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    浅析溶剂型墨水的现状与发展
    作者:admin 日期:2017-12-27 9:57:33 人气:

    【中国包装网讯】溶剂型墨水是指以有机溶剂或溶剂型高分子成膜剂为载体,将颜料或染料分散在载体中形成的油墨体系。由于溶剂型墨水的印刷图像质量持久度高并且原料成本较低,其在大幅面和宽幅面的应用领域有着巨大的市场。尽管溶剂挥发容易造成环境污染,使其在欧美市场的发展受到了限制,但在中国的油墨市场上,溶剂型墨水仍处于蓬勃发展期。为了应对环境污染问题,一种新型墨水——弱溶剂墨水(ECO-solventink)开始迅速发展。这种对环境污染较小的墨水将是未来溶剂型墨水的发展方向。本文将从溶剂型墨水的市场定位、成分特点以及新兴产品等方面探讨其现状与发展趋势。

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      溶剂型墨水的市场定位

      以打印速度为标准,溶剂型墨水主要应用于中速打印的经典型宽幅打印和工业型宽幅打印;而水性墨水主要应用在对打印速度要求不高的家用及办公中;高速喷墨印刷市场,则被UV墨水牢牢地占据着。

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      一般来说,溶剂型墨水在户外广告印刷领域比较受欢迎。相对水性墨水而言,溶剂型墨水具有色彩鲜明、色彩还原性好、在承印材料上横向扩散少、干燥速度快等特点,因此,不需要对承印材料进行特殊处理,可以在诸如纸张、塑料薄膜、不干胶贴膜和网织物等无涂层的材料上进行直接印刷。若溶剂型墨水采用的是高质量颜料,则会使印品具备很好的抗紫外线性能,而无须使用贴膜,同时这种油墨的挥发性特点还可以使干燥后的墨膜较薄。溶剂型墨水能适应各种承印材料,印刷出来的图像具有更好的耐久性,并且其价格低于水性墨水。因此溶剂型喷墨印刷机开拓了广告牌、车身广告和很多以前传统打印不可能进入的领域。

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      溶剂型墨水的缺点是其在干燥过程中,通过溶剂的挥发向空气中排放有害物质,影响室内外空气质量。因此使用时需要注意喷头的日常维护和溶剂挥发等一些问题,必须在通风条件比较好的环境中使用。这些缺点使其在美国和欧洲的墨水市场上增长趋势受到限制,只有加强对非有害物质或环保溶剂的使用才能使溶剂型墨水的应用获得更大的增长。事实上,由于技术的发展和严格的研发测试,高质量的UV墨水正成为溶剂型墨水的竞争对手。在干燥速度、承印材料适应性和应用范围三个重要油墨评测因素方面,UV墨水都超过溶剂型墨水。同时,UV墨水不含挥发性有机化合物(VOC),具有相当好的环保效益。因此,UV墨水有可能成为未来工业喷墨印刷的主要墨水。

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      尽管溶剂型墨水在某些领域受到了UV墨水的挑战,但是其固有优点使其在较长一段时间内在国内市场所占的比重仍会加大。目前相关墨水制造商也正在改进墨水配方,推出了不含有害物质的、环保的溶剂型墨水和环保的溶剂型喷墨印刷机,新一代的溶剂型墨水将会更加完善,对环境的危害也会越来越小。

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      溶剂型墨水的成分及特点

      喷墨墨水按照墨基来区别,可划分为水性墨水、溶剂型墨水和UV墨水。溶剂型墨水以非水溶性的溶剂作为溶解着色剂的主要成分,这里的着色剂既可以是颜料,也可以是染料。溶剂型墨水通常由着色剂、溶剂、表面活性剂、保湿剂、pH值调节剂、催干剂、金属离子螯合剂、防腐剂以及其他添加剂等组分组成。下面对墨水的主要成分着色剂和溶剂进行简单介绍。

