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从环保的角度看印刷油墨技术研发

发表日期:2015-09-30 13:56:15 浏览次数:0

    随着技术的进步和市场的发展,我国的印刷工业在近年来取得了长足的进步:四大印刷方式都有了不等的发展,印后装订联动自动化、彩色桌面出版系统已普及应用,图文处理系统的开放式及数字化已成为印前系统的基本特征,直接制版技术和数字印刷已成为印刷出版工业的发展方向,与印刷工业相关的环保法规在不断完善,……。但是,与国际发达地区相比,无论是印刷设备的研发、生产,还是印刷车间的环境污染问题、以及印刷耗材特别是用量最大的印刷油墨的环保问题尚有很大的差距,这一切皆给我国印刷工业的发展带来了巨大的挑战和机遇。对于印刷耗材而言,特别是印刷油墨,研制生产各种符合环境保护要求的新型材料,是一个巨大的机遇。可喜的是,在印刷油墨领域,对原有的配方、生产工艺、原材料、干燥方式等方面的改造,现在均已提到议事日程上。

  国内印刷车间环境不容乐观

  目前在我国,印刷过程中大量使用的油墨基本上是溶剂型油墨,这些溶剂型油墨的有机挥发物没有处理,直接排入车间空气中,不仅对生产环境造成一定的影响,对工人的健康也将有极大的危害。这是因为这些溶剂型油墨含有50-60%的有机挥发性物质,另外,在实际的生产过程中还通常加上调油墨粘度所需的稀释剂,那么在印品干燥时,油墨所散发出来的挥发性组分的总含量甚至高达70-80%。

  据笔者最新的一项研究表明,这类印刷厂中的苯类化合物严重超标。按照国标要求,工业生产车间中苯的最高容许浓度为10mg/m3、甲苯为100mg/m3、二甲苯为100mg/m3,这些印刷厂的苯平均浓度超过国家标准2.2倍、甲苯超过国家标准4.2倍、二甲苯平均浓度也超过国家标准。从医学角度来说,这会对印刷工人的健康带来极大的不可逆转的伤害。

  另外,在实际的生产中,除了溶剂的自然挥发之外,对印刷环境造成影响的还有油墨应用中出现的故障,比如困扰了印刷工业多年的“飞墨”现象。飞墨现象是因为印刷机在高速转动时,墨辊间的墨膜被分裂、拉长,产生断片,在油墨的表面张力作用下,这些断片收缩,形成众多球状的细小墨滴散落在空气中,即所谓的飞墨现象。飞墨现象给印刷过程带来的较大危害性主要表现在以下几个方面:对环境造成污染、对产品质量造成不良影响、对人的身体健康造成长时间的损害。

  另外,最新的研究结果表明,现实生产中的其它重金属的超标也将导致印刷环境的恶化,甚至影响操作人员的健康。

  总之,在印刷行业中有害气体的排放、有害液体和固体的使用及其废弃物的排放,均对人的健康和生存环境构成严重的威胁。这种环境问题不仅涉及到人类文明的未来,也将涉及到企业的生存与发展。因此,我们必须考虑印刷业的环境保护问题,拟订切实可行的有力措施。

  国外相关现行措施值得参考

  在国外,为限制污染,一些国家已制定了“劳动卫生法”、“有机溶剂排放法”等一系列法规。这些法律、法规决定了印刷生产工艺和油墨的研究与发展方向。在这些环保法律的压力下,国外印刷行业的研究部门和厂家不得不研究开发无溶剂的油墨,即无挥发性或者少挥发性的油墨。

  欧美国家于90年代前后通过了与环保有关的挥发性有机溶剂(VOC)法律。VOC法律要求印刷厂和油墨生产厂商达到如下要求:在作业车间外不应有有机溶剂的气味;在作业车间内,挥发性物质的浓度必需低于50mg/m3(VOC)、100mg/m3(CO)和100mg/m3(NO)。

  虽然这个严格的环境保护法现在只是在欧美国家采用,但是迟早将会成为世界各国环境保护法的基准。对于大多数国内厂家(包括印刷厂和印刷耗材生产厂家)来说,这一法律要求目前是很难达到的。但是通过努力,笔者认为目前可以解决以下一些问题:

  *推广使用油墨清洗剂;

  *为胶印研制开发新的适应高速轮转胶印机的无醇润版液;

  *严格检查油墨中所含的成分,不能采用含有有害重金属的颜料来生产油墨,保证工人不受重金属的危害,同时进一步地提高油墨的质量,减少飞墨的产生;

  *某些有害的物质通过回收装置将其回收;

  *在轮转凹印机上安装溶剂回收装置,降低VOC的挥发量排放;

  *凹印、柔印以及丝网印刷中尽量采用以水作为溶剂的油墨(水基墨)或者UV固化油墨,这样有可能降低VOC问题,同时也尽可能地降低水基墨中的醇含量(通常含有5%的醇类)。

油墨最新开发方向看到希望

  在油墨的生产和研制工作中,为了符合VOC法律的要求,西方国家目前在油墨配方和干燥系统中作了很大的改进,当今使用的比较多的油墨有以下几类,也是笔者所认为的印刷油墨的研究开发新方向。

