水性油墨 Water-based ink 水性油墨简称为水墨，柔性版水性墨也称液体油墨，它主要由水溶性树脂、有机颜料、溶剂及相关助剂经复合研磨加工而成。水性油墨特别适用于烟、酒、食品、饮料、药品、儿童玩具等卫生条件要求严格的包装印刷产品。

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。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。

油墨的分类现代油墨按版型主要分为四大类：

①凸版油墨

用以印刷书刊、报纸、画册、单据、帐簿等的一类油墨。凸版印刷的主要特征是印刷版面着墨部分凸出于非着墨部分。凸版油墨按印刷机种类和印制品的用途又分铅印油墨、铜版油墨、凸版轮转油墨、柔性凸版油墨。

②平版油墨

适用于平版印刷的一类油墨。平版印刷的版面各部分基本上处于一个平面，图纹处亲油，非图纹处亲水，利用油水相斥的原理进行印刷，故平版油墨必须具备抗水性能。按工艺分为胶印油墨、卷筒纸胶印油墨、平胶印油墨、无水胶印油墨、印铁油墨、石印油墨、珂?版油墨。

③凹版油墨

适用凹版印刷的一类油墨。印刷时凹入于版面的图纹部分上墨，将非图纹部分的墨擦去或刮净，然后进行印刷。有雕刻凹版油墨和照相凹版油墨之分。

④网孔版油墨

通过印版的网孔漏印到承印表面进行印刷的一类油墨。网孔版油墨又分为誊写油墨和丝网版油墨。

水溶性树脂　水溶性树脂或水分散性树脂皆为水性油墨的连接料，它对油墨的粘度、附着力、光泽、干燥及印刷适应性都有很大的影响。水性油墨是由水性高分子乳液、有机颜料、树脂、表面活性剂及相关添加剂经化学过程和物理混合而制得的水基印刷油墨，由于它是用水来代替传统油墨中占30%～70%的有毒有机溶剂，使油墨中不再含有挥发性的有机溶剂，故在印刷过程中对工人的健康无不良影响，对大气环境亦无污染，还消除了工作场所易燃易爆的隐患，提高了安全性。同时，相比之下，水性油墨的使用成本比溶剂型油墨的使用成本大约节省了30%左右。水墨的这种独特优点符合日益严格的环保法规，在全球范围内越来越受到包装印刷界的青睐，并逐渐向报刊印刷行业迅速扩展。

结论

由表1可知，选用水溶性丙烯酸改性树脂作水性油墨的连接料，其光泽度、耐候性、耐热性、耐水性、耐化学性和耐污染性等方面均具有显著的优势，在直接分散溶解或合成高分子乳液时，也均能表现出优良的性能。用该树脂制成油墨，产品可达到国外先进产品的质量水平。使用水溶性偶氮引发剂作为丙烯酸树脂的主要引发剂后，丙烯酸树脂的性能又得到明显提升。

水性UV油墨一般由基料树脂、光引发剂、添加剂和水组成。基料树脂是油墨体系的主体成分，油墨最终固化膜的性能主要由基料树脂决定。常用的树脂有：不饱和聚酯、聚氨酯丙烯酸酯类、丙烯酸酯化聚丙烯酸、聚酯丙烯酸酯。

用于光固化水性油墨的不饱和聚酯，是以二元醇或多元醇与马来酸酐进行酯化反应制备而成的。为了使树脂具有亲水性，可以利用二元醇（如聚乙二醇）引入亲水结构，用含光活性基团的酸或醇封端则可获得光活性。

聚氨酯丙烯酸酯类树脂是研究得最多的体系。与一般的聚氨酯丙烯酸酯的差别仅在于如何在分子中引入亲水性结构。与上述不饱和聚酯相似，亲水性结构一般可利用二元醇单元引入。例如可利用聚乙二醇引入非离子型的亲水链段；利用二羟甲基丙酸（D M P A ）引入羧基，得到离子型的自乳化树脂。

光活性基团可以通过（甲基）丙烯酸羟乙酯（H E A 或 H E M A ）的羟基与聚氨酯末端异氰酸酯基（-NCO）反应引入，也可以利用丙烯酸与端羟基聚氨酯的羟基进行酯化反应得到。

