你不知道的可印刷水性材料特点与应用！
作为日常生活中接触到的最广泛的工业产品之一，印刷产品及生产工艺过程中的环保问题愈加引起人们的关注。绿色印刷材料的开发是实现完全印刷的关键步骤，而印刷技术的选择与应用是非常重要的。那么你了解可印刷水性材料吗？它的特点及其应用前景是啥？
可印刷水性材料是一种绿色印刷材料，由于具有在加工过程中产生的可挥发性有机气体较少甚至几乎没有的特点，给绿色印刷指明了一个绿色环保的发展方向。现阶段我国已有部分印刷企业开始使用可印刷水性材料，与国外相比我们起步较晚，因此对于开展绿色印刷的可印刷水性材料的使用有着巨大的发展空间。今天我们来聊一聊印刷过程中常用的水性材料~~
水性底涂料主要由决定成膜效果的水性树脂和其他助剂组成，凭借其乙烯基单体的化学微观结构，能够很好地附着在工艺品表面，广泛应用于对陶瓷、木板、金属、塑料制品以及纸张表面的装饰，增加工艺品的美感，来达到更好的观赏效果，如图 1 所示。目前市场上存在成本最低、使用范围最广的产品为纸制品的加工。利用好水性纸张底涂料，书刊、广告宣传页以及商品外包装的纸盒或纸袋，不仅可以达到美化的效果，吸引消费者，还可以让产品保存更久。
对于使用的水性纸张底涂料而言，其制备过程中的配比不同，所达到的使用效果也不尽相同。对于制造商，要想抢占市场机遇，要做好的就是研究出质量更高的水性纸张底涂料。例如，河南千卡绘纸制品有限公司汪元红团队在 2019 年公开提出一种可以用于数码印刷的水性纸张涂层用涂料，具体为在制备过程中采用去离子水、亲水性纤维素树脂以及其他等助剂共 10 种原材料按照一定的比例配制而成。在制备成分上，其印刷基材化学性质稳定，不易变质，有利于长时间的存放。此外，在使用过程中，相比较传统的印刷方式而言，经过优化处理的数码印刷基材，与其他类型的底涂相比较，在高湿度或高温储藏条件下的固化粘合性得到了极大的提升，能够减少对印版的伤害，可以增加重复利用率，并且在油墨固着、干燥的过程中能够达到较为不错的效果，使用后的印品不易掉粉。对于制造商来说，在生产过程中，不仅可以减少对版材的消耗，还可以提高生产效率，有利于提高企业的利润。更重要的是，随着绿色环保的理念不断深入，数码水性纸张底涂料最突出的优势在于对环境来说污染是极小的，大大减轻了企业在生产管理过程中环保监控方面的压力。
水性油墨在生产过程中被广泛应用于各类商品(如图 2 所示)，主要成分包括助剂、连结料、色料等物质。其中，颜料使油墨显色，以满足印刷对颜色的要求;连结料可以保护、分散颜料，是油墨的载体，水稀释型和水分散性是水性油墨连结料的两种主要类型。同时，为了使油墨拥有更好的性能，通常需要往油墨里面添加助剂，包括水性油墨清洗剂、消泡剂、稳定剂、冲淡剂等助剂类型。
1. 在柔性版印刷中的应用
柔性版印刷把环保的水性油墨当作印刷材料，因此被称为最环保的印刷方式。水性油墨以凹版印刷与柔版印刷为主，主要适用于对卫生要求比较严格的印刷产品，如在儿童玩具、药包、软包装、食品包装以及印刷电子材料中使用，如图3 所示。在瓦楞纸板印刷工艺中，水性柔印是最常见的一种，据调查，美国几乎全部采用水性柔印方式印刷纸箱，西欧 85% 的纸箱也是采用水性柔印，日本有 93%，我国仅有50% 左右。在国家大力提倡低碳、环保、绿色发展趋势之下，以及日益严苛的企业操作环境安全健康要求，水性柔印在软包装印刷领域的应用将会越来越广泛。
2. 在凹印领域中的应用
水性凹版油墨早在 20 世纪 70年代就逐渐应用于包装纸、厚板纸等产品的印刷中，如图 4 所示。长久以来，我国的软包印刷形成了以凹印为主流的生产现状，据资料显示，印刷业有机物污染之首的便是塑料凹版印刷。因此，使用水性凹版印刷便显得尤为重要。但是凹印速度与凹印质量以及凹印干燥之间存在着矛盾，这也是水性凹印难以推广的重要原因。
3. 在丝网印刷中的应用
水性丝网印刷技术应用最成熟、最广泛的国家有美国、德国、瑞典等。丝网印刷油墨应具有的特性是滑、短、松、软、薄，在日常的轻小货品的印刷过程中具有广泛的应用，如图 5 所示。目前，我国也研发了水性丝网印刷油墨。
4. 在数码印刷中应用
目前，数码印刷的应用已经越来越为普遍。在传统印刷的基础上，数码印刷的油墨使用上有着它的特殊要求，水性油墨恰好符合这种要求。为了可以进行高速连续印刷，必须保证油墨在转移到承印物后要快速固着干燥。因此，确保现代设备能够进行一次多色连续的印刷，油墨迅速干燥的特性尤为重要。惠普推出的 Latex 水性油墨，具备墨水色域广、色彩明艳浓烈、墨层轻薄等特点，可保持介质原有的色泽与质感，提升墨水在硬质承印物上的印刷效果(如图 6 所示)。
