蔡成基
當前,我國大氣污染問題日益嚴峻,部分地區(qū)多次出現(xiàn)持續(xù)大范圍霧霾天氣,已經(jīng)引起全社會的廣泛關注。有調(diào)查顯示,揮發(fā)性有機溶劑排放對于空氣污染和霧霾的“貢獻”也不可小覷,這其中也包括印刷業(yè)。若論印刷業(yè)有機溶劑污染的首位,則非薄膜凹印工藝莫屬,因為它面廣量大,溶劑排放量大,對大氣污染的“貢獻”也大。
近些年,雖然薄膜凹印工藝已從芳香烴類的有機溶劑成功切換為無苯無酮的環(huán)保溶劑,對產(chǎn)品和印刷環(huán)境的污染已大大減輕,但隨著產(chǎn)能的提高與規(guī)模的擴大,有機溶劑對空排放對大氣造成的危害也日趨嚴重。雖有廢氣處理裝置推出,但處理成本高,能耗大,結(jié)果尚不理想。而且由于政府有關部門監(jiān)管不力,沒有嚴格的允許排放標準,或某些省份雖有標準但執(zhí)法不嚴,不能排除不少企業(yè)至今還在高空直排。當然,可以預測,假以時日,目前的制度漏洞終會被堵上,凹印溶劑型油墨的危害一定會被消除。但是,從現(xiàn)在起就必須著手解決凹印油墨的去溶劑化問題,用水性油墨取代溶劑型油墨,這是凹印工藝從根本上解決環(huán)保問題的必由之路。
一個并非聳人聽聞的數(shù)據(jù)
凹印工藝的有機溶劑排放量到底有多大?舉一個案例說明:1臺薄膜凹印機,印刷速度300米/分鐘,每天有效運轉(zhuǎn)時間為20小時,薄膜幅寬1米,每天的產(chǎn)量為360000平方米,以凹印工藝的平均耗墨量為每平方米7克計算(注意:是濕墨,不是干墨),需要消耗油墨2520000克,即2.52噸。凹印過程中需要用溶劑調(diào)節(jié)油墨黏度,常規(guī)的比例為1∶2,即1千克油墨需要2千克溶劑,這既包括了添加在墨桶里的溶劑,也包括了清洗時所消耗的溶劑。具體的溶劑耗用量與企業(yè)現(xiàn)場管理水平有直接關系,一般而言,企業(yè)管理水平高,溶劑耗用量小,反之則耗用量大。如果我們按管理水平偏上企業(yè)的標準來計算,即比例為1∶1.5,那么,在消耗2.52噸油墨的同時還需要消耗3.78噸溶劑。由于溶劑型凹印油墨的固含量普遍不高,按30%計算,則2.52噸油墨中70%是溶劑,即1.764噸。這樣算下來,1臺凹印機運轉(zhuǎn)1天的溶劑耗用量高達5.544噸。
這個數(shù)據(jù)并不是被刻意放大的。這是因為:300米/分鐘的印刷速度在凹印企業(yè)中并不是最高的,據(jù)筆者了解,目前國產(chǎn)凹印機的速度就能達到250~280米/分鐘,何況這些年來凹印界引進了不少進口高速凹印機;每天20小時的有效開機時間也不是最長的,大中型凹印企業(yè)在吃飯、換班時并不停機;每平方米耗墨量7克還算是可以的,一些損耗較大的凹印企業(yè)的單位耗墨量已遠超這一數(shù)值,只是沒有精確計算過而已;溶劑添加量按1∶1.5計算其實已經(jīng)比較低了,一般管理水平的凹印企業(yè)差不多是1∶2。而且,溶劑型凹印油墨的固含量按30%計算已經(jīng)很高了,其實不少凹印油墨的固含量根本不到30%,換言之,1千克油墨中的溶劑含量更高。
還可以用其他數(shù)據(jù)來從側(cè)面證實:在一些已經(jīng)關注環(huán)保的凹印企業(yè),對大量排放的溶劑已經(jīng)進行處理和回收利用,其創(chuàng)造的經(jīng)濟效益之大,已經(jīng)成為構成企業(yè)利潤的主要方面。筆者曾對一家知名的方便面包裝生產(chǎn)企業(yè)做過了解,該廠的產(chǎn)品處于軟包裝產(chǎn)業(yè)鏈的低端,年產(chǎn)值幾個億,但利潤基本上就由溶劑回收利用所貢獻,因此該企業(yè)一直非常重視溶劑回收裝置的升級與改造,不斷投資改換并升級溶劑回收裝置。以一斑窺全豹,這些有機溶劑若不加處理就直接排放,排放量將是多么巨大!
