含有偶联剂的水性包装印刷油墨中的若干技术问题探讨

　　一、绿色水性油墨的历史使命

　　在保护环境、节省能源、减少污染及循环利用和安全生产的呼声中，我国包装印刷的水性油墨在短短的20年里以其35％的用量排在了其它包装印刷油墨之首。纵观一个辊筒可用于印刷各种不同尺寸的信息图文，从而去除了对许多种不同周长印刷辊筒的需求；水墨自动泵入的给墨方式，结束了调墨、输墨装置对油墨粘度的丢失……。越是高档的尤其是水性印刷油墨，它的印刷特性就越强，适应范围也就越窄。特别是它的印刷功能性质在于宣传引导一种包装印刷新潮流，而并非畅销的油墨商品，专用印刷油墨如果换上另一种包装承印载体特征，这种油墨也许比其它油墨质量高级。所以，当今世界上不少包装印刷厂商都愿意使用油墨企业给他们设计制造的油墨，而不愿意购买成批生产的名牌油墨商品。有许多企业员工不明白这些道理，盲目追赶潮流，见高超上有新油墨品牌，以为自己的包装印刷企业也会在使用后便能达到高附加值及鲜艳亮丽。其结果恰恰相反，落了个东施效颦的下场。

　　水墨作为绿色的油墨只是相对而言的，（绝对的绿色油墨应是无毒、无污杂、能再生或循环使用）。能导致血液中毒及肾脏中毒的助溶剂乙醇类，至今还没有从水墨体系上去掉，带有麻醉但有伤神经中枢的醇类仍然作为水墨的真（强）溶剂。当然，这些只要加以注意，带上手套或者及时用水洗就可以了。绿色水墨的开发应用，是包装油墨工业领域在经济全球化空间中进行的一种竞技运动。我们必须有强烈的忧患意识、危机感及社会责任心，在信息网络化的较量中，个别企业暂时的产品质量领先，不等于不被他人的强大科技实力解密和雄厚的经济实力攻破和挤垮。何况有全图像一盘散沙的近千家企业常以散兵游勇方式，无法合力集智与国外先进企业抗衡。更不可能在短期内（保护期内）解决上述类似的技术难题。

　　二、偶联剂在水墨中的作用与用法

　　在今天，包装印刷工业更加需要更新换代的产品。在印刷油墨的复配技术和助剂添加应用上，虽然我们的产品特别是印刷操作更简单化了，但仍还存在许多困难和问题，例如光泽差、套印难、成本高等。

　　我们在围绕上述问题中，大胆采用国家免检的江苏省仪征天扬化工厂生产的偶联剂——TM－200S结合电中性超级分散剂，运用在水墨制品里，是将印刷油墨体系里的不同颜料、填料与连结料，通过偶联，使其各组分的优良性能结合于新个性的油墨制造过程，这种方法，在涂料工业上被广泛应用，并已显示出比着色剂、连结剂更为突出的优势。

　　在围绕数十种偶联剂进行实践筛选后，仪征天扬化工厂生产的TM－200S是水墨的首选材料之一。其特征是：可使活性钙在油墨中高填充；提高油墨体系的支化度，减少印墨厚度；有利于颜料、填料与承印载体的亲和，提高油墨的附着力与强度；可与水任意比例混合，既适应水溶型包装印刷油墨，也适应油溶性及溶剂性包装印刷油墨；加有偶联剂的水墨制品，贮存期明显得到延长；也可在印刷前或印刷中随时随地加入。

　　TM－200S偶联剂属于螯合型，由于耐水性好，既可溶解在有机溶剂中对颜、填料进行包覆或直接在溶剂型印刷油墨使用，也可用烷醇胺或胺类试剂使它多活性基团——季铵盐化后溶解在水中包覆颜、填料，或直接在水性油墨中使用。

　　1．应用范围

　　（1）、常温干燥型水溶性醇酸树脂为连结料的油墨作为催干剂，代替以往的金属皂催干剂，能够显著地改进印刷墨膜的机械性能、耐候性、耐盐雾性及抗泛黄性。有效的紫外线吸收剂，当印刷后，手动清洗印机、印版、墨辊、墨斗及工具时，可有效地保护皮肤。

　　（2）、TM－200型偶联剂能使丙烯酸乳液型油墨具有触变性，便利印刷操作，除不流挂外，尚可提高墨膜的耐水性、耐磨性和耐洗涤性。

　　（3）、作为最有商业使用价值的螯合物TM－200偶联剂，它不但不易水解，而且完全溶于水，水溶液清晰、稳定，除提高分散性外，缩短油墨制造周期，还表现有短时间的初期防锈效果，是不饱和聚酯油墨（光固和双组份固化）中必不可少的固化剂。

