水性金、银墨的研发与应用方案

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1、水性金、银墨的研发与应用方案　　从凹印水墨目前在我国印刷行业的推行情况来看，在烟包印刷行业只有金色和银色仍然沿用酯溶性或醇溶性油墨，其余各色均不同程度地实现了水墨印刷；在薄膜行业，水墨的整体使用情况则不尽如人意。但随着VOCs排污收费政策的大力实施，越来越多的行业人士开始关注凹印水墨的推广应用，试图借助凹印水墨来实现企业的绿色生产。然而，如何实现凹印水墨印刷的全面“解放”，是值得每一位行业人士努力的事业。下面，笔者就从水性金、银墨的特性出发，并结合水性金、银墨在烟包和薄膜印刷中的实际应用案例，探索水性金、银墨的研发和推广应用方向。　　现有水性金属颜料存在的弊端　　金、银墨通过金属颜料展现

2、独特的金属感，水性金、银墨亦如此。目前市场上常见的水性金属颜料形态主要有粉末与浆体，但其在实际应用中存在如下弊端。　　（1）水性金属颜料粉末是细颗粒物，能较长时间悬浮于空气中，形成类似PM2.5的空气污染体系。这种空气污染体系会导致各种不良后果，如污染环境、损害人类呼吸系统、造成机械故障和电路故障等。11　　（2）水性金属颜料浆体是水性金属颜料粉末与水、乙醇、正丁醇、丙二醇甲醚等溶剂，以及分散剂、偶联剂、防腐剂等助剂混合形成的，具有一定流动能力的浆体。但是水性金属颜料浆体也存在一定弊端，如易泄漏、有机溶剂易致燃、含铝元素的浆体长期储存易胀气，甚至存在爆炸隐患等风险。　　由于水性金属颜料粉

3、末和浆体的形态都存在一定的弊端，经过研究，一种颗粒状固态水性金属颜料（水性金、银条）应运而生，但长期以来国际上仅有德国的爱卡、舒伦克这两大油墨品牌能提供水性金、银条。这种水性金属颜料的特点是：价格过高，单价超过300元/千克；有效颜料含量较低，只有90%左右，其余10%为填充料或溶剂。由于填充料的大量存在，在使用调墨油调墨的过程中，会出现水性金属颜料与调墨油无法匹配的现象。　　直到2016年5月，市场上出现了一款国产水性金、银条，其优势突出，符合现行YC171-2014《烟用接装纸》标准、印刷适性好、有效颜料含量达94%～98%、对乙醇和水具有良好分散性。至此，水性金属颜料存在的问题才得

4、到较好解决。　　水性金属颜料的特性及其与水性树脂、助剂的匹配　　1.水性金属颜料的特性11　　不同于溶剂型金属颜料，水性金、银墨使用的水性金属颜料需要进行特殊的表面处理，从而获得亲水性和耐水性，更好地分散于水环境，适应强极性、高张力体系。同时，水性金属颜料的表面处理层在包含各种助剂和酸碱度不同的水环境中，不会被氧化和水解，而是能持续地将鳞片状水性金属颜料致密包覆，从而隔绝水、氧气、酸碱环境对内部水性金属颜料的侵蚀。因此，在水环境中能较长时间保持不变的色相、亮度、光泽度、金属感和分散性。而相比之下，溶剂型金属颜料在水环境中最多保持24小时就会被水体系氧化，失去原有的色相、亮度、金属感，并产

5、生凝集，进而无法使用。　　经过数年的发展，纸张凹印水性油墨与薄膜凹印水性油墨在生产技术上已呈现出较为成熟的态势。纸张凹印水性油墨一般以水性丙烯酸树脂为主体，添加水性色料，辅以助剂来调整水性油墨的整体性能；薄膜凹印水性油墨一般采用水性聚氨酯树脂为主体，添加特定的水性色料制作而成。由于聚氨酯树脂多属阴离子型，对阳离子的容忍性较差，这就会对整个油墨体系的构建造成限制。因此，市场上薄膜凹印水性油墨的发展略微滞后于纸张凹印水性油墨，而针对易在水环境下解离出铜、锌、铝、钴等金属阳离子的水性金、银墨，在配方设计时必须重视对阳离子的控制以及对聚氨酯树脂的保护。　　在水性金、银墨的研发方面，各水墨生产厂家

6、都进行了不同程度的探索，通常的做法是将现已取得良好印刷适性水墨体系中的水性色料直接替换成水性金属颜料，但大部分都无法获得良好的印刷适性，这主要是因为水性金属颜料与水性色料的物理化学性能（如表1所示）存在一定差异所致。　　2.水性金属颜料与水性树脂、助剂的匹配　　水性金属颜料的性能在很大程度上受水性调墨油中水性树脂和助剂的影响。笔者认为，为获得良好的印刷适性，在水性金、银墨的实际研发生产中需注意如下几个问题。　　（1）选用合适的水性树脂　　水性金属颜料的中粒径一般为4.0～9.0μ11m，水性丙烯酸树脂或水性聚氨酯树脂的分子量一般为数千至数十万左右。水性树脂分子的粒径远小于水性金属颜料的粒

7、径，配合在一起会形成类似细沙之中掺入石块的非牛顿流体，对水性金、银墨的整体流动性会产生负面影响。因此，需选用分子量和黏度均适当的水性树脂，以使水性金、银油墨获得良好的流动性。　　（2）选择合理的表面处理工艺及助剂体系　　水性金属颜料的表面包覆处理一般有两种工艺，一是采用脂肪酸盐包覆铜金粉，采用二氧化硅包覆铝银粉；二是采用表面钝化剂处理铜金粉，使铜金粉表面形成钝化层，采用有机磷酸盐包覆铝银粉。通过对这两种工艺进行对比可以发现，有机磷酸