丙烯酸酯化聚丙烯酸具有价廉、易制备、墨膜丰满、光泽好等优点。一般可用丙烯酸与各种丙烯酸酯共聚引入亲水性的羧基，用（甲基）丙烯酸羟乙酯或（甲基）

丙烯酸缩水甘油酯共聚引入羟基或环氧基以便进一步引入丙烯酸氧基，从而获得光活性。

除了与油性体系所用的光引发剂在吸收性质、不变黄等方面的要求相同以外，用于水性体系的光引发剂还必须具有与水性环境相容、挥发性低等要求，以保证墨膜预干燥（一般在60～80℃）时仍能保持所需的浓度。使用较多的光引发剂是Darocur 2959，由于其分子上比 Darocur1173多了一个羟乙氧基，使其在水中的溶解度相对较大（母体Darocur1173的溶解度仅为0.1%），因而较易在预干燥时挥发掉。

颜料赋予了油墨颜色特征，满足了印刷对色彩的要求。一般的有机颜料和无机颜料都可用于水性油墨。由于水性油墨的树脂大多为碱溶性的，所以选用颜料时，须使用能耐碱性的颜料。但是，水墨中颜料的分布密度较溶剂型油墨要大得多，而水的表面张力及极性都与溶剂差别大，使得颜料分散较为困难，直接影响到油墨的稳定性、粘度和pH值。采用添加表面活性剂可增加树脂和水的亲和力及颜料与水溶性连接料的亲和力，从而解决油墨的稳定性问题。水墨的粘度和pH值是需要精确控制的。当pH值高于9.5时，碱性太强，油墨的粘度会降低，干燥速度变慢、耐水性能变差；当pH值低于8时，碱性又太弱，油墨的粘度升高，干燥速度加快，会造成脏版、糊版、起泡等缺陷。在印刷过程中选用颜料时，应选择国产颜料中色泽艳亮、粘度低、体系稳定的高级颜料来制作水性油墨。

为提高水性油墨的各项性能需添加各种助剂，而水性油墨所用助剂较溶剂型油墨更为重要。常用的水性油墨助剂有以下几种：

用来消除水性油墨中的泡沫，用量一般为1%～2%。

主要防止水墨在贮藏、运输中聚结、发霉，降低水墨粘度和调节水墨的pH值，一般使用氨水或乙醇胺等助剂。

分散剂、防腐剂、流平剂、增稠剂、增滑剂及交联剂等。通过科学使用这些助剂来改善水性油墨的弱点，可提高水性油墨的稳定性能。

水性油墨所用溶剂需具有：①溶解树脂，给与墨性；②调节粘度，给与印刷适应性；③调节干燥速度。水性油墨还要求具有无毒的特性，因而它的溶剂主要是纯净水和少量的醇类，如水、乙醇、丁醇、异丙醇等。这些溶剂可以辅助水增强溶解树脂的能力，提高颜料的分散性能，并加速渗透，抑止发泡。

水溶性丙烯酸树脂25%～35%

水15%～25%

乙醇5%～15%

三乙胺5%～10%

颜料10%～30%

助剂1%～3%

将水溶性树脂、颜料、助剂和溶剂（水）等混合，通过高速分散机搅拌分散、研磨成备用色浆。

将备用色浆、助剂和溶剂（水）等搅拌混合均匀，通过研磨分散，使之具有足够的细度、光泽及着色力，过滤包装即为水性油墨产品。

综上所述，我们选择各种不同类型和品种的水溶性丙烯酸树脂，通过对比试验筛选了颜料和助剂，并与丙烯酸酯类乳液复配，加入交联剂，通过正交试验优选配方，所研制成的水性油墨产品，经过有关单位检测使用，证明其各项指标均达到国内外同类产品先进水平，得到了使用单位的一致好评。其主要技术指标见表2。

