)境溫、濕度。印刷車間室溫愈高，溶劑揮發(fā)速度愈快，反之則慢。室內(nèi)空氣流通，溶劑揮發(fā)快，反之則溶劑揮發(fā)慢，所以柔印車間都配有加熱和排風系統(tǒng)，以促進油墨干燥。

(2)滲透干燥。滲透干燥主要是依靠紙張對水性油墨的滲透吸收而固著干燥的。當水性油墨與紙張接觸時，一部分連結(jié)料滲入紙張內(nèi)部，而顏料留在承印物表面，完成干燥過程。滲透干燥型水性油墨只能印刷吸收性材料，如紙張，連結(jié)料向紙張內(nèi)部滲透的程度與紙張內(nèi)毛細管的吸收力成正比，即與紙張的緊度和組織勻度有關(guān)。實際印刷時，還應(yīng)考慮印刷壓力、壓印時間及油墨黏度的影響。

油墨固著和干燥過程與油墨對吸收性材料的滲透性關(guān)系很大，滲透量太少或太淺，油墨固著不牢，且不易干燥；滲透量太大或太深，又會造成透印，還會影響印品的光澤度。印刷吸收性承印物材料時，一般同時存在揮發(fā)干燥和滲透干燥。

2．干燥對附著性的影響

水性油墨與承印物之間存在相互吸引力，墨膜才能牢牢地吸附在承印物表面。對于紙張類承印物，水性油墨可以滲入其空隙，利用"投錨效應(yīng)"而附著；對于表面光滑無吸收性的承印物，水性油墨的附著則取決于水性油墨與承印物分子間的親和作用。

隨著干燥時間的延長，水性油墨的黏著性逐漸增加到最大值，但隨后黏著性又將逐步下降到零，此時墨膜表面已經(jīng)光潔干滑而失去黏著性。因此理想的疊色印刷應(yīng)在黏度最大的時候進行，即在水性油墨將干而未干時進行。由于水性油墨有抗水性，干燥前可與水混合，一旦干固后，則不能再溶解于水，因此，切勿讓水性油墨干固在網(wǎng)紋輥上，以免堵塞網(wǎng)紋輥的著墨孔。另外，印刷過程中柔性版始終要保持被油墨潤濕，避免油墨干燥后堵塞印版上的圖文。

印刷適性

水性油墨的印刷適性相當重要，對印刷工藝和印刷質(zhì)量都有影響，主要包括黏度、觸變性、黏著性、pH值等性能指標。

1．黏度

黏度是表示油墨流體分子間互相吸引而產(chǎn)生阻礙分子相互運動的能力。印刷過程中，水性油墨的黏度是保持油墨正常傳遞、轉(zhuǎn)移的必要條件。影響水性油墨黏度的因素主要包括以下幾方面。

(1)連結(jié)料的黏度。對于使用同一種顏料的油墨，連結(jié)料黏度大，油墨的黏度也大。

(2)顏料顆粒大小、含量及分散狀況。同一種連結(jié)料，如果顏料用量相同，則顆粒越大，黏度越大，反之，黏度越小。顏料分散得越好，油墨的黏度越小，反之，油墨的黏度則大。

(3)溫度變化。溫度高時，油墨內(nèi)部分子相對移動能力增強，黏度下降；溫度下降，油墨分子內(nèi)聚力增強，黏度上升。

對于膠印油墨而言，可以通過墨輥之間的調(diào)和，使油墨均勻地涂布在印版上，而柔印油墨是靠本身的流動性、黏附性，在很短的時間內(nèi)填滿網(wǎng)穴，再傳遞到印版上，因此只有較低的黏度，即較稀薄的油墨才有這樣的性質(zhì)。如果黏度太大會造成以下缺陷：①油墨傳遞。轉(zhuǎn)移困難。柔印機速度很快，一般在80——300米／分鐘，第一色印完到第二色的間隔僅有幾秒甚至更少。②易引起紙張拉毛、脫粉現(xiàn)象，甚至造成紙張剝離。③油墨難以填入網(wǎng)穴中，刮  刀就很難刮凈多余的油墨。所以柔性版油墨的黏度較小，一般為0.15——0.3Pa·s。但油墨黏度也不能太小，否則容易產(chǎn)生浮臟，嚴重時會造成墨體乳化，使其不能正常傳遞，并逐漸在網(wǎng)紋輥、印版上堆積顏料，達到一定程度時引起糊版。

對于比較光滑的承印物，在供墨量充足時，轉(zhuǎn)移率較高，所以要求油墨的黏度要稍高；而對于結(jié)構(gòu)松軟的紙張，所用油墨黏度應(yīng)稍低。

