1 前 言 我國的軟包裝技術(shù)發(fā)展迅速，水平不斷提高，制作的軟包裝材料款式多樣，其中復(fù)合軟包裝材料現(xiàn)已成為國內(nèi)較成熟的主要包裝材料之一。如使用的薄膜基材就有PET、BOPP 、VMPET、VMCPP 、PE、CPP 和AL 等，未來軟包裝的趨勢向著高阻隔性、耐高溫蒸煮性的方向發(fā)展。特別是食品、藥品等的外用軟包裝材料，更要求有高溫殺毒、環(huán)保衛(wèi)生等高性能，這樣就要求有符合如此高性能條件的、適用于高溫耐蒸煮的復(fù)合印刷油墨與之相配套。于是，高溫耐蒸煮凹版塑料復(fù)合油墨應(yīng)運而生。
2 高溫耐蒸煮凹版塑料復(fù)合 油墨及其特性 高溫耐蒸煮凹版塑料復(fù)合油墨系用有關(guān)的氯醋樹脂、特殊聚氨酯作連結(jié)料，加入一系列的特殊助劑和有機溶劑，配以有耐高溫性能的有機顏料經(jīng)均勻攪拌、分散研磨、調(diào)粘對色而成。它適用于低速至高速塑料薄膜里面印刷，基材一般是PET、BOPP、NYLON（尼龍）和鍍鋁膜等復(fù)合塑料薄膜。印后的產(chǎn)品既可用于普通的復(fù)合工藝，更適用于高溫蒸煮的復(fù)合工藝，墨膜溶劑殘留量低、無臭無毒、環(huán)保安全，可用于食品和藥品的包裝，符合衛(wèi)生要求。 高溫耐蒸煮凹版塑料復(fù)合油墨有以下幾點特性： ① 附著牢度高，適用于多種印刷薄膜； ② 粘度低、流平性好、固含量大、顏色鮮艷、色濃度高、網(wǎng)點重現(xiàn)性佳，適用于層 次版的套色印刷； ③ 印刷適性優(yōu)良，油墨轉(zhuǎn)移性佳，適用于不同的機速和版深； ④ 印品能耐高溫蒸煮，一般單組分使用時可水煮達（90～100）℃、高溫蒸煮達（100～ 120）℃；雙組分印刷時加入3%～4% 固化劑可提高油墨印品的耐高溫性能、成膜性能、印刷適性、復(fù)合牢度等。
3 配方設(shè)計注意要點 3.1 連結(jié)料的選擇 經(jīng)驗油墨的粘度、流動性、干燥性、轉(zhuǎn)移性、光澤度和固著性等性能主要由連結(jié)料所決定，其耐酸堿性、耐高溫蒸煮性等特性也與連結(jié)料的性能密不可分。因而高溫耐蒸煮凹版塑料復(fù)合油墨配方的開發(fā)重點就在于有關(guān)連結(jié)料的研究和選擇。 目前能夠適用于高溫耐蒸煮凹版塑料復(fù)合油墨配方的連結(jié)料，提高油墨身骨的樹脂只有氯醋樹脂和聚氨酯樹脂。氯醋樹脂實名為氯乙烯（VC）和醋酸乙烯（VAC）的共聚物，它實質(zhì)上是干燥的漆基，在配方中所含的揮發(fā)性有機溶劑蒸發(fā)后即形成薄膜。在高溫耐蒸煮凹版塑料復(fù)合油墨配方中，一般選用成膜后具有高韌度、有持久柔順性、抗磨耐損性、低水溶脹性、低透氣性、耐高溫蒸煮性等特點的氯醋樹脂。