單一溶劑體系油墨的應(yīng)用

何佑明

近20年來(lái)，水性塑料油墨在國(guó)內(nèi)包裝印刷業(yè)和油墨業(yè)舉步維堅(jiān)，進(jìn)步不大，軟包裝行業(yè)無(wú)論是凹印還是柔印，主要使用的還是溶劑油墨。即使近幾年來(lái)凹印溶劑墨已經(jīng)從苯酮類溶劑發(fā)展到無(wú)苯無(wú)酮的醇酯類溶劑，但仍無(wú)法避免VCOs對(duì)環(huán)境的污染。

從2015年2月份起，國(guó)家將對(duì)施工狀態(tài)下?lián)]發(fā)性有機(jī)物（VOCs）含量低于420克/升的涂料可以免征4%的消費(fèi)稅，同年三月份，上海市地方污染物排放標(biāo)準(zhǔn)《印刷業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》發(fā)布，規(guī)定了印刷生產(chǎn)過(guò)程中即用狀態(tài)印刷油墨的揮發(fā)性有機(jī)物含量限值——不超過(guò)800g/kg，規(guī)定了印刷生產(chǎn)過(guò)程大氣污染物排放限值、監(jiān)測(cè)和監(jiān)控要求，排放標(biāo)準(zhǔn)的要求越來(lái)越嚴(yán)，迫使印刷企業(yè)不得不從各方面考慮，采取應(yīng)對(duì)措施。

據(jù)介紹，化工企業(yè)VOCs排放的形式有兩種：一種是有組織的排放即污染物經(jīng)過(guò)排放系統(tǒng)有規(guī)律的排放，這部分廢氣只要正確合理地選擇處理的技術(shù)和方法，一般比較容易處理達(dá)標(biāo)；另一種是無(wú)組織的排放，指不經(jīng)過(guò)排氣系統(tǒng)的排放，這部分氣體的排放量不是很大，但日積月累對(duì)環(huán)境危害卻不容忽視，泄漏不僅造成物料的損失、環(huán)境的污染，還可能導(dǎo)致巨大的傷亡破壞事故。

對(duì)于有組織排放VOCs，一般處理流程是先進(jìn)性廢氣收集，然后含塵氣體經(jīng)過(guò)除塵器再進(jìn)入廢氣處理裝置，達(dá)標(biāo)后進(jìn)行排放?？傮w而言，按照處理的方法，有機(jī)廢氣處理的方法主要有兩類：一類是回收法，另一類是消除法?；厥辗ㄖ饕刑课?、變壓吸附、冷凝法及膜分離技術(shù)，這類技術(shù)是通過(guò)物理方法，用溫度、壓力、選擇性吸附劑和選擇性滲透膜等方法來(lái)分離VOCs的。消除法有熱氧化、催化燃燒、生物氧化及集成技術(shù)，這類技術(shù)主要是通過(guò)化學(xué)或生化反應(yīng)，用熱、催化劑和微生物將有機(jī)物轉(zhuǎn)變成為二氧化碳和水。

不論采用哪一種回收方式，都需要大量能源。印刷企業(yè)在決定是否投入溶劑回收裝置時(shí)，設(shè)備投資的價(jià)格往往不是考慮的重點(diǎn)，該裝置的日常運(yùn)行費(fèi)用，即能源消耗的開支，成了項(xiàng)目的首要考慮因素。不論凹印或柔印，只要采用溶劑墨，就一定會(huì)采用混合溶劑，混合溶劑配方按溶劑的溶解性、干燥性與表面張力等諸因素而定。按目前溶劑回收裝置的水平，不論是水蒸氣解吸、溶劑脫水還是氮?dú)饷摳?，得到的都是溶劑的各特性參?shù)全被打亂的混合物，而不是直接可用的達(dá)到原設(shè)計(jì)指標(biāo)的混合溶劑，因此必須進(jìn)行蒸餾。但蒸餾需要技術(shù)、資金與能源，印刷企業(yè)無(wú)能為力，只能委托專業(yè)機(jī)構(gòu)來(lái)處理。國(guó)內(nèi)一家知名的軟包裝企業(yè)告知：將回收的混合溶劑委外加工，然后以原價(jià)80%的價(jià)格回購(gòu)，但對(duì)于因回收溶劑多而蒸餾單位不多所造成的供需不平衡，必然會(huì)影響價(jià)格的市場(chǎng)規(guī)律還是理解的，對(duì)于原本就處于低利狀態(tài)的印刷企業(yè)，這個(gè)成本是不可忽視的。過(guò)高的成本迫使某些不良業(yè)者即使配置了在線溶劑回收裝置，也不常用，流于應(yīng)對(duì)政府部門檢查的形式。但若采取單一溶劑油墨，就可以避開蒸餾的問(wèn)題，回收的溶劑可直接使用。