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      1.着色剂
      制备喷墨墨水常用的着色剂有染料(Dye)和颜料(Pigment)两种类型。着色剂的用量一般占墨水总量的0.5%~10%,较合适的范围在0.5%~5%。无论是染料还是颜料,都可以是非离子的、阳离子的、阴离子的或者是它们的混合物。

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      从化学的角度来讲,染料在墨水中是以单个分子的状态存在的,而颜料则是由无数个颜料分子聚集而成的絮团组成的。使用染料做着色剂具有制备方便、成本低、颜色鲜艳、色谱齐全和不易堵塞喷嘴等优点。染料墨水的颜色表现性能或色域要优于颜料墨水,在质量比较好的承印物上印刷时,使用染料墨水能够达到与银盐照片质量相媲美的效果。但是染料墨水的稳定性较差,特别是耐光性、暗储存稳定性、耐湿性和抗水性等性能较差,原因是单个染料分子在光照、湿气和氧化的条件下,其化学性能很不稳定,很容易发生化学反应,引起印刷品退色。此外,染料墨水对印刷介质也很挑剔,往往需要专门的介质支持才能实现。在普通的复印纸上印刷时,由于复印纸是由纵横交错的纸纤维构成的,其间填充的是胶性物质,而一般的染料墨水中亲水因子占的比重极大,由于这些亲水因子的作用,染料墨水很容易顺着纸张纤维渗透进去,从而在普通复印纸上产生晕染,严重影响最后的印刷效果。

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      而颜料墨水便是针对染料墨水的上述缺点开发出来的。与染料不同,颜料墨水中颜料是以无数个颜料分子聚集的絮团状态存在的,因此其对环境的影响所表现出来的稳定性要好。使用颜料作为着色剂,墨水的耐光性、耐水性、耐热性和抗氧化性优良,且不易受天气影响。但颜料墨水的液体稳定性差,在长期储存中,颜料的分散性可能会引起喷嘴堵塞。

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      根据上述的各自优缺点,可以看出染料墨水表现能力很强,色彩艳丽、均匀,亮度级别高,很容易表现色调,因此特别适用于户内印品使用;而颜料墨水稳定性和持久性好,适合户外印品使用。目前溶剂型墨水大多采用颜料作为着色剂,这是由颜料的特性和溶剂型墨水的市场定位共同决定的,而采用染料作为着色剂的溶剂型墨水较少。

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      2.溶剂
      溶剂是挥发性有机液体,是溶剂型墨水中必不可少的组分之一,它能够调节喷墨墨水黏度、表面张力以及干燥性。当墨水转移到承印物上后,挥发性强的溶剂迅速挥发,挥发性弱的溶剂靠毛细管作用渗入承印物内部,这样就使得留在纸张表面的连结料及着色剂固着在纸张表面并干燥。它既是溶解连结料等高分子物质的真溶剂,也是起稀释作用的稀释剂和起潜溶作用的助溶剂。

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      常用的溶剂按化学结构分主要有以下几类:
      ①脂肪类:溶解性不太好,气味小,价格便宜,如石油醚汽油、煤油、正己烷等。
      ②芳香族:溶解性优,气味较大,毒性大,如苯、甲苯、二甲苯等。
      ③酯类:溶解性优,具有强烈的水果气味,价格高,如醋酸乙酯、醋酸丁酯等。
      ④醇类:对某些树脂溶解性好,气味也好,价格稍高,如乙醇、异丙醇、丁醇、乙二醇等。
      ⑤酮类:有非常强的溶解性,气味不佳,如丙酮、环己酮。
      ⑥醚类:对某些树脂溶解性强,气味温和,有防冻性,但价格高,如乙二醇乙醚、乙二醇丁醚等。
      ⑦混合型溶剂:指把上述两种以上溶剂混合在一起的溶剂。混合型溶剂既能很好地溶解树脂,又能通过改变其配比来调节油墨的干燥速度。

