印刷油墨市場趨勢及底涂工藝探究

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商業研究公司發布的《2021年水性印刷油墨全球市場報告：到2030年新冠疫情影響和恢復》指出，全球水性印刷油墨市場預計將從2020年的108.4億美元增長到2021年的113.6億美元，復合年增長率（CAGR）為4.8%。市場預計將在2025年以4%的復合年增長率達到133.6億美元。水性油墨增長的一個驅動因素是參與該市場的公司根據客戶需求轉向制造環保油墨，水性油墨就屬于這一類別。特別是對包裝和標簽印刷商來說，提供水性油墨是理想的選擇，因為它們被認為更適合與接觸食物，或人們可能攝入的任何東西的包裝進行交互。然而，水性油墨確實存在挑戰，最明顯的是干燥時間會抑制一些生產級印刷機的速度，并在材料兼容性方面造成障礙。使用底涂可以通過確保油墨附著在基材上來克服這個問題，同時提供視覺上吸引人的圖像，從生產到現實世界的處理都經得起考驗。

一、解決水性噴墨問題

由于多種原因，水性噴墨印刷很受歡迎，尤其是在標簽和包裝領域。一方面，當涉及化學品從包裝遷移到內部產品的問題時，水性油墨對環境的影響較少。“盡管與其他數字平臺相比，其采用的速度較慢，但由于其可持續性和監管方面以及與其他印刷方法相比具有更高的速度性能，因此水性噴墨印刷繼續受到市場的歡迎，適用于短版和快速周轉的作業，”亞什蘭復合粘合劑和涂料業務總監凱瑟琳·赫克曼指出。ACTEGA項目開發的安德烈·薩利對此同意，隨著市場尋找更可持續的選擇，水性噴墨似乎是一個誘人的選擇。“如今，市場專注于提供可持續性、更低環境影響和更高可回收性的解決方案。水性產品可以滿足這些需求，并且可以更輕松地處理和運輸，減少社會對遷移的擔憂。”傳統上，標簽和包裝的噴墨印刷是通過UV固化油墨技術完成的。然而，UV在這個領域和應用中遇到了更多的挑戰。“對于更多的非吸收性材料，UV確實是受歡迎的選擇，因為它可以提供快速可靠的固化，并可以提供在基材上良好的附著力。然而，使用UV也意味著在機器周圍和過程中重新分級運輸及其處理的規則更復雜，以及對物質遷移的更多關注，尤其是在食品包裝中。但它確實是經過驗證的技術，基于數十年的經驗和專業知識。”薩利解釋道。太陽化學全球數字產品經理菲爾·杰克曼指出，包裝一詞包含許多不同的最終產品應用和基材，因此“通常包裝印刷是在比標簽印刷機更寬、更快的印刷機上生產的，通常用于基于食品的物品，并可能在用于軟包裝的薄膜上。”基于這一說法，他認為水性噴墨印刷越來越受歡迎，原因有三個：高生產率的印刷機往往對印刷成本更敏感，而油墨和水性噴墨的成本有可能比UV更低；水性噴墨油墨干燥成比100%固體含量的UV更薄的薄膜，因此更適合薄膜類基材；需要食品包裝合規性，有時使用水性油墨技術可以更好地實現這一點。“雖然石化來源的水性流體產品的份額要低得多，但很容易理解為什么作為一種可再生資源，水性產品的需求越來越高。特別是，結合現有的硬件技術，印刷機可以實現與使用UV印刷機相同的生產力、高質量的結果和最終產品，同時仍然滿足生產的監管要求，”薩利補充道。

