无甲苯型凹印烟包油墨的研究和开发

无甲苯型凹印烟包油墨的研究和开发一、前言随着我国经济进入快速发展时期，商品包装工业的蓬勃发展既推动了印刷工业，也推动了油墨工业的迅速发展。

20世纪80年代中期塑料薄膜包装的崛起带动了凹版印刷和凹版油墨的进一步发展。

凹版印刷品色彩鲜艳，质量高，得到了社会的广泛认同。

90年代初，由于我国特定的社会情况，香烟包装引起了人们的普遍关注。

香烟包装印刷的美观效果要求特别高，从而使卷烟业和印刷业都瞄准了凹版印刷方式。

不少原来用胶印印刷烟包的厂家纷纷转向使用凹版印刷，不少印刷厂家从国内外引进了高档的高速凹版印刷机，国内印刷机械厂家也开始制造新型的高速凹版印刷机，一时烟包印刷成为各个印刷厂家乃至油墨厂家竞争的焦点。

至90年代中期为止，印刷烟包的凹印油墨大多启用溶剂油墨，而且在配方中含有大量的甲苯。

从油墨制造来看，甲苯是树脂连接料的良好溶剂。

在制墨过程中甲苯对颜料润湿性和分散后细粒子颜料在油墨体系中的稳定性起到了非常关键的作用，使油墨性能稳定且存储期较长。

从凹版印刷过程来看，含甲苯的油墨体系在墨辊上表现为墨性好;在印版上表现为流动性和稳定性也很好;印到涂布纸上，溶剂的挥发速度、墨膜的干燥速度、印刷品的抗粘连性和耐蹭脏性都良好;当溶剂挥发后，残留在纸张上的溶剂含量也较低，因而这类含甲苯溶剂的油墨体系得到了广泛的使用。

然而甲苯毕竟对人类身体健康的危害性较大，油墨制造人员、印刷人员和其他相关人员都会受到不良的影响，因此在含甲苯的油墨体系广泛使用的同时，无甲苯型凹印油墨也一直在努力研究和开发进行之中。

本课题就是本着这个目标去努力的，但一方面它在技术上有一定的难度，另一方面它要被烟包印刷厂和最终被卷烟厂认可，需要反复的试验和测试，也需要进入市场后受到终端用户的考验，因而该无甲苯型凹印油墨的开发研究和推广应用的过程是曲折和较长的。

本文以含甲苯凹印油墨体系为参照标准，从油墨性能、印刷性能和实际应用推广等方面，对无甲苯型凹印油墨体系作了比较和分析，肯定了该体系已经具备了实际应用性。

二、油墨性能及模拟印刷性能的测试和比较以含甲苯凹印油墨体系为参照标准，对无甲苯型凹印油墨体系的性能和模拟印刷性能进行测试和比较，结果表明后者各方面性能优于或相似于前者。

1.油墨样品的制备无甲苯型凹印油墨体系的生产工艺和制造过程与目前含甲苯凹印油墨体系基本上是一样的，但生产车间和操作设备必须严格控制不使用甲苯、二甲苯等溶剂，以免在生产过程中混入到油墨中。

其生产流程可简单描述为:溶解一预分散一砂磨一调质一包装，参见图1凹印油墨生产工艺流程图。

溶解过程主要是把固体树脂用溶剂溶解为液态的树脂液，关键是要控制好树脂液的粘度、固含量、干燥速度、光泽、透明度、溶解温度等指标。

预分散过程是把较大颗粒状态的颜料分散成较小颗粒的颜料，要把握好油墨的分散状态和颜料的分散情况，保证搅拌时间。

砂磨过程是把经过预分散的基墨分散成合适的粒子状态，要控制好油墨温度、冷却温度、砂磨速度等指标。

调贡过程是通过添加合适的助剂和树诣等，把分散好的基墨调制成需要约成品油墨，要控制好油墨的粘度、色相、浓度、光泽、细度、干燥速度、透明度等指标。

最后通过合适的过滤装置包装出厂，要严格控制油墨中杂质的含量，注意包装前后颜色的一致。

为了防止溶剂的挥发，凹版油墨的分散机一般选择使用密闭型的球磨机和密闭式的砂磨机.2，油墨性能比较油墨性能主要包括颜料分散性、细度分布、色相、着色力、流动性、粘度、光泽、固体份、存储稳定性、相溶性、混色性等。

