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塑料薄膜水性凹版印刷油墨的应用和发展
时间:2013-10-07   来源: 包装前沿   阅读:4647次

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一、塑料薄膜凹版印刷油墨类别、成分
   1、溶剂型凹版印刷油墨所用树脂有聚酰胺树脂、氯化聚丙烯树脂、聚氨酯树脂,所用的有机溶剂有甲苯、二甲苯、乙酯、异丙醇等混合溶剂。
2、无苯氯化聚乙烯油墨、无苯聚氨酯油墨所用的有机溶剂是醋酸乙酯、丁酮、异丙醇、丁酯和醚类。
3、醇水型丙烯酸油墨:采用丙烯酸树脂,使用酒精、乙酯和纯水做溶剂。
4、水性凹版印刷油墨多采用高酸值的松香马来酸树脂、丙烯酸树脂胺化物,以水为主溶剂,也可加醇类为助溶剂。
二、塑料薄膜凹版印刷环保问题
使用溶剂型油墨印刷造成污染的案例数不胜数:甘肃薯片、奶粉、牛肉干、糖果、齿豆干等包装袋,成都、重庆的怪味豆、麻辣小食品,浙江航空小食品镀铝包装,河北、山西的饼干包装,青岛的服装复合包装袋。
原因:溶剂型凹印油墨以甲苯、二甲苯等为溶剂,占凹印油墨成分的30%~50%,高挥发性溶剂含有芳香烃,有毒又可燃。甘肃食品袋经查苯含量实测值为9.7 mg/㎡,超标的苯对人体危害极大,是可致癌化学品,可导致白血病的发生,又造成生产环境严重污染。而凹印速度高,必须使用挥发性强的油墨才能满足印刷要求,使凹印在所有印刷工艺中环保问题尤为突出,主要是苯类等有机溶剂和重金属残留问题。
随着人们食品安全意识的普及与提高,国家食品安全、卫生法规的完善,开发和推广塑料薄膜水性凹版印刷油墨替代溶剂型油墨势在必行。2006年以来,国家对食品安全以及食品直接接触包装的安全质量,关注度日益上升。符合环保要求,无污染的绿色包装,将越来越受到社会重视。
环保油墨相关标准从2007年开始发布。2007年,推荐性国家环保标准《环境标志技术要求胶印油墨》、《环境标志技术要求凹印油墨和柔印油墨》相继发布,其对油墨中重金属含量、挥发性有机物、苯类溶剂等的残留和使用做出了要求;2009年6月1日开始实施的《食品安全法》将食品包装材料、容器纳入食品安全范畴,同时实施的强制性国家标准《食品容器、包装材料用添加剂使用卫生标准》中苯类溶剂未被列入;2009年8月1日开始实施的推荐性国家标准《包装用塑料复合膜、袋干法复合、挤出复合》规定,苯类溶剂残留量不检出。
油墨标准
标准名称
标准号
溶剂残留
溶剂型油墨溶剂残留及测定方法
《GB/T1004-2008》
溶剂残留总量≤10.00mg/
苯类物质残留≤3.00 mg/
包装用塑料复合膜、袋开式复合、挤出复合
《QB/T2929-2008》
溶剂残留≤5.00mg/
苯类物质残留不检出(≤0.01mg/㎡)
欧美、东南亚国家标准
 
溶剂残留2.00mg/㎡
苯类物质总量(≤0.5mg/㎡)
在这种大环境下,塑料薄膜水性凹版印刷油墨开始得到日益广泛的应用。水性油墨是一种符合环保要求的新型贴体包装材料,水性油墨应用主要以柔性版印刷和凹版印刷为主。在国外得到广泛应用的水性油墨环保性好,油墨性能好,主要表现在:墨性稳定、亮度高、着色力强、附着牢度高、干燥速度能够适应印刷速度的需要,四色套印和专色印均可。
水性凹印油墨应用于包装纸、纸盒等纸的产品印刷中已经很广泛,这是由于纸制品蒸发干燥和吸收干燥较好的缘故。水性油墨应用于柔版印刷中目前在国内发展也很快,水性油墨在柔印机中占的比例与日俱增。
