薄膜水墨应用过程中出现的问题及其原因

　　允许水墨中添加大量有机溶剂以掩盖水墨质量的不足，以现在的观点来看，其实质是掩盖了水性树脂在乳液化过程中的不足，放弃了通过寻找差距提高技术的正确途径，仅从快速上马的实用性，降低了水墨的产品标准。降低标准使水墨从2007年至今在技术上没有明显突破。因此，当政府环保政策收紧、VOCs排污需要收费时，原本号称绿色印刷耗材的水性油墨瞬间堕入了尴尬境地。

　　不使用有机溶剂助干，也不采用电雕浅版降低墨膜厚度，凹印薄膜水墨有没有可能走出困境?依据笔者的实践，方法还是存在的。图3～图6是采用改造凹印设备初干功能后得到的印刷实样。从图中可明显看出，各网点间分隔清晰，网点完整，而水墨本身的表干性能在当时并没有任何改变，在初干长度测量上，仍然有150mm之多。

　　上述图片中的凹印网点质量，即使在使用溶剂型油墨时，也不容易得到。因为凹印的难点不在高光，而在暗调，即60%及以上的暗调不能并级。但如图3和图6所示，200线/英寸的5%、60%网点均没有拖尾故障，表明不添加溶剂助干，不使用降低墨膜厚度的电雕浅版，这种思路是完全可行的。

　　采用改善凹印机初干功能的设备改造方法，可以避免凹版网穴中的水墨在完全湿润状态下发生转移，凹版第一象限范围内的初次烘干，使网穴中的水墨快速收敛，避免润湿性铺展，使水墨在收缩状态下向薄膜转移。因此，必要的热量与风量，必须控制的刮刀至压印辊之间的距离，这些参数将有效决定水墨因表干性能不足而造成的质量故障。

　　水墨中溶剂含量的测定方法早已有之，GB/T 26395-2011《水性烟包凹印油墨》附录B(规范性附录)中记录了使用顶空-气相色谱法就可以对挥发性有机化合物的最大限量加以测定。因此，若要证明水墨中有机溶剂含量究竟有多高，气相色谱仪就可以明确告知。对于印刷企业而言，只要拿得出具体的数据证明水墨的环保性，我们相信，在数据面前，政府环保部门还是存在商量余地的。

　　2.实地流平不足

　　凹印薄膜水墨的另一质量问题是实地流平，症状如图7所示。

　　实际使用过凹印水墨的人，都会有这样一个感觉，即同样的印版，溶剂型油墨印刷的实地比水墨印刷的实地明显要好许多，即使在纸张上印刷，如果细看，水墨实地缺少平服，似乎存在漏印，或者印不实。这种情况在柔印水墨应用中也时常发现，柔印水墨印刷的实地比UV油墨印刷的实地要差，比溶剂型油墨印刷的实地也要差，因此为了保证实地密度，柔印水墨往往会采用印两遍的办法。

　　通过比较凹版30°网角90%与100%两处的实地细节，当然从严格意义上说，凹版是没有100%实地的，因为实地中还存在着网墙。但由于30°网角的凹版在95%网点开始出现通沟，在通沟的作用下，油墨迅速流平，能达到100%的实际效果。因此从凹版理论上说，在30°网角下，100%网点平服性应该好于90%网点，因为届时通沟已经出现，实地中原有的网墙已无法阻碍在通沟作用下油墨的迅速流平。但实际看到的效果却是，90%处网点平服性比100%处明显要好，如图8与图9所示。

　　换一个凹版网角再观察。图10是38°网角90%网点 ，图11是38°网角100%网点，同样得到这一结论。电雕凹版有一个特点，当网角为60°时，通沟很难出现，所以当凹版的菱形网点从扁菱形向长菱形变化时，通沟的出现会从95%处往后延，直至不出现，即没有通沟，此时凹印实地部分的质量全靠油墨的流平特点来保证。

　　据此，我们得到的结论是：凹印水墨在实地印刷中，对于实地的均匀与平服，100%处比90%处要差，凹版通沟的作用不明显。即使选用不同的网角，作用也不明显。但若用相同印版印刷，一旦采用溶剂型油墨，质量问题便迎刃而解。水墨实地印刷的质量故障，主要原因在于水墨的质量。

　　有必要阐述一下水墨的构成与墨膜形成的一个重要特点，以帮助我们找到问题的症结。水墨一般由水性溶液、水性乳液、颜料以及助剂构成，与水可逆的水性溶液与颜料构成色浆，然后与水性乳液共混，构成水墨。现在也有全乳液水墨，但因为存在破乳的风险，采用该工艺的并不多。水性溶液的主要作用是制造色浆，因此往往选用分子量不太高的树脂，以利于颜料分散。水墨的物理特性全依赖于水性乳液，因此乳液树脂的分子量要高许多，水墨的所有特性，差不多都靠水性乳液树脂来保证。由于树脂的分子量比较大，因此为了得到所需要的低黏度，水墨制造工艺有一个特殊环节，即树脂的乳液化。树脂乳液化的关键是选用合适的乳化剂。

