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從環(huán)保的角度看印刷油墨技術(shù)研發(fā)

   日期:2014-11-22 16:18     
隨著技術(shù)的進(jìn)步和市場(chǎng)的發(fā)展,我國(guó)的印刷工業(yè)在近年來(lái)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步:四大印刷方式都有了不等的發(fā)展,印后裝訂聯(lián)動(dòng)自動(dòng)化、彩色桌面出版系統(tǒng)已普及應(yīng)用,圖文處理系統(tǒng)的開(kāi)放式及數(shù)字化已成為印前系統(tǒng)的基本特征,直接制版技術(shù)和數(shù)字印刷已成為印刷出版工業(yè)的發(fā)展方向,與印刷工業(yè)相關(guān)的環(huán)保法規(guī)在不斷完善,……。但是,與國(guó)際發(fā)達(dá)地區(qū)相比,無(wú)論是印刷設(shè)備的研發(fā)、生產(chǎn),還是印刷車間的環(huán)境污染問(wèn)題、以及印刷耗材特別是用量最大的印刷油墨的環(huán)保問(wèn)題尚有很大的差距,這一切皆給我國(guó)印刷工業(yè)的發(fā)展帶來(lái)了巨大的挑戰(zhàn)和機(jī)遇。對(duì)于印刷耗材而言,特別是印刷油墨,研制生產(chǎn)各種符合環(huán)境保護(hù)要求的新型材料,是一個(gè)巨大的機(jī)遇??上驳氖?,在印刷油墨領(lǐng)域,對(duì)原有的配方、生產(chǎn)工藝、原材料、干燥方式等方面的改造,現(xiàn)在均已提到議事日程上。

國(guó)內(nèi)印刷車間環(huán)境不容樂(lè)觀

目前在我國(guó),印刷過(guò)程中大量使用的油墨基本上是溶劑型油墨,這些溶劑型油墨的有機(jī)揮發(fā)物沒(méi)有處理,直接排入車間空氣中,不僅對(duì)生產(chǎn)環(huán)境造成一定的影響,對(duì)工人的健康也將有極大的危害。這是因?yàn)檫@些溶劑型油墨含有50-60%的有機(jī)揮發(fā)性物質(zhì),另外,在實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程中還通常加上調(diào)油墨粘度所需的稀釋劑,那么在印品干燥時(shí),油墨所散發(fā)出來(lái)的揮發(fā)性組分的總含量甚至高達(dá)70-80%。

據(jù)筆者最新的一項(xiàng)研究表明,這類印刷廠中的苯類化合物嚴(yán)重超標(biāo)。按照國(guó)標(biāo)要求,工業(yè)生產(chǎn)車間中苯的最高容許濃度為10mg/m3、甲苯為100mg/m3、二甲苯為100mg/m3,這些印刷廠的苯平均濃度超過(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)2.2倍、甲苯超過(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)4.2倍、二甲苯平均濃度也超過(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。從醫(yī)學(xué)角度來(lái)說(shuō),這會(huì)對(duì)印刷工人的健康帶來(lái)極大的不可逆轉(zhuǎn)的傷害。

另外,在實(shí)際的生產(chǎn)中,除了溶劑的自然揮發(fā)之外,對(duì)印刷環(huán)境造成影響的還有油墨應(yīng)用中出現(xiàn)的故障,比如困擾了印刷工業(yè)多年的“飛墨”現(xiàn)象。飛墨現(xiàn)象是因?yàn)橛∷C(jī)在高速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),墨輥間的墨膜被分裂、拉長(zhǎng),產(chǎn)生斷片,在油墨的表面張力作用下,這些斷片收縮,形成眾多球狀的細(xì)小墨滴散落在空氣中,即所謂的飛墨現(xiàn)象。飛墨現(xiàn)象給印刷過(guò)程帶來(lái)的較大危害性主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:對(duì)環(huán)境造成污染、對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量造成不良影響、對(duì)人的身體健康造成長(zhǎng)時(shí)間的損害。