目前在凹版水性塑料油墨發(fā)展不成熟的情況下，采用單一溶劑油墨體系是可行之舉。其中醋酸乙酯干燥太快，易造成印刷干版現(xiàn)象；乙醇溶解力較弱，易吸水，在塑料薄膜印刷過(guò)程中易造成白化現(xiàn)象。醋酸正丙酯是無(wú)色澄清液體，具有芳香氣味，分子量為102.13 ，沸點(diǎn)101.6攝氏度，揮發(fā)速度為2.3（以醋酸正丁酯揮發(fā)速度1.0為基準(zhǔn)），為凹版印刷油墨的中干溶劑。醋酸正丙酯對(duì)多種合成樹脂有優(yōu)良的溶解能力，是乙基纖維素、硝基纖維素、甲基丙烯酸酯、聚氨酯樹脂等許多合成樹脂的有效溶劑。醋酸正丙酯在無(wú)苯無(wú)酮油墨的替換中起著舉足輕重的作用，在PVC里印、OPP表印等塑料油墨中替換甲苯、二甲苯、丙酮、丁酮等不環(huán)保溶劑，溶解性雖欠缺，但仍可彌補(bǔ)了在環(huán)保上的缺陷。因此，選取醋酸正丙酯作為溶劑體系符合軟包印刷行業(yè)的行情。首先，正丙酯的合成原料來(lái)源充足，價(jià)格適中，且單一正丙酯回收相對(duì)簡(jiǎn)易；其次，正丙酯的溶解度參數(shù)、揮發(fā)速度符合合成樹脂及凹印設(shè)備的要求；最后，國(guó)內(nèi)印刷設(shè)備及制版技術(shù)的狀況要求正丙酯作為首選溶劑。

根據(jù)樂(lè)通股份在上海紫泉包裝有限公司與浙江誠(chéng)信測(cè)試PVC/PETG里印油墨印刷情況可知，單一正丙酯溶劑油墨的印刷適應(yīng)性基本達(dá)到印刷要求，但仍存在一定的問(wèn)題。主要有以下問(wèn)題：一、油墨鮮艷度變差，由于配方中只有一種溶劑，溶解力相對(duì)削弱，表現(xiàn)在油墨的展色性變差，鮮艷度降低；二、油墨的轉(zhuǎn)移性變差，尤其在淺網(wǎng)部分，單一溶劑的短板是慢干溶劑的缺少，對(duì)于過(guò)渡網(wǎng)及淺網(wǎng)部分并不能很好的展現(xiàn)印樣的完整性；三、油墨的流動(dòng)性變差，表現(xiàn)為油墨的粘度整體上升，儲(chǔ)存穩(wěn)定性變差，觸變性變大。

針對(duì)上述問(wèn)題，可以從以下方面考慮解決：一、可選取色彩飽和度更高的顏料粉，同時(shí)選擇對(duì)顏料潤(rùn)濕性最優(yōu)的分散劑，使油墨色力度充分提升；二、油墨轉(zhuǎn)移性差，可選擇與正丙酯親和性更好的樹脂，提高樹脂的溶解性與復(fù)溶性；三、印刷過(guò)程中調(diào)整印刷設(shè)備中的機(jī)速以更匹配正丙酯的揮發(fā)速度，另調(diào)整刮刀與壓印點(diǎn)的距離，減少淺網(wǎng)中的堵版現(xiàn)象，提高轉(zhuǎn)移性。