　　水墨的墨膜形成不同于溶剂型油墨。后者在油墨转移到承印材料上后，溶剂挥发，留下的树脂堆积成膜，形成均匀墨膜。前者由于乳液的存在，堆积在承印材料上的墨膜先是以颗粒状存在，然后随水分挥发，水墨颗粒呈紧密排列，紧密排列后的颗粒再通过变形逐渐形成连续墨膜，最后才得到水性墨膜。因此溶剂型油墨形成墨膜只需要两个阶段，而水墨形成墨膜则需要四个阶段。

　　水墨墨膜形成过程的特点是：由于水性乳液是悬浮体，借助乳化剂作用乳化在水中，树脂呈离散分布;转移到承印材料上的墨膜还含有水分，树脂之间的连接还不紧密;含有水分的墨膜还不能得到统一的流动性，表现在流平欠缺，颜色密度不均一。

　　我们曾经考虑过水墨的流平性差是否同表面张力有关，经实验室数据测定，尤其是水性乳液的表面张力测定，排除了这种可能。因此我们的结论是：水墨的实地流平性能差是由水性乳液的相关性能所决定，这是水墨制造工艺的缺陷。有效的解决办法是采用助溶剂，助溶剂的作用在于改善水性树脂乳液化过程中的不足，使水性乳液制造过程中的乳化剂减少副作用。在墨膜干燥过程中，助溶剂可使聚合物微粒溶解、变形并融合成连续墨膜，具有对树脂的溶解作用和短暂的增塑作用。但是助溶剂的使用必须严格控制在5%以内。

　　由此，我们已经断定，水墨实地流平问题其实是水墨质量问题，水墨制造商必须解决。但是，同水墨表干性能一样，在水墨制造商尚未解决该问题之前，我们总不能坐以待毙吧?我们可以利用凹版在实地区域的特殊结构来解决该问题。电雕凹版的通沟很难解决该问题，因为前述已明确，60°网角很难出现通沟，没有通沟就无助于改善油墨流平。因此采用具有合适通沟的印版，就成了解决思路。图12是电雕凹版实地通沟的放大图片，图13是激光凹版实地通沟的放大图片，图14是激光凹版实地通沟的细节图，比较一下这些特点，解决方法跃然纸上了。

　　实地流平问题在柔印水墨的应用上也有反映，将实地印刷样张放大，可以看到一丝一丝的状态。该症状特别容易同水波纹混淆，由于解决水波纹的办法是调节油墨黏度，但用在此处，不容易见效。

　　同用印版的方法解决凹印实地流平思路相仿，柔印也可以利用印版的实地加网技术，利用实地上存在的有规律的细网来改善流平。实地加网技术现在的应用比较多，但大多使用在增加颜色密度上，采用该技术来解决水墨流平的不足，可能是首创。笔者很感兴趣的是某知名柔性版DIGICAP技术的众多点形，需要通过实验来筛选出最合适的一种。

　　3.水墨针孔

　　水墨的再一个质量问题被称为墨膜上的小白点，有时也被称为墨膜缩孔、针孔等，如图15所示。

　　水墨针孔有以下几个特点。

　　(1)水墨针孔的产生不同于水墨遭外力剪切后产生气泡所造成的墨膜露白。

　　(2)水墨针孔在实验室条件下就能检测到，上机印刷并不能明显改善。

　　(3)用丝棒展色的瞬间并不会有针孔，针孔往往在墨膜形成1～2分钟时才慢慢出现。

　　(4)针孔形成时与所使用薄膜的极性与表面张力没有明显的差别。

　　水墨针孔完全是水墨供应商的产品质量问题。对于自己生产乳液树脂的供应商而言，这是乳液工序的质量问题;对于外购水性乳液制造水墨的供应商而言，这是材料的选择问题。笔者在2015年筛选水墨时，5家供应商中有2家是自己制造水性乳液，3家是外购水性乳液，对此类问题的反应，普遍比较迟钝。水墨制造商常用的解决方法是采用消泡剂。水墨配方一般离不开消泡剂，但消泡剂的存在正是水墨针孔的隐患。因为消泡剂必须要根据乳液的特点而选择，消泡剂同乳液体系必须匹配、相容。消泡剂过量一定会产生墨膜针孔。

　　印刷企业在处理水墨针孔方面的自由度有限，第一个任务是在实验室条件下筛选，将可能产生针孔的水墨排除在外;第二个任务是在印刷中减少对水墨本身的剪切，水墨在使用过程中很少起泡，供应商就尽可能不加或少加消泡剂，以避免消泡剂对墨膜质量产生影响。

