凹印油墨的环保可持续发展趋势

1.国内外凹印油墨现状

随着商品经济的发展和人类社会的进步，科学技术的发展，生活水平的提高，人们对生活质量的要求也越来越高。购买商品时，消费者不仅关注商品本身的质量，对商品的包装也更加挑剔，因此，包装印刷市场的前景和发展空间越来越广阔。

（1）凹版印刷应用及发展

就整个市场流通领域来讲，包装印刷是实现商品价值和使用价值的手段。在生产过程中，印刷是最后一道工序。在流通过程中，包装印刷起着保护商品、美化商品、宣传商品的作用，是商品贮藏、保鲜、运输销售、使用之间的桥梁。它对提高商品的附加值，增强商品的竞争力，开拓国内外市场，为国家创汇、节汇等方面，日益起到不可忽视的作用。20世纪90年代以来，我国包装印刷工业已经发生了一场深刻的技术革命，那种“一等产品，二等包装，三等价格”的历史已经一去不复返了。

凹印能够发展到今天，是与众多相关行业的共同努力分不开的，如设备制造、油墨、溶剂、制版行业新技术的应用，印刷行业新工艺的实施无不推动着凹印向着繁荣发展的方向迈进。当然，市场需求也是推动凹印积极发展的重要因素。随着社会经济的发展，越来越多的行业重视商品包装，从某种意义上认识到，商品的包装决定着人们的购买欲望，决定着商品价格，决定着企业和商家的收益。凹版印刷的优势是：

墨层厚实，墨色均匀（不同批次均可达到）。与凸版、平版印刷依靠网点着墨面积大小不同表现层次的手法不同，凹版印刷采用的是网穴结构，即网穴着墨量体积不同来实现印刷。网点多维变化能够真实再现原稿效果，层次丰富、清晰，墨色饱和度高，色泽鲜艳明亮。

广泛采用无毒的水性油墨和醇溶性油墨，达到绿色环保印刷标准。凹印在出版领域已基本采用水性油墨，在软包装印刷领域，虽然使用溶剂型油墨比例还相当大，但人们正在积极探索使用能够达到环保标准的水性油墨和醇溶性油墨，已取得一些成果。

凹印适用介质广泛，有PVDC、PET、PE、NY、CPP、OPP、BOPP、组合膜以及其他与以上材料有相同特性的薄膜类、铝箔、纸张等。

产品适用范围更广泛。在国外发达国家，软包装在包装类产品所占比重已达65%以上，有的已超过70%，而在我国只占5%～8%；我国的软包装市场发展潜力主要在奶业、果汁饮料和其他饮料业、蔬菜汁加工业、中药制剂业、保健饮料等。

凹印设备的综合加工能力强。凹版印刷机可附加上光、覆膜、涂布、模切、分切、打孔、横断等加工工序，满足了当今市场上各种各样纸质包装的不断出现，如购物袋、商品袋、垃圾袋、冰箱保鲜袋等应用；工业品包装、家庭日用品包装、服装包装、医药包装也大量采用塑料软包装；各种固体包装盒、液体包装盒、烟包类、酒包类等都需要凹印设备的综合加工能力。

凹印设备维护保养及维修方便，使用周期长。

目前，全国共有包装印刷企业3万多家，占全国印刷企业十多万家的35%。2005年包装印刷销售额超过千亿元（占整个印刷工业总产值的50%），年增长率在12%以上，职工人数约100万人，占全国印刷企业总人数的1/3。

改革开放30多年来，随着市场经济的不断发展，特别是食品、饮料、卷烟、医药、保健品、化妆品、洗涤用品以及服装等工业的迅猛发展，对凹版印刷品的需求越来越多，在质量要求越来越高的趋势下，我国的凹版印刷从无到有、从小到大得到了迅速发展。

