水性涂料上光工藝研究

上光是在印刷品表面涂（或噴、印）上一層無色透明的涂料，經流平、干燥（壓光）后在印刷品表面形成薄而均勻的透明光亮層的加工方法。印刷品上光可以提高和改善印刷品的外觀效果、使用性能和保護性能，是提高印刷質量和產品檔次的重要手段。
在國內常用的幾種上光工藝中，水性涂料上光是公認的環保型上光方法，它無毒、無污染，特別適合食品、藥品、飲料、煙酒及衛生條件要求嚴格的包裝印刷品加工。
一、 水性上光涂料的基本組成
水性上光涂料（水性上光油）也稱分散型上光劑，具有無色、無味、透明感強且無毒、無有機揮發物、成本低、材料來源廣、有良好的光澤性、耐折性、耐磨性和耐化學藥品性等特點。水性上光油主要是由主劑、溶劑、助劑等成分組成。
1. 主劑。水性上光油的主劑是水性成膜樹脂，是水性上光油最重要的成分， 是上光劑的成膜物質。它影響和支配著涂層的各種物理性能和膜層的上光品質，包括光澤性、耐磨性、附著力、柔韌性及干燥性能等。
水性成膜樹脂品種很多，有天然樹脂，也有合成樹脂與改性樹脂，但目前國內外使用最為普遍的是丙烯酸酯體系的共聚樹脂。水性丙烯酸共聚樹脂的性能取決于單體的組成和單體的合成工藝。水性丙烯酸共聚樹脂上具有成膜性好、光澤度好、透明度高、干燥迅速、耐磨、耐水等一系列優良性能，大量地應用在水性上光涂料中。
2. 溶劑。溶劑的主要作用是分散和溶解成膜樹脂及助劑。水性上光油的主要溶劑是水，與一般有機溶劑相比，水的最大優點是無色、無味、不燃、來源廣、價格低、流平性好，對人體及皮膚接觸安全無刺激。水的汽化熱比較高，揮發性比一般有機溶劑小，而且水的表面張力較高，導致對被涂基材的浸潤性較差，因此在溶劑中往往加入一些乙醇和少量的輔助溶劑，以加快干燥速度，降低表面張力，改善水性上光油的加工適性。水在0℃以下結冰，所以水性光油最好在20℃左右存儲與使用。
3. 助劑。加入助劑主要是為了改善水性上光油的涂布工藝性能和上光后的成膜性能。助劑主要包括以下幾種：（1）表面活性劑。降低水性溶劑的表面張力，提高流平性，改善水性上光油對印刷品表面的潤濕能力。（2）助力劑。增加水性樹脂在水中的溶解度，調節樹脂溶液的黏度，提高上光油的穩定性，改善涂層的流平性與外觀。（3）消泡劑。可控制水性上光油在生產與涂布過程中的起泡，消除魚眼、針孔等質量缺陷。（4）流平劑。有助于降低表面張力，改善與底材的潤濕能力，增進流動性，延長流平時間，使涂層平整光滑。（5）干燥劑。增加水性上光劑的干燥速度，改善紙張印刷品適性。（6）其他助劑。如滑爽劑、助黏劑、潤濕分散劑、增塑劑等。水性助劑種類很多，需根據水性上光油的類型及上光產品的需要有選擇性地加入，各類助劑的使用量不應超過總量的5%，否則將會影響上光劑的加工適性。
二、 水性上光的特點
1. 水性上光的最大優點是無毒、無污染、無殘留氣味，符合環保要求。水性上光油以水為介質，減少了有機揮發物的排放，大大降低了有機溶劑對環境的污染，改善了上光作業環境，利于職工健康。水性上光可完全消除溶劑型光油中有毒有害物質對人體的危害與對包裝商品的污染，還可防止由于靜電與易燃溶劑引起的火災危害，減少溶劑在印刷品表面的殘留氣味。
2. 水性上光油具有優異的表面性能。水性上光油不僅安全環保，而且其主要性能已經可達到或超過傳統的溶劑型上光涂料的水平。由于水性上光油屬低黏度、高固含量產品，因此具有良好的光澤性和流動性，而且干燥成膜后具有很好的抗水性、附著力及滑爽耐磨等性能，水性光油還具有良好的熱封性能。
3. 水性上光油干燥速度快，生產效率高。新型的丙烯酸酯體系的水性上光油一般可達到200m/min 左右的干燥速度，甚至更高。水性上光油可使用的紅外線干燥的涂布上光機上光，也可采用高速的柔印機、凹印機、膠印機進行聯機上光。
4. 上光過程不易引起油墨變色。水性上光油與絕大多數的油墨具有廣泛與良好的親和性，可在油墨未徹底干燥的情況下進行濕疊濕的上光，且上光油通常不會溶蝕油墨，因此不易引起油墨變色。
5. 水性上光油成本低廉，使用方便。水性上光油可用水稀釋與清洗，非常方便，而且綜合成本較低。
6. 水性上光可適應多種承印物。水性上光可用于紙張、紙板，也可用于鋁箔、金銀卡紙和真空鍍鋁紙的上光，目前也已經可應用于聚烯烴（如pe、pp、pvc等）和涂敷有聚烯烴材料的紙張表面上光。水性上光的印品可長時間保存，在長期強烈日光照射下，水性上光油墨不易泛黃、不變色。