另外,最新的研究結(jié)果表明,現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中的其它重金屬的超標(biāo)也將導(dǎo)致印刷環(huán)境的惡化,甚至影響操作人員的健康。

總之,在印刷行業(yè)中有害氣體的排放、有害液體和固體的使用及其廢棄物的排放,均對(duì)人的健康和生存環(huán)境構(gòu)成嚴(yán)重的威脅。這種環(huán)境問(wèn)題不僅涉及到人類文明的未來(lái),也將涉及到企業(yè)的生存與發(fā)展。因此,我們必須考慮印刷業(yè)的環(huán)境保護(hù)問(wèn)題,擬訂切實(shí)可行的有力措施。

國(guó)外相關(guān)現(xiàn)行措施值得參考

在國(guó)外,為限制污染,一些國(guó)家已制定了“勞動(dòng)衛(wèi)生法”、“有機(jī)溶劑排放法”等一系列法規(guī)。這些法律、法規(guī)決定了印刷生產(chǎn)工藝和油墨的研究與發(fā)展方向。在這些環(huán)保法律的壓力下,國(guó)外印刷行業(yè)的研究部門和廠家不得不研究開(kāi)發(fā)無(wú)溶劑的油墨,即無(wú)揮發(fā)性或者少揮發(fā)性的油墨。

歐美國(guó)家于90年代前后通過(guò)了與環(huán)保有關(guān)的揮發(fā)性有機(jī)溶劑(VOC)法律。VOC法律要求印刷廠和油墨生產(chǎn)廠商達(dá)到如下要求:在作業(yè)車間外不應(yīng)有有機(jī)溶劑的氣味;在作業(yè)車間內(nèi),揮發(fā)性物質(zhì)的濃度必需低于50mg/m3(VOC)、100mg/m3(CO)和100mg/m3(NO)。

雖然這個(gè)嚴(yán)格的環(huán)境保護(hù)法現(xiàn)在只是在歐美國(guó)家采用,但是遲早將會(huì)成為世界各國(guó)環(huán)境保護(hù)法的基準(zhǔn)。對(duì)于大多數(shù)國(guó)內(nèi)廠家(包括印刷廠和印刷耗材生產(chǎn)廠家)來(lái)說(shuō),這一法律要求目前是很難達(dá)到的。但是通過(guò)努力,筆者認(rèn)為目前可以解決以下一些問(wèn)題:

*推廣使用油墨清洗劑;

*為膠印研制開(kāi)發(fā)新的適應(yīng)高速輪轉(zhuǎn)膠印機(jī)的無(wú)醇潤(rùn)版液;

*嚴(yán)格檢查油墨中所含的成分,不能采用含有有害重金屬的顏料來(lái)生產(chǎn)油墨,保證工人不受重金屬的危害,同時(shí)進(jìn)一步地提高油墨的質(zhì)量,減少飛墨的產(chǎn)生;

*某些有害的物質(zhì)通過(guò)回收裝置將其回收;

*在輪轉(zhuǎn)凹印機(jī)上安裝溶劑回收裝置,降低VOC的揮發(fā)量排放;

*凹印、柔印以及絲網(wǎng)印刷中盡量采用以水作為溶劑的油墨(水基墨)或者UV固化油墨,這樣有可能降低VOC問(wèn)題,同時(shí)也盡可能地降低水基墨中的醇含量(通常含有5%的醇類)。

油墨最新開(kāi)發(fā)方向看到希望

在油墨的生產(chǎn)和研制工作中,為了符合VOC法律的要求,西方國(guó)家目前在油墨配方和干燥系統(tǒng)中作了很大的改進(jìn),當(dāng)今使用的比較多的油墨有以下幾類,也是筆者所認(rèn)為的印刷油墨的研究開(kāi)發(fā)新方向。

