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柔性版印刷中水基油墨的应用

美国联邦空气洁净法规已确认，柔性版印刷油墨连结料中所使用的溶剂会产生大气污染，引起呼吸系统疾病，危害人们身体健康。控制危险废弃物排放的法规，如资源保护与回收利用法规，要求必须对所有易燃性油墨中排放出的废弃物进一定处理，并根据废弃物中包含的溶剂类型及危害程度，将废弃物分类为不同级别。

通常用于薄膜印刷的油墨，以重量计大概60％－80％都是诸如乙醇、正丙醇、异丙醇、醋酸正丙脂之类的溶剂。这些溶剂都属于挥发性有机化合物和易燃物质。一些油墨及稀释剂中还包含丁酮、异丙酮、甲苯和醋酸乙脂苯等列为F级的污染性废弃物。

采用水基油墨则提供了一种减小环境污染的途径，并且减少了印刷商所受到的许多限制。

水是可以接受的控制技术

美国环境保护署已经为国家和地区防治，空气污染的控制机构制定和颁布了指导方针，以使他们能够确定采用哪一种技术可以减少生产过程中污染的影响。这些指导方针被称为控制技术指南（CTGs）。控制技术指南对特定工业或特定生产过程设定了空气污染允许的最低限度。柔性版印刷基本控制技术指南是1978年颁布的，提供了三种可行控制技术：

1．添加控制技术：采用加入催化剂、热氧化物、碳吸收技术或进行溶剂回收的办法进行控制。通过添加控制技术可以降低60％的污染。这是在大量排废的有效控制方法中优先选用的方法。添加控制技术要求添加剂必须至少发挥出90％的降解污染作用，从而使整个生产控制工艺过程降解污染的效率达67％。

2．高固本含量油墨控制技术：在高固体含量油墨中溶剂的容积比一般不超过40％。对照环境保护机构的控制技术标准，实际上使用溶剂的真正高固体含量油墨并不存在。

3．水基油墨控制技术：在水基油墨中水的比例应占有油墨液体部分至少75％，这个比例是体积百分比，而不是重量百分比。

水基油墨应用的市场现状

水基油墨的应用程度取决于被印刷的承印物种类及印刷品的最终用途。纸张和低板很容易接受水基油墨和水性涂料。而当水基油墨应用在其它非吸收性承印物上，例如薄膜、金属箔时，这些承印物需要进行特殊处理，以使其表面能够很好地接受水基油墨或者水性涂料。

早在前些年，水基油墨在纸张和纸板上的印刷技术就已相当的完善，要想实现优质印刷也并非难事。但是随着薄膜印刷的出现，采用水基油墨进行薄膜印刷，至今在某些方面仍然存在一些难以克服的问题。然而，随着油墨中新型树脂的不断开发，以及采用其它先进技术，使用水基油墨进行薄膜印刷已取得相当大的成功。

印刷商应该注意到，现在水基油墨的可靠性已经大大超过几年前了。在过去的几年中，诞生了许水基油墨方面的技术成果，足以迎接当前各种挑战。在过去的每一个月中，油墨制造商都会带给我们许多新的技术改进，更进一步地满足客户减少挥发性有机化合物的要求。同样，改变承印物表面特性，使用新的树脂和改变薄膜中的添加剂也会有助于承印物接受水基油墨，这还包括那些以前不易于接受水基油墨的其它常用产品。

在实际应用中，决定水基油墨能否采用的关键是将水基油墨投入使用之后。但是如果印刷商真正要使用水基油墨进行印刷，那还需要作一些必要的改进性工作，并对印刷操作者进行培训，以使水基油墨能够在印刷中得到良好应用。

水基油墨应用于印刷的障碍

自从发明柔性版印刷技术后，水基油墨就被应用在柔性版印刷机上进行纸和和纸板印刷。因为纸张纤维具有的良好吸收特性，水基油墨在纸张和纸板上的印刷已相当成功。油墨和溶剂（包括水在内）一部分被纸张和纸板吸收，另一部分蒸发到周围的空气中。但如果将水性溶剂放置在薄膜或者金属箔表面，就如同将水滴到刚打过蜡的汽车车身上——水会变成水珠，并在车表面上四处滚动。其原因在于：

1．油墨与承印物的表面张力不相同——特别是水基油墨与溶剂型油墨之间的差异，这就要求可以结合当地优势资源改变承印物的表面张力特性，以使水基油墨能够更加容易地转移和粘附在承印物表面。

2．薄膜承印物中常加入润滑添加剂或者脱水剂成份，将使水基油墨的应用情况更加复杂。在薄膜中加入润滑添加剂，是为了包装填充操作的时候塑料袋易于张开。然而在薄膜表面进行水基油墨印刷时，润滑添加剂会渗析到薄膜的表面，形成水基油墨粘附的阻碍。

3．软包装袋印刷中使用的油墨必须能够耐粗糙、耐磨擦。软包装形式能够起到其它纸张包装所没有的陈列特点，冰冻食品、农产品、冰淇淋和其它坚硬的物品包装，都要求能够承受冲击，所以包装袋必须采用能够具有这些耐抗性的薄膜。产品在包装车间包装过程中，还会发生化学反应而产以肯定被测的冲击试样缺口加工是不是合格生氨气、水蒸气等，所以印刷油墨必须能够抵抗化学反应的影响。

克服以上障碍是包装印刷商在选择水基油墨印刷时必须面对的主要挑战。

采用水基油墨印刷的基本条件

采用水基油墨技术，会在印刷机和印刷操作人员方面出现一些问题。这就要求对柔性版印刷机的功能部件有全面的了解和相应的改进。当使用水基油墨进行印刷时，需要对下列设备及设置作适当的改进。