由于凹版印刷的迅速发展，我国包装印刷方式的比例已发生了明显变化。即胶印占42%，凹印占22%，凸印占20%，柔印占8%，其他印刷占8%。据统计，我国从日本、瑞士、德国、意大利、法国、韩国、澳大利亚等国家和我国台湾地区已引进了500多条凹印生产线，国产凹印机也有4000多台投入使用。

从地区分布看，凹印机几乎遍及全国各省、自治区、市，凹印比较集中的地区有云南、上海、广东、山东、江苏、浙江等地，仅云南省用于烟盒印刷的纸板凹印机就有40多条线。另外，在广东庵埠、河北雄县和浙江温州的龙港，凹版印刷发展也很快，有的地方有上百家小型凹印企业。

当前，凹版印刷的印刷产品主要是以下几类。

（1）纸包装：如烟盒、酒盒、酒标、香皂盒、药盒、保健品盒等。

（2）塑料软包装，主要有以下几类：

食品包装：如方便面、奶粉、茶叶、小食品（休闲食品等）、饮料、糖果、蒸煮袋、腌制蔬菜及肉类制品、冷冻鱼虾、味精、调味品以及食盐包装等；

化妆品、洗涤用品包装：如洗发用品、润肤膏、洗衣粉等；

医药包装：如PTP铝箔、SP复合膜、铝箔泡罩、中医药片剂、胶囊、丸剂、粉剂等；

种子包装：各种农作物种子和蔬菜、花卉种子等；

工业品包装：如服装、针织内衣、妇女儿童用品及年画、挂历、招贴画等。

此外，我国印刷的钞票、邮票也都是采用雕刻凹印工艺来完成的。

据专家预测，我国加入WTO后，必将带动我国包装市场的发展。同时，党中央十六大提出的全面建设小康社会的目标，为中国印刷工业的发展提供了广阔的市场。目前全国包装工业生产总值近2000亿元人民币，占国民经济总值（GDP）2%，到2020年按国民经济总值翻两番计算，全国包装工业产值将达到6000亿元人民币，约合750亿美元（相当于美国2001年印刷工业产值的一半，外贸出口商品总值将达到3500亿美元）。实际运行中，印刷工业的增长速度还要快于国民经济的增长，如此极具潜力的市场正引起越来越多的国家关注。加入WTO后，随着我国关税的降低乃至逐步取消，外商将会越来越多进入国内投资建厂，并进行本土化的生产，质优价廉的商品必将赢得国内消费者，从而对国内的产品及市场造成冲击，使我国包装市场的竞争日益激烈。

（2）凹印油墨研究现状

至20世纪90年代中期为止，凹印油墨大多采用溶剂型油墨，而且配方中含有大量的苯类溶剂。从油墨制造来看，甲苯、二甲苯是树脂连结料的良好溶剂，在制墨过程中对颜料的润湿性和细粒子颜料分散后在油墨体系中的稳定性起到非常关键的作用，使油墨性能稳定且存储期较长。从凹版印刷过程来看，含苯的油墨体系在墨辊上表现为墨性好；在印版上表现为流动性和稳定性很好；印到涂布纸上后溶剂的挥发速度、墨膜的干燥速度、印刷品的抗粘连性和耐蹭脏性都良好；当溶剂挥发后，残留在纸张上的溶剂含量也较低，因而含苯类溶剂的油墨体系得到广泛的使用。然而，苯类溶剂毕竟对人类身体健康的危害性较大，使油墨制造人员、印刷操作人员和其他相关人员都受到不良影响。因此，在含苯油墨体系广泛应用的同时，无苯型凹印油墨也一直在努力研究和开发进行之中。

长期以来，我国复合包装袋表印油墨多以含苯凹版复合塑料薄膜油墨为主，由于大量的苯释放或残留，无论对环境及生产，还是对人体健康都会造成一定的潜在危害。为此，国内外都在研究开发使用无苯型复合塑料薄膜油墨，但由于该油墨多以聚氨酯或PVB树脂为主连结料，乙醇等为主溶剂，致使成本过高，适印范围窄，推广使用受到局限。