　　（4）、该偶联剂在聚醋树脂为连结料的印刷墨体系，不仅能提高二氧化钛在邻苯二甲酸二辛酯和二氧化钛在水相中的分散性，还能增强填充量（降低油墨材料成本）和耐磨性，提高印刷图文的亮丽及附着性。

　　（5）另外，以松香（酯）为连结料的水溶性包装印刷油墨只需加入0．3％－1％便可实现其高光泽。经实际应用加入该材料后，可使油墨粘度下降，并能提高水墨的抗冻性。

　　2．使用方法

　　经溶剂≥1：1稀释或无需稀释的TM－200型酞酸酯偶联剂均匀喷洒或直接添加在高速搅拌中的颜料或填料（不用外界加热），搅拌10min左右（具体时间视转速及分散效果），然后出料备用或再加入其它助剂及连结料，继续在三轮机、球磨机或砂磨机进行研磨分散至合格止。若采用上述预处理后再研磨分散，其效果更佳。我们在包装印刷时，直接在墨斗中加入该产品也可，效果略低。由于该产品的稀释溶剂选择性较宽——如液体石蜡（白油）、溶剂油、机油、异丙醇、乙醇、水等。只要注意散热就行了，在冬季粘度增大时，水浴加热（料温）50℃时粘度便会迅速下降。

　　三、影响水墨品质与排除措施

　　1．印刷条件与干速、光泽的关系

　　用于印刷包装纸袋、书刊、纸箱的水溶性柔性凸版和凹版及丝印网版印刷油墨，成本较低，唯光泽较差。在近十多年来采用高聚合物丙烯酸树脂生产的凹印纸箱水箱，但真正能够满足用户的光泽亮丽要求还有一段距离。因为纸箱包装材料纸密度问题，加之水墨水分子大，唯有添加偶联剂以提高其支化度才是研究的重点。

　　除上述外，印刷车间的温湿度也与印件干燥、光泽有关。温度是促进氧化聚合和挥发坚固墨膜形成的主要条件，所以夏季与冬季，南方沿海与北方高原地区在油墨干燥光泽上相差一倍左右。

　　印刷车间温度对印刷制品干燥起阻滞氧化聚合、挥发坚固墨膜形成作用。相对湿度达到95％和65％相比，干燥时间几乎相差两部以上。同时纸张、塑料、织物本身的干湿度也会直接影响印刷制品的干燥时间。

　　酸性会延缓油墨的氧化聚合和挥发坚固墨膜的形成作用，而碱性过量则会导致内湿外干（皮焦骨头生）而影响制品的附着力。如pH值为4.5的纸，比pH值7的纸干燥时间延缓达3－5倍。同样理由，水性油墨体系的pH值，常由pH值的8降至3.5，印刷制品干速也会延尺3－4倍。

　　因为氧气或吹风是促进氧化聚合和挥发坚固墨膜形成的一个因素，所以印刷车间的通风程度及印件堆放方式也与印刷制品的干速有关。印刷干速太慢，会使下一道工序的套印或裁切造成困难，发生粘脏背面，色泽变淡等现象。反之，也会使第二次印刷油墨难以附着。

　　比重不同的油墨液体在加入TM－200偶联剂进行连结料架桥后，可在一起和平共处。这种奇特体系结构环境，对今天从事新材料加工、新产品制造、快速的高性能包装印刷是十分有利的。

　　pH值是决定水墨制造、印刷适性技术的成败关键——调节不好，就得不到高质量的印刷品。首先，从水墨的组份来分析，由于碱溶性连结料和乳液聚合物的结合使用，甚至分散过度造成大量的泡沫，也能促持水墨的稳定性，使油墨功能及印刷装潢特性范围得到扩大。着色剂及载色系统的稳定性是靠pH值缓冲及偶联剂的包覆作用达到能够抵抗外来酸和碱的干扰，保持水性油墨酸碱度在一定范围内的稳定性。无论是靠碱（胺）、氨等加入树脂使之酸中和而溶解，还是乳胶制造技术都有很大的差异（树脂是非溶解性的连续液体）水中聚合，即使是淀粉水不溶物仍占26％之多。我们知道，以精细的粒子分散，但又溶解不完全。这些数百多万个小粒子在水中游荡而又不互相冲突，是因为各粒子带电，共表面形成的墨液抑制了它们之间的合并，这是借助表面活性剂、保护胶及助剂的结果。

　　油墨在制造或印刷循环，挥发性的碱被蒸发而往往造成pH值下降，使载色系统开始不稳定，失去了在油墨体系中稳定存在的能力，并开始凝固，粘度明显增加，操作员工往往误认为是由于缺水而造成的，想用补水的方法进行调节补救，孰不知，这种稀释与低pH值状态更加会加剧油墨体系的不稳定性，常常会使其丧失转移性或褪色，甚至失去了安定状态而发生析出现象。一般pH值控制在8.0-9.3之间为宜。

