助剂对薄膜柔印水墨性能的影响

刘晓丽

柔印水墨因印刷时不产生挥发性有机溶剂，而被称为绿色印刷材料。然而，目前柔印水墨在软包装印刷领域的市场份额只占到3%～5%，但出于包装的安全考虑，应大力推广柔印水墨在软包装尤其是婴幼儿用品包装、女性用品包装、食品包装等领域的应用，这就对柔印水墨的性能提出了更高的要求，迫使行业开发并使用新型柔版水性油墨。助剂是柔印水墨的重要成分之一，对柔印水墨的各项性能及提高柔印质量至关重要。本文分别阐述并探讨了润湿剂、流平剂、消泡剂、成膜助剂、蜡乳液、pH值调节剂等不同助剂的添加对薄膜柔印水墨性能的影响。

润湿剂、流平剂对薄膜柔印水墨性能的影响

薄膜（如BOPP）属于非吸收性材料，基材表面能低。薄膜柔印水墨的表面张力大，对薄膜类非吸收性材料的润湿效果不理想。在薄膜柔印水墨中添加合适的润湿剂和流平剂，可以降低水性油墨的静态表面张力和动态表面张力，赋予油墨优异的润湿性和流平性，改善油墨在薄膜表面的铺展情况，提高墨膜的润湿及流平效果。另外，在采用高速印刷时，油墨与薄膜表面的分子间距离瞬间急剧减小，也要求添加合适、高效的具有低泡性能的润湿剂和流平剂，以更好、更快地润湿薄膜表面。

选取BYK、TEGO、科宁化工（中国）有限公司、空气化学公司等的20种润湿剂和10种流平剂进行实验。实验结果表明，空气化学公司的润湿剂W4（有机硅类）和BYK的流平剂L5（有机类）添加量分别为0.3%和0.2%时，油墨在薄膜表面的流平效果最好，墨膜更加细腻，其中，添加L5的油墨打样效果最好。图1是未添加任何润湿剂、流平剂的油墨和添加0.2%（质量份）的流平剂L5的油墨打样效果对比。图2是添加0.2%（质量份）的流平剂L5与市售薄膜柔印水墨的样张在同等黏度（44s，涂4#杯）下的对比。可以看出，同等黏度下，添加L5的油墨的打样效果优于市售薄膜柔印水墨的打样效果。

消泡剂对薄膜柔印水墨性能的影响

由于薄膜柔印水墨中含有润湿剂、流平剂、乳化剂等易起泡的表面活性剂，配墨阶段过多的气泡会影响油墨分散，印刷阶段油墨产生大量的气泡会降低印刷品质量，故消泡剂是水性油墨中不可或缺的重要助剂。在薄膜柔印水墨的配墨阶段以及印刷过程中，消泡剂起着消除泡沫并抑制泡沫产生的作用。消泡剂不仅要控制配墨和印刷阶段的消泡速度，还需与油墨体系有良好的相容性，不会产生墨膜缩孔、橘皮、针眼等表面缺陷，保证印刷过程的顺利进行和印品质量。

为研究消泡剂对薄膜柔印水墨性能的影响，采用分散机搅入空气法，选取了矿物油类、非硅类聚合物、聚硅氧烷类、聚醚硅氧烷类四种不同类型不同厂家的20种消泡剂进行梯度实验。使用RK手动柔版打样机和IGT柔印打样机在BOPP上进行打样模拟上机印刷。实验结果表明，聚醚硅氧烷类消泡剂F1在薄膜柔印水墨体系中的消泡速度快，但会导致油墨墨膜产生缩孔、橘皮、针眼等表面缺陷；聚硅氧烷类消泡剂F10在薄膜柔印水墨体系中的消泡速度快，流平和重涂效果好，墨膜比较细腻，不会产生上述表面缺陷，当F10添加量为0.3%（质量份）时，消泡效果最佳；未添加消泡剂的样张因配墨阶段气泡过多导致油墨分散不好，配墨结束后泡沫消失慢，效果较差。添加消泡剂F1、F10的油墨及未添加消泡剂的油墨打样效果对比如图3所示。所以在薄膜柔印水墨中添加合适的消泡剂是非常必要的，但消泡剂的添加量应在保证消泡效果最好的前提下，越少越好。