在煙包紙張油墨中，由于2015年中國(guó)煙草總公司頒布企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《YQ 69-2015 卷煙條與盒包裝紙安全衛(wèi)生要求》，對(duì)溶劑殘留有著更嚴(yán)格的要求，各印刷企業(yè)逐步提出供應(yīng)低VOC油墨或水性油墨的要求，就目前在水性油墨性能不穩(wěn)定及印刷干燥設(shè)備改造不完全的情況下，可先過(guò)渡使用單一體系醇溶性油墨。由于在新的衛(wèi)生指標(biāo)中，乙醇含量不作為溶劑總殘留的計(jì)量，因此選取乙醇是可行之選。目前印刷煙用接裝紙使用的油墨正是使用單一醇溶性油墨，由于其對(duì)色彩度與展色性要求不高，印刷色組少，聚乙烯醇縮丁醛樹脂（PVB）基本可以滿足要求。在多色組的煙包外盒印刷中，PVB樹脂無(wú)法達(dá)到色彩鮮艷及適應(yīng)印刷性能的要求，選取水溶性樹脂是目前的趨勢(shì)，在對(duì)印刷設(shè)備有進(jìn)行大量資金投入，革新改造的情況下，需要添加乙醇作為干燥速度的調(diào)節(jié)劑，同時(shí)需要印刷廠對(duì)印版、干燥方式、干燥通道進(jìn)行改動(dòng)，以提高印刷適應(yīng)性。

自2015年以來(lái)，水性煙包油墨的普及呼聲越來(lái)越高，由云南紅塔油墨率先推動(dòng)試行的水墨，在云南紅塔山煙標(biāo)上印刷較為成功，如紅塔山（欣經(jīng)典）、紅塔山（恭賀新禧）、玉溪、紅塔山（經(jīng)典1956）、紅塔山（HTS100）等等，隨后其它中煙公司煙標(biāo)也陸續(xù)開始轉(zhuǎn)向水性油墨打樣測(cè)試，如山東煙標(biāo)的泰山（紅將軍）、紅云紅河煙標(biāo)的紫云煙，貴州煙標(biāo)的黃果樹（長(zhǎng)征），河南煙標(biāo)的黃金葉（黃金眼）等，印刷速度控制在100-120m/min ， 稀釋劑為乙醇與水，印刷效果基本能與溶劑型油墨相近，但這些煙標(biāo)基本印刷單層顏色，存在疊印流平問(wèn)題。繼云南紅塔油墨推行水性油墨后、山西精華科工貿(mào)有限公司、珠海市樂(lè)通股份有限公司、東莞浩彩油墨科技有限公司、山東布瑞特油墨有限公司等大小油墨廠家紛紛推出水性油墨打樣測(cè)試。雖然目前水性煙包油墨仍存在或多或少的印刷問(wèn)題，如白墨易傷刀傷版、印刷樣張轉(zhuǎn)色、油墨濃度偏低、透明性差等等，令許多油墨廠家想方設(shè)法卻仍束手無(wú)策，但在單一溶劑體系與水性油墨不斷發(fā)展的大趨勢(shì)下，相信各大油墨廠家及材料生產(chǎn)商定會(huì)竭盡全力，迎難而上，逐步改進(jìn)油墨性能，共同解決印刷問(wèn)題。

單一溶劑體系油墨無(wú)論在塑料油墨還是紙張油墨的使用上，理論與實(shí)際操作性強(qiáng)，可行性大，前景開闊，符合油墨及包裝印刷界的綠色化進(jìn)程，是邁向水性環(huán)保油墨的必經(jīng)階段。