大豆油在膠印油墨中的應(yīng)用與發(fā)展

丁艷麗

(天津天女化工集團(tuán)股份有限公司 天津300300)

應(yīng)用技術(shù)

大豆油在膠印油墨中的應(yīng)用與發(fā)展

丁艷麗

(天津天女化工集團(tuán)股份有限公司 天津300300)

環(huán)保與健康已經(jīng)成為全球性問(wèn)題，解決油墨有機(jī)揮發(fā)物的污染，是擺在整個(gè)油墨行業(yè)及印刷行業(yè)面前不容忽視的問(wèn)題。介紹了大豆油在油墨行業(yè)的興起、大豆油在膠印油墨中的發(fā)展現(xiàn)狀、應(yīng)用特點(diǎn)及最新發(fā)展趨勢(shì)，主要從膠印油墨研發(fā)角度探討如何引進(jìn)大豆油替代傳統(tǒng)礦物油溶劑，減少有機(jī)揮發(fā)物(VOCs)，利用可再生資源替代“一次性資源”，介紹了如何平衡大豆油的優(yōu)缺點(diǎn)，解決關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，滿足印刷及環(huán)保要求，促進(jìn)產(chǎn)品升級(jí)、產(chǎn)業(yè)發(fā)展，推進(jìn)環(huán)境友好。

大豆油 有機(jī)揮發(fā)物 油墨 印刷

0 引 言

環(huán)保與健康已經(jīng)成為全球性問(wèn)題，隨著人們生活水平及環(huán)保意識(shí)的提高，對(duì)印刷品的環(huán)保性要求日益突出。印刷品及印刷生產(chǎn)中，油墨始終是環(huán)境污染及有害物質(zhì)的重要來(lái)源。傳統(tǒng)油墨造成污染的主要物質(zhì)是有機(jī)揮發(fā)物(VOCs)，普通油墨中的溶劑多為含有芳香烴的石油系溶劑，可能會(huì)危害人們的身體健康。解決油墨有機(jī)揮發(fā)物的污染，是擺在整個(gè)油墨行業(yè)及印刷行業(yè)面前不容忽視的問(wèn)題。因此各大油墨生產(chǎn)商不斷努力研發(fā)各類(lèi)環(huán)保油墨。

1 大豆油在油墨中應(yīng)用的興起

20世紀(jì) 70年代末期，美國(guó)由于受到石油資源的限制，首先在報(bào)紙印刷油墨上提出用植物油替代部分石油系溶劑的課題，并且很快在新聞?dòng)湍械玫搅诉\(yùn)用。90年代以后，美國(guó)大豆油協(xié)會(huì)為擴(kuò)大本國(guó)大豆的出口銷(xiāo)量，在世界范圍內(nèi)日益增強(qiáng)的保護(hù)環(huán)境運(yùn)動(dòng)的背景下，大力提倡油墨企業(yè)開(kāi)發(fā)大豆油油墨產(chǎn)品。在美國(guó)，采用大豆油油墨印刷的新聞報(bào)刊都蓋有美國(guó)大豆協(xié)會(huì)的“Soy Ink”認(rèn)證標(biāo)識(shí)，以此鼓勵(lì)和推動(dòng)采用環(huán)保大豆油油墨印刷。表 1為美國(guó)大豆協(xié)會(huì)規(guī)定的各種大豆油油墨中大豆油含量的最低標(biāo)準(zhǔn)。

表1 美國(guó)大豆協(xié)會(huì)規(guī)定的各種大豆油油墨中大豆油含量最低標(biāo)準(zhǔn)Tab.1 USB Min. contents of soybean oil in soybean oil inks

2 大豆油在膠印油墨的應(yīng)用趨勢(shì)

迄今為止，較成熟的環(huán)保型油墨有水性油墨、UV油墨及植物型油墨3種。植物型油墨中的佼佼者是大豆油油墨。大豆可年年種、年年收，是一種可再生資源，價(jià)格比其他植物油便宜，且產(chǎn)量大，用大豆油替代不可再生的“一次性資源”石油系礦物油，無(wú)論從資源利用還是環(huán)保角度，都具有傳統(tǒng)油墨無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)。