二、底涂的必要性

標簽和包裝空間中的水性噴墨印刷并不需要底涂，但采取底涂還是具有非常明顯的優勢。赫克曼認為底涂是有必要的。“由于其化學成分，水性噴墨油墨與任何預底涂的表面都不兼容，因此需要特殊配方的底涂來兼容油墨。底涂的主要目的是提升油墨的附著力，無滲色或污跡，并提供快速干燥的結果。”艾利丹尼森北美標簽和包裝材料公司數字技術業務發展經理保羅·蘭德同樣認為，大多數水性系統都需要特殊的底涂工藝和介質。“水性噴墨墨滴大約含有80%的水，必須對其進行管理，以便化學涂料和底涂工藝發揮功能。底涂工藝有助于在發生蒸發時將著色劑或顏料固定到位。”“為了獲得最大的可靠性和性能，底涂工藝非常有益。底涂的主要目的是形成一個接受噴墨的均質層，從而在一系列基材上提供一致的網點增益和圖像質量，”杰克曼解釋說。薩利說，底涂工藝有助于簡化過程。“底涂可用于增加油墨對基材的附著力。它們還支持水性油墨的干燥過程，可以提高生產率，因為您無需更換整個油墨組，只需更換底涂即可。”“與使用UV固化噴墨印刷相比，水性噴墨油墨的圖像質量取決于墨滴在基材上停止相互聚結的速度。一方面是吸水性很強的紙基紙板，另一方面是不透水的薄膜。”杰克曼指出。當然，在為每個基材產生最佳圖像質量的過程中，底涂工藝所發揮作用的方式各不相同。“吸水性很強的介質上實施底涂可將顏料保留在表面，這樣纖維內的顏色強度就不會減弱。薄膜上實施底涂必須控制液滴擴散，并阻止相鄰顏色相互滲透，”杰克曼解釋說。另一個例子是，當需要在印刷后進行覆膜時，底涂可以幫助提高覆膜印刷表面的整體抗力，薩利指出。

三、特定功能

在為標簽和包裝中的水性噴墨印刷實施底涂工藝時，應解決諸如油墨固定、固化和防水等特性。杰克曼表示，油墨附著力和相關的圖像質量是實施底涂最重要的特征。底涂功能因應用和基材而異，但如前所述，所有應用和基材“都需要墨滴擴散方面的油墨固定，以實現最佳和可靠的圖像質量。”他建議，針對特定應用的要求包括外涂層敏感性、覆膜適用性和耐水性/耐溶劑性。“尤其防水性是軟包裝和標簽的重要要求。使用水性油墨進行良好的濕摩擦或濕針織測試并不容易，底涂有很大幫助。憑借所有這些優勢以及輕松改變基材屬性的能力，底涂可以幫助拓寬印刷機的承印物范圍，”薩利分享道。蘭德增加了耐光性或抗褪色性，以及使用水性噴墨時的干燥時間作為額外的考慮因素。

四、介質的兼容性

正如之前討論的那樣，介質兼容性很重要。在理想情況下，一種底涂適用于包裝和標簽中使用的紙張和薄膜基材。“底涂的功能是提供均勻的印刷層，從而盡可能減少不同介質的差異。如果單一底涂可以在所有需要的基材上進行良好的印刷，那么這是理想的，”杰克曼承認。赫克曼說應該特別注意薄膜。“使用薄膜基材時，介質兼容性最為重要。今天的技術要求薄膜必須涂面涂以實現底涂帶來的附著力，并且已經證明經過電暈處理的薄膜不是足夠的表面處理。紙張的多孔表面可以使用水性噴墨底涂。”薩利承認，雖然底涂和基材之間的兼容性是關鍵，但仍有一個挑戰——與油墨和以后可能的套印上光的兼容性。“底涂是根據所需的性能和阻力設計的。為了實現這一點，配方將針對特定市場或應用進行調整。如果你改變這個配方中的某些東西，你可能會獲得新的能力，但會失去其他能力。”底涂工藝當然是有益的，但只能在基材上使用一次。聯線和離線操作均可用。杰克曼認為，如果印刷機架構允許的話，聯線是首選。“這主要是由于該過程的可重復性以及底涂將在干燥的條件下到達后續噴墨印刷站的事實。”相反，赫克曼建議離線。“這是由于油墨附著力所需的涂布重量的高沉積，底涂的干燥需要大量的烘箱容量。大多數涂布機沒有充分干燥所需的設備，并且必須終止整個過程。”“這取決于具體的生產工藝，即哪種底涂工藝在技術上更有意義或在經濟上更好？如果必須停止印刷以更換底涂工藝，那么離線流程不會停止生產，相反，可以準備材料并立即印刷；另一方面，如果想在基材、底涂和油墨之間實現非常完美的融合，以及之后可能的其他后加工步驟，從技術上講，可能需要聯線底涂工藝，”薩利解釋道。底涂可用于水性噴墨場景，尤其是在包裝和標簽領域。在所有情況下，它們都能增強油墨附著力，確保在任何基材上印刷出高質量的圖像。

作者:無 單位:全球印刷與包裝工業