如果這個案例換用柔印工藝會怎樣?柔印墨膜較薄,而且溶劑型柔印油墨的顏料比例比凹印油墨要高將近1倍,固含量稍高些,也按30%計算,每平方米耗墨量一般為2克。因為薄膜柔印機一般都采用衛(wèi)星式結(jié)構,各印刷單元采用封閉式刮墨刀,墨桶中的油墨通過管道傳輸,完全不像凹印機的墨槽那樣是敞開式的,因此溶劑的揮發(fā)量較小。柔印油墨與溶劑的比例一般為1∶1,管理水平較高的企業(yè)甚至可達1∶0.7,為計算方便,此處按1∶1計算。仍按上述生產(chǎn)條件,則1臺柔印機運轉(zhuǎn)1天的溶劑耗用量僅為1.224噸,是凹印工藝的22%。怪不得同樣使用溶劑型油墨,業(yè)內(nèi)會將柔印列為環(huán)保工藝,而將凹印列為不環(huán)保工藝。如果薄膜柔印使用的是水性油墨,又將是一個怎樣的比較呢?結(jié)果可想而知。
筆者對凹印溶劑型油墨對環(huán)境危害的認識始于20世紀90年代初,當時在一家有80年歷史的老國企任職,廠里每年都要印刷幾十本塑料薄膜掛歷,每本對開13頁。當時印刷車間大量使用的是甲苯類凹印油墨,每年春夏季是非常忙的季節(jié),這個季節(jié)溫濕度高,氣壓低,廢氣難以排出,車間里溶劑濃度非常高,乍進車間的人馬上會被熏得眼睛睜不開而流淚。后雖遷至浦東,擴建了廠房,但也不能徹底解決這一問題,對于凹印溶劑型油墨,尤其是芳香烴類油墨,雖深惡痛絕但又束手無策。近10年來,凹印溶劑型油墨雖然已經(jīng)去苯化,但無法去溶劑化。歷史與現(xiàn)實一再告誡我們,溶劑型凹印油墨必須用水性油墨來代替,雖然面臨重重困難。
薄膜凹印水性油墨的質(zhì)量瓶頸
國內(nèi)凹印界使用水性油墨其實已有不短時間了,有關薄膜凹印水性油墨的一個重要標準——GB/T 26394-2011《水性薄膜凹印復合油墨》也已于2011年9月15日實施,筆者在2012年10月出版的《印刷技術-包裝裝潢印刷》雜志上曾撰寫過《必須大力關注凹印水性油墨》一文,在分析該標準的不足時提到:標準的不足,其實反映的是現(xiàn)階段薄膜凹印水性油墨產(chǎn)品性能與質(zhì)量水平的不足。回溯該問題,主要有下列幾項。
1.水性油墨在薄膜上的附著力
食品軟包裝行業(yè)常用的薄膜,既有非極性的PP、PE,也有極性的PET、PA、PS等。因此,在極性與非極性薄膜上的附著,是薄膜凹印水性油墨首先要解決的問題。
我們已經(jīng)知道,溶劑型凹印油墨在薄膜等非吸收性材料上的附著,若從微觀上分析,可以分為3個階段:一是油墨對薄膜的微溶,使油墨在薄膜表面建立錨固點;二是油墨在薄膜表面快速潤濕、鋪展,使錨固點增多;三是溶劑揮發(fā),形成細密而堅固的墨膜,將各錨固點有效連接。對于油墨在薄膜上附著力的判斷,國家標準規(guī)定的是采用膠帶(3M公司600或610型膠帶)測試方法,實質(zhì)是將膠帶對墨膜的結(jié)合力同墨膜對薄膜的結(jié)合力做直接比較,若膠帶對墨膜的結(jié)合力小于墨膜對薄膜的結(jié)合力,即為附著力高,反之則為附著力低,甚至不附著。采用3M公司600或610型膠帶,而不是3M公司其他型號的膠帶,或者其他品牌的膠帶,其實就是限定了膠的黏性特點。膠帶在墨膜上的貼合時間也是一個很重要的參數(shù),這牽涉到墨膜中的殘留溶劑同膠黏劑的反應,若產(chǎn)生反應,附著力當然會下降,若不產(chǎn)生反應,則附著力上升。
