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无水胶水油墨走向成熟
福州众印网 2006/8/2 9:19:00 来源：转载
无水胶印版材自美国3M公司发表Driography，到日本东丽公司推出“东丽无水平版”，已有25年，无水胶印的变迁如表1所示。与第一代、第二代相比，第三代无水胶印已经使用低黏度无水胶印油墨了。此外，印刷品也不再是厚墨膜印刷，而是与普通胶印一样的薄墨膜印刷，其他印刷作业性和可堆积性等也与普通胶印基本相同。
单张纸、卷筒纸印刷机在提高印刷速度和自动化程度方面的改进是无止境的，但印刷速度对印刷适性的影响远远超出了印刷机设计者的预料，尤其是对油墨转移性产生了明显的影响。
1.单张纸无水胶印油墨“Dry-o-Color Artis”
5年前面世的“Dry-o-Color Artis”在保持产品光泽，抗起脏性的基础上，又改进了油墨的转移性、着墨性、固着性（堆放性、叠印性）及后加工适性等，更加适应高速、多色单张纸无水胶印机的要求。
（1）设计思想。在达到高速印刷所要求的低黏性、低黏度后，要想进一步控制抗起脏性，必须使用特制的添加剂；而要保持黏性和黏度，只能进一步改进油墨的流动性，以提高油墨的转移性。具体做法是：
①为改善颜料的分散度，要使用高溶解性树脂连结料。
②为了维持抗起脏性，要采用可使印版亲油树脂和非图像部分硅层快速扩散的非芳香烃溶剂，开发新的连结料。
（2）油墨特性。在油墨黏性、黏度与原产品几乎相同的条件下，油墨的流动性提高了约15%，油墨转移性提高约10%。（3）市场评价。光泽好，固着快；接近有水胶印的品质；具有与普通胶印油墨相当的印刷适性；油墨遮盖力也有所提高。少数用户提出意见：油墨的叠印性低了约5%；颜色再现性与有水印刷不完全一致；实地密度稍差于有水胶印。
2.高速轮转胶印机用热固型无水胶印油墨
卷筒纸轮转胶印与单张纸印刷相比，印刷速度提高了约2倍，对油墨的流动性要求更高，黏性要求略低。采用与Dry-o-Color Artis相同的树脂设计方式，同样适合轮转无水胶印油墨，即在不降低CTI（糊版发生指数）的前提下，采用改善油墨流动性的连结料，使油墨在高速印刷时获得良好的转移性。
针对无水胶印油墨的研究
无水胶印印版由亲油的树脂层和拒油的硅胶层构成，对于无水胶印油墨而言，最重要的性能是抗起脏性、油墨转移性和油墨墨性。
1.无水胶印油墨的开发要点
（1）向低黏度、高流动性发展
由于无光涂料纸、再生纸纸质的改善和用量的增加，为了提高生产效率，印刷速度不断提升，随之而来的就是纸张拉毛和印版堆墨现象的发生。无水胶印由于不使用润版液，比起有水胶印，油墨在纸面上的黏度较高，更容易发生拉毛和堆墨故障，因此，油墨的低黏度和高流动性是油墨技术创新的关键。
使用高分子、高溶解性的新树脂，对获得低黏度、高流动性油墨起着有效的作用，可在不损害流动性的情况下，进行低黏度化树脂交联。在树脂交联过程中，高分子之间产生网状结构，内部凝聚力增大，导致黏度变大，如果铝螯合物类胶化剂，会导致油墨的流动性丧失。于是，提出了改用松香改性酚醛树脂和分子链长的齐聚物组成的加热聚合树脂，使树脂高分子量化，且具有可塑性，从而获得低黏度的树脂连结料。
(2）提高抗起脏性
抗起脏性用CTI表示，其与油墨黏性、黏度及流动性有关，与黏性、黏度成正比，与流动性成反比。因此，以低黏性、低黏度、流动性好（高速印刷）的油墨技术设计高CTI的油墨，是不容易的。
