耐高温蒸煮油墨的应用和氯醋树脂的应用

未来软包装技术将向着高阻隔性、耐高温蒸煮性的方向发展。

我国的软包装技术发展迅速.水平不断提高.未来软包装的趋势向着高阻隔性、耐高温蒸煮性的方向发展,要求有高温杀毒、环保卫生等性能.这样就要求有符合如此高性能条件的、适用于高温耐蒸煮的复合印刷油墨与之相配套。

一、高温耐蒸煮复合油墨及其特性

近五年来,耐高温复合油墨发展相当快。目前.国内常见的耐高温复合油墨有单液型的聚酯型油墨和双组分的聚氨酯型油墨。高温耐蒸煮复合油墨系用有关的氯醋树脂.特殊聚氨酯作连结料.加入一系列的特殊助剂和有机溶剂.配以有耐高温性能的有机颜料经均匀搅拌、分散研磨.调黏对色而成。它适用于低速至高速塑料薄膜里面印刷.基材一般是PET.BOPP. NY (尼龙)和镀铝膜等复合塑料薄膜。

高温耐蒸煮复合油墨有以下几点特性:附着牢度高.适用于多种印刷薄膜;黏度低.流平性好.固含量大.颜色鲜艳.色浓度高.网点重现性佳. 适用于层次版的套色印刷:印刷适性优良，油墨转移性佳.适用于不同的机速和版深:印品能耐高温蒸煮.一般单组分使用时可水煮达90"C一100"C.高温蒸煮达100^C ~ 120C .双组分印刷时加入3% ~ 4%固化剂可提高油墨印品的耐高温性能、成膜性能、印刷适性及复合牢度等。

二、耐高温蒸煮复合油墨，配方设计要点

1、连结料的选择。

油墨的黏度.流动性.干燥性、转移性、光泽度和固着性等性能主要由连结料所决定.其耐酸碱性，耐高温蒸煮性等特性也与连结料的性能密不可分。

目前能够适用于高温耐蒸煮塑料复合油墨配方的连结料。提高油墨性能的树脂只有氯醋树脂和聚氨酯树脂。氯醋树脂实名为氯乙烯(VC)和醋酸乙烯(VAC)的共聚物。它实质上是干燥的漆基.在配方中所含的挥发性有机溶剂蒸发后即形成薄膜。在高温耐蒸煮凹版塑料复合油墨配方中。一般选用成膜后具有高韧度、有持久柔顺性、抗磨耐损性。低水溶胀性.低透气性。耐高温蒸煮性等特点的氯醋树脂。

聚氨酯塑料（PU）化学名称为聚氨基甲酸乙酯泡沫塑料.按原料的组分不同，分为聚醚型和聚酯型两种.并有软质和硬质之分。油墨配方中所用的聚氨酯树脂液只是以上所说的聚氨酯塑料(PU) 的单体成分，经过改性并配以酮类和酯类等有机溶剂.固含量一般为30%左右。无色或浅黄色透明黏稠状液体。作为油墨的连结料.该类聚氨酯树脂液分子中一般含有-NCO基团，分子的聚合度较少，但是分子结构复杂，种类繁多。与某些固化剂(主要成分为聚醚或聚酯多元醇化合物)反应后能生成性能各异的墨膜，如具有软质.较高的拉伸强度.较好的耐油耐溶剂性、优异的绝热和阻隔性等。特别是耐高温蒸煮性，是在设计高温耐蒸煮凹版塑料复合油墨配方时.要考虑选用该类聚氨酯树脂液作主连结料的主要因素。

2、颜料的选择。

高温耐蒸煮凹版塑料复合油墨对颜料有一系列的特殊要求,包括颜色要鲜艳,光泽度要好.着色力要高.透明性和遮盖力要好，吸油量要小。

3、蜡粉的选择。

高温耐蒸煮凹版塑料复合油墨配方中通常要添加一些特别的蜡粉，它能为印品墨膜提供优良的抗磨抗刮性，防黏和增加油墨的流动性.提高印刷适性和改善后加工性能等。

高温耐蒸煮凹版塑料复合油墨多数选用聚乙烯，一般添加量为油墨总重量的1%~ 2%。正常情况下是在油墨研磨前加入，有利于分散和提高流动性，注意研磨温度不要过高，以免蜡粒子发生变形和凝聚，影响性能。

