药盒印刷 药盒监管码印刷
一、前言
随着经济的发展，世界各国陆续制定了食品卫生、医药法规和商标法，以保护消费者的利益。在这些法规中明确规定包食品、饮料、药品、化妆品等产品的标签上必须注明生产日期、批号和保质期。而在大规模流水线上，这些每天变化的内容无法用传统的印刷方法加以解决，若用手工方法打印，质量差，用粘贴不干胶的方法，成本高、易剥落，而且容易被伪造和仿制。目前国外广泛采用非接触喷墨打码机来喷印生产日期、批号、保质期、条形码和简单符号，此方法速度快、成本低、字迹清楚、操作简便，而且由于是非接触喷印，因此可适用于各种形状的产品。
自1969年美国Videojet公司研制出第一台工业用墨水喷码机以来，各国纷纷投入力量对此种无接触打印设备进行研制。目前生产此类打码机比较知名的公司还有英国的多米诺（Domino）、法国的依玛士(Imaje)和日本的日立等公司。在国内由于包装生产线的大量引进，90年代初开始此种打码机的研制工作，最先投入市场的是中国航天工业总公司三十一所生产的PY系列喷印机[1]，现已有多家公司生产此类设备。这些喷印机的喷墨系统有的是用压缩空气，有的是用齿轮泵，但它们墨滴的成像机理基本相同[1-4]。首先通过压力系统将墨送到振荡箱内，晶体振荡器把墨水变成均匀的墨点，然后经过静电区域，在电脑控制下使墨点带上不同电量的电荷并经过高压电场，由于电量的不同，使得墨点通过细小喷嘴后的偏移程度不同，到达的位置也不同，这样就可将预先设置好的字符和图形打印到产品表面。
在喷墨打码机被广泛使用的同时，墨水的研制工作也越来越受到重视。这是因为喷墨打码机是非常精密的设备，对墨水导电率、粘度和干燥速度的要求都非常严格，况且部分墨水被反复多次使用后，要随时用稀释剂来调节粘度，用清洗剂清洗喷嘴，这些耗材有着广阔的市场前景。基于此，本文针对喷射墨水的基本组成、性能和配方进行了讨论。
二、墨水的基本性能与组成
对于喷墨打码机所用的墨水要求有合适的导电率，以保证字符和图形尺寸；要有适宜的粘度、优良的溶解性、相溶性和表面润湿性，以保证墨水的流动性和对产品表面的附着力；要具有快干性，以满足高速生产流水线的需要；同时还要求有易清洗、不阻塞喷嘴和耐久性等，主要指标见表1。这种墨水一般由高分子树脂、混合溶剂、颜料或染料及添加剂等成分组成。
1、高分子树脂
作为连结料的高分子树脂是墨水中的主要成分，它的性能直接影响到墨水的质量和成像的效果，各种不同的高分子树脂可配制成不同性能的喷射墨水，供不同喷墨系统和不同条件使用。树脂对墨水性能的影响主要有：墨水在包装物表面上的浸润能力，对于玻璃、金属、纸张、塑料等不同材质的产品包装，要添加不同的树脂以使墨水的浸润能力满足要求。若浸润能力太弱，则墨水的粘着力不高，会导致字迹不牢；浸润力太强，会使字迹分辨率下降。可以使用的树脂有：苯乙烯一丙烯酸共聚物、氯乙烯一醋酸乙烯一顺丁烯二酸酐共聚物、改性聚苯乙烯、酚醛树脂、纤维素衍生物、聚乙烯吡啶等[5-9]，通用性较好的为丙烯酸或丙烯酸酯与苯乙烯的共聚物类，它不仅可以在玻璃、纸张等普通表面上喷码，而且可以低表面能的塑料表面进行喷码[7]。墨水的粘度。树脂的含量直接影响墨水的粘度，特别是在齿轮泵和温度的影响下，树脂的粘度变化较大。树脂粘度的变化直接会影响墨滴的尺寸稳定性，从而影响打码的质量。
2、混合溶剂
在墨水中所占比例最大，一般由两种或两种以上低碳原子数的酮和醇按一定比例混合使用，加入量约为油墨总重量的70%~90%。常用的有：甲醇、乙醇、丙酮、丁酮和一些溶纤剂。在喷墨打印中，溶剂作为载体对墨水性能的好坏起着决定性作用。要求溶剂既要能迅速地溶解树脂着色剂等组分，还要有恰到好处的挥发度，在喷墨打印过程中能有效地控制干燥速度，并且还要注意溶剂的安全性。
