我國水性油墨發(fā)展回顧
上世紀(jì)早在60年代，人們開始了水性油墨的研究和應(yīng)用，由于環(huán)保的要求和石油原材料的緊張，一些發(fā)達(dá)國家逐漸部分禁止使用石油產(chǎn)品用于制造印刷油墨。于是人們開始著手研究非有機(jī)溶劑型油墨，使得水性油墨取得了較大的進(jìn)步和發(fā)展，最初水性油墨主要使用糊精、蟲膠、酪素、木質(zhì)酸鈉等物質(zhì)為水性油墨的連接料，制備的水性油墨主要用于一些低檔的產(chǎn)品印刷。
到了60年代末期，隨著材料科學(xué)的發(fā)展，松香、馬來酸改性樹脂的合成技術(shù)成功，取代了酪素、蟲膠等材料，成為水性油墨的主要材料，基本能夠滿足當(dāng)時的印刷需要，但是這些初級產(chǎn)品依然存在一些弊端，如光澤差、抗水性不佳、附著力差容易起泡、存放穩(wěn)定性差等弊病。后來，人們把此階段生產(chǎn)的水性油墨稱之為第一代產(chǎn)品。
到了70年代，由于石油危機(jī)，導(dǎo)致油墨用原材料再度十分緊張，同時各發(fā)達(dá)國家政府立法控制空氣品質(zhì)，限制有機(jī)揮發(fā)物（VOC）向大氣中排放，對于食品、飲料、藥品等衛(wèi)生條件要求嚴(yán)格的包裝印刷制品（重金屬、殘留容積等）進(jìn)行包裝。各國油墨研發(fā)人員又繼續(xù)進(jìn)行深入的研究，制出溶液型苯乙烯-丙烯酸共聚樹脂為連接料的第二代水性油墨，該產(chǎn)品彌補(bǔ)了第一代水性油墨抗水性和存放穩(wěn)定性差的弊病。但是在光澤和印刷適性方面與溶劑型油墨對比仍有差距。為此油墨研發(fā)人員在第二代水性油墨的基礎(chǔ)上，引進(jìn)丙烯酸之類單體與苯乙烯聚合，研制出一種具有核殼結(jié)構(gòu)和網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的聚合物乳液樹脂，該系列樹脂大大改善了油墨的光澤和干燥性，促進(jìn)了水性油墨的發(fā)展，使水性油墨與溶劑型油墨的競爭不斷拓寬應(yīng)用領(lǐng)域。水性油墨進(jìn)入了一個新的發(fā)展時期。
我國水性油墨最早是在天津油墨廠生產(chǎn)的，當(dāng)時主要為凹版印刷服務(wù)，因當(dāng)時凹版印刷油墨由苯類溶劑改進(jìn)為汽油基溶劑后，雖在毒性上比苯型油墨有所降低，但易燃性并未改進(jìn)。因此，就提出了對凹版印刷油墨再改進(jìn)為無毒不燃的水性油墨，當(dāng)時叫水凹油墨。由于該墨是以松香酸胺鹽為主連接料而制作的。該連接料在水介質(zhì)中存放不穩(wěn)定，因此使油墨在存放中易失光、變烯、干燥性差、抗水性不良，易造成紙張收縮等弊端，使我國的凹版印刷及柔版印刷受到了限制，不得不采用價高進(jìn)口的高檔水性油墨，無形中增加了印刷成本，限制了我國印刷業(yè)的發(fā)展。