下面就其主要性能的比较作一简单说明，比较结果参见表1无甲苯型凹印油墨体系主要性能比较表。

(1)细度油墨的砂磨状态、粒子尺寸会影响色相的透明性、浓度和光泽，还会间接影响印版的磨损、堵版等印刷适性。

细度可以采用刮板细度仪进行检测，它用于观察粒子的分布密度，但这只能看出分散体中的凝集粒子分布的最大界限，不能测定分子状态。

如需更精密的测定时，可通过粒度分布仪来求得分散粒子各尺寸的分布率。

(2)刮色刮色作为对油墨的色相、浓度、光泽、遮盖性及流动性的评定方法，是和标准油墨进行比较确认的。

采用刮色法除能从油墨的外观上肉眼判断色相、浓度、光泽外;还能确认油墨的状态(沉淀、分离、变质等)有无变化。

具体试验方法有以下三种。

a.刮片法，即把标准品和试验样并列滴于细长方形的试验用纸上，用刮片立即刮样，刚开始时稍微用力(称为底色)，至中间位置可减弱力度(称为主色)。

b.丝棒法，即使用丝棒进行展色，由于丝棒展色的墨层比用刮片的要厚，这个方法更适用与薄膜上的刮色。

c.手动展色仪法，它是一种接近实际的印刷方法，随着凹版深度和网纹辊线数的不同来观察油墨的印刷性、干燥性及色相等性能。

(3)粘度通常测定油墨的粘度及流动性时，我们使用察恩杯、Brookfield旋转粘度计(主要测定触变性等构造粘性)、Corn Type 旋转粘度计(最适用于非牛顿流体的粘度测定)等。

(4)颜色和着色力目前主要使用肉眼判断和色差计同时进行测试。

(5)光泽配合色相判断，用刮色棒进行光泽的确认，注意观察角度和光线的重要性，采用变角光泽仪把印样进行数值化的方法适用较精确的测定。

(6)固体份油墨的固体成分由颜料、树脂、蜡等非挥发性物质组成，减压或在恒温器中把挥发成分全部蒸发后，直接秤量非挥发固体份的重量，用百分率表示。

(7)储藏稳定性油墨的储藏稳定性和涂膜的长效性是最为关键的特性。

进行储藏稳定性实验时，把油墨放入容器内予以密封，在室温或恒温(40'C-50'C)的条件下保存一定时间后，查看油墨的状态(沉淀、分离、变色等)并且用保存的油墨制作刮样。

确认油墨是否存在性能、印刷适性和涂膜形成性能的变化，以及变化的程度。

3，模拟印刷性能比较印刷性能样品是指用印刷厂家提供的实际使用的80^250 g/m2的铜版纸、铝卡纸、白版纸、白卡纸等承印物，使用手动或自动展色仪印刷出的15^35 p m深度的印刷品。

模拟印刷性能主要包括初干性、附着丰度、抗粘连性、耐摩擦性、刮刀列擦性等。

下面就其主要性能的比狡方法作一简单说明，比较结果参见表2无甲苯型凹印油墨体系模拟印副性能比较表。

(1)初干性在规定温度、湿度和一定时间内，印刷品中的有机溶剂以一定速度挥发，致使不同厚度的墨膜由液态变为固态，为初干性，以毫米/30秒表示。

(2)抗粘连性把印刷品切成一定的规格，使之印刷面/印刷面，印刷面/非印刷面重叠，在温度((40 0C-50℃)，湿度(600%^-800/a)，压力(0. 5-5 kg/cm2)的条件下经过3^24小时后进行观察，确认是否存在剥离，并就印刷面的光泽和掉色情况进行判断。

(3)刮刀刮擦性对凹印油墨来说具有优越的刮刀刮擦性是非常重要的，油墨薄薄地均匀穿过刮刀和滚筒间隙能起到很好的润滑作用。

相反，油墨的润滑性差时在印刷的过程中会发生刮刀磨损，甚至祸及至滚筒表面，产生刮刀痕等印刷不良问题。

可以采用刮刀摩擦试验，通过动摩擦系数钡组定的方法进行比较。

(4)附着牢度用丝棒刮好的展色样放置一定时间后，用胶带纸撕粘，比较附着牢度。

(5)耐摩擦性用耐摩擦仪器，使一定面积的铜版纸在一定温度和压力下，与印样和标准样摩擦一定次数，对比铜版纸上沾染油墨的多少程度来判断其耐摩擦强度。

三、实际应用和推广无甲苯型凹印油墨体系最初是在澳大利亚产的Comprint轮转凹印机上作了为期一年多的反复试印和改进工作，期间遇到了印刷机方面、制版方面、油墨性能方面(粘度、供给、干燥、水分)、后加工工序等方面的各种问题。