　　至于水墨在薄膜上的附着力，这完全是水墨制造方面的专业技术问题了。因为本文的主题是水墨应用，对水墨制造方面的话题就不展开了，但有必要提醒几个与印刷工序相关的问题，即印刷企业技术管理部门在选择与应用水墨时必须要注意、在制定印刷工艺时必须要考虑到的问题：

　　(1)水墨在薄膜上的附着力主要取决于水性乳液同薄膜的相容性匹配。

　　(2)取决于墨膜的干燥程度。

　　(3)根据水墨树脂的玻璃化温度Tg决定是否需要添加熟成工艺。

　　(4)必须走出软树脂、硬树脂在薄膜附着力问题上的误区。

　　印刷企业的担当与诉求

　　印刷企业在水墨应用中始终应处于主动而不是被动的地位，这是由目前的排污费危机所促成的。因为政府对排污费征收的主体是印刷企业而非油墨企业，对排污费问题最着急的，是印刷企业而非油墨企业，对因排污费增加制造成本而最忧心的，也是印刷企业而非油墨企业。仅仅这一项，解决水墨应用中存在的问题，尽快用水墨替代溶剂型油墨，这个责任主体只能是印刷企业而非油墨企业，这是很明了的。

　　然而，国内印刷界的现状，尤其是软包装界的现状，在新材料、新工艺方面很强，软包装企业技术管理部门不少技术人员都受过高分子材料科学的教育与培训。但在印刷工艺，尤其是凹印工艺方面，却相对薄弱，承担重任的还是经验型的由基层提升上来的技术人员，不少印刷企业还直接依靠一线机长，用经验来主导工艺，用经验来替代工艺。

　　相对于凹印工艺至今还依靠凹印机长一把刀的传统，柔印工艺要先进许多。近年来，柔印注重工艺工程师的培养，注重理论指导实践，而不是盲目地跟着一线机长走。同样在薄膜印刷上用水墨替代溶剂型油墨，按技术底蕴，按接受新事物新观念的反应速度，柔印成功的概率可能比凹印要大许多。

　　目前在凹印软包装界，虽然已有比较成熟的纸张凹印应用水墨的经验，但仍然局限在水墨黏度、添加醇与水的比例、水墨pH值的波动、热风温度以及电雕浅版等低层次的经验，微信圈里传播的凹印水性油墨常见问题及解决方案，起到的作用并不大。一落实到薄膜凹印，可操作性就不太强。凹印薄膜水墨的经验至多是印刷超市购物袋(承印材料为PE薄膜)，比如在实地印刷时选择什么样的印版网角，用印版来掩盖水墨实地流平的不足。

　　水墨制造商目前不可谓不努力，毕竟这是一块很大的市场，原先溶剂型油墨的市场分割将很可能出现颠覆，重新布局，市场再分配。但油墨企业中真正掌握印刷工艺的人实在太少，而且在印刷现场指手画脚也不方便。因此主导水墨应用的试验，将印刷过程中出现的问题尽快反馈给油墨制造商，从而提升产品质量，或及时用非改善油墨的方法来解决因油墨的不足所造成的质量缺陷，尽快达到用水墨替代溶剂型油墨的目标，历史性地落到了印刷企业身上。责无旁贷，也无可避免。

　　水墨印刷企业还面临着一个大问题，即既需要水墨供应商将产品中的溶剂含量控制在5%及以下，又需要呼吁政府相关部门允诺，采用目前欧美各国的不将溶剂含量5%的水墨列入VOCs污染源。我们认为，只要水墨溶剂含量不超过5%，其他指标均按照环保文件HJ/T 371-2007《环境标志产品技术要求 凹印油墨和柔印油墨》中规定的各项指标执行，水墨就将是安全的、环保的，于环境无害的。即使采用环境监测专用的HJ 734-2014《固定污染源废气 挥发性有机物的测定 固相吸附-热脱附/气相色谱-质谱法》，即24种挥发性有机物测定，水墨排放也不至于成为固定污染源。换言之，水墨印刷企业也就不用交排污费。当然，2011年的两个水墨国家标准必须修改，2007年环保部文件也必须修改。我们将用自己的行动还水墨以清白。

　　不少印刷界的同仁对环保部门以印刷企业为主体的排污费征收政策有怨气，其实这就是市场倒逼，笔者是赞同这种倒逼的。印刷企业在使用环保油墨的过程中置之死地而后生，凤凰涅磐，前途光明而远大。当然，我们需要的是尽可能降低试验成本，环保与成本不可偏废，尽快达到绿色印刷的目标，同时也增加我们的利润。