概述

    由于包装行业对印刷油墨的需求不断增长，油墨行业已成为全球最大的市场之一。柔版印刷因其高印刷速度和卷对卷印刷能力，能够在各种表面上经济高效地进行印刷，是一种众所周知且极具发展前景的大面积印刷技术，几乎应用于所有包装印刷领域。与溶剂型油墨相比，水性油墨被认为是无毒、无味且更环保的选择。因此，本文旨在开发一种新的水性油墨配方，该配方采用不同的丙烯酸粘合剂，用于在商用固体漂白硫酸盐 (SBS) 纸板上进行柔版印刷。我们用四种不同的丙烯酸粘合剂配制了五种油墨，并与市售油墨进行了比较，以研究它们的性能。我们还研究了所开发的油墨的印刷质量和印刷特性。结果表明，粘合剂的类型会对部分印刷质量产生影响，但对其他印刷质量的影响并不显著。使用柔版印刷青色油墨，分子量最高的油墨在40到60阶调值之间具有最低的印刷密度和最大的色调值增量（TVI）。同样的油墨具有最大的斑点值和表面形貌变化。对于印刷对比度和75°角光泽度的变化，虽然平均值之间存在差异，但数据变化不定，并且围绕平均值展开，没有观察到丙烯酸粘合剂类型对这些响应因素的确切趋势或影响。所有印刷样品的印刷色度和网点圆度结果都非常接近。

1 引言

    图形印刷技术用于满足日益增长的包装市场需求，约占所有图形印刷产量的一半。1 近年来，随着数字化的发展，印刷行业的增长速度有所放缓，而包装行业却持续快速增长，其全球前景一片光明。人们始终致力于提高印刷质量和生产速度。柔版印刷因其高印刷速度和卷对卷印刷能力，能够在各种表面上经济高效地进行印刷，是一种众所周知的、极具发展前景的大面积印刷技术。如今，超过 75% 的包装产品都采用了柔版印刷。传统上，柔版印刷（简称 flexo）被认为是一种相对简单的印刷技术。然而，由于包装行业的快速发展，目前的印刷生产市场正趋向于大量使用柔版印刷，因此也出现了更多需要关注、探索和解决的问题和挑战。

    柔版印刷几乎应用于所有包装印刷领域，例如标签、食品包装、一次性纸制品、瓦楞纸箱、折叠纸盒、纸袋、塑料袋、牛奶和饮料容器、一次性杯子和容器、标签、信封、报纸以及每个杂货店里都能找到的包装。它的优势在于能够在各种承印物上实现高质量的印刷效果，例如聚丙烯塑料薄膜和各种其他塑料薄膜（例如聚乙烯）、许多复杂的夹层薄膜结构、铝箔、瓦楞纸板以及制药行业使用的“口腔崩解膜”。10包装材料纸质承印物的柔版印刷可以采用环保的丙烯酸粘合剂，并含有在聚合物基质中掺入片状颗粒的无机填料。

    如今，消费者更加开明，更加关注消费品对环境的影响。他们不仅考虑产品质量，还关注产品安全、环境影响以及旧包装产品的回收利用。包装的一个方面是印刷中使用的油墨配方，我们将在下文中讨论柔版印刷。

    根据化学性质，柔版印刷油墨可分为三类：溶剂型油墨、水性油墨和紫外线 (UV) 固化油墨，这三类油墨均被广泛使用。与配方中含有挥发性有机化合物的溶液型油墨相比，水性油墨被认为无毒、无味，而且更加环保。因此，出于生态原因，水性油墨因其高固含量和低粘度优势而被认为是最具可持续性的印刷油墨。 因此，印刷行业的注意力集中在水性和水稀释性印刷油墨的生产上。水性油墨目前用于包装行业；然而，需要更多的研究来克服面临的一些挑战。这些挑战包括复杂的制备工艺和高成本、水性油墨、颜料和印刷方法。通常，聚合物粘合剂的类型和用量以及配制油墨的性质对印刷质量有很大的影响。印刷油墨中的粘合剂具有多种功能，为了提高油墨性能，人们使用多种树脂/聚合物作为粘合剂。它们具有许多功能，包括将颜料分散在支撑材料中并将其粘合在印刷表面，以及改变印刷油墨的流变性和机械性能。树脂还决定最终用途的性能，例如光泽、硬度、油墨与印刷基材的附着力和附着力。柔版印刷用水基油墨由丙烯酸以及由其制成的聚合物和共聚物制成，例如丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯和聚氨酯丙烯酸酯。水性油墨中常用的丙烯酸树脂是酸性的，不溶于水。当添加碱性物质时，它们会变得可溶。这些水性油墨（含有丙烯酸树脂）具有亲水性。在本文中，我们研究了不同配方的柔版印刷水性油墨对印刷质量最相关参数的影响：印刷密度、对比度、色度、亮度和色调值增加。此外，我们还测量了其他印刷特性，例如斑点、表面粗糙度和网点圆度。

