環(huán)保型油墨的研究進(jìn)展

高國鳳 晁季蕾 褚夫強(qiáng) 崔鳴

摘要：油墨是印刷環(huán)節(jié)的重要材料，隨著社會需求的增大，油墨品種和產(chǎn)量也隨之增大。本文查閱了大量有關(guān)環(huán)保型油墨的研究進(jìn)行總結(jié)，簡述了環(huán)保型油墨的分類，研究進(jìn)展和環(huán)保型油墨在食品包裝方面的應(yīng)用。生活中我們使用的大部分油墨都是有機(jī)溶劑油墨，含有排碳?xì)浠衔铮瑫廴经h(huán)境，并且會損害人體健康，因此研究和開發(fā)環(huán)保型油墨成為油墨發(fā)展的必然要求。

關(guān)鍵詞：環(huán)保型油墨；水性油墨；大豆基油油墨；UV油墨

中圖分類號：TS8，TS802.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1400 （2020） 06-0064-03

基金項(xiàng)目：國家級創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃 綠色環(huán)保型光固化油墨的制備研究（201910431017）

Research Progress of Environment-friendly Ink

GAO Guo-feng， CHAO Ji-lei， ZHU Fu-qiang， CUI Ming（Qilu University of Technology， Shandong 250353， China）

Abstract： Ink is an important material in printing， with the increase of social demand， ink varieties and output also increase. This paper reviewed a large number of studies of environmental printing ink to summarize， this paper expounds the classification of environmental printing ink， research progress， and environmental printing ink in food packaging applications， we use most of the ink in the life are organic solvent ink， contains a row of hydrocarbons， will pollute the environment， and can damage human body health， therefore， the research and development of environmental printing ink printing ink development request inevitably.

Keywords： environment-friendly ink； water-based ink； soybean based oil ink； UV ink

近年來我國印刷油墨產(chǎn)業(yè)得到快速發(fā)展，油墨的環(huán)保性能已經(jīng)變成印刷油墨行業(yè)的主要技術(shù)問題，面對日益嚴(yán)格的印刷包裝技術(shù)要求，那些含有有害化學(xué)物質(zhì)的包裝油墨注定要被健康環(huán)保型油墨完全替代，積極研究開發(fā)和推廣各種綠色環(huán)保型油墨技術(shù)是科技發(fā)展的必然要求。

1 環(huán)保型油墨的分類

1.1溶劑型油墨

一般來說溶劑型環(huán)保油墨中都會使用芳香烴作為溶劑，但隨著環(huán)保型油墨的開發(fā)與應(yīng)用，目前無色柔性版印刷的無色溶劑型油墨中幾乎不含芳香烴，有效的避免了芳香烴作為溶劑快速揮發(fā)后產(chǎn)生的有毒化學(xué)物質(zhì)。雖然這些印刷品在干固后還會殘留少量的有毒物質(zhì)，氣味極小，不足以被人們察覺，但如果長期吸入就會嚴(yán)重?fù)p傷人體健康。

1.2水性油墨分類

水性油墨主要由各種水溶性化學(xué)樹脂、有機(jī)顏料、溶劑等多種原料組合而成，又被稱之為水墨。其中各種成分所占比例分別為：水溶性丙烯酸樹脂25%-35%、水15%-25%、乙醇5%-15%、三Z胺5%-10%、顏料10%-30%。由于水墨本身所具有的安全性，所以被廣泛的應(yīng)用于各種衛(wèi)生安全技術(shù)要求較高的產(chǎn)品的印刷。

1.3大豆油基油墨

大豆油基油墨即提取大豆籽油中的一種植物油替代氫化石油基油墨中的礦物油。加入新鮮大豆油可以有效減少原來印刷油墨材料中的一些揮發(fā)性物質(zhì)占據(jù)的比例，從而有效的降低了傳統(tǒng)彩色油墨對空氣和人體的危害。大豆油的干燥印刷原理主要是通過氧化油脂催化油墨結(jié)膜，由于大豆油本身有著印刷固化慢的缺點(diǎn)，所有可以同時(shí)加入一些含有植物性酯的物質(zhì)，減少大豆油基油墨印刷固化的時(shí)間。大豆油基油墨之所以被稱為綠色環(huán)保型油墨，這是因?yàn)樗鼈兯械木G色大豆油脂基是一種可再生、可降解的、持續(xù)性天然資源，這些是傳統(tǒng)印刷油墨工藝所不具有的特征。

