水性涂料上光工艺研究

　　在国内常用的几种上光工艺中，水性涂料上光是公认的环保型上光方法，它无毒、无污染，特别适合食品、药品、饮料、烟酒及卫生条件要求严格的包装印刷品加工。

　　一、 水性上光涂料的基本组成

　　水性上光涂料（水性上光油）也称分散型上光剂，具有无色、无味、透明感强且无毒、无有机挥发物、成本低、材料来源广、有良好的光泽性、耐折性、耐磨性和耐化学药品性等特点。水性上光油主要是由主剂、溶剂、助剂等成分组成。

　　1. 主剂。水性上光油的主剂是水性成膜树脂，是水性上光油最重要的成分， 是上光剂的成膜物质。它影响和支配着涂层的各种物理性能和膜层的上光品质，包括光泽性、耐磨性、附着力、柔韧性及干燥性能等。

　　水性成膜树脂品种很多，有天然树脂，也有合成树脂与改性树脂，但目前国内外使用最为普遍的是丙烯酸酯体系的共聚树脂。水性丙烯酸共聚树脂的性能取决于单体的组成和单体的合成工艺。水性丙烯酸共聚树脂上具有成膜性好、光泽度好、透明度高、干燥迅速、耐磨、耐水等一系列优良性能，大量地应用在水性上光涂料中。

　　2. 溶剂。溶剂的主要作用是分散和溶解成膜树脂及助剂。水性上光油的主要溶剂是水，与一般有机溶剂相比，水的最大优点是无色、无味、不燃、来源广、价格低、流平性好，对人体及皮肤接触安全无刺激。水的汽化热比较高，挥发性比一般有机溶剂小，而且水的表面张力较高，导致对被涂基材的浸润性较差，因此在溶剂中往往加入一些乙醇和少量的辅助溶剂，以加快干燥速度，降低表面张力，改善水性上光油的加工适性。水在0℃以下结冰，所以水性光油最好在20℃左右存储与使用。

　　3. 助剂。加入助剂主要是为了改善水性上光油的涂布工艺性能和上光后的成膜性能。助剂主要包括以下几种：（1）表面活性剂。降低水性溶剂的表面张力，提高流平性，改善水性上光油对印刷品表面的润湿能力。（2）助力剂。增加水性树脂在水中的溶解度，调节树脂溶液的黏度，提高上光油的稳定性，改善涂层的流平性与外观。（3）消泡剂。可控制水性上光油在生产与涂布过程中的起泡，消除鱼眼、针孔等质量缺陷。（4）流平剂。有助于降低表面张力，改善与底材的润湿能力，增进流动性，延长流平时间，使涂层平整光滑。（5）干燥剂。增加水性上光剂的干燥速度，改善纸张印刷品适性。（6）其他助剂。如滑爽剂、助黏剂、润湿分散剂、增塑剂等。水性助剂种类很多，需根据水性上光油的类型及上光产品的需要有选择性地加入，各类助剂的使用量不应超过总量的5%，否则将会影响上光剂的加工适性。

　　二、 水性上光的特点

　　1. 水性上光的最大优点是无毒、无污染、无残留气味，符合环保要求。水性上光油以水为介质，减少了有机挥发物的排放，大大降低了有机溶剂对环境的污染，改善了上光作业环境，利于职工健康。水性上光可完全消除溶剂型光油中有毒有害物质对人体的危害与对包装商品的污染，还可防止由于静电与易燃溶剂引起的火灾危害，减少溶剂在印刷品表面的残留气味。

　　2. 水性上光油具有优异的表面性能。水性上光油不仅安全环保，而且其主要性能已经可达到或超过传统的溶剂型上光涂料的水平。由于水性上光油属低黏度、高固含量产品，因此具有良好的光泽性和流动性，而且干燥成膜后具有很好的抗水性、附着力及滑爽耐磨等性能，水性光油还具有良好的热封性能。

　　3. 水性上光油干燥速度快，生产效率高。新型的丙烯酸酯体系的水性上光油一般可达到200m/min 左右的干燥速度，甚至更高。水性上光油可使用的红外线干燥的涂布上光机上光，也可采用高速的柔印机、凹印机、胶印机进行联机上光。

　　4. 上光过程不易引起油墨变色。水性上光油与绝大多数的油墨具有广泛与良好的亲和性，可在油墨未彻底干燥的情况下进行湿叠湿的上光，且上光油通常不会溶蚀油墨，因此不易引起油墨变色。

　　5. 水性上光油成本低廉，使用方便。水性上光油可用水稀释与清洗，非常方便，而且综合成本较低。

　　6. 水性上光可适应多种承印物。水性上光可用于纸张、纸板，也可用于铝箔、金银卡纸和真空镀铝纸的上光，目前也已经可应用于聚烯烃（如PE、PP、PVC等）和涂敷有聚烯烃材料的纸张表面上光。水性上光的印品可长时间保存，在长期强烈日光照射下，水性上光油墨不易泛黄、不变色。

　　7. 水性上光存在的问题。低克重的纸容易造成尺寸变形；应用时要掌握如涂料的黏度、印刷速度、涂料涂布量与干燥时间等指标；胶印联机印刷、上光，要注意油、水不相溶的原理，选择水性光油要注意与油墨的适应性。