　　其二，墨斗中的水墨pH值太低时，能引起金属网纹墨辊与版面的干燥，水墨在转移过程会挥发一部分碱（胺）、氨，水墨从着墨孔中、版上反冲到图文版上，导致印刷品被粘污或金属网纹辊被堵塞，即墨量不足。通常在采用轮转隔膜真空泵墨印刷后，用水很难洗净印机。

　　还有一种情况是墨斗pH值过高，往往是操作员工调节所致，这些剩余的碱在印刷过程中无法消除，碱量即使很少，时间再长，墨膜的抗水能力也难以达到较高值。这是因为碱在墨膜形成后被物理地封闭，所以墨膜将永远也达不到足够的抗水能力、附着力和光泽度。

　　水墨pH值除上述因素外，纸表面、塑表面、织物表面（如纸在生产时施胶剂中所用的松香酯、粘土等并各有其特性）等承印载体pH值对油墨或干燥、光泽的水墨也有影响。水墨印刷到纸表面时就会受到承印纸张pH值的影响，纸酸性高时，水墨中作为催干剂的偶联剂不起作用，水墨中碱被中和，使干性提前，而纸碱性高，水墨干燥慢，有时又限制了水墨达到完全抗水。

　　2．水墨的故障原因及排除方法

　　色相不准：油墨粘度过低或体系内颜料含量少或色纯度有偏差，油墨在印刷时分离析出沉淀，油墨搅拌不匀，并转移不出。掺入原墨，调整粘度，把水墨搅匀后再印刷，检查印版及墨辊是否老化。

　　粘度不稳：油墨有触变性、起泡，溶剂易挥发，油墨应搅均匀后再用，加适量的洮泡剂（0．2％），加入适量的溶剂使其达到挥发速度平衡。

　　干燥性差（除上述所致外）：当在预想的时间内，印迹不干甚至粘手；油墨粘度高，轮廓边缘不干，油墨干燥不良，原纸或塑料、织物的吸收性太差，稀释油墨，调节印刷压力，重视垫版，使用快干的油墨，或调整干性，调换承印物。

　　轮廓模糊：印刷高调部分图文模糊，网点发虚及调子丢失，印版质量不高，印版和墨辊接触过紧，油墨的粘度大及水墨返粗，油墨干燥太快及搅拌不良。垫版应均匀平整，调节印刷压力，调节油墨粘度时应以水醇混用，合理地搅墨，调整通风装置，不要吹到印版、墨辊上，并提高机速，用含有－乙醇胺的水擦洗或添加0．2％左右的二甲基硅油或加大偶联剂的比例。

　　图文压溃：油墨挤出图文以外，印版的质量太软或垫版弹性太大，接触过紧，压力太大，油墨粘度过低，油墨的搅拌不良。垫好版、调整印版的高低，调整印压或手工丝印刮板压力，调整粘度，改为粘度高的水墨或调换硬度大的油墨并合理搅墨。

　　转印不良：印刷压力不足，印版硬度过高，纸张等的抗水性过强，墨辊磨损老化。增加印压，检查硬度应在42±3为宜，使用憎水性的油墨，检查墨辊磨损老化，添加TM－200偶联剂，更换堵塞磨损的金属网纹辊。

　　难以套印：多色套印套不准，第一道色压力过大，第一道色的油墨干性太快，底色太光（晶化）的纸张，如有水在干燥过时会收缩；第二色印压加重，第一道色印压应轻，添加适量的TM－200，第一道色的粘度应降低并调整好第一道色的干性或待墨膜未彻底干时即印第二道色（克服了表面玻璃化），印版溶胀并凸出变形，更换纸张。

　　油墨起泡：印机墨斗内墨循环后泡沫外溢，油墨体系抑泡剂不良，泵循环量太大，管子漏气，水墨太稀。适当加入消泡剂（0．2％最好采用内外两种增塑消泡剂混用），减少泵循环量，补充新墨使其不过分稀，检查管子，防止漏气。

　　化学针孔：加消泡剂过量，油墨冲淡过分，低粘度的水墨着墨过多。注意掺入消泡剂0．2％左右，应再掺入原墨，掺入原墨搅匀再开印。

　　印版磨损：接触过紧，印压过重，印版的质量过硬。调整接触，调整印刷压力，更换印版或在版背后加垫3mm 的塑料泡沫片。

　　水墨胶化：用错溶剂（某些活性剂分子开始发生缔合而形成胶粒大小的集聚体），与其它种类油墨混合，贮存不合适，油墨中用错着色剂，油墨日久老化。使用溶解性好的溶剂，添加2％左右的硅胶或0．3TM－200偶联剂，调合前量准，密封保存，适量添加带有活性的辅助剂，更换油墨。