在溶劑型凹印油墨的附著力問題上,有些產(chǎn)品在設計時會打“擦邊球”。筆者在測試一款硝化棉樹脂油墨的附著力時發(fā)現(xiàn),必須在上墨10分鐘后用膠帶測試才合格。即使用膠帶測試附著力沒問題,但用其他物理方法測試時卻發(fā)現(xiàn)墨膜很容易掉落。這初看很奇怪,但比較墨膜的動/靜摩擦系數(shù)后,就可以推斷出油墨中添加了可以抵御膠帶黏性的低分子助劑。所以,用膠帶測試附著力有局限性,它用特定膠黏劑的特定黏性而不是規(guī)定黏性的具體數(shù)值,用經(jīng)驗而不是用數(shù)據(jù)來規(guī)范某種性能,是存在一定漏洞的。但根據(jù)現(xiàn)階段的技術,雖有局限但還實用,至少目前是大家都能接受的一種測試方法。
水性油墨在薄膜上的附著,牽涉到油墨中的連結(jié)料(即水性樹脂)同薄膜的結(jié)合。
通常水性油墨中一般含有兩類樹脂,即水溶性樹脂與水分散性樹脂。水溶性樹脂俗稱水性溶液,其主要作用是包裹顏料并分散之,形成水溶性色漿,將色漿涂布于承印材料上,涂層干燥后可以在水中復溶。水分散性樹脂在業(yè)內(nèi)也常被稱作水性乳液,其提供墨膜的耐抗性,墨膜干燥后在水中不復溶。薄膜凹印水性油墨中提供墨膜與薄膜結(jié)合力的,主要就是水分散性樹脂,因此尋找合適的水分散性樹脂,是薄膜凹印水性油墨在解決附著力時的首要問題。
水分散性樹脂主要為水性丙烯酸,近年來也有采用水性聚氨酯的,但在成品水性油墨市場上還不太多。不論是水性丙烯酸或水性聚氨酯,都屬于極性材料,因此根據(jù)極性相近原理,它們同溶劑型凹印油墨在薄膜上的附著一樣,也需要符合三個條件:一是水性乳液的樹脂特性必須與薄膜特性相近,水性油墨在轉(zhuǎn)移到薄膜表面的瞬間有一個微溶階段,在薄膜表面建立錨固點;二是水性油墨可潤濕薄膜表面,且這種潤濕能力越強,錨固點越多;三是形成細密而堅固的墨膜,將各錨固點有效連接。
篩選性能各異的水性乳液,以適應不同極性的薄膜,這是一項專業(yè)性要求很高的工作。國外的水性乳液供應商往往通過對樹脂的接枝與改性,提供一大批不同性能的水性乳液。因此,認識、分析并根據(jù)自己的要求來篩選這些乳液,是制造出符合附著力要求的水性油墨的先期條件。而恰恰這一點成為國內(nèi)不少水性油墨制造商的軟肋。
國內(nèi)水性油墨制造商在篩選水性乳液時的常用方法是小樣試驗,將不同的水性乳液添加到試驗油墨中,再涂布到薄膜上,干燥后用膠帶測試附著力。雖然采用的是小樣試驗方法,但由于很少從理論上對水性乳液同薄膜的相容與相斥作分析,很多試驗是盲目的,試驗成本不低,試驗時間也拖得很長,但結(jié)果往往是失敗的。缺乏理論指導的試驗成功率往往不高,而且又缺乏對成功產(chǎn)品、成功案例的測試手段與測試分析,這就是國內(nèi)水性油墨制造行業(yè)一直處于徘徊狀態(tài)的主要原因。
同溶劑型油墨在選擇樹指時需要考慮不同極性的薄膜用同一樹脂來應對還是用不同樹脂來應對一樣,選擇水性乳液時也會面臨這個問題。選擇用同一樹脂來應對,可以減少水性油墨品種,減少油墨庫存。選擇用不同樹脂來應對,不同油墨就有不同的價格,針對不同薄膜可以采用最合理的價格,可以降低水性油墨成本。兩種方法的平衡點是水性油墨中添加架橋劑的成本,若成本相當,前一種方法可行,若成本相差過大,筆者是贊同后一種方法的。
2.水性油墨印刷中產(chǎn)生的刀絲
