印刷油墨清洗劑的技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

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(鄭州大學(xué) 化工與能源學(xué)院，河南 鄭州 450001)

印刷油墨清洗劑的技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

任明丹，李濤，任保增

(鄭州大學(xué) 化工與能源學(xué)院，河南 鄭州 450001)

對(duì)印刷油墨清洗劑的國內(nèi)外研究進(jìn)展進(jìn)行了綜述，概括分析了傳統(tǒng)汽油、煤油類油墨清洗劑，混合溶劑型，乳化、微乳型，水基、半水基型，植物油基型等新型油墨清洗劑的優(yōu)點(diǎn)與缺陷，并對(duì)油墨清洗劑的發(fā)展趨勢進(jìn)行了展望。

印刷油墨；清洗劑；現(xiàn)狀；發(fā)展趨勢

0 前言

20世紀(jì)80年代以來，環(huán)境問題已逐漸成為全球關(guān)注的焦點(diǎn)。隨著印刷行業(yè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，我國每年要消耗大量的油墨及其清洗劑。傳統(tǒng)油墨清洗劑的主要原料是礦物油及有機(jī)溶劑，如汽油、煤油、酮類溶劑、醚類溶劑、芳烴類溶劑等。所有這些溶劑都有不同程度的毒性，尤其是芳烴類溶劑，由于其致癌性已引起越來越多的重視。油墨清洗劑造成的污染問題不容忽視。所以，研制出安全、無污染的可替代溶劑是油墨清洗劑制備技術(shù)的關(guān)鍵。

近年來，國內(nèi)正大力發(fā)展油墨清洗劑技術(shù)，研發(fā)、生產(chǎn)質(zhì)量穩(wěn)定、可靠的產(chǎn)品，該項(xiàng)技術(shù)正逐漸向高效率、高性能、高環(huán)保的方向發(fā)展。本文將對(duì)幾種應(yīng)用比較廣泛的油墨清洗劑的制備技術(shù)進(jìn)行綜述，以期為該技術(shù)的發(fā)展方向提供參考。

1 油墨清洗劑技術(shù)的研究現(xiàn)狀

1.1 傳統(tǒng)汽油、煤油類油墨清洗劑

我國印刷行業(yè)最早使用的油墨清洗劑是以汽油、煤油為主要成分，它是靠汽油、煤油自身對(duì)油墨成分的溶解能力使油墨與被清洗物脫離。汽油、煤油中含有污染大氣環(huán)境的揮發(fā)性有機(jī)物(VOC)，具有特殊氣味，能導(dǎo)致人體呈現(xiàn)種種不適，并具有毒性、刺激性和致癌作用，如果是含鉛的汽油、煤油，對(duì)人身健康的危害就更為嚴(yán)重。況且，汽油、煤油等都是不可再生資源，傳統(tǒng)油墨清洗劑對(duì)汽油、煤油耗量大，據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國每年清洗印刷設(shè)備就用掉10萬t以上的汽油。

總之，不論從資源節(jié)約，還是從環(huán)境保護(hù)、安全生產(chǎn)的角度來考慮，傳統(tǒng)汽油、煤油類油墨清洗劑被新型環(huán)保類清洗劑取代是必然趨勢。世界上印刷業(yè)發(fā)達(dá)國家早在第二次世界大戰(zhàn)之后就開始著手研究開發(fā)新型的油墨清洗劑，我國不少印刷企業(yè)也逐漸停止或禁止使用傳統(tǒng)純汽油、煤油類清洗劑。

1.2 混合溶劑型油墨清洗劑

用于配制油墨清洗劑的溶劑和助劑一般有汽油、煤油、低碳醇、脂肪酸酯、醚類溶劑、芳香類溶劑、酮類溶劑等。混合溶劑型油墨清洗劑是選用上述兩種或多種溶劑混合在一起，在不影響清洗效果的前提下性能優(yōu)于純汽油、煤油類的一種清洗劑。徐婷[1]研發(fā)了以脂肪族溶劑為主，以少量酯、醚、醇類溶劑為輔的混合溶劑型油墨清洗劑，這種清洗劑的去污力和對(duì)印刷版及墨輥表面橡膠的腐蝕性、氣味、閃點(diǎn)等技術(shù)性能均優(yōu)于汽油、煤油等同類產(chǎn)品。

