淺談收縮標(biāo)簽印刷油墨的特性與應(yīng)用

　　前幾天一個(gè)朋友電話中問收縮標(biāo)簽可以印刷嗎？當(dāng)時(shí)腦海里立馬搜索收縮標(biāo)簽關(guān)鍵詞，收縮標(biāo)簽是一種采用專用油墨印刷在塑料膜或塑料管上的薄膜標(biāo)簽，在貼標(biāo)簽的過程中，當(dāng)加熱(70℃左右)時(shí)，收縮標(biāo)簽便會(huì)很快地沿著容器的外輪廓收縮，緊貼在容器表面，熱收縮膜標(biāo)簽主要有收縮套管式標(biāo)簽和收縮環(huán)繞標(biāo)簽。廣泛應(yīng)用于各種快餐食品、乳酸類食品、飲料、小食品、啤酒罐、各種酒類、農(nóng)副產(chǎn)品、干食品、土特產(chǎn)等的包裝。收縮膜標(biāo)簽市場(chǎng)的客戶群體主要是一些大型快速消費(fèi)品公司，如寶潔、聯(lián)合利華、上海家化等。

　　收縮標(biāo)簽是一種在生產(chǎn)過程中被拉伸定向，而在使用過程中受熱收縮的熱塑性塑料薄膜。因此無論采用哪種印刷方式進(jìn)行印刷，在表面圖案的設(shè)計(jì)前都要考慮到材料的橫、縱向收縮率，以及收縮后裝飾圖文各方向允許的變形誤差，才能保證收縮到容器上的圖案、文字、條形碼的準(zhǔn)確還原。在印刷油墨的特性與應(yīng)用中有哪些要求呢？

　　目前，用于收縮標(biāo)簽印刷油墨有：陽離子UV油墨、自由基UV油墨、溶劑型油墨及水性油墨。

　　一、陽離子UV油墨在熱收縮膜印刷領(lǐng)域使用較少，主要因?yàn)槠鋬r(jià)格太高，需要利用特定裝置，通過利用光引發(fā)劑在UV燈照射下，產(chǎn)生出酸性物質(zhì)來催化發(fā)生聚合反應(yīng)。陽離子劑誘發(fā)環(huán)氧基團(tuán)進(jìn)行連鎖反應(yīng)直至氧鍵斷裂或生成玻璃狀聚合物，鏈反應(yīng)中止。UV燈所發(fā)出的紅外線是控制反應(yīng)速度和反應(yīng)完全的關(guān)鍵。進(jìn)行陽離子縮聚反應(yīng)必須要充分了解薄膜性質(zhì)，避免油墨龜裂，保證油墨固化完全。

　　優(yōu)點(diǎn)：其反應(yīng)類型為典型的環(huán)氧基團(tuán)逐步開環(huán)聚合反應(yīng)，提高了油墨的有效成分含量，幾乎是完全轉(zhuǎn)化為墨膜。

　　缺點(diǎn)：（1）較長的反應(yīng)時(shí)間。由于陽離子縮聚反應(yīng)速度慢于自由基縮聚，所以需要較長的時(shí)間，墨膜在承印物交聯(lián)、附著，以降低承印物所受到的壓力，陽離子固化物的墨膜收縮率一般小于5%。

　?。?）由于反應(yīng)速度比自由基聚合慢，因此往往需要高溫固化。高溫固化加上低墨膜率收縮，往往會(huì)造成墨膜邊緣不平服、不光滑。一般來說，選擇80W以上的UV光源，才能保證陽離子油墨的固化快速完全，如低于此溫度，墨膜的耐久性、粘附性明顯下降，且氣味大。

　　（3）陽離子縮聚反應(yīng)會(huì)受大氣濕度的影響而終止。高濕天氣會(huì)導(dǎo)致油墨性質(zhì)參數(shù)的不斷變化。因此，溫、濕度控制系統(tǒng)是陽離子UV印刷必備的裝置。