2003年底，武漢現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)研究院研制出水性油墨系列產(chǎn)品，具有無毒、無刺激性氣味、無腐蝕性、不易燃、不爆、使用安全性好等特點。新型油墨系列生產(chǎn)技術(shù)可廣泛應(yīng)用于金、銀卡紙、銅版紙、白板紙、瓦楞紙、不干膠紙、紙箱、紙品包裝袋及書刊雜志的印刷等。2004年初，上海美德精細(xì)化工有限公司最新推出了全水性低溫?zé)峁逃湍�。該產(chǎn)品的甲醛含量在15ppm以下，符合日本、德國紡織印染環(huán)保要求。MD-1002全水性低溫?zé)峁逃湍哂袠O高的遮蓋力，質(zhì)感細(xì)膩，能過250目以上的絲網(wǎng)，不堵網(wǎng)，操作方便，油墨顏色可以自己任意調(diào)配。該油墨無氣味，屬于高品質(zhì)環(huán)保型產(chǎn)品。由于過去的熱固油墨必須經(jīng)過高溫焙烘，因此常常造成面料變色變形，而這種全水性低溫?zé)峁逃湍耆苊饬松鲜霈F(xiàn)象的發(fā)生。一般對成品熱處理可以像普通膠漿印花一樣，120℃焙烘，1-2分鐘即可。該油墨對針織物具有極好的拉伸性，水洗、干摩牢度達(dá)4級以上，在密封陰涼處保持期可達(dá)5年。它的最大優(yōu)點是節(jié)約電費，從而大大降低了生產(chǎn)成本。該產(chǎn)品可廣泛應(yīng)用于防水尼龍布除外的全棉、化纖等各種面料。
水性油墨需求前景廣闊
環(huán)保型水性油墨目前最主要的應(yīng)用領(lǐng)域是柔性版印刷與凹版印刷，這兩種印刷方式的產(chǎn)品大多數(shù)是包裝產(chǎn)品，其中食品包裝、煙酒包裝、兒童玩具包裝等占有相當(dāng)大的比例。
近年來，柔性版印刷在世界范圍內(nèi)飛速發(fā)展，在歐美發(fā)達(dá)國家被認(rèn)為是“地球上最優(yōu)秀，最有前途的印刷方式”。美國95%的柔性版印刷品和80%的凹版印刷品采用水性油墨。柔性版印刷在我國尚處于起步階段，目前僅占印刷領(lǐng)域的3%左右。在柔性版包裝印刷中，國內(nèi)外絕大部分都采用水性油墨印刷。目前美國塑料印刷中有40%采用水性油墨。其他發(fā)達(dá)國家，如日本、德國、法國等，在塑料薄膜印刷中也越來越多地使用水性油墨，英國也在2003年6月立法，禁止用溶劑型油墨印刷包裝食品用的薄膜。
隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們的包裝審美意識和環(huán)保意識不斷提高。我國從1995年開始至1998年底，短短幾年間就引進(jìn)了130多條組合式柔印生產(chǎn)線，分布在全國20多個省市，其中90%是窄幅柔版印刷機(jī)，國內(nèi)現(xiàn)在窄幅柔性版印刷生產(chǎn)線近200條�，F(xiàn)在正以每年30臺左右的數(shù)量遞增，而且還有不少用于瓦楞紙彩色印刷的進(jìn)口高檔三色、四色水性油墨印刷開槽機(jī)等。
我國平均每省有大小紙箱廠1000多家左右，如按10%采用水性油墨印刷高檔紙箱來計算，每家用油墨10噸計，每省每年需用水性油墨1000噸左右。這還不包括柔性版、凹版印刷的其它印刷包裝產(chǎn)品所用油墨（目前國內(nèi)柔性版印刷100%采用水性油墨，凹版印刷80%采用水性油墨）。大力研制、開發(fā)、生產(chǎn)高檔次的水性油墨已是當(dāng)務(wù)之急，該產(chǎn)品可廣泛應(yīng)用于金銀卡紙、銅版紙、白板紙、塑料薄膜、瓦楞紙、不干膠紙、紙箱、紙品包裝、書刊雜志等印刷的柔印及凹印領(lǐng)域。