  A.辐射固化油墨

  实际上UV固化油墨早在40年代就已经开发出来,但是直到最近20年才得到较大发展。由于油墨中不含溶剂,不存VOC问题,印刷过程对环境是友好的。

  但UV固化油墨成本较高,使用过程较常规油墨复杂。UV固化油墨特点是环保和快速,这是由于采用了活性稀释剂(单体)调节油墨黏度,在活性稀释剂中挥发性的有机化合物组分非常低,与普通油墨相比环保的优点很突出;与水基墨相比,水基墨主要是采用水作为稀释剂,干燥速度比较慢,而UV固化油墨的干燥速度非常快。由于不含挥发性的成分,如溶剂或水,不会使色彩和印刷特性产生变化。在印刷过程中,UV固化油墨易保持色彩和粘度的稳定,一旦在印刷前将墨色调整好后,在印刷机上的调整工作量就非常小,也无须再加入其它的添加剂。印刷中途停机时,在墨辊和网纹辊上的油墨也不会干燥结皮。干燥后的UV油墨层表面具有极高的耐磨性和化学稳定性,且具有很高的遮盖力和光泽度。UV技术能带来较高的经济效益,如提高产量、交货期缩短、节省空间、印刷品质色彩鲜艳、图像清晰度高等,无论从环保的角度还是技术发展的角度考虑,UV油墨都有其较广阔的应用前景。

  一般而言,UV固化油墨并不只应用于平版印刷,它可以应用于各种传统的印刷方式,包括有凸版、平版、网版等印刷,广告喷绘墨水也开始采用UV固化技术了。因此采用UV技术可印刷的范围非常广泛,如纸张印刷、塑料印刷、卷尺印刷、电路板印刷、电子零件印刷、金属表面印刷、铝箔面印刷等。还包括很多种能够产生特殊效果,用于装饰的特种包装印刷油墨,例如:UV磨砂油墨、UV冰花油墨、UV发泡油墨、UV皱纹油墨、UV凸字油墨、UV宝石油墨、UV上光油等等。如果在具有金属镜面光泽的承印物表面,采用丝网印刷工艺将UV油墨印在其表面上,经紫外线干燥设备光照处理后,能够产生一种别具一格的视觉效果,显得高雅、庄重、华贵,主要应用于高档精美别致的烟、酒、化妆品、保健品、食品、药品等包装印刷。

  从生产的角度来讲,目前在国内真正能够生产提供UV固化油墨的厂家不多,特别是高档的UV固化油墨更是稀缺,很多高档用户都选择采用进口油墨用于高档印刷作业。这也是国内油墨厂家发展的一个新的方向。如果国内有厂家在这方面有所研究和生产,那么他将开辟新的市场空间,况且它也具有很大的市场潜力。

  对现有的UV油墨继续改进,也是业界面临的挑战之一。这包括提高固化速度、如何解决好附着力、如何解决墨膜的硬度和柔性之间的矛盾、如何满足各种印刷过程的印刷适性等等。

  此外,水基UV固化油墨更是目前这一领域的前沿,国内涉足这一领域的厂家非常少。

  B.水基油墨

  水基油墨是以水溶性树脂为连结料,主要以水为溶剂制得的印刷油墨,早已被柔印、凹印、丝网印刷所采用,最近也开始应用在无水胶印上。在国外,水基柔印油墨已大量用于报刊印刷,水基凹版油墨也开始取代溶剂型油墨,但是这种趋势有减慢的迹象。

  水墨的环保性能是无可质疑的,一些国际大公司的印品都要求采用水墨作为印刷油墨。对于水墨来讲,研究其各种配方以达到最佳的印刷适性、满足最终印品的各种耐抗性的要求、尽量减少油墨的生产成本支出,研发新的水性树脂连结料,甚至研发一种新的助剂等等,便成为国内外研发的一个又一个新的课题。

  对于现有水墨中的种种问题,例如颜料的润湿性能问题、生产时对颜料的研磨分散问题、水墨存储稳定性(不分层、不沉淀、不絮凝)问题、印刷过程中水墨在承印物材料(特别是非吸收性的塑料、金属表面)上的迅速干燥问题和附着力问题、水墨的稀释问题等等,尚正在慢慢解决之中。

  就我国而言,目前,高档的水墨基本被进口油墨所占领,我国的部分厂商生产一些低档的水墨。也就是说,水墨的研发和生产在我国还处于起步阶段。无论是开发商,还是生产商都是大有可为的,因为这里隐含了巨大的商机。

  C.植物油基墨

  在此领域,主要是豆油基油墨在胶印印报油墨中获得的应用。

  对于油墨的最新技术,传统油墨的研发也有大量工作要做,比如:传统胶印油墨中树脂连结料的进一步改进;亮光度的进一步提高而不影响干燥;采用环保型的豆油基轮转胶印油墨的进一步改进;提高胶印油墨的色彩,使得墨膜更鲜艳等等。另外,用于无水胶印的油墨也需做进一步的改进与研发,虽然在无水胶印油墨中,水已经代替了植物油和矿物油为溶剂,开发出了水基胶印油墨,但这种技术还是处于起步研究阶段。此外,还有各种特种油墨的研发,例如导电油墨、磁性油墨、彩票覆盖油墨、被动发光油墨等等。

  总之,随着时代的进步和科技的发展,印刷业和油墨生产行业将面临着一系列新的挑战。同时,这些新的挑战也将为印刷油墨行业带来新的机遇,依靠科技不断地开发新的油墨,来更好地适应新的需求,创造出更好的印品,促进印刷企业、以及整个行业的进一步发展。

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