目前，食品软包装大都采用凹版印刷技术，而由于食品包装材质的特殊性和食品包装的特殊要求，如果印刷时使用质量较差的油墨——特别是含苯溶剂型油墨，就会产生大量的甲苯和二甲苯挥发性溶剂。虽然其中的有些有害物质绝大多数都会在制造使用过程中挥发掉，但仍有少量溶剂会残留在复合薄膜之间。随着时间的推移，就会从膜表面渗入食品中，使之变质、变味。

专家特别警示，超标的苯类物质对人体最大的危害是容易引发癌症一类疾病，特别是血液系统疾病，如溶血性贫血、再生障碍性贫血和白血病。

目前大多数凹印油墨中的溶剂连结料本身含苯，也需要用含有苯类的混合溶剂来进行稀释，如果企业在生产食品包装袋时使用了纯度较低的廉价苯溶剂，那么苯残留的问题会更加严重。

据权威机构的调查，近几年以来，食品包装安全性问题已经严重制约我国食品工业的出口发展。特别是欧美国家，对食品包装检测的标准要求很高，对食品包装中有害物质残留限制很严格，我国很多食品包装企业有害物质残留过量这一技术问题一直难以解决，食品出口也因包装问题屡屡受阻。(www.xing528.com)

苯类包装印刷有害物质残留超标已经成为食品二次污染主要原因之一。国家质检总局公布的食品包装（膜）抽查结果表明，专用的食品包装袋抽检不合格率高达15%。在包装印刷时，油墨及其他物质影响则占20%。对此，国家包装产品质量监督检验中心专家认为，食品包装印刷污染已经成为食品二次污染主要原因之一。

在凹印油墨中，大量挥发性有机溶剂几乎占到凹印油墨成分的50%，其中如二甲苯、甲苯、醋酸乙酯、丁酮等低沸点、高挥发性的溶剂含有芳香烃，既有毒又可燃，不利于环保、健康和安全。近年来，随着高效溶剂回收系统的应用，污染相对减轻。随着水溶性凹印油墨及电子束固化油墨在国外的迅速推广，为凹印搭建了环保印刷展示的平台。这类油墨不含挥发性有机化合物，符合环保的要求。研发新的经优化的UV油墨，既可适用于塑料类材料的印刷，也适用于印刷非吸收性的纸张与纸板。

在欧洲，特别在德国，类似甲苯的芳香族稀释剂已被禁止用于食品包装油墨。与欧洲相似，美国有着更严格的环保法规控制挥发性有机化合物的释放。美国、德国、英国、日本等技术先进国家对于食品包装材料的印刷已经完全使用无苯型油墨，取而代之采用水溶性油墨或无苯稀释剂型油墨。在此方面的技术研究已有几十年历史，无苯稀释剂型油墨的研制已较为成熟。

据有关资料，我国凹版印刷油墨仍然以大量使用苯型稀释剂油墨为主流。对于食品包装材料的印刷，我国尽管也要求使用无苯稀释剂型油墨，但国内至今还没有高质量的无苯稀释剂型油墨产品，大量凹印企业仍然使用含苯型稀释剂油墨，精美包装凹印用无苯型油墨仍处于依靠进口的现状，从而大大影响到凹印企业的成长和包装印刷产品的市场竞争力。

为了改变这种现状，充分发挥凹版印刷的优势，扩大凹版印刷在包装印刷领域的市场份额，研制、开发新型无苯型稀释剂的油墨及其油墨稀释剂就成为当前迫切需要解决的课题。

2.凹印油墨

（1）常规分类

凹印油墨种类繁多，但大致可分为如下几种。

A型油墨：这类油墨通常用于出版凹印。该油墨的稀释剂是能改变干燥速度的脂肪烃，它包括正已烷、印染酒精、稀释剂、乳酰苯胺和矿物酒精。像甲苯和二甲苯这样的脂肪烃，既可单独少量使用获得特殊的性能，也可在生产中混合于油墨中。