无水胶印在达到低黏度化的同时，还应具有抗起脏性，因此在无水胶印油墨的配方设计上，关键问题是如何抑制印版起脏。一般说来，抗起脏性与油墨黏度、所用溶剂及印刷实地密度、印刷机结构、印刷速度等条件有密切关系。
①油墨抗起脏性与溶剂有关。表2为各种溶剂的沸点范围，图1是表2中的溶剂与硅胶面（非图像部分）接触角的变化。如果油墨中的溶剂能够在硅胶面上迅速润湿，便可防止粘附油墨。从而得出，烯烃系溶剂和环烷系的AF溶剂及含有较多无芳烃的6号溶剂，对硅胶面表现出小的接触角，保持较高的抗起脏性。
②油墨抗起脏性与油墨黏度有关。图2表示了发生起脏的温度和油墨黏度的关系。安装了墨辊冷却装置的无水胶印机，无论是单张纸印刷还是卷筒纸印刷，版面温度通常都在28～34℃,在这个温度下，要达到预期的抗起脏性，糊版的问题，新型油墨的黏度进一步降低，但CTI不变。因为黏度低，印刷品实地部分的着墨量提高，消除了网点密度的不均匀性，从而减少了无水胶印的色污浊现象。此外，平滑的墨膜可改善多色套印效果。
②渗透干燥快。由于采用高分子树脂和新型连结料，油墨脱溶剂性好，渗透干燥速度快，所以印刷后可堆积。
③高光泽。根据着墨性和套印性的改善，可获取高光泽印刷。
④机上稳定性优良。由于新配方油墨的机上稳定性大有改善，有利于实现稳定印刷，表3为新型单张纸无水胶印油墨的墨性指标，其中，流动值为30℃下，平行板黏度计负重115g，60秒后的伸展直径（mm）。
单张纸无水胶印油墨在保持抗起脏性与原产品相同的情况下，还具有流动性好、低黏度、软身骨等特点，通过了多家公司的试用，海德堡公司也在Quickmaster DI46上进行了印刷，证明了其在着墨性、流动性、抗起脏性及墨膜的光泽度和耐磨性方面都有很大的改善。
3.卷筒纸印刷用无水胶印油墨
过去，由于无水胶印印版的耐印力及印刷油墨遮盖力不理想，所以卷筒纸无水胶印的普及缓慢。但近来由于非图像部分的硅胶层强度的提高，在日本，已经有20台以上的卷筒纸胶印机改造为无水胶印机。
为配合卷筒纸无水胶印机的高速化生产，油墨需要具有耐高速印刷的低黏度、高流动性，以获得良好的油墨转移性、着墨性和干燥性，防止墨色污浊。其中尤为引人注目的技术，是由日本牵头开发的自黏性树脂技术。
自黏性树脂由于分子量大，分子间的交联点较多，不必使用金属螯合物胶化剂，即可获得具有强胶凝弹性的连结料。采用这种连结料的油墨，与采用树脂连结料的油墨相比，黏性更低，故既能保持高速，又能避免纸张起毛。加上其黏弹性受温度的影响较小，从而可以减轻长版活印刷时印刷机温度上升带来的起脏问题，显示出了高速印刷的优越性。采用这类树脂的不含芳烃型油墨已经用于生产，无疑会对卷筒纸无水胶印的发展起到促进作用。适应高速印刷的卷筒纸无水胶印油墨技术指标如表4所示。
4.UV无水胶印油墨向低黏度发展
UV无水胶印油墨的特点是，具有快干性和强韧的干燥墨膜。同样，紫外线固化型油墨也在从高黏度型向低黏度改进，在满足纸张印刷后，正在向薄膜印刷领域（PP、PE、PVC、PS、合成纸、电话卡等）扩展。
全力开发不含芳烃油墨
无水胶印油墨的组成与有水胶印油墨一样，是将由松香改性苯酚树脂、干性油、石油系溶剂、色料等分散到连结料中制成的。在满足了无水胶印要求的各种印刷适性后，出于环境保护的考虑，在无水胶印油墨的制造方面，已经把环保安全性作为重要的课题。
下文将详细叙述不含芳烃型石油系溶剂及100%无芳烃型无水胶印油墨的研制开发。