刀絲是凹印工藝很難避免的常見質(zhì)量故障之一。由于凹印的墨路很短,從刮刀到壓印點的距離一般不會超過版輥周長的1/4。如果出于工藝上的考慮,將刮刀位置提升到靠近壓印點,則距離會更短。這種短墨路的風險在于,如果刮刀上嵌有異物,則等不到油墨本身的潤濕性將異物拉出的細線流平,細線必然轉(zhuǎn)移到承印材料上,形成刀絲。凹印使用溶劑型油墨時無法避免刀絲的原因,除了環(huán)境因素造成的異物嵌進刮刀外,主要原因還在于溶劑型油墨使用的混合溶劑的溶解性波動。
凹印混合溶劑一般由2~3種溶劑組成,其配方的核心,首先要保證混合溶劑對樹脂(溶質(zhì))的溶解性。樹脂溶解性三要素包括:極性相似而相近原則,溶解度參數(shù)相近原則以及溶劑化原則(即溶質(zhì)與溶劑的親核親電,或放出電子和吸收電子以形成新氫鍵)。因此,一個良好的混合溶劑配方,一般都會符合這三個原則。
但是,由于混合溶劑的溶解度參數(shù)計算同溶劑的體積參數(shù)相關,因此溶劑體積的變動必然會影響到其溶解性。由于混合溶劑中沸點低的溶劑容易揮發(fā),沸點高的溶劑容易殘留,其混合比與揮發(fā)比就可能有很大不同。因此,當混合溶劑在揮發(fā)了一段時間以后,其各溶劑的體積比會發(fā)生很大變動,即其混合后的溶解度參數(shù)會發(fā)生很大變動。只要溶解度參數(shù)的波動控制在±(15%~20%)之內(nèi),樹脂的溶解性還是有保證的,但若超過此限值,已經(jīng)溶解的樹脂有可能會重新凝聚成較大的顆粒,形成溶解故障。在這種條件下,若顆粒嵌入刮刀,刀絲故障必不可免。
凹印生產(chǎn)一線評估一種新油墨是否容易起刀絲時,采用的方法往往是讓版輥空轉(zhuǎn)半個多小時,然后重新印刷,其意圖就是等待該溶劑型油墨混合比與揮發(fā)比嚴重不一致時,評估油墨顆粒凝聚的風險。這種方法是很科學的,只是在采用這種方法的同時,有多少人是從混合溶劑溶解性的理論角度來思考,這很值得懷疑。
凹印水性油墨不采用混合溶劑,理論上不存在因混合比與揮發(fā)比不一致而造成的溶解性波動風險,但客觀現(xiàn)實是其印刷中刀絲仍然不可避免。其實,造成水性油墨溶解性波動的原因還是存在的:一是水性油墨中堿性物質(zhì)的變化引起pH值變化,從而引起溶解性的變化;二是水性油墨中水性溶液與水性乳液的匹配,兩者混合后是否會造成樹脂的不溶,這對許多水性油墨制造商來說,尚是一個還未解決的問題。
有一個現(xiàn)象很值得注意:如果僅采用水性溶液構成的水性油墨進行凹印,其印刷過程中的刀絲會大幅度減少。這個現(xiàn)象反證了水性溶液與水性乳液不匹配所形成的水性油墨溶解性波動。但是在薄膜凹印中,油墨的附著力和墨膜的耐抗性都離不開水性乳液,所以為避免起刀絲而不添加水性乳液是不現(xiàn)實的。水性油墨中必須要添加水性乳液,但添加了水性乳液后又無法確保溶解性的穩(wěn)定,這就造成了目前水性油墨制造商的困窘。
3.水性油墨的干燥速度
同溶劑型凹印油墨相比,目前凹印水性油墨的干燥速度明顯不夠。為了在薄膜凹印時能繼續(xù)保持使用溶劑型油墨時的生產(chǎn)速度,水性油墨在提高干燥性能方面必須下大功夫。
(1)水性油墨中水的蒸發(fā)潛熱很大,在常溫下?lián)]發(fā)得比較慢,若要使之蒸發(fā),需要更多的熱量。如普通水25℃時的蒸發(fā)潛熱高達1043千卡/磅,而溶劑型油墨常用的乙醇的蒸發(fā)潛熱只有240千卡/磅,水的蒸發(fā)潛熱是乙醇的4倍以上。因此業(yè)內(nèi)的共識是:水墨的干燥需要更多的能源,即必須增大印刷機的干燥功率。