油墨是由顏料、連接料、填充料、輔助劑構(gòu)成的體系，礦物油是油墨含有大量 VOCs的主要來(lái)源。大豆油油墨之所以環(huán)保是因?yàn)槠溆湍浞街杏弥参镉汀蠖褂?，全部或部分取代礦物油，有效減少了油墨中VOCs含量(大豆油油墨VOCs含量只有傳統(tǒng)油墨的 17%,)，所以安全環(huán)保。大豆油在膠印油墨中的含量呈日益提高的趨勢(shì)，但目前為止還沒(méi)有一個(gè)科學(xué)的定論，大豆油油墨并非完全環(huán)保油墨，僅僅是單純意義上有利于環(huán)境的油墨品種之一。

3 大豆油在膠印油墨中的應(yīng)用特點(diǎn)

大豆油應(yīng)用在膠印油墨中的有利因素可總結(jié)為以下幾點(diǎn)：①替代了油墨中的部分溶劑，可有效減少揮發(fā)性有機(jī)溶劑(VOCs)，保護(hù)大氣環(huán)境；②由于大豆油油墨印刷品回收再生時(shí)，有較好的易脫墨性，紙張纖維損傷小，從而可獲得光亮度較好、品質(zhì)較高的再生紙張；③降解性好；④在石油資源不足的情況下，可有效替代石油系溶劑。

4 大豆油在膠印油墨中應(yīng)用需解決的技術(shù)問(wèn)題

隨著技術(shù)的發(fā)展，大豆油在新聞紙油墨、單張紙油墨、熱固油墨等各類(lèi)膠印油墨中得以應(yīng)用和發(fā)展。大豆油在膠印油墨中的應(yīng)用需解決幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。大豆油屬于半干性植物油，其本身氧化結(jié)膜干燥性較差，連接料的設(shè)計(jì)中可選擇好樹(shù)脂加以平衡；大豆油形成的墨膜不夠堅(jiān)硬，可添加耐磨助劑來(lái)解決；油墨的抗乳化性能不好，可添加抗水助劑來(lái)平衡抗水特性。

5 大豆油在膠印油墨中的應(yīng)用

油墨配方設(shè)計(jì)中，大豆油替代礦物油，要盡可能提高植物油含量，但根據(jù)油墨的種類(lèi)和特性，最終還要滿足印刷要求，在油墨配方設(shè)計(jì)中主要以如下幾種添加方式來(lái)平衡油墨性能：

5.1 大豆油改性酚醛樹(shù)脂

傳統(tǒng)膠印油墨連接料制作中以少量胡麻油、礦物油、酚醛樹(shù)脂合成，胡麻油屬干性油，氧化結(jié)膜較快，礦物油在紙張上滲透較好。[1]用大豆油替代傳統(tǒng)配方中的胡麻油和部分礦物油時(shí)，為了彌補(bǔ)干燥帶來(lái)的缺陷，需選擇分子量高、軟化點(diǎn)好的酚醛樹(shù)脂，另外要控制煉制溫度和保溫時(shí)間。由于大豆油替代了一部分溶劑，因此液態(tài)部分的揮發(fā)性能降低，印刷機(jī)上墨輥產(chǎn)生干輥現(xiàn)象的幾率就大大降低，并且油墨轉(zhuǎn)移性能的穩(wěn)定對(duì)多色套印性能、著色力、網(wǎng)點(diǎn)的還原能力、色彩的再現(xiàn)性能等均有較大幅度的提升。

5.2 大豆油改性合成醇酸樹(shù)脂

多元醇和多元酸縮合成聚酯樹(shù)脂，再經(jīng)植物油改性合成醇酸樹(shù)脂，再添加到油墨配方中，可提高對(duì)顏料的潤(rùn)濕性，主要是使油墨色彩鮮艷、展色性好，具有好的光澤和附著力，并改善油墨在印刷機(jī)上的傳遞性。

5.3 大豆合成聚合油

大豆油和其他干性油在高溫下，形成具有一定粘度的聚合油，再添加到油墨中，可提高顏料的潤(rùn)濕性，便于生產(chǎn)軋制，同時(shí)改善墨膜，提高油墨的光澤。

5.4 大豆油直接添加

膠印新聞紙油墨所用紙張纖維比較疏松，以滲透干燥為主，大豆油可直接添加到配方中，如添加適量，可滿足干燥要求，但單張紙油墨以氧化結(jié)膜干燥為主，伴有滲透干燥，一般不直接添加大豆油。