1．传墨装置：传墨装置上墨斗辊、油墨计量辊和纹传墨辊组成，需要注意的是使用水基油墨印刷时，确保油墨计量辊的计量功能和结构性能能够与水基油墨兼容。因为水基油墨（有些类似高固体含量油墨）使用较少的溶剂（即水），易于干燥，所以需要对墨辊作一些改动，并密切关注纹传墨辊材料可能受到的腐蚀和磨损。当采用水基油墨印刷时，计量辊必须不停地转动，因为水基油墨干燥后非常坚碍，重新湿润各个墨辊十分困难，这一点在印刷机出现故障停机的时候万为重要。同时，在印刷机停机后必须采取措施，使印版滚筒和纹传墨辊自动分离，否则干燥的水基油墨将会在墨辊和印版上产生划痕。

旧型号一般均不具备上述功能，因此在使用时必须作出改进，以便出现任何原因的停机时，都能够使墨斗辊和传墨纹辊连续转动并与印版滚筒离压，否则水基油墨就会干旋耕刀燥在纹辊的着墨孔中，并且非常难以除去，必然破坏墨辊的传墨性能。

除此之外，传墨装置中的墨斗辊和纹传墨辊也必须换成有利于水基油墨应用的新墨辊。而较软橡胶墨斗辊往往传递过多的油墨，不能将纹传墨辊上多余的油墨刮干净，并且不利于印刷。因此：

由于墨斗辊的作用是将墨斗中油墨转移到计量纹辊上，墨斗辊使用的橡胶越硬，转移的油墨量越少。采用溶剂型油墨的墨斗辊像胶标准硬度为肖氏硬度65－75A，而水基油墨则要求橡胶硬度为肖氏硬度85－90A。

纹传墨辊上雕刻有用来计量和转移油墨的着墨孔，线越细（每英寸着墨孔数量），雕刻的着墨孔越浅，转移的油墨就越少。例如，一个360线的纹传墨辊将比一个200线的纹传墨辊转移更薄的墨层和较少的油墨与溶剂。相同线数但着墨孔容积较小的纹传墨辊将会减少传墨量。使用高质量的水基油墨比通常使用的醇基油墨需要更少的传墨量，所以要对纹传墨辊的着墨孔容积进行改进，以减少传墨量。

2．干燥装置：为了达到更好地控制干燥并获得较高排废速度的目的，原有干燥装置必须被改进或者重新配备。那些适合溶剂型油墨干燥的干燥装置完全不适合水基油墨的干燥。通常的柔性版印刷干燥箱是将空气导入强压区域后通过狭缝和小孔吹在印吕上。这种干燥装置对于快速挥发并能被稍高的排废气流带走的溶剂型油墨是合适的。

但是水基油墨的使用带来两个问题。一是水基油墨中水性溶剂加热蒸发出的实际蒸汽量是溶剂型油墨相同容积蒸发量的10倍。

第二个问题来自在水基油墨配制中保持树脂和色料成悬浮状态所需要的胺。如果胺通过刮擦作用被完全转移，它们将保留在墨层中从而减弱随后被叠印墨层的粘附性。

开发的新一代干燥箱地干燥喷嘴和产生的气流类型采用了更科学的方法。其最新设计思想是寻求使气流以一种刮擦动作除去胺和水，并且能够高速地排除蒸发出的水蒸汽。

干燥性也是影响印刷速度的一大因素。低速印刷机可能不需要很大的干燥气流，但在高速印刷机上，如果干燥空气的流动不合适，印刷速度将会受到限制。

常规调查结果表明，在现有高速印刷机上，使用水基油墨印刷却只使用普通干燥装置，将会导致印刷速度降低20％－30％，这主要是由于增加了使水基油墨干燥所需要的额外停机时间。

3．承印物表面处理：上机印刷之前薄膜表面必须经过有效处理，以提高其表面张力。印前处理装置（放电或者火焰处理）利用高速粒子轰击薄膜表面，使其更容易接受水基油墨。放电处理不仅能增加薄膜表面张力，还能使薄膜更容易接受油墨润湿和粘附油墨。其原理是使润滑添加剂暂时不渗析到薄膜表面，或者清除掉表面已渗析出的添加剂，以使油墨能够更好地润湿薄膜。

4．刮墨刀片：新型柔性版印刷机传墨装置已经成为使用水基油墨的印刷商的首选之一，即使用封闭刮刀系统取代传统的两辊式传墨无油轴承装置。最新型的一种更刮刀加精密的箱式刮墨刀系统还能够在柔性版印刷机上自动完成墨路的清洗。

与从前油墨从开放式墨斗中通过一个橡胶辊传递到纹传墨辊的上墨方式不同，该刮墨刀系统是由纹传墨辊、一个固定刀片和一个刮墨刀片以及贮UTM还可以用于产品的质量控制墨槽组成。上墨时，油墨喷射到纹辊表安康面，并由刮墨刀片将其表面多余的油墨刮去，纹辊再将油墨转移到印版上。

该箱式刮墨刀装置不仅提高了印刷质量，还可消除开放式传墨系统中的堆墨和飞墨现象，减少印刷过程中溶剂的蒸发。并通过更有效的方法控制油墨墨层（和水），使传墨更加符合实际。该装置的最新改进是提供一个气动循环冲洗装置，可清洗整个机组和纹传墨辊，从而减少废墨量和冲洗水（或溶剂）的浪费。

5．辅助装置：与上述主要机构的改组相适应，辅助装置也需要进行相应的改进。

在溶剂型油墨印刷中使用的油墨泵并不适合水基油墨。这种油墨泵中高速旋