4、抗静电剂的选择。

油墨中添加抗静电剂.就是为了降低在印刷过程中塑料薄膜表面电阻,消除静电以解决印刷中出现的问题。高温耐蒸煮凹版塑料复合油墨主要是选用磷酸乙酯的异丙醇溶液作为抗静电剂.加入量占油墨总量的0.1% 0.3%.对墨性无任何不良影响。

5、附着力促进树脂和气相二氧化硅粉末的选择。

在聚氨酯和氯醋树脂的油墨体系中，由于氯醋树脂本身的柔韧性不够。需要使用附着力促进树脂来提高其柔顺性。高温耐蒸煮凹版塑料复合油墨配方中就要添加一些改性的氯化聚丙烯树脂液，其固含量一般为20%左右.提高聚氨酯油墨在塑料薄膜上的黏着力，增强分散效果和流动性。气相二氧化硅粉末，也叫哑光粉，一般经过有机表面处理.容易分散。它在高温耐蒸煮凹版塑料复合油墨中的作用是:防止颜料沉降.保持油墨的长期流变性能和细度.改善油墨在上机印刷时墨膜的流挂性能.防止水纹的产生.还能像蜡粉一样。有利于胶黏剂的均匀涂布提高复合牢度。

6、有机溶剂的选择。

塑料凹版油墨主要是靠溶剂挥发干燥成膜，当油墨被印刷在承印物表面时，由于溶剂挥发，墨膜厚度降低并收缩。对聚氨酯和氯醋树脂的油墨体系来说，甲苯.二甲苯、醋酸乙酯，丁酮、异丙醇是常用溶剂外.还要选择甲基异丁酮.乙二醇单丁醚.丙二醇甲醚等特殊性的有机溶剂来调节挥发速率和溶解度,增强混合溶剂的色散力,提高溶解参数.使油墨始终呈现一个良好的流体状态,保证印刷工作的顺利进行。

易出现的问题及解决方法

在夏季.使用耐高温复合油墨印刷NY膜或PET时，可能会出现反黏现象，特别是高湿度的南方。产生反黏的两个较大影响因素，一是油墨本身 对基材的附着牢度。二是印刷图案中溶剂的残留量。聚氨酯类油墨对NY膜的总体附着牢度不如该油墨对PET的附着牢度.也不如氯丙类油墨对BOPP膜的附着牢度。当其无法满足良好的车间印刷环境时,NY膜吸湿.收卷后收缩。无法复合时，采用铝箔包裹直立防潮置放。过量的溶剂残留引起的反黏往往出现在中低速印刷机上。由于本身的烘干能力不强，油墨印刷黏度偏高,上墨量大.印刷图案表干“现象较为严重。部分包装图案特别是边线条重叠,膜卷存在较大差别的松紧度也容易造成反黏现象。聚氨酯油墨由于墨层“表干”而引发油墨反黏的现象时,要求油墨在低黏度下印刷。在低黏度状态下.印刷吃墨量较少,墨层薄,在大量的稀释溶剂作用下.聚氨酯油墨连结料分子相对松散.对溶剂挥发的屏蔽能力弱。当油墨转移到薄膜时.溶剂在烘道中可以快速并彻底脱离墨层，也不易产生“表干”现象。