(2)凹印的墨膜比較厚,若印在紙張等吸收性材料上,油墨還可以通過紙張纖維的滲透吸收來幫助干燥,但若印在非吸收性的薄膜材料上,油墨只能通過結(jié)膜后慢慢干燥。凹印一直自詡的墨色厚實此時便成了拖累。同樣是在薄膜上印刷,柔印墨膜薄,印刷速度可以達到600米/分鐘,但若加大墨量也只能保持在300米/分鐘左右,這毋庸爭辯的事實說明墨膜厚薄在干燥方面的重要性。凹印水性油墨在無法改變墨膜厚薄的情況下,在干燥方面的困難更大。
(3)為加大凹印機干燥功率,一種方法是增加熱量,另一種方法是增加烘干裝置的長度。但這兩種方法必然要顧忌到薄膜受熱后變形而影響凹印機的套準。目前國內(nèi)軟包裝行業(yè)使用的各種薄膜,還是以PP、PE等維卡軟化點比較低、容易受熱變形的材料為多。變形比較小的PET等材料,一方面用得少一些,另一方面為節(jié)約成本也在不斷地減薄。如果不顧忌薄膜變形,強行使用伺服型凹印機印刷,試圖用凹印機的先進性來彌補干燥的不足,很可惜,由于目前的自動控制系統(tǒng)還無法對材料變形做出有效補償,這種試驗早已失敗,加大干燥功率的設計基本行不通。
(4)凹印機烘干功率不變,通過改變烘干系統(tǒng)的風量、風速來加大烘干能力的嘗試也屢屢碰壁。凹印企業(yè)以及凹印機械制造企業(yè)改變風量的辦法主要是加大風機功率,或改善風管轉(zhuǎn)彎曲線,減少風阻。但效果不明顯,僅僅用風的流速無法徹底干燥墨膜,而且風速的提升受制于風機的基本構造,風壓不上去,風速也上不去。
(5)凹版網(wǎng)穴深度是決定凹印墨膜厚度的主要因素,減少墨膜厚度可以從降低凹版網(wǎng)穴深度入手。這其實是一個非常好的課題,多年前筆者就經(jīng)手過,稱之為凹印的淺版化。很可惜,這個課題后來夭折了,因此電雕凹版淺版化的試驗與實施,目前還無法對加快水性油墨干燥提供幫助。
(6)常用于調(diào)節(jié)水性油墨干燥的方法是增加溶劑,尤其是利用沸點較低的醇類溶劑來幫助干燥。但是水性油墨對有機溶劑的添加量是有嚴格限制的,不然,水性油墨也會存在VOC問題,這同業(yè)界大力推廣水性油墨的初衷是南轅北轍的。
仔細分析上述六大問題,我們已經(jīng)知道,單方面解決起來很困難。在多年前業(yè)界就開始呼吁,將凹印水性油墨的干燥問題作為一個系統(tǒng)工程而綜合解決,但該由哪一行業(yè)來牽頭呢?群龍無首,主體職責不明確,就很難有大的進步。
依據(jù)凹印機結(jié)構特點的水性油墨質(zhì)量改善思路
要解決薄膜凹印水性油墨的質(zhì)量瓶頸,建議根據(jù)凹印機結(jié)構特點來加以改善。
水性油墨對薄膜的附著力問題,同印刷轉(zhuǎn)印機構無關,主要是按照溶解性特點來選擇水性油墨的連結(jié)料。可以選擇水性丙烯酸,也可以選擇水性聚氨酯,國內(nèi)外甚至已經(jīng)在研制丙烯酸與聚氨酯的相互改性,以適應各種薄膜??梢灶A見,對國內(nèi)水性油墨制造業(yè)來說,選擇合適的水性樹脂已不是一件十分困難的事了。再者,相對成熟的薄膜柔印水性油墨,不論在OPP還是PET上,附著力已不再是大問題。若我們參考柔印水性油墨的樹脂體系,將其使用到薄膜凹印水性油墨中,這不會是不可能的吧?