由于凹版油墨應(yīng)用在各種不同的塑料薄膜基材上，這些塑料薄膜表面光滑，因此，在油墨配方中選擇該類型的氯醋樹脂時，應(yīng)考慮氯醋樹脂分子中帶有羧基（— COOH）的一類，因此類氯醋樹脂在表面光滑的基材上表現(xiàn)有很好的附著力，尤其是對鋁箔等基材。所以，含有羧基的氯乙烯和醋酸乙烯以及二元羧酸的三聚物（即是三元氯醋樹脂）是高溫耐蒸煮凹版塑料復(fù)合油墨配方中必不可少的連結(jié)料之一。酮類、酯類和氯化烴類是含有羧基的氯醋樹脂的常用溶劑，油墨用的三元氯醋樹脂一般是先用丁酮、異丙醇、醋酸乙酯、甲苯等混合溶劑配成固含量為20%左右的氯醋樹脂液，用卡侖桶或儲油罐存放待用。 聚氨酯塑料(PU)，化學名稱為聚氨基甲酸乙酯泡沫塑料，它是聚氨酯單體樹脂液與聚醚多元醇或聚酯多元醇經(jīng)催化劑及其它助劑反應(yīng)而得的泡沫塑料，按原料的組分不同，分為聚醚型和聚酯型兩種，并有軟質(zhì)和硬質(zhì)之分。油墨配方中所用的聚氨酯樹脂液只是以上所說的聚氨酯塑料（PU）的單體成分，經(jīng)過改性并配以酮類和酯類等有機溶劑，固含量一般為30% 左右，無色或淺黃色透明粘稠狀液體。作為油墨的連結(jié)料，該類聚氨酯樹脂液分子中一般含有- NCO 基團，分子的聚合度較少，但是分子結(jié)構(gòu)復(fù)雜，種類繁多，其中的簡單單體就有甲苯二異氰酸酯（TDI），二苯基甲烷二異氰酸酯（MDI），多苯基多次甲基多異氰酸酯（PAPI），三羥基聚醚（甘油聚醚）。市面上出售的油墨用聚氨酯連結(jié)料，就是經(jīng)過改性的聚氨酯單體樹脂液，引進一些重要的分子官能團，使其成膜后具備各種優(yōu)異的性能。特別是與某些固化劑（主要成分為聚醚或聚酯多元醇化合物）反應(yīng)后能生成性能各異的墨膜，如具有軟質(zhì)、較高的拉伸強度、較好的耐油耐溶劑性、優(yōu)異的絕熱和阻隔性等；特別是耐高溫蒸煮性，是在設(shè)計高溫耐蒸煮凹版塑料復(fù)合油墨配方時，要考慮選用該類聚氨酯樹脂液作主連結(jié)料的主要因素。 在選擇油墨用的聚氨酯樹脂液時，要求做成的油墨具有與塑料薄膜優(yōu)異的粘結(jié)性，墨膜有很好的耐熱耐水煮性，溶劑釋放性好、殘留量少，對顏料的潤濕性良好，光澤度高等性能?，F(xiàn)市面上出售的油墨用聚氨酯樹脂液，主要組成部分多數(shù)為聚氨基甲酸酯化合物、異丙醇、丁酮、甲苯等，外觀為無色或淺黃色透明粘稠液體，固含量一般為25%～35%；在油墨配方中添加量通常為35%～45%。 3.2 顏料的選擇 高溫耐蒸煮凹版塑料復(fù)合油墨對顏料有一系列的特殊要求：①顏色要鮮艷；②光澤度要好；③著色力要高，這是衡量顏料使用意義和經(jīng)濟價值的條件；④透明性和遮蓋力要好，根據(jù)油墨用途的不同，對顏料的透明性與遮蓋力有不同的要求；⑤吸油量要小，這樣才能使油墨濃度易于提高，墨性容易調(diào)節(jié)；⑥潤濕分散性要好，顏料在油墨連結(jié)料中的分散能力直接影響到制備油墨的成??