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(shì)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(yùn)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(jī)溶劑，配以有耐高溫性能的有機(jī)顏料經(jīng)均勻攪拌,、分散研磨,、調(diào)粘對(duì)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(diǎn)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(diǎn)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(jī)速和版深,；④印品能耐高溫蒸煮，一般單組分使用時(shí)可水煮達(dá)（90～100）℃、高溫蒸煮達(dá)（100～120）℃,；雙組分印刷時(shí)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(jì)注意要點(diǎn)
3.1 連結(jié)料的選擇
油墨的粘度、流動(dòng)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(diǎn)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(shí)名為氯乙烯（VC）和醋酸乙烯（VAC）的共聚物,，它實(shí)質(zhì)上是干燥的漆基，在配方中所含的揮發(fā)性有機(jī)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(diǎn)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(shí)，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(duì)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(chǔ)油罐存放待用,。
聚氨酯塑料(PU)，化學(xué)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(jī)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(tuán),，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(jìn)一些重要的分子官能團(tuán)，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(qiáng)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(jì)高溫耐蒸煮凹版塑料復(fù)合油墨配方時(shí),，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(shí),，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(duì)顏料的潤濕性良好，光澤度高等性能。現(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(duì)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(jì)價(jià)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(duì)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敗,；⑦其它物化性能,，如耐光、耐熱,、耐溶劑,、耐酸堿、耐遷移等各項(xiàng)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(biāo)準(zhǔn),，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(yàn)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(lán)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(xì)小的顆粒，均勻地分布在油墨的連結(jié)料中,，以期得到一個(gè)穩(wěn)定的懸浮混合體系,。油墨中的顏料分散相當(dāng)復(fù)雜，一般認(rèn)為有潤濕,、粉碎,、穩(wěn)定三個(gè)相關(guān)過程。潤濕是指用樹脂液,、有機(jī)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(jī)械力把凝聚的2次團(tuán)粒分散成接近一次粒子的細(xì)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(shí)質(zhì)是一種特殊的表面活性劑,，對(duì)顏料兼?zhèn)錆櫇窈头稚纱蠊δ?。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(qiáng)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(dòng)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5mm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(dāng)塑料薄膜印刷上油墨收卷長時(shí)間放置時(shí),，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(qiáng)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(diǎn)高,、硬度強(qiáng)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(dòng)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(jī)溶劑做成膏體,，在做墨的調(diào)粘對(duì)色階段添加，但是這樣做就要防止某些滲透力強(qiáng)的有機(jī)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(shí),，由于積聚靜電會(huì)引起偏移、模糊,、斑點(diǎn),、胡須、邊緣排斥等問題,，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)l(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(jí)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(jī)溶劑,，商品是以含有活性物30%～60% 不等的有機(jī)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(duì)墨性無任何不良影響,。
3.6 附著力促進(jìn)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(jìn)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(qiáng)分散效果和流動(dòng)性。氣相二氧化硅粉末,，也叫啞光粉,，一般經(jīng)過有機(jī)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(xì)度；②改善油墨在上機(jī)印刷時(shí)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(jī)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(dāng)油墨被印刷在承印物表面上時(shí),，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(gè)階段：第一個(gè)是“濕階段”,，受表面層控制,；第二個(gè)是“干階段”，溶劑揮發(fā)速率受溶劑在整體墨膜里面擴(kuò)散所控制,。有真溶劑時(shí),，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(shí)，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(dòng),，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(duì)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(jī)溶劑,。其中苯類和醇類對(duì)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(qiáng)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(gè)良好的流體狀態(tài),，保證印刷工作的順利進(jìn)行。