①颜色：与标准版近似（注：将检样和标准样相近不相连地用手动展色轮展色对比）；

②细度：小于20um，仪器：0～50um刮板细度计；

③粘度：20±5s，仪器：RIGOSHA4#杯（25℃）；

④PH值：8.0～9.5仪器：便携式PH仪（PHB—2型）；

⑤重金属含量：符合世界包装绿色环保标准；

⑥各项耐性：符合要求。

①使用前须充分搅拌，保持水墨成分均匀；

②开启使用后存墨应随即加盖封闭好，以防尘埃掉落及结皮干固；

③余墨如含有杂质应先行过滤，再配新墨一并使用；

④贮存期间请避免接近高温或烈日照射，在正常条件下均贮存一年而不会变质；

⑤若发现应用水墨的粘稠度稍大时，可加适量水作调整。

由于用水作溶解载体，水性油墨具有显著的环保安全特点：安全、无毒无害、不燃不爆，几乎无挥发性有机气体产生，主要表现在以下三个方面。

不污染环境

VOC(挥发性有机气体)被公认为当今全球大气污染的主要污染源之一,溶剂型油墨会散发出大量的低浓度VOC，由于水性油墨用水作溶解载体．所以无论是在其生产过程中，还是被用于印刷时，几乎不会向大气散发挥发性有机气体(VOC)，。这是溶剂型油墨所无法比拟的。溶剂型油墨在生产过程中，散发出大量的低浓度VOC。根据估算，一般溶剂型油墨制造工厂若采用未完全密闭的生产设备，有机溶剂的挥发损失约占油墨产量的0．3%～1%。而对于低浓度VOC的处理，除了绝少数油墨工厂采用如活性炭吸附等高成本的处理方法外．大多数都高空直接排入大气。不仅如此，在印刷过程中，溶剂型油墨中的有机溶剂几乎完全被干燥而快速挥发出来．除了在印刷机上方的高浓度VOC被采用如催化燃烧或微生物处理工艺处理外，弥漫在印刷车间空气中的低浓度VOC往往被直接排入大气，如果按照溶剂型油墨中有机溶剂所占比例为25%～35%计算，其直接排入大气环境的VOC数量相当惊人。而水性油墨恰恰克服了这一缺点。这一独有的对大气环境无污染的特点正在被越来越多的印刷企业所看好。

减少残留毒物

保证食品卫生安全。水性油墨完全解决了溶剂型油墨的毒性问题。由于不含有机溶剂，使得印刷品表面残留的有毒物质大大减少。这一特性．在烟、酒、食品、饮料、药品、儿童玩具等卫生条件要求严格的包装印刷产品中更体现了良好的健康安全性。在人类越来越重视食品安全的当今．已经关注到了食品包装的卫生安全．对包装材料和包装印刷的有害物质的的残留量也要求严格。使用溶剂型油墨的印刷品要达到食品卫生安全的要求相当困难．而这对于使用水性油墨的印刷品．却是轻而易举的事。

减消耗降成本

由于水性油墨固有的特性——同形物含量较高．可以在较薄墨膜沉积。因此相对于溶剂型油墨．它的涂布量(单位印刷面积所消耗的油墨量)要少一些。经过试验．与溶剂型油墨相比．减少了约10%的涂布量。也就是说，印刷相同数量和规格的印刷品．水性油墨的消耗量较溶剂型油墨减少了约10%。不仅如此，由于印刷时需要经常清洗印版．因此使用溶剂型油墨印刷．需要使用大量的有机溶剂清洗液，而使用水性油墨印刷．清洗的介质则主要是水。从资源消耗的角度看．水性油墨更加经济．符合当今世界提倡的节约型社会的主题。

使用水性油墨印刷，首先它不需要用任何的有机溶剂稀释，只用清水便可。印刷行业常说的“可加入多少溶剂”，如在油墨中加入30%-50%的溶剂，并错误地认为加入溶剂越多越好，这样的成本就越低。其实不然，所加入的30%-50%溶剂是在整个印刷过程中加入的，这是由于溶剂的挥发引起油墨粘度变化而加入的。印刷速度越快所需调配的稀释剂的挥发性就要越快，加入溶剂的次数就越多，这就等于不断地增加印刷成本，所以并不是10KG油墨加入5KG溶剂后才开始印刷，以油墨行业的标准来看，油墨的色浓度高，粘度低（除丝网等）才是好油墨。这关系着油墨生产厂商所选的原材料，如树脂的分子量的大小、配方、生产工艺等。印刷过程中溶剂的添加量除了封闭式的印刷车间外，其余的均会因温度、风力等的因素而产生变化，油墨中加入稀释剂只作为降低油墨的粘度，使其适宜印刷，如过量地加入，油墨的色浓度会降低，连接料的份量同时降低，这样便印不出好产品。所以，水性油墨只加纯净水，而且是一次性加入（印前）。在印刷过程中，它不会因为粘度的变化而引起颜色的变化，更不会像油墨那样，因印刷途中需加入稀释剂时所产生的废品，这就大大提高了印品的合格率，节省了溶剂的成本，减少了废品的出现这便是水性油墨成本优势之一。

印刷行业采购油墨，部分的企业只单一看表面价，不会考虑其他方面。如白墨，看其表面单价较为便宜，但在印刷中需采用40μ深或以上的印版来印刷，有些甚至采用60μ深的印版，这主要是因为采用35μ或以下的印版印刷后，印品的遮盖力不够，白度不够，所以只能在印版上做文章，印版深就必定墨层厚、印速慢，这不单产量上不去，还会成倍地增加成本，如每KG油墨的印刷面积就大为减少，以印刷面积来算，18元/KG白墨加上稀释剂由于其印刷面积少，所以它的成本就会成倍地增加，采用深版印刷，只适宜印品论重量交货的企业。

