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UV油墨的綠色創(chuàng)新與發(fā)展

2015-06-08 04:50陳貴韓海祥
關(guān)鍵詞:油墨氣味印刷

陳貴+韓海祥

為了使油墨在滿足印刷要求的同時,減少對環(huán)境及使用者的危害性,油墨制造商對綠色油墨從不同側(cè)面進行了“綠色環(huán)保”性能的全面提升。近年來,市場上出現(xiàn)了多種在綠色環(huán)保方面得到顯著改善的環(huán)保油墨產(chǎn)品,其中UV油墨作為新型環(huán)保產(chǎn)品,始終踐行著綠色發(fā)展的理念,如今其生產(chǎn)技術(shù)已較為成熟,其具有不含揮發(fā)性有機化合物(VOC)、對環(huán)境污染小、固化速度快、節(jié)省能源、固化產(chǎn)物性能好、適合于高速自動化生產(chǎn)等優(yōu)點。而傳統(tǒng)油墨具有含有機揮發(fā)物、固化速度慢、不利于環(huán)境保護等諸多不利因素??梢哉f,相對于熱固型、氧化結(jié)膜型及揮發(fā)干燥型等類型的傳統(tǒng)油墨,在綠色環(huán)保方面UV油墨是一種主要替代品。而相對于傳統(tǒng)的溶劑型凹印及網(wǎng)印、芳香烴型的普通膠印來說,UV油墨更符合綠色環(huán)保的要求,滿足未來印刷行業(yè)“綠色、節(jié)能、環(huán)保、高效”等諸多發(fā)展趨勢。

筆者結(jié)合多年的工作及研究經(jīng)驗,并根據(jù)相關(guān)資料總結(jié)了UV油墨在綠色環(huán)保方面未來發(fā)展的幾大特點,以及幾種新型UV綠色環(huán)保油墨,并簡要敘述其相關(guān)的使用范例,供同行參考。

低氣味UV油墨

低氣味UV油墨,即使用高純度原料,限定塑化劑、重金屬、苯類、酮類及其他芳香烴類有機揮發(fā)物等的含量,從根源上杜絕UV油墨固化前后惡臭味的產(chǎn)生,實現(xiàn)UV油墨的低氣味化。

在實際應(yīng)用中,UV油墨本身雖然不含有機揮發(fā)物,且百分之百參與固化反應(yīng),但并不代表其絕對無氣味?,F(xiàn)階段,絕大部分UV印刷的氣味主要來自于兩方面,一方面是自身原料所帶,比如單體稀釋劑、低分子量的引發(fā)劑、樹脂連結(jié)料等原料,在一定條件下緩慢釋放出讓人不舒服的味道;另一方面是UV油墨固化后,引發(fā)劑、樹脂等原料裂解產(chǎn)生醛類、硫類等難聞氣體。

因此,為實現(xiàn)UV油墨固化前后低氣味化,就要選擇合適的原料。

首先,考慮到UV油墨使用的聚酯、聚氨酯、環(huán)氧類的丙烯酸樹脂以及單體,在生產(chǎn)過程中有些是采用溶劑法工藝(即在苯類、烷類或醚類等有機溶劑的反應(yīng)介質(zhì)中,中低溫條件下聚合生成),可能會存在溶劑的氣味殘留問題,因此要求盡量選擇對溶劑多次抽取的物料,以減少UV油墨中異味的存在。

其次,UV油墨中往往會加入多種引發(fā)劑,才能通過對不同紫外光的吸收獲得能量光子,引發(fā)體系中官能團發(fā)生聚合,進而完成固化。然而,市場上的引發(fā)劑種類有數(shù)百種之多,但引發(fā)效率、價格、顏色深淺以及使用范圍卻千差萬別。目前,國內(nèi)UV油墨大部分使用的是907引發(fā)劑,其化學(xué)名稱為2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-嗎啉-1-丙酮,此類引發(fā)劑固化后會裂解出難聞的“甲硫基”。另外,EDAB、BP二苯甲酮等引發(fā)劑在固化后均會產(chǎn)生臭味。為避免因引發(fā)劑而帶來氣味問題,UV油墨應(yīng)盡量選擇高檔低氣味型的369、EHA、TPO等引發(fā)劑。

低氣味UV油墨可以應(yīng)用于一些對氣味敏感的領(lǐng)域,如食品的外包裝標簽、礦泉水瓶外標簽、紙巾外包裝等。此類UV油墨固化后氣味低,對內(nèi)裝產(chǎn)品味道不會產(chǎn)生破壞,因此受到特定領(lǐng)域的重視和青睞。

植物基改性UV油墨

植物基改性UV油墨,即提升UV油墨產(chǎn)品中可再生資源(如松香、大豆油、亞麻油以及其他植物油等綠色環(huán)保材質(zhì))所占的比例,減少石油化工類材料的含量,具有可持續(xù)發(fā)展的潛質(zhì)。

傳統(tǒng)UV油墨中的大部分原料(聚氨酯、聚酯、環(huán)氧或聚醚等丙烯酸酯、丙烯酸類的單體稀釋劑等)占整體配方的50%~70%,這些原料幾乎全部來自石油化工類材料,受石油資源日益枯竭的影響,UV油墨的可持續(xù)發(fā)展也將受到一定挑戰(zhàn)。