　?。?）油墨成分選擇較難。首先，陽離子油墨基本成分的價(jià)格本身就高于自由基的。其次，由于堿性物質(zhì)會(huì)延緩甚至抑制反應(yīng)的進(jìn)行，所以油墨中此類物質(zhì)的含量不能過高。酸性物質(zhì)同樣不能過量使用，否則會(huì)使油墨黏度增大變成凝膠。為此，油墨工程師必須嚴(yán)格控制油墨成分中顏料的類型，對(duì)顏料進(jìn)行表面處理，使其pH值達(dá)到中性。所以，有許多顏料因無法滿足UV油墨流動(dòng)性和黏稠度要求而不能使用。

　　（5）對(duì)分散劑有很高要求。陽離子油墨對(duì)分散劑種類有著嚴(yán)格的規(guī)定，這又限制了油墨中顏料的添加量，致使印刷墨層色彩表現(xiàn)力差，圖文色彩不鮮艷。

　?。?）陽離子引發(fā)劑包含重金屬元素，還會(huì)生成釋放出少量的苯類物質(zhì)，既污染了環(huán)境，更危害了工人健康。

　　二、自由基UV油墨：自由基UV油墨裝置同樣是利用UV燈照射光引發(fā)劑來誘發(fā)丙烯酸鹽的連鎖縮聚反應(yīng)，直至自由基與顏料、氧氣、添加劑或其他自由基反應(yīng)，或玻璃化而終止鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。

　　一般情況下，油墨在UV燈照射下完成固化后會(huì)有少部分二次分裂，但其實(shí)很少有真正的后固化工序。所以，油墨在承印物上冷卻、附著時(shí)，會(huì)出現(xiàn)黏著、劃痕等現(xiàn)象。UV燈所發(fā)出的紅外線則可以加快固化速度，這一點(diǎn)自由基反應(yīng)稍差于陽離子反應(yīng)，但還是有其他方法可以得到理想的固化效果的。

　　優(yōu)點(diǎn)：（1）反應(yīng)速度快。自由基油墨的固化無太高溫度要求，低能光源下，即可快速固化，這就很大程度地減少了承印物的受熱，避免了熱收縮膜在印刷過程中的收縮。而它對(duì)于油墨的要求也沒有陽離子油墨那樣苛刻。這樣，多樣顏料選擇足以保證油墨在YAG網(wǎng)紋輥上有良好的流變性。此外，高顏料填充使得油墨可揮發(fā)成份減少，降低收縮率和氣味。

　?。?）適印性廣。由于自由基油墨在成分選擇上無過多限制，所以它可以印刷堿性較強(qiáng)的承印物和與堿溶性、水溶性柔性版印刷油墨聯(lián)合印刷。

　?。?）干燥速度快。高黏附性使自由基油墨可以瞬時(shí)黏附于承印物并在低能光源照射下迅速固化。在這一過程中，承印材料不受熱，而陽離子油墨卻因固化能量要求高而無法高速印刷。這恰恰解決了UV柔性版印刷生產(chǎn)力低于凹印的問題。適當(dāng)?shù)墓袒b置和壓力設(shè)定，自由基油墨將沖出這一瓶頸。

　?。?）新自由基UV技術(shù)可以做到不含重金屬元素、無苯類物質(zhì)生成，只是印刷速度略微降低。

　　缺點(diǎn)：（1）自由基油墨反應(yīng)快，可迅速將所有成分固化在一起，這會(huì)使承印物受壓增大。在印刷熱收縮膜時(shí)，過大的壓力和UV燈的少量熱能會(huì)導(dǎo)致薄膜的收縮變形。而收縮也會(huì)使自由基UV油墨同其他UV油墨一樣柔性下降，親和性、黏附性變差。

　　（2）自由基油墨極易被氧化。這一點(diǎn)可以采取高能光源、高效成分或是選用可吸收氧氣的引發(fā)劑（如二元胺和三元胺類）解決。要說明的是，這是在空氣條件相對(duì)穩(wěn)定、無太大起伏的條件下，得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。若用于實(shí)際生產(chǎn)中，還需做進(jìn)一步論證。

　　現(xiàn)在一些公司，如XSYS推出的Flexocure XS UV自由基聚合型柔版油墨，通過測(cè)試表明其可實(shí)現(xiàn)70%的收縮率，并且產(chǎn)品也有很好的附著力，適用材料范圍廣泛，例如PVC、OPS、OPP、PETG等。