采用水性油墨印刷首先硬件要好，如良好的烘干设备，浅版等。水性油墨使用浅版来印刷，避免了水波纹的现象，提高了印刷速度，更为重要的是增加了印刷面积，如白墨采用25μ深的印版，印刷面积可达180-200平米。而用油墨印刷需用40μ或以上的印版印刷，其印刷面积只在100平米左右。一个中型的印刷企业，如每月用墨量10吨，完成同样的印刷量，采用水性油墨来印刷只需用5.5-6.5吨便可。例如用中档的复合油墨来比较，5原色平均单价为25元/KG，每月10吨墨便是25万元，加上配套30%的溶剂，平均价为8元/KG，也即3吨溶剂2.4万元，等于要用27.4万元的材料来完成印刷量，而同样的印刷量使用水性油墨印刷，只需6吨，水性油墨的平均价为30元/KG，也即是用18万元的材料完成同等印刷量，印刷企业一年便可节约100万元的材料款，这便是人们常说的耗墨量，从以上的比较不难看出耗墨量的大小才是至关重要。综合的计算成品，才能使企业创造更大的经济效益。

水性油墨的生产与油墨不同，所以它的销售方式也有所不同，油墨销售的是成品墨，如果油墨的颜色饱和度不够，只能制深版来适应，这不单费时，还增大了耗墨量，而水性油墨的销售，除了成品墨外，印刷企业还可以向水性油墨生产厂商购买色浆，同时由水性油墨厂提供树脂供应商及后工序的工艺，实行自己配墨，这样的做法不单可大大降低成品墨的成本，还可以根据印刷订单随时调整印刷墨的类别，如里印复合后，可将剩余的水性油墨调整为表印墨，也可以将凹版表印调整为柔版印塑、印纸等。实行一墨多用，减少墨的库存量，减少资金的占用，这种模式以其灵活性和低成本在国外大行其道，我国有相当部分企业已采用这种做法，用这种方法配成的墨单价比购买成本墨低20%左右，按耗墨量的计算方式，只用15万元左右的水性印刷墨便能完成27.4万元油墨的印刷量。

水性油墨的印刷条件

水性油墨的印刷适性受印刷条件、承印物表面特性、环境温湿度、存放时间长短等客观条件的影响，因此在使用时，需要用一些助剂对水墨做细微调整以获得最佳的印刷效果。水性油墨中常用的助剂有色料、pH值稳定剂、慢干剂、消泡剂、冲淡剂等，印刷中要熟悉助剂的特点和使用方法。

（1）色料用于加深颜色，其用量一般应控制在0～30%，超过30%将会使水墨中连接料含量过低，导致其附着力和耐磨性下降。

（2）pH值稳定剂用于调节和控制水性油墨的pH值，使其稳定在8.0～9.5，保证水性油墨印刷状态。同时，它还可以调节水性油墨的黏度，并对油墨进行稀释。

（3）慢干剂用于降低水墨的干燥程度，慢干剂可以抑制和减缓水基油墨的干燥速度，防止油墨在印版上干燥，减少堵版和糊版等印刷故障的发生。慢干剂的用量一般应控制在总墨量的0～10%，如果加入量过多，油墨干燥不彻底，印刷品就会粘脏或产生异味。

（4）水性油墨冲淡剂主要用于降低颜色的深度，用量不限。但加入大量冲淡剂可能会导致水墨黏度略有上升，这时可同时加入少量稀释剂进行调节。

（5）稀释剂主要用于降低水墨的黏度，用量应控制在3%以内，才不致降低水墨的颜色深度，并可保持水墨的pH值不变。稀释剂应边搅拌边缓慢加入以防黏度过低。如果加入较多的稀释剂或使用硬度高的自来水稀释会产生气泡，这时应加入消泡剂。

（6）水性油墨使用中出现泡沫问题的主要原因是其以水作为稀释剂，在乳液聚合时就必须使用一定数量的乳化剂，使乳液体系表面张力大大下降。

保障接触操作人员的健康。溶剂型油墨在其生产制造过程中和印刷时都相当危险。有机溶剂和溶剂型油墨本身是易燃液体．有机溶剂很容易挥发．在空气中会形成爆炸性混合气体．达到爆炸极限浓度后遇到火星即会发生爆炸。因此．生产作业环境的火灾爆炸危险性相当高。按照中国的法规，溶剂型油墨的生产属于危险化学生产．必须具备完善的危险化学品的生产和管理条件才能取得生产的许可证。有机溶剂特有的毒性对于生产作业人员的健康极为不利。国家卫生监督行政部门将此类作业定义为职业危害性作业．对作业现场空气中的VOC浓度有严格规定．作业人员须定期做职业健康体检，以保障接触操作人员的健康。