而植物基改性UV油墨大幅提高了可再生原材料的使用比例,一方面可以降低成本,提高生物資源利用率,另一方面有利于提高油墨及印刷品的生物可降解性能,降低對石油化工類材料的依賴程度。目前已開發(fā)成功的大豆油改性UV油墨(UV SOYA體系),受到了歐美地區(qū)一些環(huán)保理念超前的客戶群體的喜愛,在一些兒童玩具標簽上得到了應(yīng)用。

LED UV油墨

LED UV油墨,即UV油墨走LED化之路,降低UV油墨在使用過程中的能耗,有效改善一線生產(chǎn)環(huán)境,減少對現(xiàn)場人員的危害,進一步實現(xiàn)UV油墨節(jié)能高效化,使紫外光固化技術(shù)真正走向節(jié)能環(huán)保高效之路。

傳統(tǒng)UV固化裝置使用的光源普遍是高壓汞燈和金屬鹵素?zé)魞煞N。電力消耗較大,燈管表面的溫度可達800℃,發(fā)熱量大,易對印刷機和承印物造成一定的損傷。為解決傳統(tǒng)UV固化裝置存在的問題,國外研究人員將能發(fā)射紫外光的發(fā)光二極管(LED)技術(shù)應(yīng)用于UV油墨的固化中,開發(fā)了LED UV油墨印刷系統(tǒng)。

與傳統(tǒng)的UV印刷系統(tǒng)相比,新開發(fā)的LED UV油墨印刷系統(tǒng)具有以下優(yōu)點:①LED固化裝置需要的電能更低,節(jié)省能耗費用,并大大降低CO2的排放量;②LED固化產(chǎn)生熱量少,適用于熱敏感性材質(zhì)的印刷;③LED光源元件的壽命約為傳統(tǒng)UV光源的12倍,光源更換頻度大幅降低,器材損耗量隨之減少;④LED可做到瞬間開啟或關(guān)閉,無需預(yù)熱及降溫時間,作業(yè)效率得到大幅提高。

目前,LED UV油墨的生產(chǎn)制造已不再是難題,國內(nèi)外知名油墨制造商均已推出相關(guān)產(chǎn)品。但就目前應(yīng)用現(xiàn)況來看,LED UV油墨的性價比并不高,與傳統(tǒng)UV固化方式的生產(chǎn)效率相比,改換LED UV裝置進行UV印刷的生產(chǎn)效率并沒有得到明顯提高。可見,雖然LED固化技術(shù)的未來發(fā)展前景廣闊,但要想真正地在印刷生產(chǎn)中推廣應(yīng)用,還有很長的路要走。

低遷移性UV油墨

低遷移性UV油墨,即使用大分子引發(fā)劑以及自固化樹脂體系制造的UV油墨。低遷移性UV油墨可實現(xiàn)印刷后低遷移化的要求,使UV油墨在與食品接觸方面取得較大進展,將其對人體的刺激減少到最低程度,真正能實現(xiàn)UV油墨低遷移化標準,達到與水性油墨同等環(huán)保地位。

目前,UV油墨已具備無溶劑揮發(fā)、氣味低等諸多環(huán)保特性,因此被廣泛應(yīng)用于各類食品外包裝印刷。雖然此類油墨并沒有與食品直接接觸,但其確實是組成食品包裝不可缺少的一部分,其安全性也越來越受到各界的關(guān)注。

事實上,固化后UV油墨的化學(xué)成分有向食品中遷移的可能性,通過食品最終流入人體,對人體造成傷害。例如,2005年底意大利相關(guān)部門在對雀巢牛奶做常規(guī)檢測時,意外發(fā)現(xiàn)了異丙基噻噸酮(ITX),這種物質(zhì)并不屬于牛奶本身的成分,后來查明ITX居然來源于牛奶外包裝已經(jīng)固化的UV油墨。之后雀巢公司對食品包裝油墨的各成分進行了嚴格規(guī)定,并發(fā)布《Nestle Guidance Note on Packaging Inks》(簡稱“雀巢列表”)。

正因為使用普通原料配置而成的UV油墨并不能很好地控制其遷移特性,便可能導(dǎo)致油墨中殘留物對包裝內(nèi)容物造成污染。油墨制造商通過篩選大分子引發(fā)劑、高純度的活性單體及樹脂以及符合法規(guī)的顏料,并將這些物質(zhì)的遷移數(shù)量控制在一個很小的范圍內(nèi),甚至可以達到幾個PPM的級別,這便是具有較好發(fā)展前景的低遷移UV油墨。

未來,關(guān)于食品包裝的各類法規(guī)條文將更為細致,檢測方法更為嚴格。UV印刷綠色環(huán)?;囟ㄐ枰滦偷牡瓦w移UV油墨,這樣才可能帶來印刷領(lǐng)域的綠色革命。

當綠色經(jīng)濟成為全球經(jīng)濟發(fā)展的基調(diào)時,實現(xiàn)印刷行業(yè)的綠色環(huán)保化也成為印刷企業(yè)的“風(fēng)向標”。在筆者看來,UV油墨的綠色創(chuàng)新與發(fā)展必定會帶動印刷行業(yè)的前行,期待更多有志之士加入到UV油墨綠色創(chuàng)新的大家庭中,為實現(xiàn)綠色、安全、環(huán)保及低碳的印刷事業(yè)不斷貢獻力量。

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