1.4 UV油墨

UV油墨的種類較多，其中以UV膠印油墨和UV凸印油墨為主。通過分析對比大量不同的UV油墨實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，不同的顏料單體、預(yù)聚物油墨結(jié)構(gòu)的濃度差異、不同顏料油墨粒子的分散運(yùn)動狀態(tài)對UV油墨的穩(wěn)定性有著極大的影響，根據(jù)預(yù)聚物對UV膠印油墨乳化率影響的變化曲線可知，不同類型預(yù)聚物單體樣品對不同UV油墨乳化有著不同的影響。一開始，兩種不同預(yù)聚物單體樣品的乳化吸收率都是隨著加水量不斷升高，而當(dāng)達(dá)到一定值后，將不再隨著加水量的增加而增加，這說明在一定范圍內(nèi)加水量與油墨乳化率成正比。目前市場上研發(fā)生產(chǎn)出來的UV系列的油墨產(chǎn)品具有無毒性、無污染等特性，有效降低了UV油墨對自然環(huán)境的化學(xué)污染問題。

2 環(huán)保型油墨的開發(fā)與研究

2.1開發(fā)環(huán)境友好型油墨的方案

由油墨的定義可知，油墨由水性顏料、連接性涂料、填料、附加料等多種物質(zhì)相互混合而成，所以制作環(huán)保型油墨需要從以下三個(gè)方面入手。

（1）改進(jìn)現(xiàn)有印刷復(fù)制技術(shù)，研發(fā)可替代通過油墨傳遞實(shí)現(xiàn)復(fù)制的新方法。

（2）用其他環(huán)保型材料代替油墨在外包裝上的作用。

（3）改變?nèi)軇?。具體方法：①使用礦物油作為溶劑。②加入一些不易揮發(fā)的有機(jī)結(jié)合化合物作油墨溶劑。③使用堿性水溶劑來直接代替其他有機(jī)溶劑。④以非芳香烴為油墨的溶劑。

第一種方法前期需要花費(fèi)大量科研資金，實(shí)施起來也會有一定困難，所以暫時(shí)不深入考慮，第二種方法主要是用其他環(huán)保型材料代替油墨在外包裝上的作用。這個(gè)方法在目前不容易得到實(shí)現(xiàn)，所以我們暫時(shí)也不給予深入考慮。第三個(gè)方法是直接改變一種溶劑，改變?nèi)軇┦潜容^容易實(shí)現(xiàn)的。第一個(gè)解決方案就是使用礦物油為油墨溶劑，一般情況下大多數(shù)礦物油中都含有一些芳香烴，當(dāng)它干燥時(shí)，油墨溶劑中的芳香烴就會揮發(fā)，釋放出一股刺鼻的芳香烴氣味，當(dāng)其完全干燥的后，味道會減少，不足以被人們察覺，但長期使用還是會影響人的身體健康。第二個(gè)解決方案是指采用不容易揮發(fā)的有機(jī)化合物和水作干燥溶劑，直接通過紫外線照射實(shí)現(xiàn)來干燥，但是由于紫外線對人體健康危害極大，同時(shí)也會污染環(huán)境，所以不可??；第三個(gè)解決方案是使用水性溶劑，即使用水性油墨。它不僅可以有效的減少對大氣的污染，還可以防止一些化學(xué)物質(zhì)對人體產(chǎn)生危害，其本身具有不易著火性，抗菌吸水性，干燥迅速，可有效減少油墨中VOC的排放量。對比其他類別的油墨，水性油墨不僅價(jià)格便宜，且對環(huán)境污染低性能小，是比較可行的方案；第四個(gè)解決方案是以醇、酯、醚、酮等非芳香烴類物質(zhì)為有機(jī)溶劑，從理論上說消除了芳香烴釋放帶來的危害，但油墨中仍然會含有少量有毒溶劑。通過對上述每一種解決方案進(jìn)行分析對比后，得出的最佳解決方案是第二方法中的第三個(gè)解決方案，即加入水性溶劑，制作出對環(huán)境友好的水性油墨。

