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水性油墨的现状以及发展研究发布时间：2021-07-14T03:09:02.847Z 来源：《中国科技人才》2021年第11期作者：马顺堃何理[导读] 需要应用到水性油墨的主要领域主要有柔印和凹印。
在凹印方面，美国有80%的凹印印刷使用水性油墨，有40%的塑料印刷使用水性油墨，凹版印刷使用水性油墨的占比越来越高，在英国，已经明令禁止印刷的时候，使用溶剂型油墨，国内使用水性油墨印刷的占比也有35%，这些都使得水性油墨的优点被越来越多的人看到，也就使得人们越来越需要具备优良性能的水性油墨。
内蒙古工业大学摘要：本文主要针对当前使用的水性油墨展开了分析，对水性油墨的现状以及发展的趋势进行了详细的介绍，并结合实际的问题，提出了几点解决办法，希望可以促进水性油墨的发展。
关键词：水性油墨；印刷；现状及趋势引言：需要应用到水性油墨的主要领域主要有柔印和凹印。
在凹印方面，美国有80%的凹印印刷使用水性油墨，有40%的塑料印刷使用水性油墨，凹版印刷使用水性油墨的占比越来越高，在英国，已经明令禁止印刷的时候，使用溶剂型油墨，国内使用水性油墨印刷的占比也有35%，这些都使得水性油墨的优点被越来越多的人看到，也就使得人们越来越需要具备优良性能的水性油墨。
一、水性油墨的发展研究（一）水性油墨在国外的发展研究水性油墨出现的时间已经比较长了，在上世纪60年代，就已经有人开始进行对水性油墨的研究，其研究主要可以概括为两个阶段，最初是将马来酸改性树脂作为水性油墨的第一代连接料，使用松香的水墨产品是水性油墨的第一代产品，随着材料的进步，使用溶剂型苯乙烯丙烯酸共聚树脂作为水性油墨的第二代油墨连接料，而第三代油墨，也就是现代阶段的油墨，主要使用的材料是聚合乳液树脂，目前这种油墨使用的范围越来越广泛。
在最初的设计中，关键研究的内容是对水性连接料的开发设计，但是，伴随着聚合乳液树脂在油墨中的应用，使得水性油墨的干燥性以及光泽性都有了一定程度的提高，这一原因使得水性油墨的技术得到了一定的发展，使得水性油墨进了全新的发展阶段。
水性油墨的研究现状及其发展趋势时劲松; 周国强【期刊名称】《《染整技术》》【年(卷),期】2019(041)009【总页数】5页(P6-10)【关键词】水墨; 环保; 连接料; 印刷【作者】时劲松; 周国强【作者单位】无锡洪汇新材料科技股份有限公司江苏无锡214196【正文语种】中文【中图分类】TS194.2随着中国经济的快速增长，人民生活水平显著提高，环保意识逐渐加强，消费者对食品、医药、烟酒、化妆品、玩具等包装用油墨提出了更高的要求。
近年来，政府和社会各界高度重视“环保印刷”、“绿色印刷”，相继颁布了《国务院大气污染防治行动计划》和《挥发性有机物污染物（VOCs）污染防治技术政策》等文件，将对VOCs的排放与控制纳入规范化管理[1]。
水性油墨（简称“水墨”）是以水作为溶剂配制而成的油墨，水的质量分数一般要超过70%才能称之为水墨。
作为新型“绿色”印刷材料[2-3]，水墨具有2个显著的特点：一是黏度低，流动性好；二是不使用有机溶剂，这对于环保及身体健康很重要。
水墨虽然有着十分明显的优势，但目前国内生产的水墨普遍具有干燥速度慢、抗水抗碱性差、光泽度低等缺点，这抑制了其快速发展和运用。
通过查阅大量文献，本文指出了水墨应用市场未来的发展方向，从而促进我国水墨印刷市场的健康发展。
1 国内外水墨的发展状况1.1 国外水墨的发展国外对水墨的研究始于20 世纪60 年代，先后经历了3 个阶段：（1）以松香、马来酸改性树脂为连接料的水墨产品；（2）以溶剂型苯乙烯-丙烯酸共聚树脂为连接料的水墨产品；（3）以聚合乳液树脂为连接料的水墨产品。