混合溶劑型油墨清洗劑改善了傳統(tǒng)清洗劑的安全性能，但由于其主要成分仍為對(duì)環(huán)境及人體有害的有機(jī)溶劑，沒有有效解決其污染問題，在國內(nèi)并未得到廣泛應(yīng)用。

1.3 乳化、微乳型油墨清洗劑

乳化、微乳型油墨清洗劑是將汽油等易燃有機(jī)溶劑和水按一定比例混合，并加入乳化劑和其他助劑形成乳液或微乳液，克服了傳統(tǒng)清洗劑易燃、易爆的缺點(diǎn)。乳化型油墨清洗劑分為水包油 (O/W)和油包水(W/O)兩種類型。

1.3.1 水包油型(O/W)油墨清洗劑

水包油型油墨清洗劑為油水混合物，配方中減少了油性溶劑的用量，加入大量不可燃的水，克服了溶劑型清洗劑在儲(chǔ)存和使用過程中易燃、易爆以及對(duì)人體有害的缺陷。在水包油型油墨清洗劑中，油被分散、包裹在水中，其揮發(fā)性大大降低，在避免對(duì)環(huán)境造成污染的同時(shí)，保留了有機(jī)溶劑對(duì)油墨有良好清洗力的性能。水包油型清洗劑具有配制工藝簡單、清洗效果好、成本低、不易燃等優(yōu)點(diǎn)，所以正引起人們的廣泛關(guān)注和研究。王景平、余強(qiáng)等[2-3]從乳化劑及乳化方式選擇，油、水及乳化劑用量考慮出發(fā)研制了多種新型、高效、污染小的O/W型油墨清洗劑。為了節(jié)約石油能源，減少由石油帶來的污染，蔣建平等[4]從廢棄的柑橘類果皮中提取的環(huán)保溶劑D-檸檬烯為主要原料研制了天然成分O/W型油墨清洗劑，該清洗劑具有油墨溶解力強(qiáng)、低VOC、高閃點(diǎn)、高燃點(diǎn)，使用儲(chǔ)存安全可靠、原料可循環(huán)再生等優(yōu)點(diǎn)，清洗效率達(dá)98%。

1.3.2 油包水型(W/O)油墨清洗劑

油包水型油墨清洗劑是以水為主要成分，配以少量有機(jī)溶劑及乳化劑研制而成的，其外相為油相(油或者溶劑)，內(nèi)相為水，其界面用表面活性劑作為穩(wěn)定劑。由于水的存在，外相溶劑的揮發(fā)能力減弱，溶液的閃點(diǎn)提高，改善了印刷車間的消防安全。為限制污染，滿足VOC法規(guī)，國外印刷廠普遍采用油包水型清洗劑進(jìn)行膠棍和橡皮布的清洗工作。在國內(nèi)，朱桂花等[5]研制的W/O乳化型油墨清洗劑，對(duì)膠印機(jī)墨輥的濕油墨具有優(yōu)良的溶解、滲透和快速洗滌能力，制備工藝條件簡便、溫和、易控制，產(chǎn)品具有良好的安全性、環(huán)保性、高效性及經(jīng)濟(jì)性。李倩[6]也通過對(duì)表面活性劑的復(fù)配、助劑的添加、工藝的優(yōu)化，研制出了穩(wěn)定性好、清洗效果出色的W/O型油墨清洗劑。