　　糊版粘脏：印刷过程粘连脏和印后堆叠蹭脏，传送杆上发生摩擦而剥膜产生污损，油墨干速过慢，印速过快，通风给热不当，墨性太软。提高风吹，更换墨性较硬的水墨，加入挥发快的溶剂（乙醇），减慢印速，加大给风量。

　　油墨褪色：在印刷或堆放中油墨颜色褪掉，水墨体系填料夺色或过多而又用错颜料（酸性不耐碱），承印载体偏酸性过大，水墨颜料不耐热。采用快干水墨或少用催干剂，油墨中颜料采用耐热、耐光的稳定性颜料，更换不压色的钙类填料，添加抗紫外线吸收剂或抗氧剂0．1％－0．3％左右。

　　斑纹桔皮：印迹不平实，水墨流平性太差，增塑剂过量，而触变性过大，有时出现网目污点，纸张不平实，水墨粘度过高，印压过在有挤压感力，墨太稀，水太大。更换较稠油墨，减轻印压，换抗水性好的墨，采用不透明水墨，换用表面均匀的优质纸张，加大填充量（如滑石粉，即可防沉，又可提高流平性），调换粘度较小的墨，不要将色冲淡过浅，减少静电。

　　印迹脱落（粉化）：印品在装订、移动或手擦后，墨色污染了印品和手指，油墨因调节不当使印墨体系内树脂减少或油墨体系溶剂与连结料的溶解度不平衡而对颜填料湿润性差，纸张表面太粗糙。增大树脂含量，减少水的比例，尽可能使Vi（含量）与Sm（溶解度）达到平衡，水墨印刷时粘度尽可能高一点，超出计算值（18-25S/25℃)。

　　耐性不良：耐水、耐光、耐磨、耐碱不良。使用适当油墨（坚固墨膜形成后其pH值应控制在7.0-7.5之间），更换耐光油墨或添加0．2％的抗紫外线吸收剂，使用墨性较软水墨。

　　堵网堵版：图文以外积墨图文不清，墨辊两端大量堆积似墨渣物，油墨体系颜填料不耐碱性连结料而被中和堆积，尤其以丝网版堵塞而漏不下墨，墨量太大、太粗、太稀、压力太大，墨中混入纸屑、塑屑、织物屑等。减少印压，过滤油墨，消除杂质，调整给墨，油墨干性太快，选用耐碱性颜填料及碱性活性助剂，用粘度适宜的原墨量添加在已经印刷的墨中调节。

　　3．水墨贮存和印刷过程的基本常识

　　印刷后印刷机及墨辊、印版应彻底洗净，废水应加以处理，墨斗应密封加盖防止落入灰尘，注意水墨遇酸性水以及铁桶生锈会立即分离。

　　水墨应在阴凉处保存，以防变质。虽属水型，但因溶剂中有醇类，禁止接近火源，以防受热挥发变质。

　　开桶（罐、盒）后，应注意保存，勿带进杂质，随开随用，防止墨体系的胺、氨挥发后处于不安定状态，不可采用透光包装桶（罐、盒），以防紫外线的侵袭使墨不稳定。

　　如光泽不亮丽，可适当加入桐油或高分子树脂，如丙烯酸树脂或添加镁盐或TM偶联剂加以调节。

　　水墨实际印刷实用粘度为18-25S/25℃·4号杯；如想提高印品光泽度，可控制在40-60S/25℃·4号杯。

　　水墨如粘度过低，流动性太大，贮厚易沉淀或印刷易流挂，可适量加入廉价的铝盐或硅盐充分搅匀调节。

　　水墨干速（如凹印初干3-5s，彻干100s）可视凹印、凸印、丝印工艺流程而定。

　　对水溶性印刷油墨难以清洗的，可加入三乙醇胺，以提高水墨再湿性或加大真溶剂，减少水墨比例，实现水洗程度，对于因颗粒粗堵塞网纹墨辊的可重新过滤油墨，在清洗印刷机、精洗印版、清洗墨辊及清洗桶工具时的墨污，采用过滤、净化或引入地下，避免其对环境的污染。

　　四、小结

　　水墨认证不等于企业产品的高质量，市场竞争囊括了价格、质量、服务、经济实力。谁能使包装印刷油墨的高质量达到世界领先水平，谁就能打赢市场经济的品牌角逐我而成为行业的龙头老大。在科学无国界、技术无止境、贸易自由化而超越了国家和民族即将来临之时，未来的市场经济中胜者和强者之间仅仅一步之差，并属于那些具有忧患意识和超前思维的能者和智者。同时谁能预测未来，谁就能把握未来并控制未来，谁也能够自然赢得未来并成为未来市场经济竞争的胜利者。