凹印油墨

定义

凹印油墨是凹版印刷过程中使用的着色物质，属于一种稳定的有色胶体分散体系，可借助印刷方式涂布到基材上，形成文字、图案与色彩。它也被称作凹印液态油墨或凹版印刷油墨，在文献中常以英文名 gravure ink 出现^[1]。

按用途与承印材料划分，凹印油墨可分塑料凹印油墨、纸张凹印油墨、铝箔凹印油墨等类别；仅塑料凹印油墨又细分为表印油墨与复合（里印）油墨^[2]。从干燥方式看，凹版印刷油墨还可分为雕刻凹版与照相凹版两大类，前者多用于有价证券，后者依靠溶剂挥发干燥^[1]。

国家标准层面对纸张类产品有专门规范，GB/T 26461-2011《纸张凹版油墨》规定了其要求、试验方法与检验规则，适用于轮转与单张凹版印刷的各类纸张^[3]。

原理

凹版印刷的印版上，图文部分低于空白部分，形成一个个网穴。印刷时整个印版表面先被油墨覆盖，随后由刮墨刀把非图文区域的多余油墨刮除，油墨只留在网穴之内，再在压力作用下转移到承印物表面^[4]。墨层厚薄与网穴的大小、深浅相对应，网穴越深，留存并转出的墨量越多^[5]。

油墨在网穴中的填充、刮除与转移，决定了凹印油墨必须兼具低黏度、良好流动性与足够的转移和叠印能力，同时在压印后能迅速干燥^[6]。由于凹印墨膜较厚，单靠氧化结膜无法满足快干要求，因此这类油墨多采用高挥发性溶剂体系，以挥发干燥为主^[7]。

典型配方中各组分的大致比例为：颜料约 10%~15%、固体树脂约 25%~35%、有机溶剂约 40%60%、填充料 015%、助剂约 0.5%~4%^[7]。另有资料给出更宽的区间，即颜料 5%15%、连接料树脂 20%40%、溶剂 060%、助剂 05%^[1]。溶剂在体系内承担溶解分散固体组分、润湿基材、调节干燥速度与黏度等作用^[4]。

从流变角度看，工作墨需满足网穴填充与转移的要求，其黏度通常落在较窄的区间：有生产实践指出实地印刷时油墨运动黏度只能处于 12″~18″ 的印刷区间，为此常需补加溶剂稀释以提高流动性。实际转移率并不高，油墨从网穴到承印物的转移率约为 60%，细小网穴的转移更为困难，静电吸墨装置可借助电场力把转移率提高约 10%~20%^[8]。

水性体系的作用机理与溶剂型不同：水基油墨以水、助溶剂和挥发性胺替代有机溶剂，胺用于中和酸性树脂，因水的挥发较慢，网穴内不易干结，但印后干燥成为主要问题，pH 值下降还可能导致网穴逐步堵塞^[9]。水基油墨表面张力偏大，墨膜在承印物上易出现收缩，影响从网穴到基材的均匀转印^[9]。

发展历程

凹版印刷的技术源头可追溯到 15 世纪意大利的手工雕刻金属版工艺，近代雕刻凹版一般以 1460 年腓尼格拉的实践为起点。此后化学腐蚀法在 17 世纪初取代了部分手工雕刻，18 至 19 世纪照相技术与感光材料的进展又推动了照相凹版的成熟，1878 年照相凹版技术问世，并于 1890 年在维也纳投入生产。

20 世纪以后，电子雕刻使网穴的深度与面积可以分别调节，图像层次表现得到提升，计算机技术又推动了无软片制版与数码打样的应用。制版方式的改变直接影响网穴形状与载墨量，也带动了与之配套的油墨配方调整。

在中国，照相凹版印品于 1917 年传入，20 世纪 50 年代末国内才开始印制彩色凹印图片。塑料软包装用凹印油墨在国内投产已有 30 余年，按连接料可分为氯化聚丙烯类、聚酰胺类和聚氨酯类^[10]。

