薄膜印刷中水墨使用需要注意的几个关键点!

低溶剂含量薄膜水墨,是指应用在薄膜上的、总溶剂含量不超过5%的水墨,在设计、制造与印刷实际应用等方面已引起业界的极大关注,是近年来油墨制造业与印刷业的热点。

 

1.选择合适的水溶性树脂分子量

水溶性树脂分子量,这个参数实际用户很少关注,但并不意味着这个参数对于油墨厂家来说可以忽视。

目前的水墨生产,普遍分为色浆制造和乳液混配两个部分。其中,色浆制造往往是由水溶性树脂液与颜料共混而成。高端水墨色浆采用砂磨机或球磨机制造,中低端水墨色浆用高速分散机的很多。水墨色浆的要求是细密,色浓度高,颜料包裹均匀,即分散性能好。

由于树脂的分子量大小同分散性的效果关系呈反比,所以不少水墨制造商喜欢用低分子量的水溶性树脂作凡立水,色浆中不用加分散剂,用树脂的低分子量达到颜料包裹的高均匀性、高分散性。这种习惯做法在制造凹印水墨时因为必须同较高分子量的乳液混配,印刷过程中很容易出现因颗粒积聚而造成的刀丝故障。因此选择合适的水溶性树脂分子量,添加适当的分散剂帮助颜料分散,使色浆达到均匀细密的要求,达到理想的色密度,又不至于在制作成品水墨时出现可能的故障,这是首先要考虑的。

印刷油墨

2.对水性乳液固含量的考量

水墨合成由于采用了水性乳液,在整个水墨质量比中,乳液比例一般不低于30%,因此水墨的特性在很大程度上也体现了乳液的特性。乳液由于分子量比较大,乳液黏度同所用乳化剂的种类与用量关系很大。同溶剂墨固含量与黏度的关系不同,水性乳液的固含量与黏度并不存在正比例关系。比如,某一乳液的固含量45%,但黏度并不比固含量35%的要高。这同溶剂墨固含量越高、黏度越大的特点差别很大。水墨固含量高意味着水墨中水的比例较小,而水墨中水量的多少会影响到水墨的干燥性能。考虑到水墨应用时的干燥性能,水墨设计阶段对乳液固含量的考量是个不可忽视的问题。

 

3.对黏度的考量

成品水墨质量指标中也有黏度的考量。不论凹印水墨或柔印水墨,一般企业都会有开桶黏度与印刷黏度的不同指标。由于水墨的pH值同黏度有关,pH值高则黏度低,但偏离正常值的pH值升高也会降低干燥速度。因此在确认水墨合理黏度指标时必须建立在符合该水墨pH值基本数据的基础上,不能在pH值波动状态下确定黏度。印刷黏度的考量必须首先考虑印刷工艺的区别,凹印油墨转移时因为印版的需求,会要求油墨低黏度,而柔印则没有这个必须。对柔印水墨也要求低黏度,从而用增加水量来稀释,只会增加柔印水墨在干燥时的困难,并不可取。

 

4.采用乳液复配的方法来选用原料

水墨在干燥方面的缺陷,同水墨本身的成膜温度与成膜时间有很大关系。水墨的成膜温度与成膜时间,又由水性乳液树脂的玻璃化温度Tg所决定。因此选择合适的乳液树脂,是水墨设计、水墨制造的核心技术。选择单一乳液,根据树脂与承印薄膜的相容性,根据墨膜干燥后所需要的耐抗性,根据墨膜在干燥过程中需要的成膜温度与成膜时间,从而筛选出一种既能包括又能兼顾的乳液树脂,确实很难。因此采用乳液复配的方法来选用原料,是水墨制造的一个重要手段。

不同玻璃化温度Tg乳液的复配,一般按FOX公式可以近似计算,即

FOX公式

式中,Tg为单体均聚物,W为质量分数。

复配后的乳液也可以用DSC测量,很直观。业界关于软树脂决定附着力,硬树脂决定耐抗性的说法,值得商榷。复配的乳液树脂玻璃化温度Tg,同水墨的最低成膜温度MFT有关,同印刷机干燥系统的温度设定有关,同水墨转移到薄膜上后的干燥速度有关。乳液复配技术在涂料工业用得很普遍,这种方法用在水墨设计与水墨制造上,有普适性。但水墨是应用在高速印刷机的干燥系统条件下,涂料则是应用在自然干燥条件或烘箱干燥条件下,差别很大,照搬显然不行。水墨乳液的复配值得深究。