在生产耐蒸煮包装袋时.有可能出现不易防范的“渗色“现象,造成较大的经济损失。问题往往出现在加工后期.甚至已经包装了内容物。通过大量的对比测试.发现尼龙膜的性能和油墨本身的特性均对色渗透有严重的影响。色渗透往往发生在以尼龙膜为外层材料的包装袋中。当更换外膜为聚酯或BOPP膜时(其他条件不变).则色渗透不会发生。出现渗透的色相以红、紫色为多,还有就是温度和水是造成色渗透现象的两个基本要素。出现以上三点结果的分析:尼龙树脂为一种从半结晶到无定形的热塑性高聚物。结晶程度越低，当温度升高时，分子间的排列变化越大,使得颜料的迁移可能性越大。所以我们看到的总是袋与袋间的色渗透或色扩散.而很少出现颜色向内层渗透.除非使用普通不耐煮沸或蒸煮的里印油墨印刷生产的包装袋。

油墨溶剂挥发成膜主要分为两个阶段:第一个是湿阶段”, 受表面层控制:第二个是“干阶段”.溶剂挥发速率受溶剂在整体墨膜里面扩散所控制。有真溶剂时.保证树脂和其他聚合物的充分伸展并相互作用.流平性好。若真溶剂挥发过快.残留溶剂中只为助溶剂时,聚合物分子就倾向于形成紧密的卷曲.甚至析出。尤其重要的是溶剂挥发引起吸热冷却和聚合物浓度上升,使墨膜的表面张力提高,产生溶液自低表面张力区向高表面张力区流动，这就是峰窝流.易产生“桔皮” 和浮色现象,所以保持必需量的真溶剂是保证墨膜流平性的重要条件。

高温蒸煮袋杀菌后表面起皱。

表面发现起皱的现象应认真观察而做出准确分析,如果印刷基材起纵向.横向或无规则性的皱痕,主要从三点考虑分析：一是印刷时烘干道温度过高，收卷与放卷恒定张力不一致；二是收卷卷料辊纸蕊不圆滑；三是印刷牵引辊有异物或太脏。解决方法：一是根据车间温湿度、机速.实际印刷效果图案深浅调整烘干湿度。用于大多数高温蒸煮袋印刷尼龙时为15um. PET为12um.故建议烘干湿度在40 ~60度为佳。调整收卷与放卷的恒定张力;二是换取平滑圆心的纸管，并在收卷时注意平整性。当基材与复合基材一起表面打皱，平整性极差,因素有:印刷基材本身打皱；复合时当热钢辊两端压力不一致:收卷复合成品时底部张力太小，上面张力太大，受挤压后而发生的一种现象。解决办法:严格控制印刷质量；调整钢辊压力至平衡状态复合基材尽量不偏差。当复合中间为铝箔时尽量少穿牵引辊。以防止断裂的现象;调整收卷张力，尽量做到一致。当基材出现皱痕中间有气泡条形态时.多半是干式复合时张力没控制好.张力太大，拉得太紧所致。解决办法则是：调整放卷张力.在溶剂挥发彻底情况下尽可能不高温烘干。以免变形而冷却收缩:提高作业浓度。选择干固量大的胶液.，一般当固含量在75%.作业限度30%都不错。

选择耐高温的专业胶黏剂，严禁一般胶液涂布。由于耐蒸煮包装袋生产的相对高技术以及较高的附加值,需要建立一套较为完整的针对原材料的检验规程，并积累生产经验。环环相扣。方能保证终产品的合格。随着杀菌技术的迅速普及和塑料薄膜被广泛应用，蒸煮食品得到较快发展。提高蒸煮食品复合包装水平，日益显得十分重要，其中所用印刷油墨的质量是衡量蒸煮食品复合包装水平的一项关键因素。开发适应范围广、枯结性更强、印膜更坚韧、溶剂残留量更少的耐蒸煮油墨.是国内外油墨工作者的共识。国外耐蒸煮聚氨酯油墨的耐蒸煮温度已达到135°C。国内已开发出耐高温的双组分耐蒸煮聚氨酯油墨。单组分耐蒸煮聚氨酯油墨在国内也受到了很高的重视.相信不久的将来通过更多企业的投资、生产.必定会对我国耐蒸煮油墨的发展起到积极的推动作用。