5.5 大豆油改性成植物溶劑

采用化學(xué)催化法，[2]將大豆油和乙醇進(jìn)行酯交換，形成新型工業(yè)溶劑——大豆油乙酯，替代傳統(tǒng)的礦物油溶劑添加到油墨中調(diào)節(jié)油墨粘度，可大大降低油墨中礦物油的使用量。

6 大豆油在膠印油墨中應(yīng)用的新發(fā)展

100%,NON-VOC油墨，也稱純植物油油墨，使用100%,植物油作為溶劑，不含礦物油，故VOCs排放極低(≤1%,)，是膠印油墨中最為環(huán)保的一種，且油墨性能優(yōu)異，具有光澤高，對(duì)顏料潤(rùn)濕性好的特點(diǎn)，同時(shí)純植物油對(duì)酚醛樹(shù)脂溶解性能優(yōu)異，在制備連接料時(shí)對(duì)溫度要求相對(duì)較低，改變了傳統(tǒng)礦物油為了改善潤(rùn)濕性能必須提高溫度和延長(zhǎng)制備時(shí)間的生產(chǎn)方式。[3]單純使用 100%,大豆油還不能滿足油墨的綜合性能。目前油墨領(lǐng)域中普遍應(yīng)用的植物油有大豆油、亞麻油、桐油、蓖麻油，它們有各自的物理特性，綜合利用各種植物油的特性，可滿足油墨印刷要求。筆者所在公司已經(jīng)研制出此類(lèi)產(chǎn)品，但是價(jià)格偏高，還未能真正大量應(yīng)用到印刷領(lǐng)域。100%,NONVOC油墨是真正意義上的無(wú)VOCs排放的環(huán)保油墨，制成的油墨性能優(yōu)異，前景廣闊，具有巨大的產(chǎn)品升級(jí)和環(huán)保意義，值得深入研究和開(kāi)發(fā)。

7 結(jié) 語(yǔ)

近年來(lái)，由于世界范圍內(nèi)環(huán)保意識(shí)的加強(qiáng)，采用大豆油油墨的印刷企業(yè)也日趨增加，特別是為歐美、日廠商產(chǎn)品提供配套(印刷外包裝、內(nèi)包裝、說(shuō)明書(shū)等)的印刷企業(yè)。隨著國(guó)內(nèi)環(huán)保意識(shí)的強(qiáng)化，未來(lái)國(guó)內(nèi)的許多印刷企業(yè)會(huì)掀起采用大豆油油墨的高潮。我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，也是全球大豆的生產(chǎn)國(guó)，開(kāi)發(fā)和利用大豆油油墨為代表的植物油墨，不僅符合國(guó)家能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)的政策，同時(shí)可推進(jìn)國(guó)內(nèi)植物油脂工業(yè)的發(fā)展，擴(kuò)大植物油脂的應(yīng)用范圍，減少不可再生石油的消費(fèi)，利國(guó)利民。

［1］ 油墨制造工藝組. 油墨制造工藝[M]. 北京：輕工業(yè)出版社，2000.

［2］ 王鑫. 大豆油脂肪酸乙酯的制備及其在印刷油墨中的應(yīng)用[J]. 中國(guó)油脂，2008(2)：60-62.

［3］ 馬圣龍. 植物油在印刷油墨領(lǐng)域的應(yīng)用[J]. 油墨專(zhuān)刊，2012(3)：37-41.

Application and Development of Soybean Oil in Offset Printing Ink

DING Yanli
(Tianjin Angel Chemicals Co., Ltd.，Tianjin 300300，China)

As environmental protection and health have become global issues, solving the pollution of ink Volatile Organic Compounds (VOCs) has become an urgent issue for the entire ink industry and printing industry. This article describes the emergence of soybean oil and its development status, application characteristics and the latest development trend in the offset printing ink industry. It discusses how to replace traditional mineral oil solvent by soybean oil to reduce VOCs and the use of renewable resources in replacing “one-off resources”. It also describes how to balance the advantages and disadvantages of soybean oil to solve key technical problems, meet the printing requirements of environmental protection and promote the industrial upgrading.

soybean oil；Volatile Organic Compounds (VOCs)；ink；printing

X796

A

1006-8945(2015)11-0014-02

2015-10-11