　  三、 水性上光应注意的一些问题

　　水性上光的质量取决于水性光油的质量、印品的上光适性和涂布工艺过程的控制，为了取得良好的上光效果，在水性上光时应注意以下几方面问题。

　　1. 水性上光油黏度控制。在涂布过程中，必须合理控制上光油的黏度与固含量。因此，稀释只能在一定的固含量范围内进行，水性上光油的稀释剂一般采用水和乙醇（比例为1:1）的混合液，降黏效果明显，应严格控制。

　　2. 印刷品的水性上光适性。表面粗糙、吸收性太强的纸张不适合水性上光，必要时可先上底胶填充纸张纤维毛孔，再上光油；在使用薄纸上光时，对水性光油的品种要有所选择，并且事先进行试验。另外虽然水性上光可进行湿叠湿的上光，对绝大多数油墨具有广泛的亲和力，但就上光质量而言，仍要求印刷油墨在上光前尽可能干燥，从而避免“失光”（即光泽减退）和“应力龟裂”（即较厚的大面积油墨实地表面出现裂纹）等故障。

　　3. 涂布量的控制。水性上光油的涂布量是不易控制的，因为在涂布上光油中乙醇的挥发速度快，而水是无色透明的，在白色的纸上涂布一层透明的水性液体用肉眼很难辨别其量的大小，故黏度的控制至关重要。乙醇的含量也要及时增加，以保证产品的稳定。

　　4. 防粘脏剂的使用。在使用水性上光油时可完全取消或减少使用防粘脏剂，因为水性上光油固化安全，表面滑爽，很少粘脏。

　　5. 干燥时间控制。在多色印刷中，若最后一色是涂布上光油，那干燥时间将会变慢，因为纸张内部已吸收较多的油墨与润版液。如果采用红外线水性上光油则可借助于红外线干燥装置干燥。在干燥过程中，上光油被加热，底层快速渗透干燥，同时上光油中的水分被高温加热蒸发，经排风管排走。提高干燥速度的另一个方法是增加乙醇的含量，但要结合实际生产情况及上光油的黏度而定。

　　四、 水性上光油常见故障及排除方法

　　在水性上光过程中会发生一些常见故障，我们应认真分析其故障原因，并找出排除故障的方法，从而保证良好的上光质量。

　　1. 干燥不好，表面发黏。

　　（1）故障原因：①水性光油涂布过厚； ②光油黏度偏高； ③烘道温度及热风不足； ④光油PH值太高； ⑤涂布压力不匀，局部涂布过厚； ⑥机速过快，特别是印刷载体为非吸收表面时。

　　（2）排除方法：①调整降低光油黏度，稀释剂采用乙醇和水1∶1 的混合溶液； ②适当减少涂布量；③调整压力，使涂布均匀一致；④加强烘道温度及热风；⑤光油PH值一般应控制在8～9；⑥根据产品情况，调整机速；⑦可适量添加快干性乳液；⑧更换使用快干型水性光油。

　　2. 光泽不好，亮度不够。

　　（1）故障原因：①纸质太粗，渗透吸收力过强；②涂布量不足，涂层太薄；③上光油黏度小，固含量不足；④印刷品表面油墨不干；⑤涂布环境温度低、湿度大；⑥上光油内在质量不佳。

　　（2）排除方法：①适当提高上光油黏度；②加大涂布量；③上光前应使油墨充分干燥；④纸质量太粗，应先涂一层底胶；⑤提高环境温度和烘干温度；⑥更换光泽好的水性光油；⑦可少量加入流平助剂。

　　3. 表面涂布不匀，有条纹及橘皮现象。

　　（1）故障原因：①光油黏度过度；②光油涂布量过大；③涂布压力调整不合适；④涂布辊表面太粗糙，不光滑；⑤光油干燥太快；⑥光油流平性差；⑦油墨不干，排斥光油。

　　（2）排除方法：①上光前油墨应充分干燥并清除粉尘；②调整好涂布压力，使涂层均匀一致；③涂布辊粗糙、老化或变形，应重磨或重制；④适当降低光油黏度；⑤适当减少涂布量；⑥少量加入慢干助剂或PH 稳定剂。

　　4. 上光过程气泡多。

　　（1）故障原因：①光油黏度偏高；②光油PH 值偏低；③循环搅拌过度；④胶盘、胶桶中光油量不足；⑤机速过快。

　　（2）排除方法：①降低光油黏度； ②适量加PH稳定剂，提高PH 值；③适量加水性消泡剂，要充分混匀，且最多加入量不宜超过1%； ④加大光油供给量；⑤适当降低涂布速度。

　　5. 光油清洗困难，易结皮。

　　（1）故障原因：①水性光油干燥过快； ②光油PH值偏低； ③光油水溶性差； ④停机时间长，未及时清洗；⑤环境温度过高。

　　（2）排除方法：①加入慢干剂，降低干燥速度； ②加入PH稳定剂，提高PH值，改善水性光油的水溶性； ③停机时应及时清洗； ④临时停机，光油循环系统应保持继续运作；⑤清洗困难时，可采用水量清洁剂或乙醇进行清洗。

来源：中国印刷