成膜助剂对薄膜柔印水墨性能的影响

成膜助剂对薄膜柔印水墨的成膜有很大的促进作用，但成膜助剂是有机溶剂，对环境有负面影响。随着人们环保意识的提高和法规标准对其限制的不断严格，成膜助剂必将向高沸点、多功能、低气味、多组分化以及低毒、安全、可接受的生物降解性方向发展。

在薄膜柔印水墨配方中加入高沸点成膜助剂，能促进涂料成膜，较好地满足薄膜柔印水墨的性能要求。但高沸点的成膜助剂挥发速度较慢，在墨膜中保留时间较长，与低沸点的成膜助剂相比，对墨膜的硬度和耐污性有一定的负面影响。故可选取多功能化的非离子型成膜表面活性剂，在降低油墨表面张力、保证低泡的同时，还能降低油墨的最低成膜温度（MFFT），符合VOCs的排放要求。

选取空气化学公司的非离子型成膜表面活性剂D1、D2进行实验，实验结果表明，两种成膜助剂均提高了油墨的流平性、成膜性以及耐揉搓性，与未添加成膜助剂的油墨相比，添加D1、D2的油墨流平效果更好，墨膜更细腻。此外，对同一油墨样品的样张进行50℃的烘干，烘干时间分别为5分钟、10分钟、15分钟、30分钟。结果表明，随着烘干时间的延长，墨膜在附着牢度及耐揉搓方面有很大提升，这可能是因为成膜助剂的添加降低了油墨的最低成膜温度（MFFT），随着烘干时间的加长，成膜助剂释放得更加彻底，使墨膜的成膜性变好。

蜡乳液对薄膜柔印水墨性能的影响

在薄膜柔印水墨中加入水性蜡乳液，可以降低油墨摩擦系数和提高油墨的滑爽性，从而提高墨膜的耐磨性、耐划伤性、表面疏水性、耐化学品性、耐沾污性和抗粘连性等。

选取多个厂家推荐的性能优异的蜡乳液进行实验，初步实验验证翁开尔公司的蜡乳液WE5在配方墨中的效果最佳。采用未添加蜡乳液的油墨打样的样张，揉搓5下即有损坏，用粗糙纸张来回摩擦1次，墨层全被破坏，墨膜胶带的附着牢度（用3M胶带进行检测）也稍欠佳；添加2%的WE5（WE5固含量为50%）后，油墨的耐揉搓性、耐磨性及附着牢度有很大提升，揉搓墨膜至100下没有任何损坏，用粗糙纸张来回摩擦样张5次，墨层没有损坏，墨膜胶带的附着牢度也变好。图4是添加蜡乳液WE5的油墨和未加蜡乳液的油墨打样效果对比。

pH值调节剂对薄膜柔印水墨性能的影响

对于成膜树脂为丙烯酸类树脂的薄膜柔印水墨，pH值的变化将直接影响油墨黏度。pH值调节剂以氨为主，印刷油墨转移至承印材料上以后，随着氨的释放，墨膜发生交联反应形成盐类，使墨膜的附着牢度更好。采用有机胺类pH调节剂AMP-95和易挥发的氨水对油墨的pH值进行调整，并进行干燥性测试。测试表明，使用AMP-95制备的薄膜柔印水墨由于胺挥发速度慢，初干时间较长，复溶性也较好，符合了柔版水性油墨“初干慢、彻干快”的要求；而使用氨水制备的薄膜柔印水墨，由于氨极易挥发，初干时间特别快，印刷过程中极易造成堵版。

pH值为8.0～9.5时，油墨性能最佳。pH值太低（低于8.0），油墨黏度增加，再溶解性降低，干燥速度加快，易堵塞印版及网纹辊；pH值太高（高于9.5），油墨黏度降低，再溶解性提高，干燥速度变慢，易造成印刷品背面蹭脏、印刷后一色时混入前一色墨等质量问题。所以实际印刷操作中，要实时监控薄膜柔印水墨的pH值，将其控制在8.0～9.5之间，保证油墨在印版上具有良好的慢干性（初干慢）和在薄膜表面有良好的干燥速度（彻干快）。