A.輻射固化油墨

實(shí)際上UV固化油墨早在40年代就已經(jīng)開(kāi)發(fā)出來(lái),但是直到最近20年才得到較大發(fā)展。由于油墨中不含溶劑,不存VOC問(wèn)題,印刷過(guò)程對(duì)環(huán)境是友好的。

但UV固化油墨成本較高,使用過(guò)程較常規(guī)油墨復(fù)雜。UV固化油墨特點(diǎn)是環(huán)保和快速,這是由于采用了活性稀釋劑(單體)調(diào)節(jié)油墨黏度,在活性稀釋劑中揮發(fā)性的有機(jī)化合物組分非常低,與普通油墨相比環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)很突出;與水基墨相比,水基墨主要是采用水作為稀釋劑,干燥速度比較慢,而UV固化油墨的干燥速度非??臁S捎诓缓瑩]發(fā)性的成分,如溶劑或水,不會(huì)使色彩和印刷特性產(chǎn)生變化。在印刷過(guò)程中,UV固化油墨易保持色彩和粘度的穩(wěn)定,一旦在印刷前將墨色調(diào)整好后,在印刷機(jī)上的調(diào)整工作量就非常小,也無(wú)須再加入其它的添加劑。印刷中途停機(jī)時(shí),在墨輥和網(wǎng)紋輥上的油墨也不會(huì)干燥結(jié)皮。干燥后的UV油墨層表面具有極高的耐磨性和化學(xué)穩(wěn)定性,且具有很高的遮蓋力和光澤度。UV技術(shù)能帶來(lái)較高的經(jīng)濟(jì)效益,如提高產(chǎn)量、交貨期縮短、節(jié)省空間、印刷品質(zhì)色彩鮮艷、圖像清晰度高等,無(wú)論從環(huán)保的角度還是技術(shù)發(fā)展的角度考慮,UV油墨都有其較廣闊的應(yīng)用前景。

一般而言,UV固化油墨并不只應(yīng)用于平版印刷,它可以應(yīng)用于各種傳統(tǒng)的印刷方式,包括有凸版、平版、網(wǎng)版等印刷,廣告噴繪墨水也開(kāi)始采用UV固化技術(shù)了。因此采用UV技術(shù)可印刷的范圍非常廣泛,如紙張印刷、塑料印刷、卷尺印刷、電路板印刷、電子零件印刷、金屬表面印刷、鋁箔面印刷等。還包括很多種能夠產(chǎn)生特殊效果,用于裝飾的特種包裝印刷油墨,例如:UV磨砂油墨、UV冰花油墨、UV發(fā)泡油墨、UV皺紋油墨、UV凸字油墨、UV寶石油墨、UV上光油等等。如果在具有金屬鏡面光澤的承印物表面,采用絲網(wǎng)印刷工藝將UV油墨印在其表面上,經(jīng)紫外線干燥設(shè)備光照處理后,能夠產(chǎn)生一種別具一格的視覺(jué)效果,顯得高雅、莊重、華貴,主要應(yīng)用于高檔精美別致的煙、酒、化妝品、保健品、食品、藥品等包裝印刷。

從生產(chǎn)的角度來(lái)講,目前在國(guó)內(nèi)真正能夠生產(chǎn)提供UV固化油墨的廠家不多,特別是高檔的UV固化油墨更是稀缺,很多高檔用戶都選擇采用進(jìn)口油墨用于高檔印刷作業(yè)。這也是國(guó)內(nèi)油墨廠家發(fā)展的一個(gè)新的方向。如果國(guó)內(nèi)有廠家在這方面有所研究和生產(chǎn),那么他將開(kāi)辟新的市場(chǎng)空間,況且它也具有很大的市場(chǎng)潛力。

對(duì)現(xiàn)有的UV油墨繼續(xù)改進(jìn),也是業(yè)界面臨的挑戰(zhàn)之一。這包括提高固化速度、如何解決好附著力、如何解決墨膜的硬度和柔性之間的矛盾、如何滿足各種印刷過(guò)程的印刷適性等等。