在第一代产品中，水性连接料树脂的设计和开发是水墨发展的技术关键[4]。
随着丙烯酸-苯乙烯共聚制备具有核-壳结构和网状结构的聚合乳液树脂投入使用，在很大程度上改善了油墨的光泽度，提升了干燥性，还促进了水墨的发展，使其进入了一个全新的发展阶段[5]。
20世纪80年代，欧美国家率先提出、倡导绿色印刷；2000 年，英国立法禁止使用溶剂型油墨印刷食品包装薄膜；21 世纪初，美国就规定了柔印水墨是唯一一种经美国食品药品协会（FDA）认证的无毒油墨。
书山有路勤为径；学海无涯苦作舟
凹版复合塑料薄膜油墨QB/T 202494（中）
5.8.2.7输液瓶：容量30OmL，密团用顺丁橡胶反口塞。
5.8.2.8直筒吸量管：10mL。
5.8.2.9医用注射器：1mL。
5.8.2.10不锈钢镊子。
5.8.2.11干燥器：Φ300mm，内装干燥硅胶。
5.8.3仪器
5.8.3.1恒温烘箱：0～200℃，灵敏度±1℃。
5.8.3.2定时钟。
5.8.3.3微量进样器：1μL。
5.8.3.4气相色谱仪：具有氢火焰鉴知器。
5.8.4试剂
5.8.4.1丙酮（分析纯）。
5.8.4.2乙酸乙酯（分析纯）。
5.8.4.3丁酮（分析纯）。
5.8.4.4异丙醇（分析统）。
5.8.4.5乙醇（分析纯）。
5.8.4.6甲苯（分析纯）。
5.8.4.7乙酸丁酯（分析纯）。
5.8.4.8二甲苯（分析纯）。
5.8.5标准溶剂曲线的制作
5.8.5.1对每一种溶剂用10μL微量进样器通过反口塞向输液瓶
注入1μL标准溶剂，然后在80±1℃恒温箱内保温20min后取出，隔日再
专注下一代成长，为了孩子。
2023年水性凹印油墨行业现状及前景：全球水性凹印油墨产量超过40万吨网讯，水性凹印油墨是一种环保型印刷材料，在环保政策日渐趋严和双碳目标背景下，水性凹印油墨受到市场的青睐。
近些年来市场规模呈现较快的增长态势进展，行业进展前景宽阔。
水性凹印油墨行业前景水性凹印油墨指的是一种使用水作为溶剂的凹印油墨，常用于包装、标签、印刷等行业。
与传统的溶剂型凹印油墨相比，水性凹印油墨具有环保、低挥发性、易清洗、不易燃等优点。
它可以应用于多种材料的印刷，如纸张、塑料薄膜、金属等，可以实现高质量、高精度的印刷效果。
作为印刷行业的重要组成部分，水性凹印油墨在市场中拥有宽阔的应用前景。
随着人们对环保和健康的关注度不断提高，越来越多的企业开头选择使用水性凹印油墨，以替代传统的溶剂型油墨，这也推动了水性凹印油墨的市场规模不断扩大。
依据水性凹印油墨行业市场分析的数据显示，2022年全球水性凹印油墨市场规模约为23亿美元，估计到2025年将达到30亿美元左右。
而在中国市场，水性凹印油墨也呈现出快速增长的态势，市场规模估计将保持每年10%左右的增长率。
水性凹印油墨行业的前景是特别宽阔的。
随着环保要求的不断提高，消费者对健康和平安的需求也越来越剧烈，这将使得水性凹印油墨在印刷行业中的应用范围连续扩大。
水性凹印油墨市场现状分析水性凹印油墨在当前市场上越来越受欢迎，由于它具有环保、平安、不易燃、易干燥等优点，可以替代传统的溶剂型凹印油墨。
此外，水性凹印油墨还具有优异的印刷效果和稳定性，在印刷品质上可以与传统油墨媲美甚至更胜一筹。
随着人们环保意识的日益增加，水性凹印油墨的市场前景非常宽阔，估计将会越来越受到消费者和制造商的关注和认可。
全球水性凹印油墨市场进展快速，市场供需维持着逐年递增趋势。
在2022-2022年，全球水性凹印油墨产量从30.7万吨增长到了40.8万吨，年均复合增长率约为7.4%;同一时间段，全球水性凹印油墨需求量从30.6万吨增长到了40.7万吨，年均复合增长率约为7.4%。
凹版塑料水性复合油墨发展瓶颈及其性能初步研究
摘要：本文详细分析了塑料凹印水墨的组成和性能，并指出要达到企业生产的要求，水墨的树脂应该怎样选择，包括连结料、颜料、助剂等物质的选择。