；⑦其它物化性能，如耐光、耐熱、耐溶劑、耐酸堿、耐遷移等各項性質(zhì)兼而有之的顏料很少，只有根據(jù)應(yīng)用方面的特殊要求，選擇合適的品種。 高溫耐蒸煮凹版塑料復(fù)合油墨用的顏料首先要耐溶劑，其次要有耐高溫蒸煮性，能承受160℃以上高溫而不分解變色。按照標準，油墨中應(yīng)用的黑色顏料全部是炭黑；白色顏料多數(shù)選用金紅石型鈦白粉；色墨則要有條件地試驗選用，例如經(jīng)過顏料化處理的縮合偶氮類、苯并咪唑酮偶氮類、酞青藍和酞青綠等，它們都能經(jīng)200℃高溫而不變色。 3.3 潤濕分散劑的選擇 顏料的潤濕分散是高溫耐蒸煮凹版塑料復(fù)合油墨制造技術(shù)的重要環(huán)節(jié)，把顏料粉碎成細小的顆粒，均勻地分布在油墨的連結(jié)料中，以期得到一個穩(wěn)定的懸浮混合體系。油墨中的顏料分散相當復(fù)雜，一般認為有潤濕、粉碎、穩(wěn)定三個相關(guān)過程。潤濕是指用樹脂液、有機溶劑或添加劑，取代顏料表面上的吸附物如空氣、水分等，即由固/氣界面轉(zhuǎn)變?yōu)楣?液界面的過程；粉碎是指用機械力把凝聚的2次團粒分散成接近一次粒子的細小粒子，構(gòu)成懸浮分散體；穩(wěn)定是指形成的懸浮分散體在無外力的作用下，仍能處于分散懸浮狀態(tài)。潤濕分散劑實質(zhì)是一種特殊的表面活性劑，對顏料兼?zhèn)?潤濕和分散兩大功能。它的潤濕分散作用就是降低物質(zhì)的表面張力，使表面活性劑的分子吸附在顏料的表面上，從而產(chǎn)生電荷斥力或空間位阻，防止顏料產(chǎn)生有害的絮凝，使分散體系處于穩(wěn)定的懸浮狀態(tài)。高溫耐蒸煮凹版塑料復(fù)合油墨用的分散劑一般為陰離子型的表面活性劑，它的主要成分為碳酸酯或者特殊的金屬鋁鉻合物，淺黃色或黃棕色液體，是油溶性分散劑，改善顏料在油墨中的分散性能，防止油墨中顏料的溢流和變色，提高色濃度和展色力，增強墨膜與塑料薄膜的附著力和復(fù)合牢度。 3.4 蠟粉的選擇 高溫耐蒸煮凹版塑料復(fù)合油墨配方中通常要添加一些特別的蠟粉，它能為印品墨膜提供優(yōu)良的抗磨抗刮性，防粘和增加油墨的流動性，提高印刷適性和改善后加工性能等。由于蠟粉顆粒直徑在5m左右，比顏料粒子直徑和墨膜的厚度大，因而蠟粉顆粒能突出墨膜，使墨膜表面粗糙。當塑料薄膜印刷上油墨收卷長時間放置時，粗糙的墨膜有利于防止背面粘連，也有利于在后加工的膠水均勻涂布，增強復(fù)合牢度。在油墨中加蠟粉，還能消除在高速印刷過程中油墨容易脫落在滾軸上的弊病。 高溫耐蒸煮凹版塑料復(fù)合油墨配方多數(shù)要選用熔點高、硬度強的分子直鏈型合成聚乙烯蠟，有前加和后加兩種方式，一般添加量為油墨總重量的1%～2%。正常情況下是在油墨研磨前加入，有利于分散和提高流動性，注意研磨溫度不要過高，以免蠟粒子發(fā)生變形和凝聚，影響性能。也有配以樹脂和有機溶劑做成膏體，在做墨的調(diào)粘對色階段添加，但是這樣做就要防止某些滲透力強的有機溶劑溶解蠟粒子，產(chǎn)生再結(jié)晶而返粗，失去應(yīng)有的性能。 