黏度是水性油墨的一项重要指标，目前，实验研究发现胺化试剂对油墨的黏度有着非常重要的作用，这也为获得油墨理想的黏度提供了重要依据。同时，干燥时间是取代溶剂型油墨速度的关键问题，解决好此类问题有利于直接提高印品质量。水性油墨是一种无溶剂挥发、几乎没有挥发性有机化合物排放的环保型油墨，不仅绿色环保，而且对人们健康的影响也很小，值得广泛推广应用。但是它仍然存在着一些不足，比如，油墨干燥时间长、生产效率低、成本较高等，只有解决了这些问题，水性油墨才能真正得以广泛应用。
不干胶以纸、薄膜或者特种材料为面料，背面涂布胶黏剂，在食品、酒类、饮料、医药产品的包装中应用比较广泛。在数码印刷中，水性胶粘剂的种类有聚酯(PET）胶粘剂、聚氯乙烯(PVC)胶粘剂、BOPP 胶粘剂等。
PET 不干胶是标签行业常用的一种印刷材料(如图 7 所示)，具有材料坚固、密度高、耐高温、耐腐蚀、金属化等优点。PET 胶料种类繁多，可分为透明、白色、金属色等多种，根据表面光泽度可分为亮光和哑光。由于 PET 不干胶的表面能低，普通油墨的润湿性差且墨层不牢固，一些专业标签印刷企业一般采用涂有 PET 胶的材料生产电子标签。涂层改变了 PET 胶料的表面润湿性，性能稳定，贮存时间不变，能有效保证墨层的牢固性。
数码 PVC 不干胶较柔软，性能良好，适用于面积较大的贴标，防水、防油且耐化学腐蚀。胶带牢度最高可达到 7 级，一般用于家具标签、化妆品标签、电器产品标签等。
人们对生活质量的要求很高，对食品包装也有着严格的要求。溶剂型不干胶在基材中应用广泛，初始黏度高，但会挥发有机物，威胁人体健康，破坏环境。考虑到安全性和无污染性，水性不干胶是发展的必然趋势。水性不干胶是一种绿色环保的不干胶，具有水溶性和水分散性。水基胶粘剂是以水为聚合物的分散介质，当聚合物溶解在水中时，称为水溶性胶粘剂。用乳化剂将聚合物分散在水中，称为水乳液胶粘剂。水性胶粘剂的优点是：高黏度、高耐热性和高剪切强度;环保、无毒、不燃、固含量高，可通过现有的应用设备进行清洗。有报告显示，在美国软包装市场，水性不干胶的占比为 40%，日本为50%，欧洲为 20%。在我国，软包装市场上广泛应用的单组分丙烯酸水性胶粘剂，具有初始复合强度高、复合产品透明度好、交货期短等优点，特别适用于铝涂层复合材料，可用于干式复合设备。
水性上光油的成分与水性纸张底涂料相似，主要由水性树脂以及其他改善性能的助剂组成，但在功能上，主要为了提高物品表面的机械性能，比如经过施加水性上光油的印品表面其耐磨性、耐水性和耐玷污性都可以得到不同程度的提高，从而让产品更加耐用等(如图 8 所示)。水性上光油最突出的特点是，其在生产以及应用过程中VOCs 的排放可以保证生产环节上减少对工人身体的损伤。此外，用来制备水性上光油的原料提取容易且种类广泛，这让制备工艺不再受到原料的限制，让生产成本更低。
从水性环保数字上光油本身的物质结构上来看，与电子油墨的亲和力强，能够满足用户对图案个性化定制的需求。在对印刷品的加印生产过程中，其优势可总结为如下几点：
第一，水性上光油不会对印品本身的颜色造成干扰，能够保护最初的产品设计。
第二，经过水性上光油涂布的印品除了可以提高表面物理性能，也可以将被印物提亮，达到美化的效果。
第三，水性上光油本身化学性质稳定，即使在长期强烈日光的照射下，也不易泛黄，便于保存。
第四，涂布后的油墨层结膜速度快，干燥迅速，大大缩短了产品线上用来干燥的时间，有助于提高产业链的生产效率。
第五，在使用、运输以及贮藏过程中更加方便、安全，有利于达到企业安全生产的标准，同时能更好地改善职工劳动条件。
作为一种绿色材料，可印刷水性材料给印刷行业开辟出了一条绿色印刷的道路。充分发挥好水性纸张底涂液、水性油墨、水性不干胶、水性上光油及水性清洁剂等在印刷行业的使用，印刷企业一定会突飞猛进的发展。
文章内容摘自于：
《可印刷水性材料的特点及其应用》 齐鲁工业大学轻工科学与工程学院(山东省科学院) 赵丽凤 朱镇 吴男 刘畅 孙加振
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