3、着色剂
着色剂有颜料和染料两种，无论为何种类型，必须在溶剂中有足够的溶解能力，且要与油墨中其它成分有良好的互溶性，颜色鲜艳、耐候性、耐老化性能好。其中染料和溶剂型颜料在有机溶剂中的溶解性好，但染料的附着力和耐久性欠佳。着色剂加入量约占油墨重量的1%~5%，以达到所需色泽深度为淮。
4、其它添加剂
为满足电子控制的需要，墨水要求具有一定的电导率，因此需要加入电导调节剂。可选用可电离的有机盐或无机盐作电导调节剂。例如：醋酸四甲基铵[10]、盐酸二甲基胺[6]、硝酸锂[7]等。一般加入量为油墨总重量的1%左右。另外为提高油墨的稳定性、增强喷印标记的光泽、防止喷墨嘴干燥、提高墨水的粘附性、降低表面张力，有的墨水配方中还需要加入挥发延迟剂，如乙二醇醚类、乙二醇酯类、硅烷类偶联剂，如γ—（甲基丙烯酰氧基）丙基三甲氧基硅烷（A-174），表面活性剂等添加剂[6-7]。一般这些组分的含量均低于油墨总重量的5%。
三、墨水的研制
1、树脂的选用
本实验比较了北京红狮涂料公司提供的四种甲基丙烯酸-苯乙烯共聚树脂和美国Johnson Polymer ltd. 提供的Joncry167丙烯酸共聚树脂。几中树脂的状态如表2所示。
首先按甲醇：丁酮：乙二醇甲醚=5：4：1的比例配制好混合溶剂，此溶剂与墨水的稀释剂配方类似。按固含量13%分别取树脂配成聚合物溶液。实验发现随树脂中苯乙烯共聚比例的提高，树脂在此混合溶剂中的溶解能力变差。这主要是由于苯乙烯在甲醇和丁酮中的溶解性比甲基丙烯酸差所造成的。实验还发现苯乙烯共聚比高的墨水干燥后成片状，甲基丙烯酸含量高的墨水干燥后光泽性好，而水溶性树脂的干燥速度明显慢于溶剂型树脂。经过比较，国产1152-SS-60树脂和Joncry167树脂性能相近可以作为喷射墨水的连结料使用。但Joncry167树脂的附着力和光泽性上均略优于国产树脂。
2、添加剂的选用
实验中对不同着色剂也进行了初步的比较和筛选，具体品种如表3所示。
经过实验对比发现，颜料类的着色剂的溶解性不如染料类的着色剂，有不溶物出现。有些可以溶解后过滤使用。国产着色剂与国外产品存在色差。最终选用国产Basic Violet3作为墨水的着色剂。
实验还比较了表面活性剂OP-4和OP-10的使用效果以及电导调节剂盐酸二甲基胺和添加聚合松香后的效果。最终推荐的墨水配方如表4。
按上述配方配制的喷射墨水其粘度用奥式粘度计测定为3.4cp，与国外同类墨水相似。在国产喷墨打码机上进行现场生产试验证明是可以应用的。
四、结论
1、国产1152-SS-60树脂可以替代美国Joncry167树脂用于墨水配方中。墨水粘度可按生产要求用墨水稀释剂调节。
2、墨水着色剂最好用溶解性好的染料，但要注意其颜色的覆盖力。
3、可以根据打码对象表面介质的情况，用表面活性剂等助剂调节墨水的表面张力，控制墨滴的尺寸和附着力。
五、研究方向
本实验的墨水配方是一种常用的打码机墨水配方，随着包装材料的多样化，材料对墨水的要求也千差万别。国际上著名的打码机生产产厂商均有自己的研究队伍，针对客户不同的需求提供不同的喷射墨水，墨水是成系列化的产品。这方面国内的设备生产商与国外还有很大的差距。近几年国外对于水基墨水和低毒无毒墨水开展了不少的研究工作[11-15]，并且已经有了商品出售。这些墨水降低了操作时有机溶剂挥发所带来的毒性和不安全性，墨水可以直接打印在食品表面。这些墨水的连结料使用的一般是产自植物或动物的天然树脂，着色剂和其它添加剂也都是食品级的。为了提高水基墨水的干燥速度，光固化树脂也在应用研究中。
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