B型油墨：B型油墨是A型油墨的改进型，它使用不能直接溶解于芬芳烃的树脂化合物，并需要像甲苯或二甲苯这样的高浓度脂肪烃。一般规律而言，为了使油墨拥有良好的溶解性，稀释剂必须含有50%的芬芳烃类。

C型油墨：C型油墨中最基本的成分是硝化纤维素。其他的树脂和增塑剂可以依加入连结料中的硝化纤维素来获得特殊的性能。这些化合物需要像乙酸乙酯、异丙酯、一般的丙酯等这样的酯类稀释剂。酮类中，丙酮或甲基乙烯酮可以使用。

为了降低稀释剂成本，酯和酮可以与限量的乙醇和烃类混合。乙醇和烃类并非真正的稀释剂，一个普遍流行的经验配比是一单位的酯或酮与一单位的芳香烃混合，或者是一单位的酯或酮与一单位乙醇混合。有时也用一单位的酯或酮与一单位乙醇和一单位的芳香烃混合。就硝化纤维素而言，乙醇是一种潜藏型稀释剂。当使用等量的醋酸酯稀释剂时，乙醇稀释油墨的效果与酯差不多。

D型油墨：D型油墨基于含有聚酰胺树脂的连结料。这类油墨其常用稀释剂是乙醇（比如醋酸醇或异丙醇）和脂肪烃或者是乙醇和芳香烃的混合物。常用的混合液是乙醇和脂肪烃按体积50∶50混合或者乙醇和芳香烃按体积30∶70混合。这些油墨被称为助溶聚酰胺。能完全溶解于乙醇的聚酰胺树脂称为可溶于乙醇的聚酰胺。

E型油墨：E型油墨通常指用乙醇稀释连结料的系统。它通常使用的醇是经过特殊变性处理的醋酸醇和异丙醇。许多E型油墨都通过添加少量的乙酸乙酯、MEK或者是丙基醋酸酯的混合稀释剂来提高性能。E型油墨中最常用的树脂是SS硝化纤维素。

M型油墨：M型油墨由芳香烃稀释剂和聚苯乙烯树脂制成。聚苯乙烯树脂用于生成低成本的表面清漆。这些表面清漆具有耐醇性和较好的平滑度，但没有抗热性。

T型油墨：T型油墨由含有氯化橡胶的连结料制成。这些氯化橡胶一般都经过其他树脂和增塑剂处理过。虽然其他如二甲苯这样的芳香烃和含有酯或酮的特殊稀释剂也能用来稀释T型油墨，但最常用的还是用甲苯这种芳香烃来稀释。

V型油墨：V型油墨是指含有氯乙烯和醋酸乙烯酯的油墨。共聚树脂能溶于酮，它以芳香烃为稀释剂。V型油墨要获得特殊性能，就得使用丙烯醇树脂。

W型油墨：虽然W型油墨的配方中含有其他稀释剂，但它主要还是以水为稀释剂。在有些情况下，可以在水中加少量的乙醇。

X型油墨：没有确定类型的油墨都归为X型油墨。这类油墨稀释剂必须根据油墨具体配方来选择。一般油墨生产商都会给予一定的建议。热转移油墨和升华性油墨都归于X型油墨。

发泡印刷油墨：发泡印刷油墨在常态下是液体，当它转移到印刷物上时就变为泡沫。这类水性油墨由多种树脂配成，多用于包装行业中，许多特殊印刷效果都是利用这些易控制的泡沫的特性来实现的。

（2）主要组成

油墨是由作为分散相的颜料和作为连续相的连结料组成的一种稳定的粗分散体系。其中颜料赋予油墨颜色，连结料作为颜料载体提供油墨必要的转移传递性能和干燥性能。油墨中除了颜料和连结料主剂外，还有作为助剂的各种添加颜料。颜料是一种呈细微末状的固体物质，可以呈现球状、片状等不规则形态。一般颜料粒子的直径在几百纳米到几十微米的范围内。颜料可以均匀地分散在介质中，但不溶于介质，且不与介质发生化学反应；颜料是有色体，它既赋予油墨颜色，同时它的分散、聚集又直接影响到油墨的流动性、化学稳定性及干燥性。

