薄膜柔印水性油墨的筛选与应用

1.水性油墨pH特点及其稳定性
水性油墨偏碱性，其pH值一般在8.5～9.5，有些水性油墨的碱性很强，pH值甚至会达到或超过10.0。水性油墨的pH值会随着周围环境温度的变化而改变，因此在水性油墨应用中，必须要定时监测pH值。当水性油墨的pH值下降到规定值下限之外，其黏度会增高，干燥速度会增快，转移性能会变差。因此必须及时添加油墨供应商提供的稳定剂（其实就是氨水之类的碱性添加剂），使水性油墨的pH值恢复到原有水平。目前水性油墨在实际应用中的pH值的变化曲线就像是一组锯齿波曲线，以时间t为横轴，pH值为纵轴，pH值随时间的延伸而逐步下降，一旦添加了稳定剂，pH值又即刻回升，循环往复，一直处于波动之中。在实际运用中，按照这种方法实施的水性油墨pH值控制水平，就像锯齿波曲线一样不稳定。若要使其稳定，必须缩短pH值测定与稳定剂添加的时间，增加pH值测定与稳定剂添加的频次。因此，国外在水性油墨应用中常采用水性油墨pH实时控制装置，随时测定，随时添加，以维持水性油墨性能的稳定。

2.根据上墨机构特点确认的水性油墨黏度
柔印采用的是短墨路，网纹辊技术是柔印墨路的核心技术。同胶印与凸印的浆状油墨长墨路相比，短墨路当然必须采用黏度较低的液体油墨，因此柔印油墨的黏度不能高。这是在业内通行的思维，差不多绝大多数业者都这么认为。
柔印机的上墨单元基本上采用三种方式：一是类似于凹版半浸在墨槽中，将网纹辊也半浸在墨槽中，由网纹辊的每一次旋转从墨槽中汲取新墨；二是采用封闭式刮墨刀，也称腔式刮墨刀，用电动或气动墨泵将墨桶中的油墨吸上来；三是采用着墨辊与逆向单刮刀结构，先将橡胶类的着墨辊上墨，墨量大小可以通过调节着墨辊转速与网纹辊转速的不同步来达到，并经网纹辊计量，逆向刮刀再将多余的油墨从网纹辊上刮去。按照这三种不同的上墨机构，柔印需要的油墨黏度其实是不一样的。第一种机构所使用的油墨黏度确实不能高，充塞于网纹辊网穴中的油墨转移到印版上，需要版辊与网纹辊接触时版辊上印版的局部变形，形成狭长的窄面将网穴中的油墨吸出，这同凹印机油墨转移原理是一样的。第二种机构需要用墨泵抽取油墨，因此油墨黏度大小受制于墨泵的吸力大小。第三种机构完全不必采用低黏度油墨，国内标签业采用的柔印机一般都是此种机构，使用的大多是黏度高很多的UV油墨。

过低的油墨黏度同网点扩张过大有关，这个问题在吸收性承印材料上还不明显，但在非吸收性承印材料（如薄膜）上的作用就很明显。上图图1和图2是柔印UV油墨和柔印水性油墨印样的网点对比，这两个印样的承印材料都是透明薄膜，采用蓝墨表印，没有用白墨衬底，图中的白底是拍摄图片时用白纸做的衬底。这两个印样的印刷条件相同，两个压力（上墨压力与印刷压力）的调节也相同，且采样均是相同位置的30%平网。图1和图2显示：相邻网点间的空白区域，UV油墨的样品要大，水性油墨的样品要小。换言之，水性油墨的网点扩张大，UV油墨的网点扩张小。而且水性油墨印刷的网点，中间颜色特别深，四周变浅。这说明水性油墨网点周围的墨迹扩散了，网点面积增大了，而UV油墨网点则没有明显的扩散。若采用分光密度仪测量网点扩大，也能很直观地得到这个结论。这其中的主要原因，就是油墨黏度。
 

3.水性油墨的色浓度

柔印印品的质量受制于网纹辊技术，为了达到印版的高加网线数，网纹辊也必须要采用高线数，而根据网纹辊技术中网穴深度与网穴开口的最佳比例，当网纹辊高线数时，其储墨量会相应下降。此时，若在同一印版上既要追求高加网线数，又要追求印品的高颜色密度，就必须要提高油墨的色浓度，简言之，要提高油墨的颜料比例。
柔印UV油墨的颜料比例一般在25%，柔印水性油墨的颜料比例一般在20%，柔印溶剂型油墨的颜料比例也在20%左右（比凹印溶剂型油墨10%左右的颜料比例高了近1倍）。由于柔印溶剂型油墨的表面张力普遍比柔印水性油墨要低，其从印版上的转移率要稍差些，相同颜料比例的溶剂型油墨的颜色密度要稍低于水性油墨。因此，对柔印水性油墨在色浓度方面的要求，只是将现有的颜料比例再提高些，而不必筛选颜料。目前柔印水性油墨的黏度比较低，还没有达到柔印UV油墨的水平，因此只要适当提高颜料比例，既提高了水性油墨固含量，又适当提高了水性油墨黏度，这并不是一件很困难的事。
 

4.水性油墨的干燥速度
水性油墨组成中，水分大约占50%以上，而普通水25℃时的蒸发潜热高达1043千卡/磅，是乙醇蒸发潜热240千卡/磅的4倍以上，因此业内的共识是：水性油墨干燥需要更多的能耗。其实，水性树脂在胺化过程中，其蒸发潜热、蒸发速率都已发生了显著变化，因此不论是水性溶液或水性乳液，均已不是原来意义上的水了。在柔印机上水性油墨一般采用红外或热风干燥方式，并不需要特殊的装置。只要柔印机的干燥装置可以使用溶剂型油墨，那也一定可以使用水性油墨。
 
5.水性油墨的表面张力
就像凹印工艺无法避免刀丝故障一样，柔印工艺最担心的质量问题就与印版的配合方面，柔印油墨无法从印版上彻底转移，或多或少地滞留在印版上，这是造成堵版故障的三大原因之一。
根据我们现在所掌握的数据，我们要求柔印油墨的表面张力与印版表面能（也称印版的表面张力）要尽可能接近。由于对油墨在印版上的润湿性有要求，因此要求油墨的表面张力略低于印版的表面能，使油墨与印版的接触角θ小于但接近于90°。这样的配合，既可以避免印版不着墨，又可以避免因油墨在印版上黏滞而造成的堵版。
因为是油墨同印版的配合，所以一般有两种做法：一是调整印版，二是调整油墨，从而达到需要的选择。目前国内柔印界最常用的印版主要来自于杜邦、富林特以及日本公司的几种，据测定，印版的表面能差异是比较大的，这同印版的材料配方有关，也同洗版溶剂的性能有关。选择并改善制版过程中印版表面能的稳定性，这项工作在业内已经逐步展开，因此用油墨表面张力的可调节与之配合，是我们在筛选适用的柔印水性油墨时必须要做的一项工作。