PF2012 年 1 月
第 15 卷 第 1 期
造成油墨分层的原因有很多，一般在水性油墨中， 主要的原因有 4 点：一是生产前，各助剂选择不当，造
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成助剂间的化学反应，从而导致水性油墨体系不稳定， 尤其是分散剂的选择至关重要；二是因为水性油墨所 使用的树脂乳液和乙醇等溶剂不容，造成破乳，导致分 层；三是因为水性油墨生产过程中，颜料研磨没有达到 一定的细度，导致颜料在体系中密度过大，造成沉淀、 分层；四是因为生产出的水性油墨体系黏度低，尤其是 当稀释后，放置一段时间容易发生分层现象，可以通过 补加适当的增稠剂g Orientation
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凹版水性油墨的制备及印刷适性分析
张 彪，胡更生，李 阳
（杭州电子科技大学包装印刷材料适性检测实验室，杭州 310018）
摘 要: 自制了一种红色凹版水性油墨，探讨了水性油墨的制备工艺。利用旋转流变仪、刮板细度计、pH 计等设备对水性
从表中的数据可以得到，加入稀释剂后能明显降 低原墨的黏度，尤其是当加入 10%的稀释剂后，体系 黏度降低最明显。这可能是因为，未加稀释剂的原墨是 一个稳定的胶状体系，颜料粒子均匀地分布在树脂乳 液中，并在各种助剂的作用下稳定共存。当有稀释剂加 入后，乳液被稀释，造成体系膨胀，黏度迅速下降。继续
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图 2 所示为 25 ℃室温下，原墨/稀释剂分别为 100/0 和 70/30 的样品，其剪切黏度随剪切速率的变化 曲线。从图中可以看到，随着剪切速率的增加，黏度逐 渐降低。以 100/0 的样品为例，剪切速率由 0.1 s-1 增加 到 100 s-1，黏度由 2.55 Pa·s 降低到 0.5 Pa·s，并且在 低剪切速率下黏度降低迅速，而在高剪切速率下，黏度 变化很小，基本稳定在一个固定值。尤其是当剪切速率 > 50 s-1 后，黏度基本维持在 0.5 ~ 0.6 Pa·s，表现出牛 顿流体的特征。
采用 pH 计，在 25 ℃条件下，分别测定原墨/稀释 剂为 100/0 和 70/30 样品的 pH。结果显示，未加入稀 释剂的样品，其 pH 为 9.2，比较有利于原墨的长期保 存；当加入 30%的稀释剂后，体系的 pH 为 8.3，具有较 好的稳定性和印刷效果。 2.4 细度
细度是指油墨中颜料、填充料等团体粉状物质颗 粒的大小与颜料、填充料分布于连结料中的均匀程度， 水性油墨中主要指颜料颗粒的大小。颜料的细度取决 于色浆的研磨程度，直接影响到体系的分散稳定性。研 磨不充分，造成粒子密度大，在油墨体系中易发生沉 降；粒子过小，颜料粒子比表面积增大，极性大，造成颜 料难以润湿，不易分散。在水性油墨中，颜料细度要求 低于 20 μm。
ZHANG Biao, HU Geng-sheng, LI Yang (Packaging and Printing Materials Printability Testing Laboratory,
Hangzhou Dianzi University, Hangzhou 310018, China)
参考文献：
[1] 周岱子，宋胜梅，董川.水性油墨发展综述[J].化工科技市场， 2007，30（12）:6-10.
[2] 侯玲玲.水性油墨性能及应用分析[J].网印工业，2007（3）: 24-27.
Abstract: A kind of red intaglio water-based ink was prepared and the preparation process of water-based ink was discussed. The viscosity, fineness, pH value, dispersion stability and drying property were test re－ spectively with rotary rheometer, fineness dispersion meter, pH meter, and the printability of ink was studied. Key words: water-based ink; preparation technology; printability
2 水性油墨印刷适性分析
油墨的印刷适性指印刷油墨与印刷条件相匹配， 适合于印刷作业的性能，是衡量油墨质量最重要的指 标。通过测试水性油墨的黏度、分散稳定性、细度、pH、 干燥性等性能，可以很好地评价水性油墨的印刷适性。 2.1 黏度
黏度是流体阻碍分子间相对运动的内部阻力的量 度，是水性油墨应用中最主要的控制指标。在凹版印刷 过程中，水墨黏度过高会出现脏版、糊版、拉毛等现象， 导致油墨转移较差。黏度过低又无法达到印刷要求的 色浓度，出现网点发虚发白等问题。影响水性油墨黏度 的因素主要有：稀释剂用量、pH、温度、浓度等。