　　即使在收縮率達(dá)到70%的條件下，這些新技術(shù)的自由基聚合型柔性版印刷油墨也能夠體現(xiàn)出良好的耐摩擦性能，無須底涂和光油的配合使用。這類產(chǎn)品擁有高色強(qiáng)、固化速度快、優(yōu)異的印刷適性及印品性能等優(yōu)點(diǎn)。它可實(shí)現(xiàn)表印和里印兩種工藝，同時(shí)其優(yōu)異的固化性能和低黏度是產(chǎn)能的有效保證。

　　三、溶劑型油墨一般使用在凹印中，由顏料、固體樹脂、揮發(fā)性溶劑、填充料和附加劑組成。 凹印油墨的顏料成分大多數(shù)為有機(jī)顏料。有機(jī)顏料中含有鉛、鉻、汞、銅等金屬元素，具有一定的毒性。溶劑型油墨是印刷業(yè)中最大的污染源，2004年世界油墨年產(chǎn)量大約在350萬噸，溶劑型油墨平均占30%～40%，而每年全世界由油墨帶來的有機(jī)溶劑的用量高達(dá)100萬噸以上。此外，油墨中還含有對(duì)人體危害較大的重金屬元素。連結(jié)料中含有40%～50%的有機(jī)溶劑，長期接觸會(huì)損害人體的皮膚?？諝庵杏袡C(jī)溶劑含量高，被動(dòng)吸入對(duì)呼吸系統(tǒng)會(huì)造成傷害。另外油墨中使用較多的有機(jī)溶劑，還會(huì)與空氣中的一些氣體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生臭氯及煙霧，嚴(yán)重污染空氣，對(duì)各種植物的生長影響較大，破壞生態(tài)平衡。所以傳統(tǒng)的凹印溶劑型油墨有趨于淘汰之勢(shì)。取而代之的是醇溶性復(fù)合塑料油墨、無苯化溶劑油墨和水性油墨。

　　由于水性凹版油墨還不能夠全面替代甲苯類油墨，所以油墨行業(yè)一直在努力開發(fā)可以被環(huán)境接受的醇溶性油墨。醇溶性油墨能夠有效解決甲苯類油墨對(duì)健康所產(chǎn)生的傷害和溶劑殘留影響包裝食品質(zhì)量等問題。在歐洲和美國，這種發(fā)展已成為一種趨勢(shì)。在亞洲，如新加坡、韓國等國家，甲苯類油墨正在被淘汰，將被醇溶凹版油墨所代替。醇溶性油墨現(xiàn)已在國內(nèi)凹印行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用，可以預(yù)見不久的將來，醇溶性油墨將占據(jù)中國收縮標(biāo)簽油墨市場(chǎng)的一定份額。

　　四、水性油墨一般使用在柔性版印刷中。水性油墨與溶劑型油墨的根本區(qū)別在與水性油墨使用的溶劑是水而不是有機(jī)溶劑，明顯減少VOC排放量，能防止大氣污染，不影響人體健康，不易燃燒，墨性穩(wěn)定，色彩鮮艷，不腐蝕版材，操作簡單，價(jià)格便宜，印后附著力好，抗水性強(qiáng)，干燥迅速，故特別適用與食品、飲料、藥品等包裝印刷品，是世界公認(rèn)的環(huán)保型印刷材料，也是目前所有印刷油墨中唯一經(jīng)美國食品藥品協(xié)會(huì)認(rèn)可的油墨。目前美國收縮薄膜產(chǎn)品印刷中有40%采用水性油墨，其他經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國家（如日本、德國、法國等）在薄膜印刷中使用水性油墨的用量也越來越多。據(jù)有關(guān)資料報(bào)道，在美國，符合VOC排放規(guī)定的水性墨必須達(dá)到使用狀態(tài)的油墨組成中，揮發(fā)成分比例在25%以下，水分在75%以上；水分少的油墨在使用狀態(tài)下，不揮發(fā)的成分在60%以上這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。