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水性油墨与溶剂型油墨相比，其环保性能更进了一步。它不仅不含芳香烃溶剂，而且VOC也大大减少了，但依然无法做到零含量，仍含有少量醇、醚，甚至有机胺类。它对环境影响较小，主要是污染车间空气。

水性油墨中常用的助剂有:pH值稳定剂、消泡剂、快干剂和 慢干剂等。

pH值稳定剂

pH值稳定剂主要是用来调节水墨pH值。水墨的pH值问题，通过各油墨生产厂商向印刷企业推广水墨产品时常被提到，pH值低容易造成油墨结块，pH值高的话其粘度则相对较低。一般在印刷过程中应检测水墨pH值变化，当pH值低于8时，应加入适量的pH值稳定剂，从而使水墨保持良好的印刷状态。欧洲国家水性油墨的pH值是以中性为标准，pH值调整在8.5时，其流动性、光泽度达到最佳状态，但在 印刷过程中（1小时内）由于胺类溶剂的挥发，水墨粘度会迅速增高，光泽度下降，流动性变差，以至会出现大量 的不合格产品，如调整pH值，需加入 胺类溶剂，而且在印刷过程中（1小时内）要进行不断检测（用酸度计），稍有不慎，废品就会出现，而且整个 车间充满了难闻的气味，这样的产品在印刷适性中被视为不良 ，如水墨的pH值在7～8之 间，水墨的稳定性最好，用户可以加入纯净水作溶剂降低粘度，这样不会增加成本，还会使水墨的树脂味道降低。

消泡剂

水墨粘度过高、pH值偏低、印刷速度较快和印刷技术人员加水过多， 都容易产生气泡。气泡比较 大时会出现印刷品露白、上墨量少等现象，严重影响印刷质量。一般建议在水墨中 加抑泡剂和表面消泡剂两种混合使用，以解决水墨起泡现象，其使用比例为1～2%.

快干剂

水墨在使用过程中由于油墨厂家选用的树脂不同 或机器转速过快，可能会造成水墨干燥速 度较慢。加快干剂能调整水墨 干燥速度达到印刷机转速要求，提高生产效率，其使用比例为2～3%。

慢干剂

慢干剂可以抑制和减缓水墨干燥速度，起到保湿 作用，防止油墨在印版或者网纹辊上 发生干燥，减少堵版和糊版等印刷故障的发生，使用比例为1～2%之间。

在生产色浆过程中最好加入分散剂和润湿剂。一般水墨细度要求在101μm～25μm之间为佳，过细或过大都会对水墨流动性和流变性产生影响。黏度是指水墨的稠性，是表现水墨流动的一种指标。黏度过大会造成流动性差、干燥慢；黏度低水墨的流动性好、干燥快、墨层薄、用墨量少。如水墨黏度低，则色粉含量要求要高；反之，色粉含量则低。由于黏度直接影响油墨转移性和印刷品的质量，为此，对油墨的黏度控制相当重要。在印刷过程中，黏度过低会造成色浅，粘度高会造成脏版、糊版等现象，所以在难以控制时请加入转移剂，可以提高转移效果，增加色彩鲜艳和立体感。

1．不能将水墨与溶剂油墨混合使用。在使用过程中适当补加水，确实需要调整黏度或干燥速度时，适量加入醇类或酯类等助剂。

2．使用前应搅拌均匀然后倒入墨槽，用水适当调整黏度，才可以使用。未使用的应盖好包装桶，不能让水墨在自然中挥发。

3．使用前应检测各项技术指标，特别是色相是否符合自己的要求，若色相偏差较大，请通知水墨厂家进行适当调配，从而避免因色相误差造成双方的纠纷。

4．在印刷过程中由于水的挥发原因，会影响水墨原有的黏度和PH值，需要经常检测黏度和PH值，需要时应适当加入纯净自来水或PH值稳定剂。

5．印刷后残留在印刷设备上的水墨应用清水冲洗，印刷机网纹辊上的墨迹最好用清洗剂进行清洗，以便为下一次印刷服务。走出水性油墨使用误区并不是所有的水性油墨的使用者都了解黏度原理，很多人会存在这样的误解，认为水墨黏度大就是好的水墨。可以加入很多水、印刷多一些纸箱，降低成本、提高效益。 　 其实，不根据生产设备性能，盲目购买高档水墨，认为有了高档水墨就可以印刷质量好的印刷品，这是非常不切实际、不科学的。高档水墨最简单的检验标准是是否存在丢色，但是认为不丢色的水墨是高档的，或者认为高档水墨是不丢色的，都不是特别准确的说法。