连结料。油墨连结料是由高分子物质混溶制成的液状物质，在油墨中作为分散介质使用，是一种具有一定黏度和流动度的液体，但不一定都是油质的。连结料使颜料固体粒子得以良好分散，是颜料粒子的载体，使之通过印刷转移到承印物表面。因此，连结料赋予了油墨流动能力、印刷能力；同时，它又是一种成膜物质，颜料要依靠连结料的干燥成膜性，牢固地附着于承印物表面，并使墨膜能够耐摩擦、有光泽。因此，连结料决定着油墨干燥性和膜层品质。由此可见，连结料是油墨的关键组分。如果说油墨的色相、透明度和耐光性主要由颜料决定的话，那么印刷油墨的流变性质、干燥性质、抗水性、光泽等则主要由连结料的性质决定。

助剂。辅助剂（通常简称为助剂）是在油墨的制造以及印刷过程中使用的为改善油墨本身性能而附加的一些材料。助剂的种类很多，几乎每一种油墨都有与之配套使用的辅助剂，辅助剂加入量很少，却对油墨的性能和印刷适性产生明显和重要的影响。

（3）基本要求

对颜料的要求。颜料的特性对印刷油墨的性质具有直接的影响，所以应根据塑料凹印的工艺特点和要求来选择颜料。对于塑料食品包装印刷用油墨，还要考虑到无毒性。

对树脂的要求。树脂一股是无定形的半固体、固体或假固体的高分子物质，呈透明或半透明乳白色。它无固定熔点但有软化或烧融范围，受热变软逐渐熔化，在力的作用下可流动，大多不溶于水，有的可溶于有机溶剂。树脂为高分子材料，结构比较复杂。树脂连结料的特点是：附着力强，固着快，干燥快，抗水性强，光泽强，耐磨擦，有良好的印刷适性。一般来讲，树脂都是有机化合物，具有复杂的结构、高分子量和能溶解于一些有机溶剂的性质。当溶剂从树脂溶液蒸发时，树脂的浓度会逐渐增大，树脂不像无机盐类那样结晶出来，而是其溶液随溶剂除去而变得黏稠，最终树脂分子相互间紧密地连接在一起，形成凝胶体，表面形成薄而透明的膜层。这个性质在表面涂布所使用的许多树脂中是很重要的。

对溶剂的要求。溶剂在凹印油墨中是用来溶解树脂的。它决定了油墨的黏度、附着性、干燥等性能。另外，溶剂和树脂的互溶性、溶剂对颜料的分散性、溶剂的沸点、溶剂本身的可燃性及毒性等性能对油墨的质量还有着很重要的影响。

在凹印油墨中常选用那些能在常温或不高于沸点的情况下，溶解固体和半固体物质，并形成透明或浅色溶液的液态物质作为溶剂、助溶剂或潜溶剂。

对性能的要求。塑料凹印油墨应具有鲜明的色彩，良好的流变性和均匀的转移特性；当油墨被转移到承印材料的表面后，必须迅速固着，并形成牢固的膜层；油墨的印刷适性与连结料的性质有密切关系，油墨的黏度、光泽度、抗水性、干燥性、流动性、转移性和固着性等特性主要由连结料所决定。油墨的耐酸、耐碱和耐溶剂等性能，与连结料也有一定的关系。从油墨加工角度来看，连结料远比颜料重要。同一种颜料，换了另一种类型的连结料，它就变成另一种类型的油墨。而同一种连结料，即使换另一种类型的颜料，仍不能改变油墨的根本性能。所以，要想制成好油墨，必须先做好连结料。要想获得高质量的油墨，首先应采用高质量的连结料。