3.5 抗靜電劑的選擇 凹版塑料油墨在高速印刷時，由于積聚靜電會引起偏移、模糊、斑點、胡須、邊緣排斥等問題，嚴 重時甚至會發(fā)生火災(zāi)、爆炸等惡性事件。因此在油墨中添加抗靜電劑，就是為了降低在印刷過程中塑料薄膜表面電阻，消除靜電以解決印刷中出現(xiàn)的上述問題。塑料和油墨中一般選用陰離子型的抗靜電劑，包括高級脂肪酸鹽、烷基磷酸酯鹽、烷基硫酸酯鹽和磺酸酯鹽等，該類型的化合物能溶于水、酮類、醇類、苯類等有機溶劑，商品是以含有活性物30%～60% 不等的有機溶劑水溶液出售。高溫耐蒸煮凹版塑料復(fù)合油墨主要是選用磷酸乙酯的異丙醇溶液作為抗靜電劑，加入量占油墨總量的0.1%～0.3%，對墨性無任何不良影響。 3.6 附著力促進樹脂和氣相二氧化硅粉末的選擇 在聚氨酯和氯醋樹脂的油墨體系中，由于氯醋樹脂本身的柔韌性不夠，需要使用附著力促進樹脂來提高其柔順性。高溫耐蒸煮凹版塑料復(fù)合油墨配方中就要添加一些改性的氯化聚丙烯樹脂液，其固含量一般為20%左右，提高聚氨酯油墨在塑料薄膜上的粘著力，增強分散效果和流動性。氣相二氧化硅粉末，也叫啞光粉，一般經(jīng)過有機表面處理，分散容易。它在高溫耐蒸煮凹版塑料復(fù)合油墨中的作用是： ① 防止顏料沉降，保持油墨的長期流變性能和細度； ② 改善油墨在上機印刷時墨膜的流掛性能，防止水紋的產(chǎn)生； ③ 也能像蠟粉一樣，有利于膠粘劑的均勻涂布，提高復(fù)合牢度。 3.7 有機溶劑的選擇 塑料凹版油墨主要是靠溶劑揮發(fā)干燥成膜，當油墨被印刷在承印物表面上時，由于溶劑揮發(fā)，墨膜厚度降低并收縮。油墨溶劑揮發(fā)成膜主要分為兩個階段： 第一個是“濕階段”，受表面層控制； 第二個是“干階段”，溶劑揮發(fā)速率受溶劑在整體墨膜里面擴散所控制。 有真溶劑時，保證樹脂和其它聚合物的充分伸展并相互作用，流平性好。若真溶劑揮發(fā)過快，殘留溶劑中只為助溶劑時，聚合物分子就傾向于形成緊密的卷曲，甚至析出。尤其重要的是溶劑揮發(fā)引起吸熱冷卻和聚合物濃度上升，使墨膜的表面張力提高，產(chǎn)生溶液自低表面張力區(qū)向高表面張力區(qū)流動，這就是峰窩流，易產(chǎn)生“桔皮”和浮色現(xiàn)象，所以保持必需量的真溶劑是保證墨膜流平性的重要條件。 對聚氨酯和氯醋樹脂的油墨體系來說，甲苯、二甲苯、醋酸乙酯、丁酮、異丙醇是常用溶劑外，還要選擇甲基異丁酮、乙二醇單丁醚、丙二醇甲醚等特殊性的有機溶劑。其中苯類和醇類對聚氨酯和氯醋樹脂來說只是助溶劑，酮類和酯類雖是真溶劑，但是揮發(fā)速度太快。因而還要采用甲基異丁酮、乙二醇單丁醚、丙二醇甲醚等特殊的溶劑，調(diào)節(jié)揮發(fā)速率和溶解度，增強混合溶劑的色散力，提高溶解參數(shù)，使油墨始終呈現(xiàn)一個良好的流體狀態(tài)，保證印刷工作的順利進行。