1.3.3 微乳型油墨清洗劑

微乳型油墨清洗劑是應(yīng)用微乳技術(shù)配制而成的O/W型清洗劑，它將能夠溶解油墨的溶劑(或復(fù)合溶劑)與互不相溶的水，通過表面活性劑和助劑的作用，在無需外界提供能量的前提下自發(fā)形成熱力學(xué)穩(wěn)定體系，是粒徑在納米級(jí)范圍(1～100 nm)的分散體系。其外觀為透明或半透明液體，對(duì)印刷油墨有特別強(qiáng)的清洗性能，穩(wěn)定性強(qiáng)。國內(nèi)微乳型油墨清洗劑由佛山市大宇銀星化工有限公司率先研制成功，后來其他研究人員也相應(yīng)地開發(fā)出了這種節(jié)能、環(huán)保、安全的新型清洗劑[7-8]。對(duì)于微乳型油墨清洗劑而言，無論是在對(duì)墨垢的去除性能方面，還是在墨垢的分散性能方面都已與汽油、煤油相當(dāng)，在防銹緩蝕性能和使用安全性能方面還超過了汽油、煤油，但微乳型清洗劑的投資成本過高，不易控制，還有待進(jìn)一步改善。

1.4 水基、半水基型油墨清洗劑

印刷行業(yè)為了從根本上解決油墨清洗劑的燃爆及污染問題，實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)，同時(shí)減少石油資源的消耗，提倡節(jié)能減排、保護(hù)環(huán)境，研制出了非汽油、煤油類油品的水基、半水基型油墨清洗劑。

水基型油墨清洗劑的清洗作用是靠表面活性劑和堿性助劑的共同作用來完成的，在國外應(yīng)用比較廣泛，如美國Fies等[9-10]研制了以烷基多苷(APG)為表面活性劑的水基型清洗劑，英國TNC化學(xué)公司推出的油墨清洗劑SamaX。在國內(nèi)，隨著人類環(huán)保意識(shí)的不斷提高，水基型油墨清洗劑的研發(fā)也逐漸浮出水面。北京藍(lán)星科技有限公司研制出一種高效、無泡、不腐蝕印刷設(shè)備、使用安全、價(jià)格適中的水基油墨清洗劑[11]。曾小君等[12]研制的水基型油墨清洗劑去污力與乳化油清洗劑、汽油、煤油相當(dāng)，安全環(huán)保,具有廣闊的應(yīng)用前景。

半水基型油墨清洗劑很像乳狀液清洗劑，也是由有機(jī)溶劑、水和表面活性劑通過復(fù)配技術(shù)而成的，但從外觀看它是透明的，含水量少，有機(jī)溶劑較多，其清洗效果要優(yōu)于乳狀液清洗劑，在國外應(yīng)用較廣。日本孔版工業(yè)株式會(huì)社和巖谷化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社共同研制出的無污染的EE-3000油墨清洗劑就屬于該類清洗劑[13]。國內(nèi)中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院以植物型環(huán)保溶劑D-檸檬烯為主要原料制成了天然、無毒、易降解的半水基型清洗劑[14]。與乳狀液型清洗劑相比，半水基型油墨清洗劑成本較高，使用中管理工作復(fù)雜，所以我國還處在研究階段，尚未推廣應(yīng)用。

1.5 植物油基型油墨清洗劑

石油是不可再生資源，我國從1993年起就成了石油進(jìn)口國，石油短缺日漸嚴(yán)重。為了解決能源危機(jī)，控制VOC排放，我國及歐洲一些國家都一直在嘗試研究能替代有機(jī)溶劑且清洗效果好的油墨清洗劑。1980年丹麥第一次使用植物油來制備清洗劑，但由于在效果和價(jià)格方面比不上溶劑型清洗劑，所以發(fā)展比較緩慢[15]。20世紀(jì)90年代后，國外投入了大量的資金研究植物油基型油墨清洗劑，并取得了顯著成效，歐洲一些國家打算逐漸以植物油基油墨清洗劑來代替溶劑型清洗劑。