在塑料软包装产业高速发展的带动下，塑料薄膜油墨得到了快速的发展。
尤其是在2008年以来，在国家《食品安全法》和相关国家标准（GB9685-2008食品容器、包装材料用添加剂使用卫生国家标准，GB/T10004-2008包装用塑料复合膜、袋干法复合、挤出复合国家标准）的推动下，无苯型油墨逐渐替代了苯溶型油墨。
到目前为止，国内大中型包装企业也顺利完成了从苯溶型油墨到无苯型油墨的过渡。
但是这样的发展速度仍然跟不上人们对环境要求的期望，塑料复合膜油墨的绿色化之路依旧任重而道远。
随着包装行业VOCs治理进程的加快，塑料油墨水性化势在必行。
一、凹版塑料油墨在无苯化之后存在的问题
1、溶剂大量挥发依旧是对大气环境破坏和人类健康的巨大威胁，油墨中溶剂含量占总量的50%~80%，到目前为止我国每年估计有10~20万吨溶剂被排放到大气中。
无苯油墨中虽然不含有苯类物质，但是酯类及醇类溶剂对环境还是有一定的影响。
2、印刷残留对食品安全的副作用，目前用于食品包装的油墨依旧以溶剂型为主，酯类和醇类溶剂无法做到零残留。
3、生产过程对操作工人健康威胁虽然较小，但还是有一定影响。
由此可见，按照目前塑料复合膜油墨的现状，寻求水性油墨的技术突破，无论从食品安全、自然生态环境可持续性发展角度还是从经济角度都势在必行。
二、目前凹版塑料水性油墨应用现状和遇到的困难
从我国目前的使用情况来看，水墨主要使用在瓦楞纸、纸张凹版印刷以及部分柔版印刷，在塑料薄膜的凹印中很少使用。
但是，在塑料薄膜印刷中使用水性油墨却是凹印自身发展的内在要求。
一方面，在塑料软包装印刷中，凹印的优点非常显著：印刷图案鲜艳、表现力强；有很好的耐印率，可达到１００万印次以上；实现无接缝图像印刷。
另一方面，凹印带来的不利影响也很明显。
由于塑料薄膜印刷中使用了大量的有机溶剂，破坏环境，伤害人身健康。
但是水性油墨自身存在的诸多问题限制了其在塑料领域的发展：
1、油墨本身的两大技术性问题
第一个大问题就是色彩。
水性油墨本身对颜料的润湿性和展色性等性能，相对溶剂体系有较大的差距；同时塑料基材属于非吸收材料，由于水性油墨与基材表面张力的差距，导致了油墨在塑料基材表面的流平性与现有溶剂体系会有很大的差距。
第二个大问题就是干燥挥发性。
塑料水性油墨中水含量很高，同时塑料属于非吸收性基材，通过挥发方式干燥。
由于水的比热容较高，在挥发过程需要消耗大量的能量，因此在目前不改变印刷条件的基础上，塑料水性油墨的干燥就出现了大问题。
纯水性油墨在塑料等非吸收性基材上很难突破每分钟100m的机速。
除非通过加入部分溶剂来提高印刷效率。
2、印刷设备局限性
在印刷过程中，大多都是通过印后加热通风的手段促进溶剂挥发，使油墨得到迅速干燥。
然而在实际生产中由于印刷设备参差不齐，很多烘干设备通道较短或热量、通气量不足等问题使得塑料水性油墨无法正常替代目前溶剂体系油墨。
⑴设备改进：一方面改进目前印刷设备的烘道和排风系统，另一方面，也可以改变干燥方式，比如用红外干燥及电加热方式或者改用微波加热等方式。
⑵印刷工厂现有设备的淘汰或是改造等，会给工厂带来很大的压力。
3、印版等其它问题
（1）以往的印版深度大都在35~45um，改用水性油墨后为适应干燥速度的要求，必须将印版深度降到25um以下，这是为了让墨层更薄，然后干燥更快。
（2）凹印塑料水墨在应用的过程中比较复杂，因为以水做稀释剂，水的表面张力比较大，需要一些表面活性剂来调节张力，这样就牵涉到助剂之间、油墨性能之间平衡的问题，要求的技术难度就比较高。
比如要调节pH值，pH值不是用眼睛看就可以看出来的，要用仪器测定，这就给一线操作人员提出了相对高的技术要求及责任心。
因此现有的印刷操作人才的再培训也是个大问题。