對于提高水性油墨附著力,業(yè)界也有通過控制顏基比來實現(xiàn)的,因此粒徑問題也會作為改善油墨附著力諸因素之一來加以考慮。其實凹印工藝對粒徑問題倒沒有太大的講究,一般而言,以凹版網(wǎng)穴最小孔徑的1/4,來控制溶劑型凹印油墨的細度,這一經(jīng)典數(shù)據(jù)對凹印水性油墨也是適用的。
嚴重的問題是凹印水性油墨造成的刀絲,即水性油墨的溶解性同凹印短墨路的匹配。柔印水性油墨因柔印的墨路較長,因此沒有刀絲問題。即使溶解性上出了點問題,墨路一長,網(wǎng)紋輥上拉出的細線在到達壓印點之前也已經(jīng)被油墨本身流平了。但凹印沒法用墨路來掩蓋這種溶解性缺陷,因此解決溶解性缺陷是凹印水性油墨的當務之急。
造成凹印水性油墨溶解性波動的首要問題是pH值的波動。水性樹脂偏堿性,pH值一般在8.5~9.5,甚至可達10.0以上。水性樹脂的堿性同它的胺化工藝有關,即用有機胺、氨水或無機堿(NaOH或NaHCO3)來溶解樹脂的工藝有關。有機胺價格較貴,但揮發(fā)慢,用有機胺溶解的水性樹脂在常溫下pH值會有變動,但變動較小。氨水價格便宜,但揮發(fā)快,一般用氨水調(diào)節(jié)的水性油墨,2小時左右就必須測定pH值,并添加穩(wěn)定劑。采用無機堿工藝的水性油墨基本不揮發(fā),但溶解性較差。
我們現(xiàn)在常用的水性油墨用氨水的比較多,因為它的溶解性好,價格便宜,但由于氨水揮發(fā)快,pH值波動較大,必須及時添加穩(wěn)定劑。在實際運用中,按照這種方法實施的水性油墨pH值控制水平就像鋸齒波曲線一樣不穩(wěn)定。若要使其穩(wěn)定,必須縮短pH值測定與穩(wěn)定劑添加的時間,增加pH值測定與穩(wěn)定劑添加的頻次。因此,國外在水性油墨應用中常采用pH值實時控制裝置,隨時測定,隨時添加,以維持水性油墨性能的穩(wěn)定。
這種pH值控制法用在柔印水性油墨中尚可,因為柔印水性油墨對溶解性的要求較低,但用在凹印水性油墨上肯定不行,溶解性波動一定會導致刀絲。因此凹印水性油墨采用有機胺工藝將是首選,這已被柔印水性油墨的胺化工藝所證實,即使價格略高些。而且,要求凹印生產(chǎn)一線的操作人員時不時去關注并調(diào)節(jié)水性油墨pH值的波動也不現(xiàn)實,現(xiàn)行的生產(chǎn)體制已不可能適應這樣的工作壓力了。
水性溶液與水性乳液的匹配也會影響到水性油墨的溶解性,因此最簡單的辦法是采用單一樹脂。僅采用水性溶液的水性油墨,印刷過程中產(chǎn)生的刀絲非常少,甚至比溶劑型油墨的刀絲還要少。但這種水性油墨沒法解決油墨在薄膜上的附著力問題以及墨膜的耐刮擦問題。凹印機每一色組的烘干裝置之后一般有一根對薄膜進行冷卻的水冷輥,薄膜的墨膜面會直接從輥上擦過,墨膜沒有一定的耐刮擦性將很容易被拉傷。因此,水性油墨配方中一般會有一定量的水性乳液,以加強樹脂的硬度。但若水性溶液與水性乳液選擇不當,就會埋下溶解性波動的隱患。
