環保型水性油墨的研究與市場展望

馬順堃，王雅婷，汪子寧，郅 云

（內蒙古工業大學，內蒙古 呼和浩特 010050）

0 引言

眾所周知，面向廣大國民出售的很多商品都離不開包裝，如飲品、食品、煙酒和玩具等，這些商品包裝都需要相應的印刷，水性油墨就是其中較為常見的一種包裝印刷材料。環保型水性油墨不具腐蝕性，不易燃也不易爆，而且沒有難聞的刺激性氣味和有毒物質，無論是對接觸它的人還是它對環境，都沒有什么危害。這種油墨在實際應用中完全可以借助乙醇或者是自來水進行稀釋，即使是在印品干燥以后也沒有什么有毒有害的物質殘留在其中，有著極高的安全性。作為一種包裝印刷材料，切實應用在與廣大民眾息息相關的生活常用品上是沒有問題的。我國環保型水性油墨相較于國外來說起步較晚，進口量也就相對較多，但發展至今已然相對市場化和規范化，我國在該類產品的研發工藝上也一直在尋求新的突破，其發展前景還是較為廣闊的，有著很大探究價值。

1 環保型水性油墨的基本概述

1.1 水性油墨

水性油墨又被稱作水墨，廣泛地應用在很多有著較高衛生要求的包裝印刷中，像煙酒、玩具和食品等。柔性版水性墨又被叫做液體油墨，經由多種成分一起加工而成，像水溶性樹脂、溶劑等。

1.2 主要成分

1.2.1 水溶性樹脂

無論是水溶性樹脂還是水分散性樹脂，都是水性油墨不可或缺的連接料組成，其在很大程度上影響著油墨干燥性、光澤感、附著力以及粘度，這些影響著印刷適應性[1]。一般紙箱對于油墨的耐水性以及光澤感沒有較高要求，進而我國在油墨連接料的選擇上常選松香改性馬來酸樹脂，但檔次高一些的包裝印刷就不再適用了。此外，還有可溶性略差、印刷適應性略低但穩定性好一些的氨基甲酸乙酯樹脂，還有經處理后完全能夠溶于水的一些高分子樹脂，像水性氨基樹脂、羧甲基纖維素和苯乙烯改性馬來酸樹脂等等。各種各樣的水溶性樹脂自身特性不同，勢必會對水性油墨在實際使用中產生不同影響，在水、熱、化學、污染等多方耐受性以及光澤度的綜合考量下，發現水溶性丙烯酸改性樹脂的性能相對較好，用其作為連接料對于提高印刷質量有很大幫助。

1.2.2 顏料

如今隨處可見的包裝印刷大多是五顏六色的，這些呈現在眼前的色彩都是顏料發揮的作用，無論是有機還是無機的顏料都可在水性油墨中得以應用。一般來說，水性油墨當中的樹脂成分基本上是堿溶性的，所以顏料成分一定要具有耐堿性。由于其顏料在分布密度、水面張力等多種因素影響下，有一定分散難度，進而對油墨酸堿度、粘度以及穩定性有所影響。為了提升顏料和水溶性樹脂的親和力，讓油墨更具穩定性，會添加一些表面活性劑。除此之外，無論是水墨的酸堿度，還是其粘度都要做好精確控制，因為一旦其pH 值超過9.5，那么太高的堿性會使其粘度大大減少，不僅使得其干燥緩慢，而且耐水性也會大大降低，如若其pH 值在8.0 以下，那么太低的堿性又會使其粘度大大增加，不僅使得其干燥過快，而且也容易起泡或臟版。所以，綜合考量下，要選用那些粘度不太高、色澤艷麗并有著穩定體系的水墨顏料。

1.2.3 助劑

水墨性能也需要一些助劑的支撐，像消泡劑和水墨穩定劑就是其經常使用的兩大助劑，此外還有交聯劑、防腐劑、增滑劑、分散劑和流平劑等等。一般來說，消泡劑用量在1%～2%之內，主要是為了除去水墨里的泡沫，而水墨穩定劑大多使用一些乙醇胺或者是氨水等，既能對水墨酸堿度進行調節，又能降低水墨粘度，可以極大地規避運輸或者貯藏時水墨的發霉，這些助劑都需科學使用。

1.2.4 溶劑

環保型水性油墨主打的就是其無毒性，純凈水、異丙醇、乙醇或丁醇等都可成為其溶劑，不僅無毒無害，而且還可溶解水溶性樹脂，調節水墨粘度和干燥速度，增加顏料分散性，以此確保水墨穩定性、印刷適應性，并抑制發泡。

