單一溶劑體系油墨的應(yīng)用

何佑明

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

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

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標；另一種是無組織的排放，指不經(jīng)過排氣系統(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。

對于有組織排放VOCs，一般處理流程是先進性廢氣收集，然后含塵氣體經(jīng)過除塵器再進入廢氣處理裝置，達標后進行排放。總體而言，按照處理的方法，有機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。回收法主要有炭吸附、變壓吸附、冷凝法及膜分離技術(shù)，這類技術(shù)是通過物理方法，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)主要是通過化學(xué)或生化反應(yīng)，用熱、催化劑和微生物將有機物轉(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，設(shè)備投資的價格往往不是考慮的重點，該裝置的日常運行費用，即能源消耗的開支，成了項目的首要考慮因素。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、溶劑脫水還是氮氣脫附，得到的都是溶劑的各特性參數(shù)全被打亂的混合物，而不是直接可用的達到原設(shè)計指標的混合溶劑，因此必須進行蒸餾。但蒸餾需要技術(shù)、資金與能源，印刷企業(yè)無能為力，只能委托專業(yè)機構(gòu)來處理。國內(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80%的價格回購，但對于因回收溶劑多而蒸餾單位不多所造成的供需不平衡，必然會影響價格的市場規(guī)律還是理解的，對于原本就處于低利狀態(tài)的印刷企業(yè)，這個成本是不可忽視的。過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，在塑料薄膜印刷過程中易造成白化現(xiàn)象。醋酸正丙酯是無色澄清液體，具有芳香氣味，分子量為102.13 ，沸點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），為凹版印刷油墨的中干溶劑。醋酸正丙酯對多種合成樹脂有優(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。醋酸正丙酯在無苯無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源充足，價格適中，且單一正丙酯回收相對簡易；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)樂通股份在上海紫泉包裝有限公司與浙江誠信測試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)性基本達到印刷要求，但仍存在一定的問題。主要有以下問題：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，對于過渡網(wǎng)及淺網(wǎng)部分并不能很好的展現(xiàn)印樣的完整性；三、油墨的流動性變差，表現(xiàn)為油墨的粘度整體上升，儲存穩(wěn)定性變差，觸變性變大。

針對上述問題，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，同時選擇對顏料潤濕性最優(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、印刷過程中調(diào)整印刷設(shè)備中的機速以更匹配正丙酯的揮發(fā)速度，另調(diào)整刮刀與壓印點的距離，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年中國煙草總公司頒布企業(yè)標準《YQ 69-2015 卷煙條與盒包裝紙安全衛(wèi)生要求》，對溶劑殘留有著更嚴格的要求，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，可先過渡使用單一體系醇溶性油墨。由于在新的衛(wèi)生指標中，乙醇含量不作為溶劑總殘留的計量，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樹脂無法達到色彩鮮艷及適應(yīng)印刷性能的要求，選取水溶性樹脂是目前的趨勢，在對印刷設(shè)備有進行大量資金投入，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，同時需要印刷廠對印版、干燥方式、干燥通道進行改動，以提高印刷適應(yīng)性。

自2015年以來，水性煙包油墨的普及呼聲越來越高，由云南紅塔油墨率先推動試行的水墨，在云南紅塔山煙標上印刷較為成功，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也陸續(xù)開始轉(zhuǎn)向水性油墨打樣測試，如山東煙標的泰山（紅將軍）、紅云紅河煙標的紫云煙，貴州煙標的黃果樹（長征），河南煙標的黃金葉（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，但這些煙標基本印刷單層顏色，存在疊印流平問題。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試。雖然目前水性煙包油墨仍存在或多或少的印刷問題，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)法卻仍束手無策，但在單一溶劑體系與水性油墨不斷發(fā)展的大趨勢下，相信各大油墨廠家及材料生產(chǎn)商定會竭盡全力，迎難而上，逐步改進油墨性能，共同解決印刷問題。

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