但水性凹版油墨应用于塑料薄膜印刷国内尚处于起步阶段,这主要是由于原有的水性油墨在凹版印刷中其附着力、印刷速度、光泽等方面还不能完全达到溶剂型油墨性能的缘故。但致力于凹版水性油墨研究的不少生产厂商一直在努力,使塑料薄膜凹版印刷领域中有了新的完全可以达到合格标准的水墨产品。
    三、塑料薄膜水性凹版印刷油墨特点优势
水性油墨是高固含量、低粘度的表印、里印通用型油墨。水性油墨摆脱了有机溶剂,改善了工作环境,消除了溶剂型油墨中的有毒有害物质,消除了被包装商品的污染,应用于轮转凹版印刷机在经过电晕处理的BOPP、PE、PVC等薄膜上印制,可生成食品袋、药品包装袋、饮料袋等包装印刷产品。适应印速30~120m/min,具有不燃、不爆、无毒、无刺激味、墨性稳定、色彩鲜艳、不腐蚀印版、操作简便、印后附着力好、抗水性强等特点,干燥速度能够适应印刷厂的需要,四色套印和专色印均可。
水性油墨的四大优势:
由于用水作溶解载体,水性油墨具有显著的环保安全特点:安全、无毒无害、不燃不爆,几乎无挥发性有机气体产生。主要表现在以下四个方面:
1、不污染大气环境
VOC(挥发性有机气体)被公认为当今全球大气污染的主要污染源之—,溶剂型油墨会散发出大量的低浓度VOC。由于水性油墨用水作溶解载体,所以无论是在其生产过程中,还是被用于印刷时,几乎不会向大气散发挥发性有机气体(VOC), 这是溶剂型油墨所无法比拟的。而对于低浓度VOC的处理,除了绝少数油墨工厂采用如活性炭吸附等高成本的处理方法外,大多数企业都选择直接排入大气。不仅如此,在印刷过程中,溶剂型油墨中的有机溶剂几乎完全被干燥而快速挥发出来,除了在印刷机上方的高浓度VOC被采用如催化燃烧或微生物处理工艺处理外,弥漫在印刷车间空气中的低浓度VOC往往被直接排入大气,如果按照溶剂型油墨中有机溶剂所占比例为25%~35%计算,其直接排入大气环境的VOC数量相当惊人。而水性油墨恰恰克服了这—缺点。这—独有的对大气环境无污染的特点正在被越来越多的印刷包装企业所看好。                                                                                                                                                               
2、减少印刷品表面残留毒物                                                                                        
水性油墨不含有机溶剂,使得印刷品表面残留的有毒物质大大减少。这—特性在烟、酒、食品、饮料、药品、儿童玩具等卫生条件要求严格的包装印刷产品中,更体现了良好的健康安全性。如今人类越来越重视食品安全,对包装材料和包装印刷的有害物质残留量也要求严格,使用水性油墨是一个不错的选择。                                        
3、减少资源消耗和降低环保成本                                                                            
水性油墨有一个固有的特性一一固含量较高,可以在薄膜沉积。因此相对于溶剂型油墨,它的涂布量(单位印刷面积所消耗的油墨量)要少一些。经试验,与溶剂型油墨相比,水性油墨可减少约10%~30%的涂布量。也就是说印刷相同数量和规格的印刷品,水性油墨的消耗量较溶剂型油墨减少了约10%~30%。
