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浅谈收缩标签印刷油墨的特性与应用
2020-08-04 12:55
前几天一个朋友电话中问收缩标签可以印刷吗？当时脑海里立马搜索收缩标签关键词，收缩标签是一种采用专用油墨印刷在塑料膜或塑料管上的薄膜标签，在贴标签的过程中，当加热(70℃左右)时，收缩标签便会很快地沿着容器的外轮廓收缩，紧贴在容器表面，热收缩膜标签主要有收缩套管式标签和收缩环绕标签。广泛应用于各种快餐食品、乳酸类食品、饮料、小食品、啤酒罐、各种酒类、农副产品、干食品、土特产等的包装。收缩膜标签市场的客户群体主要是一些大型快速消费品公司，如宝洁、联合利华、上海家化等。
收缩标签是一种在生产过程中被拉伸定向，而在使用过程中受热收缩的热塑性塑料薄膜。因此无论采用哪种印刷方式进行印刷，在表面图案的设计前都要考虑到材料的横、纵向收缩率，以及收缩后装饰图文各方向允许的变形误差，才能保证收缩到容器上的图案、文字、条形码的准确还原。在印刷油墨的特性与应用中有哪些要求呢？
目前，用于收缩标签印刷油墨有：阳离子UV油墨、自由基UV油墨、溶剂型油墨及水性油墨。
一、阳离子UV油墨在热收缩膜印刷领域使用较少，主要因为其价格太高，需要利用特定装置，通过利用光引发剂在UV灯照射下，产生出酸性物质来催化发生聚合反应。阳离子剂诱发环氧基团进行连锁反应直至氧键断裂或生成玻璃状聚合物，链反应中止。UV灯所发出的红外线是控制反应速度和反应完全的关键。进行阳离子缩聚反应必须要充分了解薄膜性质，避免油墨龟裂，保证油墨固化完全。优点：其反应类型为典型的环氧基团逐步开环聚合反应，提高了油墨的有效成分含量，几乎是完全转化为墨膜。
缺点：（1）较长的反应时间。由于阳离子缩聚反应速度慢于自由基缩聚，所以需要较长的时间，墨膜在承印物交联、附着，以降低承印物所受到的压力，阳离子固化物的墨膜收缩率一般小于5%。
（2）由于反应速度比自由基聚合慢，因此往往需要高温固化。高温固化加上低墨膜率收缩，往往会造成墨膜边缘不平服、不光滑。一般来说，选择80W以上的UV光源，才能保证阳离子油墨的固化快速完全，如低于此温度，墨膜的耐久性、粘附性明显下降，且气味大。
（3）阳离子缩聚反应会受大气湿度的影响而终止。高湿天气会导致油墨性质参数的不断变化。因此，温、湿度控制系统是阳离子UV印刷必备的装置。
（4）油墨成分选择较难。首先，阳离子油墨基本成分的价格本身就高于自由基的。其次，由于碱性物质会延缓甚至抑制反应的进行，所以油墨中此类物质的含量不能过高。酸性物质同样不能过量使用，否则会使油墨黏度增大变成凝胶。为此，油墨工程师必须严格控制油墨成分中颜料的类型，对颜料进行表面处理，使其pH值达到中性。所以，有许多颜料因无法满足UV油墨流动性和黏稠度要求而不能使用。
（5）对分散剂有很高要求。阳离子油墨对分散剂种类有着严格的规定，这又限制了油墨中颜料的添加量，致使印刷墨层色彩表现力差，图文色彩不鲜艳。
（6）阳离子引发剂包含重金属元素，还会生成释放出少量的苯类物质，既污染了环境，更危害了工人健康。
二、自由基UV油墨：自由基UV油墨装置同样是利用UV灯照射光引发剂来诱发丙烯酸盐的连锁缩聚反应，直至自由基与颜料、氧气、添加剂或其他自由基反应，或玻璃化而终止链式反应。
一般情况下，油墨在UV灯照射下完成固化后会有少部分二次分裂，但其实很少有真正的后固化工序。所以，油墨在承印物上冷却、附着时，会出现黏着、划痕等现象。UV灯所发出的红外线则可以加快固化速度，这一点自由基反应稍差于阳离子反应，但还是有其他方法可以得到理想的固化效果的。
优点：（1）反应速度快。自由基油墨的固化无太高温度要求，低能光源下，即可快速固化，这就很大程度地减少了承印物的受热，避免了热收缩膜在印刷过程中的收缩。而它对于油墨的要求也没有阳离子油墨那样苛刻。这样，多样颜料选择足以保证油墨在YAG网纹辊上有良好的流变性。此外，高颜料填充使得油墨可挥发成份减少，降低收缩率和气味。