雖然柔性版印刷在我國還是起步階段，目前僅占印刷領(lǐng)域的3%左右，但隨著環(huán)保包裝的逐漸流行，很多煙廠、酒廠、藥廠、化妝品廠、兒童玩具類企業(yè)，都準(zhǔn)備采用柔版印刷產(chǎn)品包裝，柔版印刷在印刷領(lǐng)域的比重將逐步增大，特別是包裝印刷領(lǐng)域。預(yù)計到2010年柔版印刷在印刷領(lǐng)域的份額將達(dá)到15%左右，年需水性油墨10多萬噸。
因此大力研制、開發(fā)、生產(chǎn)高檔水性油墨已是當(dāng)務(wù)之急，市場潛力極大。該產(chǎn)品可廣泛應(yīng)用于金銀卡紙、銅版紙、白板紙、塑料薄膜、瓦楞紙、不干膠紙、紙箱、紙品包裝、書刊雜志等印刷的柔印及凹印領(lǐng)域。
水性油墨的優(yōu)缺點
各國科研人員正加緊環(huán)保油墨的開發(fā)研制，目前，環(huán)保油墨最主要有三大類，即水性油墨、UV油墨和水性UV油墨。水性油墨（Water-Based Ink）簡稱為水墨，是由水溶性樹脂、有機(jī)顏料、表面活性劑及相關(guān)添加劑經(jīng)復(fù)合研磨加工而成。
水性油墨由于不含揮發(fā)性有機(jī)溶劑，大大減少了有機(jī)揮發(fā)物（VOC，下同）的排放，從而減輕了大氣污染，改善了印刷操作人員的環(huán)境，有利于職工健康。它可以完全消除溶劑型油墨中某些有毒有害物質(zhì)，消除對人體的危害和對被包裝商品的污染，改善了總體環(huán)境質(zhì)量，特別適用于煙、酒、食品、飲料、藥品、兒童玩具等衛(wèi)生條件要求嚴(yán)格的包裝印刷產(chǎn)品。此外，它不僅可以降低由于靜電和易燃溶劑引起的失火危險和隱患，還可以減少印刷表面殘留的毒性，而且清洗印刷設(shè)備方便。
不管是進(jìn)口水性油墨還是國產(chǎn)水性油墨，印刷性能和質(zhì)量都達(dá)不到溶劑性凹版油墨的標(biāo)準(zhǔn)。目前水性油墨都存在不抗堿、不抗乙醇和水、干燥慢、光澤度差、易造成紙張收縮等弊端。這主要是由于水的表面張力較高（72達(dá)因/厘米），導(dǎo)致油墨難潤濕，干燥緩慢。為了使水性油墨能在凹版印刷機(jī)中使用，不但油墨和樹脂需要先進(jìn)的技術(shù)，而且凹印設(shè)備也需要改進(jìn)。例如，將槽深大約38-42um蝕刻滾筒改變?yōu)椴凵畲蠹s24-28um激光制版滾筒，還需要更有效、更強(qiáng)力的干燥設(shè)備和用耐腐蝕材料制造的滾筒、泵和刮刀等組件。因所有這些需要大量的投資，所以現(xiàn)在水性凹版油墨仍沒有在歐洲和美國大量普及。水墨在聚乙烯等基材上難以很好地潤濕和印刷；干燥時間仍是水墨應(yīng)用中最重要的問題，除非印刷機(jī)配有足夠的干燥設(shè)備，否則印刷速度因此而受影響；水墨光澤性低于溶劑型油墨，大大限制了水墨在光澤度要求高的場合使用。
由于水性凹版油墨還不能夠全面替代甲苯類油墨，所以油墨工業(yè)一直在努力開發(fā)易被環(huán)境接受的醇溶油墨。醇溶油墨能夠幫助我們解決甲苯類油墨對健康所產(chǎn)生的傷害和溶劑殘留影響包裝食品質(zhì)量等問題。在歐洲和美國，這種發(fā)展已成為一種趨勢。要達(dá)到抗堿、抗乙醇、抗水和提高光澤度，只有采用柔性版UV油墨。這樣不僅提高了印刷成本，而且增加了印刷工序。如有的啤酒包裝版自動生產(chǎn)線，使用含堿性的潤滑劑，其PH值為9-10，水性油墨承受不了，碰上就掉色。還有夏天南方銷售啤酒時不僅要進(jìn)冰箱，有的還在冰水中長期浸泡，水性油墨則承受不了。