环保法规推动了配方转向。2008 年执行的轻工行业标准 QB/T 2929—2008 规定溶剂型油墨溶剂残留总量不大于 10.0 mg/m²，其中苯、甲苯、二甲苯残留总量不大于 3.0 mg/m²；此后标准进一步收紧，无苯化成为方向，水性化与醇溶化是两条主要路径^[10]。2020 年发布的强制性国家标准 GB 38507—2020《油墨中可挥发性有机化合物（VOCs）含量的限值》于 2021 年 4 月 1 日实施，治理思路由此转向源头控制^[11]。

应用

凹印油墨最主要的去向是包装印刷。塑料凹印油墨分为表印与复合两类，表印油墨多以聚酰胺树脂为主体，用于经表面处理的 OPP、BOPP、PET、PA 等薄膜的表面印刷；复合（里印）油墨多以氯化聚丙烯系列树脂生产，用于复合包装用印刷^[2]。食品软包装的印刷主要采用塑料软包装用凹版印刷油墨，其中聚氨酯类可使用无苯溶剂，耐高温蒸煮、耐冷冻并具有较好的光泽^[10]。

纸张与铝箔是另两类承印物。纸张表面不如塑料薄膜平滑且具有吸收性，若直接使用塑料凹印油墨易出现花点、颜色不饱满，应选用纸张凹印油墨；铝箔油墨主要用于纯铝箔印刷，常见于啤酒标签、糖果纸等包装^[2]。雕刻凹版油墨则用于有价证券印刷，其连结料黏度较低^[1]。

在实际印刷中，原墨通常不能直接上机，需按墨性与工艺要求稀释调成工作墨，并通过油墨循环装置维持黏度稳定，否则溶剂挥发会使墨槽内的油墨逐渐变稠，造成涂布不均与细小图文糊版^[12]。印刷速度、溶剂挥发速度、压辊压力、承印物表面张力以及车间温湿度都会影响转移量，例如软包装复合里印的速度一般为 80~150 m/min^[8]。

局限

溶剂型凹印油墨的挥发性有机化合物排放是其最突出的制约。苯类溶剂曾是树脂连接料的良好溶剂，但具有毒性，挥发后污染环境，且因属慢干溶剂容易残留在墨膜中，可能影响所包装食品^[13]。在监管层面，各地对溶剂型凹印油墨 VOCs 含量的限值多处于 70%~80% 的水平，个别地区达到 30%，而溶剂比例本身难以大幅下调，使含量降低存在难度^[14]。

水性替代方案也存在性能折衷。调研显示，以水性油墨替代溶剂型油墨会不可避免地降低印刷品质，对追求高印刷品质的包装产品与高端品牌产品难以接受，因此目前尚不具备完全替代的条件^[14]。相关验证还指出，一些被称为水性油墨的产品实际上是醇水油墨，并非纯水体系^[15]。

从工艺角度看，干燥速度的窗口很窄：干燥过快会使网穴中的油墨在转移前黏度急升，导致高光部分欠墨、网线干版，还可能因体系失衡出现树脂析出与墨层“水白化”；干燥过慢则残留溶剂升高，引起印品粘连与异味，并造成版污^[16]。承印物方面，水墨由于表面张力大，墨膜易在基材上收缩成网状，转印不易均匀^[9]；水性油墨的低挥发性与高转移率还会使印版非图文部分不易刮净，产生雾版现象，对印版表面光洁度与刮刀调整提出更严要求^[17]。

参见

• 凹版印刷 —— 凹印油墨所服务的印刷方式，油墨的填充与转移均围绕其网穴结构展开。

• 印刷油墨 —— 凹印油墨所属的 broader 类别，其组成与分类原则同样适用。

• 挥发性有机化合物 —— 溶剂型凹印油墨排放的主要污染物，也是相关限值标准的管控对象。

• 水性油墨 —— 以水与少量醇类为溶剂、用于替代溶剂型产品的低排放方向。

• 刮墨刀 —— 凹印机上刮除印版表面余墨的部件，直接影响版面洁净度与印品质量。

• 连接料 —— 油墨中承载颜料并成膜的组分，决定凹印油墨的黏度、附着与光泽。