不仅如此,由于印刷时需要经常清洗印版。因此使用溶剂型油墨印刷,需要使用大量的有机溶剂清洗液;而使用水性油墨印刷,清洗的介质则主要是水。从资源消耗的角度看,水性油墨更加经济,符合当今世界提倡的节约型社会的主题。
 4、提高了作业环境的安全性
有机溶剂和溶剂型油墨本身是易燃液体,有机溶剂很容易挥发,在空气中会形成爆炸性混合气体,达到爆炸极限浓度后遇到火星即会发生爆炸。因此,溶剂型油墨在其生产制造过程中和印刷时都相当危险。按照中国目前的法规,溶剂型油墨的生产属于危险化学生产。必须具备完善的危险化学品的生产和管理条件,才能取得生产的许可证。有机溶剂特有的毒性对于生产作业人员的健康极为不利,国家卫生监督行政部门将此类作业定义为职业危害性作业。同时,对作业现场空气中的VOC浓度有严格规定,作业人员须定期做职业健康体检,以保障接触操作人员的健康。使用水性油墨印刷可有效解决这—问题,大大提高操作工人作业环境的安全性。水性油墨是目前各种油墨中唯一经过美国食品药品协会认可的无毒油墨。
 四、塑料薄膜水性凹版印刷油墨案例分析和性能对比表
   我们进行了水性油墨凹版塑料薄膜印刷,案例分析如下:
   案例一:凹版印刷机,电雕版,版深45um,印刷速度40m/min,烘干温度60℃~70℃,印刷材料:BOPP薄膜、水墨品种:WE-0833天兰墨。
   案例二:凹版印刷机,电雕版,版深25um,烘箱进行了技术改造,印刷速度达到100~120 m/min,烘干温度60~65℃,印刷材料:BOPP薄膜,印后用水性复膜胶复膜。水墨品种:WE-0863绿墨。
   案例三:凹版印刷机,电雕版,版深30um,印刷速度70~80 m/min,烘干温度60℃~65℃,印刷材料:BOPP薄膜。水墨品种:WE-0815洋红。
    印刷速度:本印刷案例一、二、三中,印刷速度分别为40 m/min、120 m/min、70 m/min,水性油墨凹版塑料薄膜印刷不需改版即可印刷。如改浅版印刷,并改造烘箱,印版深度25um,印刷速度可提高至100 m/min或更高。烘干温度:50~60℃为宜,而且风量要大,使转移到薄膜上的油墨迅速干燥。案例二中,由于其凹印机烘干通风条件好,相比印刷案例一,其印刷速度快60 m/min。
    PH值:水性油墨出厂前,PH值就控制在8~9,一般不需调整。
   水墨黏度:凹印过程中油墨黏度的准确性和一致性是关键。黏度高,会造成油墨的转移性能较差,易造成脏版、糊版等弊病。而黏度过低,会造成色浅、网点扩大、传墨不均。水性油墨出厂前已控制黏度,黏度在10~25s/25℃,使用中用纯水调节黏度。
附着牢度:印刷中常用的BOPP薄膜等是非极性聚合物,印刷前必须进行表面处理。在一、二、三案例中,所用薄膜是经电晕处理的表面张力达到38dy/cm的BOPP薄膜,印后经检测附着优异。
光泽:水性油墨凹版塑料薄膜印刷和纸品印刷后印品的光泽,已达到和超过溶剂型印品的光泽,在三案例中获得一致好评。
    剥离强度:水性油墨凹版塑料薄膜印刷案例二中,复膜后的BOPP薄膜,经检测:纵向剥离强度1N/15mm,横向剥离强度1N/15mm。一般氯丙型油墨印品剥离强度1.5~2.5N/15mm,苯类溶剂型油墨印品剥离强度又大于氯丙型油墨印品和水性油墨印品的剥离强度。案例二中使用的是水性复膜胶,它与水性油墨粘接强度高,所以,塑料薄膜凹版水性油墨要与相配套的水性复膜胶复膜,才能达到剥离强度方面的要求,并能真正达到环保要求。
    耐水性:案例一、二、三印品耐水性良好。
温度、湿度:印刷车间温度应控制18℃~28℃之间,印刷车间湿度应控制在55℃~75℃之间。在印刷案例中,只有案例二达到了温度要求。