2 方法与材料

    将商用 SBS 板在 50% 相对湿度和 23°C (73.4°F) 下放置 24 小时后，使用 Parker Print-Surf (PPS) 测试仪在 1000 kPa 夹紧压力下测量带有软背衬的 PPS 孔隙率。然后，用 TMI 千分尺（美国特拉华州纽卡斯尔的 Testing Machines Inc.）测量样品的厚度值。接下来，使用从 PPS 孔隙率和厚度获得的值计算样品的透气率值。使用 PPS ME-90（1000 kPa，软背衬）根据 TAPPI T555-OM-99 测量样品的粗糙度值。按照 TAPPI 标准 T452-OM-98，使用 Brightimeter Micro S-5 测量样品在 457 nm 波长下的亮度。最后，根据TAPPI标准T480-OM-99，使用Novo-Gloss™光泽度计在75°角测量样品的光泽度。表1显示了使用过的SBS板的物理和光学性能。

表2列出了印刷中使用的颜料分散体的物理和化学性质。颜料（着色剂）是由美国油墨与技术有限公司（美国密歇根州波蒂奇）提供的青色油墨颜料分散体。本研究共研究了四种丙烯酸粘合剂：商用丙烯酸树脂（CAR）、商用低分子量丙烯酸树脂（LMWAR）、商用中分子量丙烯酸树脂（MMWAR）和商用高分子量丙烯酸树脂（HMWAR）。表 3列出了这些粘合剂的化学性质。

2.2 印刷条件

  在相当于单色印刷机的 Flexiproof 100 设备中，使用商用青色油墨在 SBS 纸板上进行印刷。用于印刷的光聚合物印版尺寸为 260 mm × 90 mm，厚度为 1.7 mm。Flexiproof 100 设备中的压力为网纹辊和印版滚筒之间的压力为 45 个单位，印版滚筒和压印滚筒之间的压力为 50 个单位。印刷速度恒定为 40 m/min。印版网频为 39.37 L/cm（100 lpi）。网纹滚筒网频为 200.6 L/cm（510 lpi）。其墨穴容量为 5 cm3 / m2 （ μm）。使用 X-rite eXact 设备在 M1 模式下使用D 50光源在 2° 观察角下评估印刷样品的质量，包括印刷密度、印刷对比度、网点扩大和 CIE L * a * b * 值。使用 BYK 微光泽度计测量了基于 ASTM D523 的 60° 下的未印刷和印刷光泽度值。此外，使用基于 TAPPI 标准 T480-OM-99 的 Novo-Gloss™ 光泽度计测量了 75° 下的未印刷和印刷光泽度值。之后，使用测量值计算光泽度增量值。24使用 Epson Perfection V500照片扫描仪软件以 600 ppi 扫描，使用 Verity IA Print Target 版本 3 软件和随机频率分布分析 (SFDA) 算法在实心色块上测量了测试样品的印刷地形和斑点值。印刷样品的耐摩擦值是根据 BS 3110:1959 标准，由 Sutherland Ink Rub 在 4 磅的负载下，从未印刷的 SBS/印刷的 SBS 和 60 次摩擦中测量的。

3 结果与讨论

    采用除粘合剂类型外的相同配方制备了五种青色油墨样品。通过测量印刷密度、印刷对比度、光泽度、印刷色度和色调值增加 (TVI) 来检查粘合剂对印刷质量的影响。每次都将结果与 CI 的结果进行比较。图 1显示了印刷固体样品的印刷密度。对于印刷密度，数字越高，墨膜越厚 (越密)，这是基于印刷颜色补色的入射光吸收率较高。可以注意到，与其他油墨相比，使用 F4 油墨 (使用 HMWAR) 印刷的样品的印刷密度最低。这可以通过粘合剂的高分子量 (> 200,000) 和油墨的高粘度来解释，这影响了油墨从网纹辊的转移，从而影响了印刷膜的厚度。虽然 F4 在所有印刷油墨中显示出最低的印刷密度，但其他印刷配方之间的值差异并不大。CI 在所有配方中显示出最大的印刷密度。

图1