以水性溶液為主要樹脂,配以少量水性乳液,或者以一定量的低分子蠟來替代水性乳液,是解決水性溶液與水性乳液匹配不當?shù)囊环N方法。低分子蠟本身不溶于水性溶液,其因分子量低而容易從油墨中析出,浮在墨膜表面,因此不擔心顆粒凝聚問題。而且,若該方法用于制造薄膜里印復合型水性油墨,由于墨膜夾在兩層薄膜之間,墨膜的強度就不會是主要問題。但是低分子蠟無法完全取代水性乳液,因此一種完全采用水性乳液構成水性油墨連結(jié)料的設計方案就順理成章地浮出水面。
完全采用水性乳液的水性油墨設計方法在業(yè)內(nèi)已經(jīng)少量開始采用,只要妥善解決顏料的分散性問題,這個方法很可能是今后水性油墨的發(fā)展方向。而且水性油墨的干燥性特點也同水性乳液的選擇直接相關,因此水性乳液多功能合成,將是解決凹印水性油墨質(zhì)量瓶頸的主要方法。
水性油墨的干燥性能主要取決于水性乳液的選擇,薄膜柔印水性油墨是這樣做的,薄膜凹印水性油墨估計也得這樣做。當然,柔印墨路長,水性油墨的初干長度可以設計得略微長些;而凹印墨路短,溶劑型凹印油墨的初干長度只有30~60mm/30s,在相關的凹印轉(zhuǎn)印機構沒有明顯變化,電雕凹版淺版化沒有成熟,凹印機烘道干燥能力沒有明顯變化的條件下,薄膜凹印水性油墨的初干長度也只能設計得短些。水性油墨的改善主體在油墨制造業(yè),寄希望于其他行業(yè)是不現(xiàn)實的。國內(nèi)水性油墨制造業(yè)長期以來進步不大,技術停滯不前,這同主觀上的等待是分不開的。
薄膜柔印水性油墨的成功經(jīng)驗應該可以對凹印水性油墨提供一定借鑒,成熟的薄膜柔印水性油墨選擇的水性乳液,單一樹脂比較少,混合乳液比較多。因此,針對墨膜的附著力、干燥性與耐抗性問題,采用三合一甚至四合一的多種樹脂混合方法,將是十分重要的。
有必要注意水性油墨樹脂同復合工藝中膠黏劑的配合,因為薄膜凹印水性油墨針對的最大市場是食品軟包裝,復合薄膜產(chǎn)品在這一市場中占據(jù)了最大份額,因此對復合用膠黏劑同水性油墨的配合問題決不能掉以輕心。GB/T 10004-2008《包裝用塑料復合膜、袋干法復合、擠出復合》中對復合膜剝離強度有明確的要求:普通級0.6N/15mm以上,水煮級2.0N/15mm以上,半高溫蒸煮級3.5N/15mm以上,高溫蒸煮級4.5N/15mm以上。水性油墨樹脂必須要能達到上述剝離強度的要求,而這在選擇薄膜凹印水性油墨的水性溶液或水性乳液的初始期,就決不能忽略。
薄膜凹印水性油墨取代薄膜凹印溶劑型油墨,其困難比柔印水性油墨取代柔印溶劑型油墨要大得多,這是業(yè)內(nèi)的共識。因為凹印工藝的普及率遠大于柔印工藝,國內(nèi)凹印機的總量也遠大于柔印機,所以對凹印水性油墨制造業(yè)來說,這個困難是值得挑戰(zhàn)的。何況這項工作將惠及我們居住的環(huán)境,惠及我們每一個人以及我們的后代,因此這項工作更應該是我們當仁不讓的。衷心希望國內(nèi)水性油墨制造業(yè)能早日解決目前水性油墨質(zhì)量的瓶頸,為印刷企業(yè)提供更安全、更穩(wěn)定的水性油墨,若得實現(xiàn),可謂功莫大焉!