植物油基清洗劑大部分是從植物(如油菜籽、大豆、椰子等)提取的脂肪酸與醇發(fā)生反應(yīng)而生成的脂肪酸烷基酯，具有低VOC、對(duì)人體健康及環(huán)境危害小、低燃性、可生物降解等優(yōu)點(diǎn)。近年來，我國在這一領(lǐng)域也開展了相應(yīng)的研究。張剛等[16]研制的天然植物型清洗劑，其主要成分是從純天然植物如桔子皮、檸檬皮、橙子皮中精蒸餾提取，李倩等[17]也開發(fā)出了新型的植物油基油墨清洗劑。此外，從廢棄的柑橘類果皮中提取的環(huán)保溶劑D-檸檬烯也越來越受到關(guān)注。D-檸檬烯的主要化學(xué)成分是苧烯(甲基丙烯基環(huán)己烯)，具有檸檬水果芳香氣味并能有效地去除油脂和污垢，與松節(jié)油物理性質(zhì)相似，是新一代環(huán)保清洗劑的主要原料。國外對(duì)以D-檸檬烯為原料生產(chǎn)清洗劑已經(jīng)有了深入的研究和應(yīng)用，國內(nèi)還處在初步的研究開發(fā)階段，應(yīng)用不多。

2 國內(nèi)油墨清洗劑的發(fā)展趨勢及展望

隨著石油資源的匱乏以及企業(yè)環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，傳統(tǒng)汽油、煤油類油墨清洗劑已逐漸被新型環(huán)保類清洗劑取代。從資源利用與環(huán)境保護(hù)方面考慮，今后油墨清洗劑的發(fā)展方向?qū)⒈憩F(xiàn)為以下兩個(gè)方面：①水基、半水基型油墨清洗劑。水基、半水基型油墨清洗劑屬于非汽油、煤油類油墨清洗劑。水基型油墨清洗劑的研究重點(diǎn)應(yīng)放在選擇適宜的表面活性劑和助劑，強(qiáng)化增溶和乳化作用來進(jìn)一步提高清洗效果。半水基型油墨清洗劑的研究重點(diǎn)應(yīng)放在降低投資成本及過程控制上，并且要加大用天然植物成分代替有機(jī)溶劑方面的研究。②植物油基型油墨清洗劑。我國對(duì)無污染、可生物降解的植物油基型油墨清洗劑的研究較少，這類清洗劑采用原料為可循環(huán)再生資源，在節(jié)約了石油能源的同時(shí)，也為油墨清洗劑指明了一條綠色化、清潔環(huán)保的道路。一方面，要加強(qiáng)資源整合，在廢物利用、變廢為寶的同時(shí)達(dá)到滿意的清洗效果；另一方面，要加大對(duì)可用于油墨清洗劑的天然植物成分的開發(fā)，高度重視油墨清洗劑的綠色化方向。

綜上所述，油墨清洗劑的環(huán)保問題日益受到大家的重視。筆者認(rèn)為，研究人員應(yīng)綜合考慮相關(guān)因素，如原材料準(zhǔn)備、產(chǎn)品生產(chǎn)及使用、日后的處理等問題，加快科研創(chuàng)新和技術(shù)改造，積極發(fā)展“綠色”制品，力求在提高油墨清洗劑性能的同時(shí)，最大限度地節(jié)約資源和減少對(duì)環(huán)境的危害。

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[2]王景平，楊慶浩.新型油墨清洗劑的研究[J].包裝工程，2005，26(5)：101-108.

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TechniquePresentSituationandDevelopmentofPrintingInkCleaner

RENMing-dan,LITao，RENBao-zeng

(College of Chemical Engineering and Energy,Zhengzhou University,Zhengzhou 450001,China)

The research progress printing ink cleaner at home and abroad are reviewed.The advantages and defects of traditional solvent cleaners such as gasoline and kerosene,novel printing ink cleaners such as mixed solution type,emulsion type,micro-emulsion type,aqueous type,semi-aqueous type,natural component type,are briefly analyzed.In addition,the development prospects of printing ink cleaner are looked forward.

printing ink；cleaner；present situation；development trend

2013-12-30

任明丹(1990-)，女，碩士研究生；聯(lián)系人：任保增，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事綠色過程工程與清潔生產(chǎn)技術(shù)方面的研究工作，E-mail：renbz@zzu.edu.com。

TQ628.5

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1003-3467(2014)02-0021-03