2．觸變性

油墨在外力作用下引起流動性能變化的性質(zhì)稱為油墨的觸變性。在印刷機上，由于墨輥的作用，油墨傳遞時的流動性，延展性也隨之增大，直至轉(zhuǎn)移到印張后，外力消失，其流動性、延展性減小，油墨由稀變稠，從而保證印跡、網(wǎng)點的準確性與清晰度。油墨具有良好的觸變性時，有利于油墨順利、均勻的轉(zhuǎn)移，提高油墨的轉(zhuǎn)移率。決定油墨觸變性的因素如下。

(1)顏料的性質(zhì)。表面吸附性強的顏料制成油墨后，觸變性大，如同一種類型的炭黑顏料，用臭氧對其表面進行氧化處理，降低其表面吸附性，制成的油墨要比未處理的炭黑制成的油墨觸變性小。

(2)顏料的用量。用量大，觸變性也大，因為顏料分子相互吸引而絮凝的緣故。

(3)顏料顆粒形狀。顏料呈針狀和片狀的油墨比呈粒狀的觸變性要大一些。

(4)顏料的潤濕性。顏料與連結(jié)料潤濕能力差，油墨的觸變性大，反之，則小。

如果水性油墨的觸變性過大，由于柔性版印刷的墨路較短，會造成供墨不流暢，甚至會出現(xiàn)供墨中斷的現(xiàn)象，無法保證均勻、準確的供墨量。如果水性油墨的觸變性過小，由于油墨在紙張上的浸潤和過度鋪展會造成網(wǎng)點增大，文字、線條會變粗。不同類型的柔性版印刷對油墨的觸變性要求會有差異，一般網(wǎng)線版、文字版和線條版要求油墨的觸變性略大些；大面積的實地版則略小些。

3．黏著性

油墨阻礙墨膜剝離的能力，稱為油墨的黏著性。它對于印刷的順利進行極其重要。柔性版印刷對水墨黏著性的要求主要包括以下幾點。

(1)水性油墨的黏著性要小于紙張的結(jié)合力。水性油墨的黏著性較大時，油墨分離困難，印刷機上油墨延展就不均勻。油墨層在紙張與印版間分離時，如果阻力超過了紙張的結(jié)合力，就會產(chǎn)生紙張拉毛，甚至剝離的現(xiàn)象。

(2)第一色油墨的黏著性要大一些，后面各色油墨的黏著性均要逐漸降低。否則，會出現(xiàn)后印油墨把先印油墨黏走的情況。

4．pH值

水性油墨一般呈弱堿性，pH值正常范圍為8.5——9.5，此時水性油墨的印刷性能較好，印品質(zhì)量穩(wěn)定。pH值對水性油墨印刷適性的影響主要表現(xiàn)在油墨的黏度和干燥方面。

當pH值高于9.5時，堿性偏強，水性油墨的黏度降低，干燥速度變慢，耐水性能變差；當pH值低于8.5，堿性偏弱時，水性油墨的黏度會升高，墨易干燥而固著在印版或網(wǎng)紋輥上，易引起版面上臟，并且產(chǎn)生氣泡。

水性油墨的pH值主要依靠氨類化合物來維持，但由于印刷過程中氨類物質(zhì)的揮發(fā)，PH值下降，將使油墨的黏度上升，轉(zhuǎn)移性變差，同時油墨的干燥速度加快，堵塞網(wǎng)紋輥的著墨孔，出現(xiàn)糊版。若要保持油墨性能的穩(wěn)定，一方面要盡可能避免氨類物質(zhì)的外泄，蓋好油墨槽的上蓋； 另一方面要定時、定量地向墨槽中添加水墨穩(wěn)定劑。

注意事項

1．在印刷前應(yīng)把所用各色油墨的溫度穩(wěn)定在印刷車間的溫度，并應(yīng)根據(jù)溫度等具體情況調(diào)整印刷速度。溫度高時，水分蒸發(fā)快，水性油墨干燥快，因此要提高機器速度；溫度低時，水分蒸發(fā)慢，水性油墨干燥也慢，可加開烘干裝置或降低機器速度。

2．紙張的質(zhì)量和性能對水性油墨的干燥速度及印刷品質(zhì)量有很大影響，因此，在印刷前一定要充分了解所用紙張的性能，尤其是對油墨的吸收性。如果紙張對油墨的吸收性比較差，當油墨轉(zhuǎn)移到紙張之后不能很快被紙張吸收，那么未干的油墨就會轉(zhuǎn)移到上一張紙的背面，造成粘臟。但若紙張對油墨的吸收性太強，就會過度滲透而造成透印，或者使印品表面嚴重失去光澤。如果印刷的是涂料紙，連結(jié)料全都滲透入紙張纖維中，迅速滲透可能造成油  墨的粉化，使得留在表面的顏料得不到保護。

3．根據(jù)印版的狀況，承印材料、印刷速度確定水性墨的黏度。

4．使用前必須充分攪拌均勻，水性油墨中有機顏料顆粒直徑一般為2——5μm，但顏料顆粒的黏結(jié)可使其直徑達到10——25μm，因此若顏料分散不均勻，會影響傳墨性能，所以使用前必須充分攪拌均勻。