水性油墨对初干性的要求为 20 ~ 40 μm，对彻干 性要求不超过 100 s。在 25 ℃室温条件下，对原墨/稀 释剂为 70/30 的样品进行测试，结果显示水性油墨的 初干性为 22 μm，彻干时间为 58 s，比较符合凹版印刷 的条件要求。
3 结语
探讨了水性油墨的制备工艺，主要有色浆预分散、 研磨色浆、油墨制备和调配稀释剂 4 部分。并对自制水 性油墨的黏度、分散稳定性、细度、pH 和干燥性等性能 测试分析，结果表明：自制红色水墨是一个均匀稳定的 分散体系，放置 3 周后，性能稳定；原墨/稀释剂比例为 70/30 的样品，黏度为 18.3 s，pH 为 8.3，颜料细度为 15 μm，初干性为 22 μm，彻干时间为 58 s，符合凹版印刷 对于水墨的印刷适性要求。
0 引言
水性油墨是由颜料、水溶性树脂、表面活性剂以及 相关添加剂经复合研磨、分散加工而成的混合体系，具 有安全、无毒、环保等优点。溶剂型油墨在印刷生产和 产品使用过程中会挥发苯类等有机溶剂，不仅危害人 体健康同时严重污染环境[1-3]。随着环境的日趋恶化和 人们对生存环境的日益关注，水性油墨已经成为当今 研究的热点，水性油墨的开发和推广势在必行[4-5]。
利用刮板细度计，在 25 ℃条件下，对原墨/稀释剂 为 70/30 的样品进行测试，测试 3 次取平均值。结果测 得颜料细度为 15 μm，符合水性油墨对于细度的要求。 2.5 干燥性
干燥性是影响水性油墨印刷质量的又一重要指 标，干燥速度需适应印刷条件。干燥过快，油墨转移不 良，易造成堵版、干版等故障，印迹边缘会出现锯齿状；
pH 是水性油墨体系中又一个重要的控制指标。体 系要求 pH 一般呈碱性，这是因为树脂乳液多采用阴 离子型乳化剂，只有在弱碱性环境下才稳定；此外，在 碱性环境下会避免一些颜填料因遇酸而分解，造成水 性油墨变质；并且水性体系在碱性环境下具有良好的 机械稳定性和贮存性能。经验表明，在实际生产中油墨 的 pH 应控制在 8.0 ~ 9.5。
干燥过慢，又易造成印刷品背面蹭脏并影响叠印效果， 同时制约印刷作业效率[7]。水性油墨以水代替了大量 的有机溶剂，因水的挥发比溶剂慢，长期以来干燥速度 慢一直是制约水墨使用的难题[8]。水性油墨的干燥包 括挥发、渗透、结膜 3 种方式，其中树脂乳液的成膜是 影响水墨干燥速度的最主要因素。试验采用的水性丙 烯酸树脂乳液通过自交联反应，具有干燥快，成膜光泽 度高的特点，有效克服了水性油墨干燥慢的弊端。此 外，稀释剂中乙醇的比例和体系的 pH 等都会影响体 系的干燥性。
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3）油墨制备 将研磨好的色浆与自制树脂乳液按 1 ∶ 2 的比例 混合，倒入分散搅拌机中。先以 800 r/min 低速搅拌约 30 min，使浆料和乳液混合均匀，接着以 1 500 r/min 高速搅拌，期间加入消泡剂、增稠剂、润湿剂等助剂。搅 拌约 2 h 后，缓慢降至低速，加入 pH 调节剂，使体系 的 pH 稳定在 8 ~ 9 的碱性环境下。30 min 后停止搅 拌，用 200 目的滤网将原墨过滤 2 ~ 3 次，以除去墨 皮、玻璃珠等杂质。 4）调配稀释剂 将乙醇和水按 4 ∶ 6 的比例调配成稀释剂，分别调 配原墨/稀释剂比例为 90/10、80/20、70/30、60/40 的 4 种样品并混合均匀，用 4# 福特杯测定稀释后水性油墨 的黏度，根据测试结果，比例为 70 ∶ 30 时效果最佳。
评价体系分散稳定性的方法有多种，如：目视观察 法、电子显微镜观测法、粒度分布测试法、吸收光谱测 试法等[6]。其中目视观察法是将制备好的分散系放入 透明容器中静置，定时观察分散粒子有无沉淀现象发 生，或者分散介质与分散粒子间有无分层现象出现，该 方法最为直观便捷。结果表明：自制水性油墨，颜料粒 子分散均匀，放置 3 周后没有出现沉降、分层、絮凝等 现象，是一个分散性较好的稳定体系。 2.3 pH
油墨的黏度、细度、pH、分散稳定性、干燥性等进行测试，研究了油墨的印刷适性。
关键词：水性油墨；制备工艺；印刷适性
中图分类号：TQ638
文献标识码：A
文章编号：1007－9548（2012）01-0019－03
Preparation and Printability Analysis of Intaglio Water-based Ink
分别采用 4# 福特黏度杯和 AR-G2 旋转流变仪测 试水性油墨的黏度。表 1 所列为室温 25 ℃下，不同比 例的水墨样品，用 4# 福特杯测试的黏度，每组水墨样 品测试 3 次后取平均值。
表 1 4# 福特杯测试的水性油墨黏度（25 ℃）
原墨/稀释剂 1
黏 度/s
2
3
平均
100/0
74.0
70.0
2.2 分散稳定性 水性油墨是由颜料、连结料和各种助剂制成的稳
定分散体系，颜料粒子在体系中的分散稳定性直接影 响水墨的性能。稳定的水墨体系，印刷涂布均匀，转移 性好且能较长时间贮存。