在听取和参考了各个相关方面技术人员的意见和指导，对该体系作了进一步的改进和提高，目前该体系己经可以在120^200 m/min的各种高速轮转机上连续正常印刷10天以上，后加工J清况不出现问题。

针对目前中国市场上单张纸凹印机大量出现的情况，该体系经过适当的调整，同样也可以正常使用，如北京贞亨利、上海紫明产的单凹机，机速为3000-9000张/时。

下面就到的几个主要问题点和解决方法作一简单说明，参见表3印刷故障现象、原因及对策表。

1.刮刀适性凹版印刷是通过刮刀刀刃把蚀刻在滚筒图案外多余的油墨刮落形成画面的印刷方式。

在进行正确印刷的基础上刮刀适性是最为重要的印刷适性。

刮刀适性低劣时会导致糊版、刮刀痕、压筒污浊等现象。

糊版性取决于油墨的粘注、润滑性、干燥性及再溶解性等，其中的粘性和润滑性直接影响到刮刀的刮擦性和刮刀的耐摩擦性。

2.堵版性能把油墨装满于蚀刻出着墨孔的滚筒上，通过压力滚筒转印到承印吻的印刷方式叫凹版印刷，充满于着墨孔中的油墨也就是墨槽中的同一油墨。

碰到凹印油墨再溶解性差讨，会导致干燥的油墨皮膜蓄积在衷筒的版眼，影响油墨的转印量，县至导致完全不能转印，这种情况你之为“堵版”。

油墨皮膜的再溶解性和干燥性是直接造成堵版的主要因素。

3.网点再现性凹版印刷时，为求得完美的印刷品必须保证优越的网点再现性和良好的流平性，忠实地再现原稿是凹印最根本的目的。

理想的形态为显示原稿的正片浓度具有450C倾斜的反射浓度曲线。

实际上，由于阴暗部位的网点堵塞，高光部位的网点掉点或扩展不充分导致呈S字形状的曲线居多，我们把能得到百分百滚筒网点的印刷物反射浓度称之为网点的再现性(图2)，转印率和流平性影响油墨的网点再现性，还有印刷品的滑爽性、叠印的效果等，均会造成印刷物的鳞状、弹坑等的出现。

4.飞墨性油墨从印版转印到承印物时，如油墨的拉丝性较大时，极易造成油墨层的分裂从而产生细丝，当细丝变成点滴状的各自带电小点，相互作用呈雾状飞散导致飞墨现象。

根据常规的印刷条件，高粘度、高速度、深版的印刷较易发生飞墨现象。

5.涂膜物性涂膜物性是指转印到承印物上的干燥油墨皮膜的性能，具体体现为后加工适性及印刷后进行复合加工对所要求的性能。

涂膜物性和后加工适性是根据其用途来决定品质要求的，针对高性能化、高功能化的要求，评价方法和要求也各不相同。

6.残留溶剂量在凹版印刷的主要领域—食品包装行业，印刷品中残留的有机溶剂量产生的异味和卫生状况被严格地予以管理。

残留溶剂量的测定参照我国行业标准凹版复合塑料薄膜油墨(QB/T_ 2024-94)的第5. 8条，即顶空气相色谱法。

测定装置采用FID型的气相色谱仪，把烟盒印刷品裁成200 cmz放入ml的烧瓶中，用硅酮橡胶栓密封后，于50士1℃恒温箱内保温30分钟，用1 ml注射器抽取烧瓶中的气体注入气相色谱仪中测试，得到试样中各相应溶剂的峰面积。

采用事先得到的标准溶剂曲线计算出印刷品中的残留溶剂量，结果用mg1mz 来表示。

表4列出了部分烟盒中甲苯的溶剂残留量，检测单位是中国进出口商品检验局。

四、结束语经过3年左右的研究开发、试印和实用推广，肯定了无甲苯型凹印油墨体系的各方面性能优于或相似于现有的含甲苯凹印油墨体系。

该无甲苯型凹印油墨体系目前的产量达到了360吨/年，受到了客户的认可，实践表明其己经具备了实际应用性。