1.3 生產工藝

環保型水性油墨的生產首先把上述水墨主要成分進行混合，然后借助高速分散機對其進行分散、研磨和攪拌成為色漿，之后把助劑、溶劑以及做好的色漿攪拌均勻，借助分散研磨讓其有著色力、光澤度以及細度，最后經過過濾包裝成為水墨產品，如圖1 所示。

圖1 水墨生產流程圖

1.4 發展現狀

水性油墨最早于20 世紀60 年代經國外研究出來后并逐漸開始使用，開始時使用的連接料成分主要為酪蛋白，主要在低端包裝上使用[2]，到了20 世紀80 年代，環保型水性油墨這種概念才開始被國外一些國家提出來，此后國外超八九成凹印和柔性產品都采用水性油墨進行包裝印制。我國水墨相較于國外而言發展較晚，最早由新加坡帶入我國，此后我國經過堅持不懈地研發、借鑒和改良，終于有了自己的水墨產品[3]，但當時市場上還是以進口為主，直到我國出臺了相應的水墨標準，才令其真正邁向市場化和規范化。

2 環保型水性油墨在實際中的應用

2.1 柔性版印刷

由于柔版印刷主要使用橡膠凸版印版或者是柔性感光樹脂版，印刷使用的油墨必須是對版材沒有腐蝕性的，由于該印刷方式的環保性符合潮流，在全球得到了廣泛應用和發展。柔性版印刷當下較多應用于瓦楞紙箱上，主要應用水性油墨進行印刷，見圖2。

圖2 柔性版印刷的電飯煲瓦楞紙箱

起步較晚的我國五成左右的瓦楞紙箱都是用此方式進行印刷的，起步較早的發達國家則超過了九成[4]。除此之外，柔性版印刷在我國的一些煙酒、食品的標簽上也得到了廣泛應用，尤其是低端的窄幅標簽。無論是國內還是國外，都在對水墨如何更好應用在柔性版印刷中進行著一系列研究，終于發現在其中增添支化聚甘油，能夠在很大程度上增加油墨密度和耐磨性，而借助超支化聚酯多元醇系列產品中的Bolton P1000 以及Bolton P500 可改變油墨特性，提升其在塑料薄膜之上的固色度和光色度。

2.2 凹版印刷

水性油墨也應用在很多凹版印刷中，像紙張印刷、塑料印刷都可看見水墨的身影。因為紙張印刷當中很少會有墨層很久才干的問題，其印刷技術也就較為成熟一些，盡管其相較于應用溶劑型油墨而言，沒有那么高的色彩鮮艷度，但水性油墨的環保性是毋庸置疑的，還是有著較好應用前景的[5]。在塑料印刷當中，以往應用的一些溶劑型油墨也逐漸被水性油墨替代。溶劑型油墨在塑料凹印當中有著不小的污染性，這無疑是與當下提倡的環保理念是背道而馳的，或早或晚都會被水性油墨這種相對環保的油墨所取代。

塑料本身沒有什么吸收性，在進行塑料凹印時，如何令水性油墨這種沒有揮發性有機溶劑的印刷材料在塑料之上仍有較好附著力以及流平干燥性，便是其實際應用中不得不面對的難題。水性油墨要想徹底取代塑料凹印當中應用的溶劑型油墨還是存在不小技術難度的，而且還要提升一下其印刷適性，像光澤、干燥和附著等性能都是水性油墨切實應用到塑料凹印當中時要解決的問題，無論是印刷設備，還是印刷技術的改良，都要綜合考慮塑料凹印與水性油墨相應特點，以此做出科學合理的改良。

2.3 數字印刷

數字印刷中應用水性油墨，主要是在熱壓式的噴墨印刷中，而今無論是數字印刷的技術，還是數字印刷所占領的市場都發生了很大變化，很多行業都愈發重視并切實應用起了環保型水墨，像電極行業、導電薄膜行業等等，國內外的研究人員都在針對于此進行積極研發，而今已然出現了適用于太陽能電池的導電膜以及涂層，諸如此類的研發都是把能導電的水性油墨以噴墨方式置于承印物體的表面?？v觀當下的數字印刷，水墨在很多特殊行業的應用也多了起來。