1.不含芳烃溶剂的稳定性和特征
石油系溶剂含有芳族成分，这是油墨有臭味和刺激皮肤的原因，对此，不含芳烃溶剂(AF)的油墨在此方面有很大改善。所谓不含芳烃溶剂是将溶剂中的芳族成分控制在1%以下，表5是日本石油公司制造的原油墨用石油系碳化氢溶剂（No.溶剂）和不含芳烃溶剂的性能对比。
从表中可以看出，不含芳烃溶剂与No.溶剂相比，蒸馏范围较窄，苯胺点高。从组分方面看，No.溶剂中所含的烷烃成分、芳族成分较多；而不含芳烃的溶剂，芳族成分以添加氢后得到的环烃为主要成分，芳族成分的含量甚微。此外，对溶剂中所含的烷烃、环烷、芳族的各种成分应具有如图4所示的一般结构。
2.开发不含芳烃溶剂的单张纸无水胶印油墨
不含芳烃溶剂的油墨与采用石油系溶剂的油墨相比，虽然其安全性增高，但苯胺点也高，对树脂的溶解性变差。苯胺点即溶剂和苯胺以等体积混合时产生白浊时的温度，苯胺点低的溶剂，溶解树脂的能力强。
苯胺点对油墨性能的影响极大，例如，用原树脂采用不含芳烃的溶剂生产油墨，则油墨中的溶剂易分离，造成油墨固着速度加快，流动性变差，转印性不良及因黏着性提升而产生纸张拉毛等故障，导致印刷品的光泽下降。
因此，在不含芳烃溶剂的无水胶印油墨成分中，需要提高由树脂、溶剂、干性油等制成的连结料的溶解性，以补偿溶剂的溶解性。为提高连结料的溶解性，可以用高溶解性溶剂或醇酸树脂等加以改善，但由于黏性和黏度的均衡难于保持，造成油墨在机上延迟凝固，降低干燥速度。
为此，需要对油墨组成中的松香改性酚醛树脂进行改进。对于使用了不含芳烃溶剂的无水油墨，由于树脂的溶解性下降，从控制黏性上升，防止起脏的角度来看，弹性高的树脂比较适合。通常，一旦提高了树脂的溶解性，分子量便降低，弹性也跟着降低，但是对松香和酚醛的构成比例、酚醛的种类、聚合度、反应条件以及合成方法等反复试验之后，终于研制成功了黏度与黏性均衡的树脂。
根据上述设计，开发出的100%不含芳烃溶剂的单张纸无水胶印油墨的主要特点是：
（1）高密度设计，提高了遮盖力；
（2）着墨性提高，实现了接近有水胶印的网点再现性；
（3）颜料分散性和均匀性提高，光泽度明显提高；
（4）固着时间缩短，改善了印品堆积性；
（5）在维持抗起脏性的前提下，达到低黏度化，提高了流动性。
结束语
无水胶印经过了20余年的发展，凭借油墨、版材、印刷机及外围材料的进步，已经得到了业界的广泛认可。进入21世纪，许多工业先进的国家推崇它为环保型技术，从而有了更令人瞩目的进展。
有用户表示，无水胶印虽然工价高，但可以从提高生产效率方面得到弥补。因此，为了拓展这项工艺技术，无水胶印版材、油墨及设备提供者应该通力协作，为进一步提高生产力，推动印刷的无人化和集中管理，构筑新的技术开发环境。
尽管日本、美国、欧洲等国家和地区目前的无水胶印机数量都不及普通有水胶印，但在环保呼声愈来愈高的形势下，美国不少地区已经积极推荐尝试无水胶印，这是值得引人注目的。
同时，为了获得与有水胶印同等的印刷品质，对无水胶印油墨及其有关设备的改进也是必然的：降低因结皮而导致的废墨量（单张纸油墨）；降低油墨中的VOC（挥发性有机化合物）；减少溶剂中芳烃成分的含量；改善印版的抗起脏性、着墨性和遮盖力。
我们期待无水胶印油墨的进一步发展。
本文标题：无水胶水油墨走向成熟
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