（2）适印性广。由于自由基油墨在成分选择上无过多限制，所以它可以印刷碱性较强的承印物和与碱溶性、水溶性柔性版印刷油墨联合印刷。
（3）干燥速度快。高黏附性使自由基油墨可以瞬时黏附于承印物并在低能光源照射下迅速固化。在这一过程中，承印材料不受热，而阳离子油墨却因固化能量要求高而无法高速印刷。这恰恰解决了UV柔性版印刷生产力低于凹印的问题。适当的固化装置和压力设定，自由基油墨将冲出这一瓶颈。
（4）新自由基UV技术可以做到不含重金属元素、无苯类物质生成，只是印刷速度略微降低。
缺点：（1）自由基油墨反应快，可迅速将所有成分固化在一起，这会使承印物受压增大。在印刷热收缩膜时，过大的压力和UV灯的少量热能会导致薄膜的收缩变形。而收缩也会使自由基UV油墨同其他UV油墨一样柔性下降，亲和性、黏附性变差。
（2）自由基油墨极易被氧化。这一点可以采取高能光源、高效成分或是选用可吸收氧气的引发剂（如二元胺和三元胺类）解决。要说明的是，这是在空气条件相对稳定、无太大起伏的条件下，得出的实验结果。若用于实际生产中，还需做进一步论证。
现在一些公司，如XSYS推出的Flexocure XS UV自由基聚合型柔版油墨，通过测试表明其可实现70%的收缩率，并且产品也有很好的附着力，适用材料范围广泛，例如PVC、OPS、OPP、PETG等。
即使在收缩率达到70%的条件下，这些新技术的自由基聚合型柔性版印刷油墨也能够体现出良好的耐摩擦性能，无须底涂和光油的配合使用。这类产品拥有高色强、固化速度快、优异的印刷适性及印品性能等优点。它可实现表印和里印两种工艺，同时其优异的固化性能和低黏度是产能的有效保证。
三、溶剂型油墨一般使用在凹印中，由颜料、固体树脂、挥发性溶剂、填充料和附加剂组成。 凹印油墨的颜料成分大多数为有机颜料。有机颜料中含有铅、铬、汞、铜等金属元素，具有一定的毒性。溶剂型油墨是印刷业中最大的污染源，2004年世界油墨年产量大约在350万吨，溶剂型油墨平均占30%～40%，而每年全世界由油墨带来的有机溶剂的用量高达100万吨以上。此外，油墨中还含有对人体危害较大的重金属元素。连结料中含有40%～50%的有机溶剂，长期接触会损害人体的皮肤。空气中有机溶剂含量高，被动吸入对呼吸系统会造成伤害。另外油墨中使用较多的有机溶剂，还会与空气中的一些气体发生化学反应，产生臭氯及烟雾，严重污染空气，对各种植物的生长影响较大，破坏生态平衡。所以传统的凹印溶剂型油墨有趋于淘汰之势。取而代之的是醇溶性复合塑料油墨、无苯化溶剂油墨和水性油墨。
由于水性凹版油墨还不能够全面替代甲苯类油墨，所以油墨行业一直在努力开发可以被环境接受的醇溶性油墨。醇溶性油墨能够有效解决甲苯类油墨对健康所产生的伤害和溶剂残留影响包装食品质量等问题。在欧洲和美国，这种发展已成为一种趋势。在亚洲，如新加坡、韩国等国家，甲苯类油墨正在被淘汰，将被醇溶凹版油墨所代替。醇溶性油墨现已在国内凹印行业得到了广泛应用，可以预见不久的将来，醇溶性油墨将占据中国收缩标签油墨市场的一定份额。
四、水性油墨一般使用在柔性版印刷中。水性油墨与溶剂型油墨的根本区别在与水性油墨使用的溶剂是水而不是有机溶剂，明显减少VOC排放量，能防止大气污染，不影响人体健康，不易燃烧，墨性稳定，色彩鲜艳，不腐蚀版材，操作简单，价格便宜，印后附着力好，抗水性强，干燥迅速，故特别适用与食品、饮料、药品等包装印刷品，是世界公认的环保型印刷材料，也是目前所有印刷油墨中唯一经美国食品药品协会认可的油墨。目前美国收缩薄膜产品印刷中有40%采用水性油墨，其他经济发达国家（如日本、德国、法国等）在薄膜印刷中使用水性油墨的用量也越来越多。据有关资料报道，在美国，符合VOC排放规定的水性墨必须达到使用状态的油墨组成中，挥发成分比例在25%以下，水分在75%以上；水分少的油墨在使用状态下，不挥发的成分在60%以上这两个标准。
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