幾種柔性版油墨干燥特性分析與研究
發布時間：2024-05-07 點擊：94
近年來柔性版印刷領域發展迅猛，其發展前景被看好，是未來包裝印刷領域的主要印刷方式之一。而油墨是印刷過程中所使用的呈色物質，不同類型的油墨由于組成成分及性質不同，使得其干燥機理及對環境的影響有所不同，本文主要探討了柔性版印刷中使用的溶劑型油墨、水性油墨及uv油墨的不同干燥方式及表現出來的優缺點。
油墨是由色料、連接料、填充料和助劑混合而成的物質。色料為油墨提供顏色；連接料是油墨中的液體成分，是色料和填充料等固體粉末的載體，它將色料和填充料均勻分散其中，使油墨具有適當的流變性能和干燥性能。同時它又是一種成膜物質，顏料要依靠連結料的干燥成膜性牢固地附著在承印物表面；填充料在油墨中能起到調節油墨的稠度、粘度、粘性、流動性和屈服值等墨性，并有調整油墨濃度的作用；助劑是為了改善油墨的某些性能而加入的輔助材料，如增塑劑、潤滑劑、消泡劑等。在油墨的幾種組成成分中，連接料決定著油墨的干燥性和膜層品質，下文主要從連接料的角度展開闡述。
1.溶劑型油墨
溶劑型油墨的連接料主要是溶劑加樹脂組成。樹脂主要是聚氨脂、環氧樹脂、丙烯酸樹脂、聚酯、酚醛樹脂、eva樹脂、pp樹脂、氯化pp樹脂等。溶劑有醇類、酯類、苯類、酮類、醚類等有機溶劑，溶劑型油墨的有機溶劑占到油墨總量的30%～50%，在噴涂油墨中占到80%左右。其干燥機理主要是依靠油墨中的溶劑向空間揮發來完成干燥，其干燥過程為：油墨轉移到承印物上以后，連結料中的溶劑向空氣中揮發，剩余的連結料（主要是樹脂）與顏料一起形成固體膜層，固化在承印物表面。
由于溶劑型油墨以溶劑揮發使樹脂等凝聚而干燥，具有快固著，迅速干燥的特點，適合于高速印刷，另外由于其油墨中含有大量的有機溶劑，流動性好，表面張力低，附著力強，適應于吸收性和非吸收性等承印物的印刷。印刷表面具有很好的流平性與光澤、光亮感，并且具有優良的過網性能，使精細圖案和細小文字的印刷成為可能。
溶劑型油墨的缺點在于其干燥過程中會揮發出大量的有機化合物（簡稱voc），長期接觸會使皮膚干裂，滲入皮膚和血液，會隨血液危及人的血球及造血功能，被吸入人體會對肝、腎造成一定的損傷，工人長期處于這種環境工作對神經系統造成極大損傷。因此，對于使用溶劑型油墨印刷的產品需檢驗其voc的含量。例如在國家煙草行業標準yc263—2008中，對于揮發性有機化合物主要有十六種物質：苯、甲苯、乙苯、二甲苯、乙醇、異丙醇、正丁醇、丙酮、丁酮、乙酸乙酯、乙酸異丙酯、乙酸正丙酯、乙酸正丁酯、丙二醇甲醚、4-甲基-2-戊酮、環己酮。
2.水性油墨
水性油墨的連接料是由水、樹脂、胺類化合物及其他有機溶劑組成，樹脂主要是使用水溶性丙烯酸樹脂。水性油墨的干燥機理和過程和溶劑型油墨是一樣的，只是揮發的主角由溶劑換成了水，水的揮發速度直接影響著油墨的干燥速度。
水性油墨的優勢在于其使用的溶劑為水或醇類，明顯的減少了voc的排放，能防止大氣污染，不影響人體健康、不易燃、墨性穩定、不腐蝕印刷基材、防止遷色、抗水性強等。它不僅可以降低由靜電和易燃溶劑引起的失火危險隱患，還可以減少印刷表面殘留的毒性，而且清洗印刷設備很方便，故特別使用于食品、飲料、藥品等包裝行業，以及與人身直接接觸的產品如t恤及其他純棉、彈性布料，鞋墊的印花行業也有相當廣泛的用途。它是世界公認的環保材料，也是目前所有印刷油墨中唯一經美國食品協會認可的油墨，因此使用水性油墨的用量也越來越大。