3 環保型水性油墨的市場展望

經過上述對環保型水性油墨在實際應用中的分析，不難發現當下的柔性版印刷以及凹版印刷是其最為主要的市場，無論是柔性版印刷，還是凹版印刷都以包裝為主，像煙酒、玩具和食品等，這些產品的包裝占據了其中很大一部分市場份額。自從我國大力倡導并積極推進環保以來，廣大國民的環保意識有了大幅提升，人們日漸意識到周邊的生態環境對于生產生活、工作學習乃至經濟發展的重要性，大家都迫切地希望環保型印刷材料的推廣應用，在最大程度上減少其對環境帶來的一些污染。

自環保型水性油墨切實應用到柔性版印刷之中以來，其在環境改善上所做出的貢獻是大家有目共睹的，最近幾年在全球的發展勢頭也是較為迅猛的。一些發達國家超九成的柔性版印刷制品、八成左右的凹版印刷制品都是應用環保型水性油墨[5]。如今我國在柔版印刷方面的生產線有上百條，每一年都需要幾十萬噸的水性油墨來輔助生產，總體來說，環保型水性油墨的整個市場潛力還是非常之大的。

水性油墨在全球得到了推廣，正在替代先前沒有環保特性的溶劑型油墨，將環保型水性油墨切實應用到諸多包裝印刷已經是大勢所趨?？v觀國際上的包裝印刷，水性油墨正在由先前顏色單一的瓦楞紙箱印刷轉向多種顏色和基材的多元化印刷。國外已經有一些國家明令禁止繼續使用含有苯等毒物的溶劑型油墨，倡導大家使用環保型的油墨[6]，現如今許多國家都紛紛響應環保的號召，在諸多方面的印刷都在積極應用環保型水性油墨，我國當然也加入了其中，在食品等印刷包裝上制定了規定，這無疑是對環保型水性油墨的巨大肯定，相信隨之而來，水性油墨的市場份額將不斷增大。

我國當下生產油墨的現有企業上千家，大多數企業一年就可以生產成百上千噸油墨，我國華東以及華南這兩大區域是消耗水墨較多的地方，大概占據了全國市場的七成以上，并且還在增長。我國環保型水墨走到今天已然改變了先前過于依賴進口的情況，日漸自給自足，水墨國產質量完全經受得住考驗，滿足了國內市場的旺盛需求。在紙箱、食品等一些柔性版印刷當中，可以經?？吹江h保型水性油墨的身影，在該領域的應用已經較為成熟的，很多特殊行業也有著不小的需求，并呈上升趨勢。

當下的凹版印刷也在積極尋求更好的環保型水墨去替代先前的溶劑型油墨，盡管還未實現完全替代，但其發展前景還是看得到的。一方面，環保型水性油墨在而今的印刷領域里擁有著較為廣闊的市場，柔性版印刷占據了其中的大部分，其增長率在5 個百分點左右，盡管塑料凹印在對該環保水墨實際應用時存在一定技術難點，但全球對環保與日俱增的重視使得其市場發展狀態還是較為穩定，一些權威人士也指出，網印技術日后會得以快速發展，其市場份額以及發展空間也會隨之提升，這些對于整個印刷行業的長足發展來說都是很大的機遇；此外，環保型水性油墨也會帶動相應的科研發展，就拿柔性版印刷來說，其無論是技術還是實際應用都是相對成熟的，進而我國很多油墨廠家在相應的配方上已然自主產權化，不過一些水墨原料還是要依靠進口，國內原料當下還沒有辦法徹底滿足水墨制備所有要求，特別是在一些性能方面有特別要求的，想要完全實現國產化還有一段路要走。

我國從事該方面研究的工作人員，有必要以環保型水性油墨原料為切入點，努力研發一些能夠切實應用的新材料和工藝，盡可能提升水墨自身性能。尤其是在塑料凹印方面更要加緊研發。盡量對水墨光澤度以及流平干燥性作出優化改進，還應持續研發新的原輔材料，借助改良后的技藝來提升其使用效果，而除此之外的特殊行業也不能松懈水墨研發，要拓展研發思路，積極尋求環保型水性油墨的更好發展。

4 結語

環保理念如今已經深入到了廣大國民的心中，我國各行各業都在積極尋求綠色發展，對于印刷業來說也同樣如此，盡可能依托環保理念才能讓印刷業走得更遠更穩。我國對于印刷的需求很大，要想成為印刷強國，就要切實應用環保型水性油墨這種沒什么污染的印刷材料，走綠色可持續發展道路。相關科研部門以及企業更要緊跟環保的發展步伐，持續應用環保水墨并尋求更高發展。