此外,水基UV固化油墨更是目前這一領(lǐng)域的前沿,國(guó)內(nèi)涉足這一領(lǐng)域的廠家非常少。

B.水基油墨

水基油墨是以水溶性樹(shù)脂為連結(jié)料,主要以水為溶劑制得的印刷油墨,早已被柔印、凹印、絲網(wǎng)印刷所采用,最近也開(kāi)始應(yīng)用在無(wú)水膠印上。在國(guó)外,水基柔印油墨已大量用于報(bào)刊印刷,水基凹版油墨也開(kāi)始取代溶劑型油墨,但是這種趨勢(shì)有減慢的跡象。

水墨的環(huán)保性能是無(wú)可質(zhì)疑的,一些國(guó)際大公司的印品都要求采用水墨作為印刷油墨。對(duì)于水墨來(lái)講,研究其各種配方以達(dá)到最佳的印刷適性、滿足最終印品的各種耐抗性的要求、盡量減少油墨的生產(chǎn)成本支出,研發(fā)新的水性樹(shù)脂連結(jié)料,甚至研發(fā)一種新的助劑等等,便成為國(guó)內(nèi)外研發(fā)的一個(gè)又一個(gè)新的課題。

對(duì)于現(xiàn)有水墨中的種種問(wèn)題,例如顏料的潤(rùn)濕性能問(wèn)題、生產(chǎn)時(shí)對(duì)顏料的研磨分散問(wèn)題、水墨存儲(chǔ)穩(wěn)定性(不分層、不沉淀、不絮凝)問(wèn)題、印刷過(guò)程中水墨在承印物材料(特別是非吸收性的塑料、金屬表面)上的迅速干燥問(wèn)題和附著力問(wèn)題、水墨的稀釋問(wèn)題等等,尚正在慢慢解決之中。

就我國(guó)而言,目前,高檔的水墨基本被進(jìn)口油墨所占領(lǐng),我國(guó)的部分廠商生產(chǎn)一些低檔的水墨。也就是說(shuō),水墨的研發(fā)和生產(chǎn)在我國(guó)還處于起步階段。無(wú)論是開(kāi)發(fā)商,還是生產(chǎn)商都是大有可為的,因?yàn)檫@里隱含了巨大的商機(jī)。

C.植物油基墨

在此領(lǐng)域,主要是豆油基油墨在膠印印報(bào)油墨中獲得的應(yīng)用。

對(duì)于油墨的最新技術(shù),傳統(tǒng)油墨的研發(fā)也有大量工作要做,比如:傳統(tǒng)膠印油墨中樹(shù)脂連結(jié)料的進(jìn)一步改進(jìn);亮光度的進(jìn)一步提高而不影響干燥;采用環(huán)保型的豆油基輪轉(zhuǎn)膠印油墨的進(jìn)一步改進(jìn);提高膠印油墨的色彩,使得墨膜更鮮艷等等。另外,用于無(wú)水膠印的油墨也需做進(jìn)一步的改進(jìn)與研發(fā),雖然在無(wú)水膠印油墨中,水已經(jīng)代替了植物油和礦物油為溶劑,開(kāi)發(fā)出了水基膠印油墨,但這種技術(shù)還是處于起步研究階段。此外,還有各種特種油墨的研發(fā),例如導(dǎo)電油墨、磁性油墨、彩票覆蓋油墨、被動(dòng)發(fā)光油墨等等。

總之,隨著時(shí)代的進(jìn)步和科技的發(fā)展,印刷業(yè)和油墨生產(chǎn)行業(yè)將面臨著一系列新的挑戰(zhàn)。同時(shí),這些新的挑戰(zhàn)也將為印刷油墨行業(yè)帶來(lái)新的機(jī)遇,依靠科技不斷地開(kāi)發(fā)新的油墨,來(lái)更好地適應(yīng)新的需求,創(chuàng)造出更好的印品,促進(jìn)印刷企業(yè)、以及整個(gè)行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。
 


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