通过水墨印刷案例,得知彩印包装厂对凹版水性油墨的选择和要求:水性油墨性价比要好,色浓度要高,色相稳定,高光泽,黏度要低,附着牢度要高,干燥要快,能够适应低、中、高速印刷的需要。彩印包装厂对凹版水性油墨印刷是认同的,接受的。
经生产印刷后,证明国产水性凹油墨其性能已完全满足凹印机生产中的要求,在附着牢度、干燥速度、色浓度和光泽度等主要性能指标上已达到要求。
    五、塑料薄膜水性凹版油墨使用注意事项
 1、使用前需用洗衣粉水、清水彻底清洗印版、刮刀、墨槽等,不得有任何残留物。需用塑料膜隔离覆盖原墨槽。
 2、使用前用纯净水调节油墨粘度,控制查3粘度:10~20s/25℃,添加量为水墨的5%~10%。调好粘度后,在印刷中不要往墨中加水,如加新墨应再次调节粘度,以保持印品前后颜色一致。
 3、印版采用电雕版或激光雕版,版深在15~25um之间为宜。版浅能提高印刷速度并节省用墨。原版深度不变也可以印刷。
 4、烘干温度50~70℃为宜,风量要大,以便油墨迅速干燥。烘箱要进行技术改造。
    5、水墨入槽后,让印版空转5min,起到润湿印版和搅拌作用。如观察印品临时停机,勿使印版停止转动,以免造成塞版,如塞版可用专用洗版液清洗。
 6、印刷中如水墨pH值有改变,可加入专用pH值调节剂,保持pH值不变。
7、塑料水墨产品勿与其他类型油墨混合,以防因产品不相容造成报废。
六、成本测算
1、氯化聚丙烯油墨售价20~30元/kg左右,加溶剂后30元/kg左右。醇酯型油墨售价30元,加溶剂后40元/kg左右。水性油墨售价30~45元/kg。由于水墨印版浅,版深10~30um,水墨每平方米耗墨量是溶剂型油墨的75%左右,实际成本30~33.75元/kg。用水性凹印油墨印刷使用实际成本与醇酯型油墨和溶剂型油墨相比大体相等,其优异的性价比应该是彩印包装厂最佳的首选。
七、塑料薄膜水性凹版印刷油墨使用现状及应用前景
    1、目前一些大的软包企业印刷中使用了醇溶油墨,少量的企业使用了水性油墨。油墨企业实际上还是在生产销售溶剂型油墨。由于水性油墨生产技术难度高,目前国内油墨生产商还没有生产出性价比更好的水墨可供彩印包装厂广泛选择。也有企业已能生产出较成熟的产品,印速可在30~120m/min,其它性能如附着牢度、耐水性、光泽、流动性和印刷适性方面,都已达到或超过溶剂型油墨。
   2、设备:原有凹印机烘箱烘道长度为1~1.5m,可加长烘箱。原印版均为深版,可改为浅版。原有墨槽无法清洗,原温控设施或不配套,如果要使用水墨,均需改进。
 3、政策法规:目前国内塑料凹印油墨的生产和使用有相关的法规,没有有效的约束力,彩印厂普遍也就没有改变原生产状况的紧迫性,或有规定也执行不力。
    4、油墨生产供大于求,造成了无序价格竞争,重成本而轻质量,牺牲了环保要求,只要价格略高,就不愿采用。
    5、彩印厂凹印机长、操作工不熟悉、不适应而不愿采用,尤其是采用计件计酬的工厂。
塑料薄膜水性凹版油墨是替代溶剂型油墨、减少醇溶型油墨的替代品,是凹版印刷发展的必然趋势,目前塑料水墨的最新进展是:环保无毒水性油墨。其重金属离子含量完全达标。高固含量低粘度、印刷适性好,适合中低速印刷机使用。附着牢度好,耐水极佳。色彩鲜艳,高光泽。尤为重要的是它的综合使用成本等于或小于溶剂型油墨。这些新的进展也为塑料凹印水墨的推广使用奠定了坚实的基础。
在生产实践中,笔者深深感到传统凹版印刷对生产环境的污染和毒害,作为包装印刷行业的从业人员,每个人都应该有强烈的环保责任感,都应该为整个行业的绿色进程添砖加瓦。
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