三、凹版塑料水性油墨制作的初步研究
1、水性油墨的主要成分
水性油墨是由连结料、颜料、助剂等物质组成的均匀浆状物质。
连结料提供油墨必要的转移性能，颜料赋予油墨以色彩。
（1）连结料
水性油墨的连结料主要分为两种类型：水稀释型和水分散型。
前者可以使用的树脂类型有很多种，比如顺丁烯二酸树脂、紫胶、马来酸树脂改性虫胶、乌拉坦、水溶性丙烯酸树脂
和水性氨基树脂等。
水分散型的连结料是在水中通过乳化的单体聚合所得，它是两相体系，其中油相以颗粒状在水相中分散，虽不能够被水溶解，但能够被水稀释，所以也可以认为是水包油乳液型。
这些单体包括：甲基丙烯酸酯、丙烯酸酯、氯乙烯、丁二烯及其他乙烯酯等。
其中水性树脂的分类和举例可以参照下表一。
（水溶性树脂即水稀释型树脂，水溶胶树脂和水性分散树脂共为水分散型树脂的类型）
表一：水性树脂的分类和举例
根据树脂实验数据对比，对水性树脂的种类和性能总结如下表二：
表二：水性树脂种类及性能
根据表二中不同树脂的性能，结合塑料凹版里印复合油墨的特性，我们很容易看出，水溶性树脂适合作为颜料的分散树脂，而水性分散树脂更适合为凹版塑料复合油墨提供附着力、复合强度等，故应作为提供机械强度功能的连接料使用。
（2）水溶性树脂的选择(碱溶性)、色浆的制作
颜料分散测试配方：
35%树脂液：35
钛白粉：50
分散助剂：0.3
消泡剂：0.1
去离子水：14.9
pH调节剂：（调节pH值8~8.5）
“快手”研磨分散2小时
实验结果如下表三：
表三：不同水溶性树脂颜料分散效果
从表中可以看出，水溶性丙烯酸树脂是制备水性油墨色浆的优良材料。
（3）不同水性分散树脂的选择（水乳液），主要的成膜树脂，为复合油墨提供油墨的机械性能。
树脂测试配方：
水分性树脂：40
色浆：45
去离子水：14.6
消泡剂：0.1
活性剂：0.3
pH调节剂：（调节pH值8~8.5）
实验结果如下表四：
表四：水性丙烯酸与水性聚氨酯性能对比
由表可以看出，水性丙烯酸分散树脂制备的水性油墨，在复合结构上存在重大的缺陷，达不到目前溶剂型凹版复合油墨的标准。
而水性聚氨酯树脂可以很好地弥补这一缺陷。
2、颜料和助剂的选择
水性油墨树脂大多为碱溶性，故选用耐碱性好的颜料。
水墨中颜料的分布密度较溶剂型的差别大，使得颜料分散困难，影响油墨的稳定性、粘度和pH值。
通过添加表面活性剂来增加颜料和树脂以及树脂和水的亲和力，提高稳定性。
同时由于水墨与塑料薄膜的表面张力相差较大，需要通过助剂来改善水墨在薄膜基材上的流平。
另外消泡剂和稳定剂也必不可少。
四、需要解决的主要问题
除了印刷效果比不上溶剂型油墨以外，塑料凹版水性油墨最需要解决的问题是干燥问题。
塑料水性凹印油墨由于主要成分为水，且干燥方式主要是挥发干燥，也就是在印后油墨中连结料里面的溶剂或水分通过挥发的方式逸出，使油墨中固态的树脂和颜料留在承印物表面，达到墨层的干燥固着。
在印刷过程中，大多都是通过印后加热通风的手段促进溶剂挥发，使油墨得到迅速干燥。
然而在实际生产中由于印刷设备参差不齐，很多烘干设备通道较短或热量、通气量不足；再加上油墨中不含有机溶剂，比热容较高，使得油墨在印刷过程中不容易干燥。
目前只能调整印版雕刻深度，在水墨中加入醇类溶剂等方法来缓解干燥产生的问题。
目前市场使用的大部分塑料凹版水性油墨，为了增加流平性和解决油墨干燥问题在油墨中加入了大量的醇类溶剂。
在目前塑料凹版水性复合油墨在干燥问题没有得到解决之前，对国内中小型包装企业缓解国家VOCs排放政策带来的压力还是具有一定的积极作用，但是对于国内具有排放回收能力的一线主流包装企业，并不希望为此牺牲效能为代价。
因此，塑料水性复合油墨存在的诸多问题还需要大家努力探索，并在不断的生产中去积累经验和找到更完善的解决方案，为祖国的蓝天绿水，为振兴民族工业做出积极的贡献。