7. 水性上光存在的問題。低克重的紙容易造成尺寸變形；應用時要掌握如涂料的黏度、印刷速度、涂料涂布量與干燥時間等指標；膠印聯機印刷、上光，要注意油、水不相溶的原理，選擇水性光油要注意與油墨的適應性。[next]
三、 水性上光應注意的一些問題
水性上光的質量取決于水性光油的質量、印品的上光適性和涂布工藝過程的控制，為了取得良好的上光效果，在水性上光時應注意以下幾方面問題。
1. 水性上光油黏度控制。在涂布過程中，必須合理控制上光油的黏度與固含量。因此，稀釋只能在一定的固含量范圍內進行，水性上光油的稀釋劑一般采用水和乙醇（比例為1:1）的混合液，降黏效果明顯，應嚴格控制。
2. 印刷品的水性上光適性。表面粗糙、吸收性太強的紙張不適合水性上光，必要時可先上底膠填充紙張纖維毛孔，再上光油；在使用薄紙上光時，對水性光油的品種要有所選擇，并且事先進行試驗。另外雖然水性上光可進行濕疊濕的上光，對絕大多數油墨具有廣泛的親和力，但就上光質量而言，仍要求印刷油墨在上光前盡可能干燥，從而避免“失光”（即光澤減退）和“應力龜裂”（即較厚的大面積油墨實地表面出現裂紋）等故障。
3. 涂布量的控制。水性上光油的涂布量是不易控制的，因為在涂布上光油中乙醇的揮發速度快，而水是無色透明的，在白色的紙上涂布一層透明的水性液體用肉眼很難辨別其量的大小，故黏度的控制至關重要。乙醇的含量也要及時增加，以保證產品的穩定。
4. 防粘臟劑的使用。在使用水性上光油時可完全取消或減少使用防粘臟劑，因為水性上光油固化安全，表面滑爽，很少粘臟。
5. 干燥時間控制。在多色印刷中，若最后一色是涂布上光油，那干燥時間將會變慢，因為紙張內部已吸收較多的油墨與潤版液。如果采用紅外線水性上光油則可借助于紅外線干燥裝置干燥。在干燥過程中，上光油被加熱，底層快速滲透干燥，同時上光油中的水分被高溫加熱蒸發，經排風管排走。提高干燥速度的另一個方法是增加乙醇的含量，但要結合實際生產情況及上光油的黏度而定。
四、 水性上光油常見故障及排除方法
在水性上光過程中會發生一些常見故障，我們應認真分析其故障原因，并找出排除故障的方法，從而保證良好的上光質量。
1. 干燥不好，表面發黏。
（1）故障原因：①水性光油涂布過厚； ②光油黏度偏高； ③烘道溫度及熱風不足； ④光油ph值太高； ⑤涂布壓力不勻，局部涂布過厚； ⑥機速過快，特別是印刷載體為非吸收表面時。
（2）排除方法：①調整降低光油黏度，稀釋劑采用乙醇和水1∶1 的混合溶液； ②適當減少涂布量；③調整壓力，使涂布均勻一致；④加強烘道溫度及熱風；⑤光油ph值一般應控制在8～9；⑥根據產品情況，調整機速；⑦可適量添加快干性乳液；⑧更換使用快干型水性光油。
2. 光澤不好，亮度不夠。
（1）故障原因：①紙質太粗，滲透吸收力過強；②涂布量不足，涂層太薄；③上光油黏度小，固含量不足；④印刷品表面油墨不干；⑤涂布環境溫度低、濕度大；⑥上光油內在質量不佳。
（2）排除方法：①適當提高上光油黏度；②加大涂布量；③上光前應使油墨充分干燥；④紙質量太粗，應先涂一層底膠；⑤提高環境溫度和烘干溫度；⑥更換光澤好的水性光油；⑦可少量加入流平助劑。
3. 表面涂布不勻，有條紋及橘皮現象。
（1）故障原因：①光油黏度過度；②光油涂布量過大；③涂布壓力調整不合適；④涂布輥表面太粗糙，不光滑；⑤光油干燥太快；⑥光油流平性差；⑦油墨不干，排斥光油。
（2）排除方法：①上光前油墨應充分干燥并清除粉塵；②調整好涂布壓力，使涂層均勻一致；③涂布輥粗糙、老化或變形，應重磨或重制；④適當降低光油黏度；⑤適當減少涂布量；⑥少量加入慢干助劑或ph 穩定劑。
4. 上光過程氣泡多。
（1）故障原因：①光油黏度偏高；②光油ph 值偏低；③循環攪拌過度；④膠盤、膠桶中光油量不足；⑤機速過快。
（2）排除方法：①降低光油黏度； ②適量加ph穩定劑，提高ph 值；③適量加水性消泡劑，要充分混勻，且最多加入量不宜超過1%； ④加大光油供給量；⑤適當降低涂布速度。
5. 光油清洗困難，易結皮。
（1）故障原因：①水性光油干燥過快； ②光油ph值偏低； ③光油水溶性差； ④停機時間長，未及時清洗；⑤環境溫度過高。
（2）排除方法：①加入慢干劑，降低干燥速度； ②加入ph穩定劑，提高ph值，改善水性光油的水溶性； ③停機時應及時清洗； ④臨時停機，光油循環系統應保持繼續運作；⑤清洗困難時，可采用水量清潔劑或乙醇進行清洗。


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