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      溶剂按沸点高低分类又可分为低沸点溶剂(沸点在100℃以下)、中沸点溶剂(沸点在100~150℃)和高沸点溶剂(沸点在150~250℃)。溶剂不仅是油墨的重要组成部分,而且还可以用来调节油墨的黏度和干燥速度。溶剂挥发速度的快慢可直接影响油墨的干燥速度和墨层形成的质量,如能合理地选择溶剂还可以达到降低成本的目的。有机溶剂是油墨的主要成分,在喷墨墨水中含有大量挥发性有机溶剂,几乎占到溶剂型墨水的90%,其作用不容忽视。

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      新兴的弱溶剂墨水

      相对于水性墨水来说,溶剂型墨水干燥速度快,油墨干燥后对承印物的附着度高,一般对环境的温度和湿度不敏感。但是溶剂型墨水中的有机溶剂会对环境造成污染,因此,环保溶剂型油墨成为溶剂型墨水的发展方向之一。最近几年,弱溶剂墨水作为一种新型的喷墨墨水迅速发展起来,并引起越来越多人的关注。弱溶剂墨水又称为环保溶剂墨水,其英文名称ECO-solventink中的ECO可视为是环保(EnvironmentallySafe)、无涂层底材(unCoatedMedia)和户外耐候性(OutdoorDurable)的缩写,弱溶剂墨水普遍宣传的特点就是环保、高精度和户外耐候性。

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      和普通溶剂型墨水相比较,弱溶剂墨水最大的特点是对环境的友好性,主要体现在可挥发物VOC的减少和不再采用许多有毒有害的有机溶剂(如苯类、丁酮、甲苯、二甲苯和环己酮等毒性溶剂),所以在弱溶剂喷绘机的生产车间不再需要通风装置。和水性墨水相比较,弱溶剂墨水既保持了水性墨水制作画面精度高的优点,又克服了水性墨水对基材的苛刻和制作的画面无法应用在户外等缺点。因此,弱溶剂墨水介于水性和溶剂型墨水之间,兼顾两者的优点。但是我们必须看到,弱溶剂墨水的主要组分依然是有机溶剂,也就是说,弱溶剂墨水是溶剂型墨水的一个分类,是它的一个环保版本。

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      在墨水的生产过程中,弱溶剂墨水除了选择环保溶剂外,和溶剂型墨水相比较还提出了两个更高的要求:一个是为了实现高精度的输出必须对墨水的点散(dotgain)控制得更好,另外一个就是墨水生产过程的过滤精度要求更高。目前采用弱溶剂墨水的打印机主要有两类:一类是采用爱普生喷头的喷墨打印产品,主要生产厂家有Mimaki、罗兰和武藤公司等;另外一类是采用柯尼卡美能达喷头的喷墨打印产品,主要生产厂家有精工公司和上海雅色兰等。

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      全球著名的I.T.Strategies公司曾对149家图像制作公司进行调查发现,75%的客户已经购买或者正准备购买弱溶剂型喷墨打印机,只有25%的客户不打算购买,由此可以看出弱溶剂墨水打印机的市场需求非常大。实际上,由于其具有色彩靓丽丰富、耐磨损不易脱色等优点,弱溶剂墨水现已在万能打印机以及写真机行业广泛使用。

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      溶剂型墨水已经获得了长足的发展,选用的着色剂、溶剂、助剂配方已使墨水在耐水、耐光、耐日晒牢度及图像清晰度等方面有了很大的进步。但由于传统溶剂型墨水固有的弱点,使得其在未来的喷墨墨水市场很难再有大的突破,而对环保型的弱溶剂墨水的需求量却逐渐增加。尽管面对着UV墨水的挑战,但随着喷墨打印技术的完善与提高,以及环保型墨水研发的加快,相信溶剂型墨水在未来仍将得到蓬勃的发展。

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