油墨–揮灑色彩繽紛的高分子應用：材料世界網

張信貞、張正揚／工研院材化所

運用高分子樹脂配製成印刷油墨為生活增添了繽紛的色彩，並提升視覺傳達效果。新的高分子帶動新油墨的發展，新應用需求的油墨也促進新的高分子開發。工研院材化所在有版、無版數位印刷油墨耕耘多年，除開發多種全彩的機能墨水於民生應用外，透過開發機能性/高性能油墨及高解析度數位噴印製程，攻占舊有的黃光微影製程印製電子、光電元件，帶動印刷產業跨入高技術/高價值產業；並以3D數位列印技術取代射出/雕刻成型製程，製作出多樣的零組件及物品。在開發油墨的同時，也投入開發新高分子樹脂導入油墨配方，以提升耐撓曲性等物性，促使可應用於更多領域之零組件及高性能物品；並針對高分散難度之微粉開發新高分子型分散劑，以促成機能噴印墨水之產出。油墨與高分子的發展相輔相成，將繼續印刷出高分子五彩繽紛的應用及未來。

【內文精選】

前言

高分子發展至今滿百年，在材料的領域中，高分子材料算是較新的材料，其包括：塑膠、纖維、樹脂、橡膠及複合材料等，種類多、機能及性能也非常多，舉凡有透明堅硬的塑膠殼材、輕軟的包裝膜/袋、柔韌的運動鞋/皮包用的PU皮、兼具堅硬強韌的碳纖網球拍、釣魚竿/線、腳踏車支架以及電動車外殼的複合材等。1950~1960年，美國科學家Flory建立高分子物理及化學的基礎後，高分子更如火如荼地被開發及應用於各種工業用途，如：人造橡膠、彈性體、各式複合材料（玻纖/碳纖複合材料）、薄膜保護貼用、顯示器中各種光學膜、塗料、接著劑以及帶給生活色彩繽紛的油墨(Ink)，高分子已成為生活中不可或缺的材料。

油墨與高分子樹脂之發展沿革

油墨是由①高分子樹脂（載體）；②機能微粉（色料、導電、導光微粉等）；③添加劑（調控墨水對基材的潤濕性、印刷適性等）及④溶媒所組成。對應於高分子的發展，油墨的發展由天然的亞麻仁油，發展到有機溶劑用高分子樹脂；近年因應環保要求，油墨轉往水性及光固化型油墨發展，各高分子樹脂大廠均積極開發水性樹脂及光固化樹脂。高分子材料與油墨之發展如圖二所示。

圖二、高分子材料與油墨之發展沿革

水性油墨發展–走向低VOC R2R快速印刷

工研院材料與化工研究所界面化學研究室運用界面化學、表面化學原理及技術，克服水性油墨在塑膠膜材上的潤濕問題，並透過調控油墨靜態、動態表面張力及其流變行為，已成功開發出VOC ≤150克/升、印刷速度≥90米/分鐘的R2R凹版印刷用水性油墨，印刷於低表面張力之PET、PVC及PP膜材可呈現高彩飽和度及均勻墨膜，對其膜材的附著力達5級，同時墨膜表面乾爽具抗回黏性(Anti-blocking)，印刷產品性能優異。此項技術促使在地本土印刷大廠從使用溶劑型油墨印刷室內裝潢裝飾木紋，用於壁板、隔間板、櫥櫃、門板、傢俱和地板等建材裝潢貼皮，轉而使用環保水性油墨印製產品，且將印刷品成功地打入環保法規嚴格的歐洲市場。材化所同時也開發出R2R柔版印刷用水性油墨，印刷於PET膜製成食品包裝膜。

光固化油墨–走向LED固化/高性能化

工研院材化所團隊特別針對光固化型噴墨墨水用寡聚物，開發出具軟核球狀高分子樹脂（如圖六(a)），該樹脂特色在於其球狀結構使其具低黏度特性，不同構形樹脂之流變行為如圖六(b)所示；且其球狀結構核心為軟核，週邊壓克力官能基及鄰近分子鍵結交聯後，可建構出以軟核為中心而周邊有足夠多的鍵結分子鏈提供拉伸強度，延伸性由軟核提供且撓曲時由軟核消散受力能量，因此墨膜可耐高次數撓曲，如圖六(c)所示。其低黏度特性促使可添加量範圍較廣泛而提升墨膜物性，也能兼顧噴印適性或印刷薄的墨膜。

材化所團隊也運用多種自行開發之多分支光固化樹脂開發出多種光固化數位噴印墨水，產出高色濃度、噴墨適性優、對多種基材附著優且高性能/機能性的數位噴印墨水，如：硬板PCB及PI軟板文字、運動手環、包裝膜、室內外裝潢、平面顯示器導光板及LCD彩色濾光片之彩色畫素等之噴印墨水，促使國內油墨產業切入光固化數位噴印市場，應用於建材/室內外裝潢數位影像、3C外殼、運動鞋/皮包等數位噴印，透過多元化/快速化藝文品產出將數位化應用產品頂級化/高價化，且拓展於電子、光電元件之工業產品數位化製程之新應用面。材化所機能數位墨水及其多元應用如圖九所示…以上為部分節錄資料，完整內容請見下方附檔。