水性油墨在使用過程中需控制的指標是ph值，其正常的ph值范圍是8.5～9.5。當ph值高于9.5時，堿性太強，油墨的粘度降低，干燥速度變慢，耐水性能變差，而當ph值低于8.5時，堿性太弱，粘度會升高，墨易干燥，堵塞版及網紋輥，引起版面上臟，并且產生氣泡。另外，水性油墨同溶劑型油墨相比其印品的表面光澤度較低，限制了其在光澤精細度要求較高的場合應用。同時，水性油墨的干燥時間也是應該注意的問題。
3.uv油墨
uv油墨的連接料為uv型連接料，主要為光固樹脂+交聯劑+光敏劑組成，其干燥機理是利用紫外線照射使光敏劑分解形成自由基，這些自由基使光固樹脂與交聯劑交聯固化在承印物表面。其干燥過程為：油墨轉移到承印物上以后，光敏劑受到紫外線的照射被激發形成自由基，自由基使光固樹脂和交聯劑交聯共聚，從而完成干燥過程。
uv油墨的優勢在于印刷過程中沒有溶劑揮發，固體物質100%的留在承印物上，很薄的油墨層就可以達到良好的印刷效果，在uv光的照射下，油墨能夠瞬間干燥，可立即疊起堆放以及進行后續加工。并且在印刷過程中不向空氣中散發有機物，不影響人體健康，不易燃，適用于食品、飲料、藥品等衛生條件要求高的包裝印刷品。
由于uv油墨的干燥裝置工作時會產生很高的溫度，這些熱量如果不及時排除，會縮短uv燈管的使用壽命，同時，也會使承印物變熱，如果是在熱敏塑料上印刷的話，太多的熱量會帶來套印問題，因此必須設有冷卻系統，減少干燥器的輸出能量。同時應做好車間的通風，因為uv油墨在固化時與氧氣反應會散發臭氧，致使uv油墨印品有氣味，一般采用密封性能較好的通風管道即可，在機組間和收紙臺上方都要安裝。
綜上所述，柔性版印刷主要使用的三種油墨在使用過程中由于其連接料組成及干燥方式的不同各有優缺點，在實際印刷過程中需根據印品特點合理的選擇使用油墨的種類。
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油墨是由色料、連接料、填充料和助劑混合而成的物質。色料為油墨提供顏色；連接料是油墨中的液體成分，是色料和填充料等固體粉末的載體，它將色料和填充料均勻分散其中，使油墨具有適當的流變性能和干燥性能。同時它又是一種成膜物質，顏料要依靠連結料的干燥成膜性牢固地附著在承印物表面；填充料在油墨中能起到調節油墨的稠度、粘度、粘性、流動性和屈服值等墨性，并有調整油墨濃度的作用；助劑是為了改善油墨的某些性能而加入的輔助材料，如增塑劑、潤滑劑、消泡劑等。在油墨的幾種組成成分中，連接料決定著油墨的干燥性和膜層品質，下文主要從連接料的角度展開闡述。
1.溶劑型油墨
溶劑型油墨的連接料主要是溶劑加樹脂組成。樹脂主要是聚氨脂、環氧樹脂、丙烯酸樹脂、聚酯、酚醛樹脂、eva樹脂、pp樹脂、氯化pp樹脂等。溶劑有醇類、酯類、苯類、酮類、醚類等有機溶劑，溶劑型油墨的有機溶劑占到油墨總量的30%～50%，在噴涂油墨中占到80%左右。其干燥機理主要是依靠油墨中的溶劑向空間揮發來完成干燥，其干燥過程為：油墨轉移到承印物上以后，連結料中的溶劑向空氣中揮發，剩余的連結料（主要是樹脂）與顏料一起形成固體膜層，固化在承印物表面。
由于溶劑型油墨以溶劑揮發使樹脂等凝聚而干燥，具有快固著，迅速干燥的特點，適合于高速印刷，另外由于其油墨中含有大量的有機溶劑，流動性好，表面張力低，附著力強，適應于吸收性和非吸收性等承印物的印刷。印刷表面具有很好的流平性與光澤、光亮感，并且具有優良的過網性能，使精細圖案和細小文字的印刷成為可能。
溶劑型油墨的缺點在于其干燥過程中會揮發出大量的有機化合物（簡稱voc），長期接觸會使皮膚干裂，滲入皮膚和血液，會隨血液危及人的血球及造血功能，被吸入人體會對肝、腎造成一定的損傷，工人長期處于這種環境工作對神經系統造成極大損傷。因此，對于使用溶劑型油墨印刷的產品需檢驗其voc的含量。例如在國家煙草行業標準yc263—2008中，對于揮發性有機化合物主要有十六種物質：苯、甲苯、乙苯、二甲苯、乙醇、異丙醇、正丁醇、丙酮、丁酮、乙酸乙酯、乙酸異丙酯、乙酸正丙酯、乙酸正丁酯、丙二醇甲醚、4-甲基-2-戊酮、環己酮。
2.水性油墨
水性油墨的連接料是由水、樹脂、胺類化合物及其他有機溶劑組成，樹脂主要是使用水溶性丙烯酸樹脂。水性油墨的干燥機理和過程和溶劑型油墨是一樣的，只是揮發的主角由溶劑換成了水，水的揮發速度直接影響著油墨的干燥速度。
水性油墨的優勢在于其使用的溶劑為水或醇類，明顯的減少了voc的排放，能防止大氣污染，不影響人體健康、不易燃、墨性穩定、不腐蝕印刷基材、防止遷色、抗水性強等。它不僅可以降低由靜電和易燃溶劑引起的失火危險隱患，還可以減少印刷表面殘留的毒性，而且清洗印刷設備很方便，故特別使用于食品、飲料、藥品等包裝行業，以及與人身直接接觸的產品如t恤及其他純棉、彈性布料，鞋墊的印花行業也有相當廣泛的用途。它是世界公認的環保材料，也是目前所有印刷油墨中唯一經美國食品協會認可的油墨，因此使用水性油墨的用量也越來越大。
水性油墨在使用過程中需控制的指標是ph值，其正常的ph值范圍是8.5～9.5。當ph值高于9.5時，堿性太強，油墨的粘度降低，干燥速度變慢，耐水性能變差，而當ph值低于8.5時，堿性太弱，粘度會升高，墨易干燥，堵塞版及網紋輥，引起版面上臟，并且產生氣泡。另外，水性油墨同溶劑型油墨相比其印品的表面光澤度較低，限制了其在光澤精細度要求較高的場合應用。同時，水性油墨的干燥時間也是應該注意的問題。
3.uv油墨
uv油墨的連接料為uv型連接料，主要為光固樹脂+交聯劑+光敏劑組成，其干燥機理是利用紫外線照射使光敏劑分解形成自由基，這些自由基使光固樹脂與交聯劑交聯固化在承印物表面。其干燥過程為：油墨轉移到承印物上以后，光敏劑受到紫外線的照射被激發形成自由基，自由基使光固樹脂和交聯劑交聯共聚，從而完成干燥過程。
uv油墨的優勢在于印刷過程中沒有溶劑揮發，固體物質100%的留在承印物上，很薄的油墨層就可以達到良好的印刷效果，在uv光的照射下，油墨能夠瞬間干燥，可立即疊起堆放以及進行后續加工。并且在印刷過程中不向空氣中散發有機物，不影響人體健康，不易燃，適用于食品、飲料、藥品等衛生條件要求高的包裝印刷品。
由于uv油墨的干燥裝置工作時會產生很高的溫度，這些熱量如果不及時排除，會縮短uv燈管的使用壽命，同時，也會使承印物變熱，如果是在熱敏塑料上印刷的話，太多的熱量會帶來套印問題，因此必須設有冷卻系統，減少干燥器的輸出能量。同時應做好車間的通風，因為uv油墨在固化時與氧氣反應會散發臭氧，致使uv油墨印品有氣味，一般采用密封性能較好的通風管道即可，在機組間和收紙臺上方都要安裝。
綜上所述，柔性版印刷主要使用的三種油墨在使用過程中由于其連接料組成及干燥方式的不同各有優缺點，在實際印刷過程中需根據印品特點合理的選擇使用油墨的種類。
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