2.2 水性油墨的技術(shù)研究進(jìn)展

目前水性油墨在我國油墨行業(yè)中占據(jù)重要位置，我們重點(diǎn)看一下目前水性油墨的技術(shù)研究及其發(fā)展。水性油墨屬于油墨中的一種，所以含有水性著色劑、連結(jié)劑、顏料、輔助劑等成分。通常情況下，會額外加入一些天然蠟質(zhì)材料，加強(qiáng)其表面耐磨性。其中主要的輔助劑有：消泡性輔助劑，穩(wěn)定性輔助劑，沖淡性輔助劑，阻滯性輔助劑等幾種。添加消泡性輔助劑的目的是來抑制和減少油墨在印刷過程產(chǎn)生的氣泡，穩(wěn)定性輔助劑的作用是為了稀釋油墨的粘度、調(diào)節(jié)水性油墨的PH值、增強(qiáng)油墨的穩(wěn)定性；沖淡性輔助劑顧名思義是為了改變水性油墨的顏色，減淡其本身的顏色或提高其亮度；水性阻滯性輔助劑可以提高水性油墨的流動性，其作用主要是為了防止油墨在水性網(wǎng)紋輥上發(fā)生干固或糊版的現(xiàn)象。

水性油墨的主要優(yōu)勢是大大減少了水性油墨對自然環(huán)境的直接污染程度，使得油墨印刷的環(huán)境質(zhì)量得到了極大改良。水性油墨的研究開發(fā)不僅使我國總體環(huán)境質(zhì)量水平得到顯著改善，也大大提高了人類對食品安全性的信賴。隨著我國包裝業(yè)的健康發(fā)展，綠色無污染的印刷包裝材料和油墨，將會為社會帶來巨大經(jīng)濟(jì)效益。

3 環(huán)保型油墨在食品包裝中的應(yīng)用

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，食品包裝中環(huán)保型油墨的應(yīng)用越來越普遍，人們對食品的安全性加以重視，食品包裝行業(yè)對食品外包裝物提出保護(hù)食品安全性的高要求，此舉促進(jìn)了中國油墨發(fā)展的新歷程。越來越多的油墨公司為了更好適應(yīng)當(dāng)前國際上對食品包裝安全的要求，大力發(fā)展綠色環(huán)保型食品油墨，如膠印專用無苯環(huán)芳烴烴類油墨、無苯無酮烴類油墨、水性油墨、大豆油脂類油墨等，其中水性油墨和大豆油基油墨，這兩類油墨產(chǎn)品獲得較高的市場用戶量和認(rèn)可度。

水性油墨之所以能夠在食品包裝中得到廣泛應(yīng)用，是因?yàn)樗杂湍胁缓杏卸疚镔|(zhì)，它只存在于包裝印刷物品的表面，不會污染內(nèi)部食品包裝物。其印刷品經(jīng)打印后顯得整體印跡圓潤、色彩艷麗、有自然光澤，復(fù)制的印刷圖案從而達(dá)到豐富的色彩層次感。

由于大豆油本身就是一種色澤比較清透的油，具有較高的光澤度，其本身也不含有對自然環(huán)境有害的物質(zhì)，所以國外的一些印刷企業(yè)及研究所已經(jīng)對大豆油基油墨印刷展開深入的科學(xué)研究。同時(shí)我國不少油墨企業(yè)也已經(jīng)成功的開發(fā)出多種大豆油基油墨，并廣泛的運(yùn)用到工業(yè)生產(chǎn)中。

4 結(jié)語

雖然現(xiàn)在各類食品包裝的衛(wèi)生安全被越來越多的人們關(guān)注，但目前我國食品包裝油墨市場還是存在著一些不好的現(xiàn)象，有些不良商家為了能達(dá)到自己的經(jīng)濟(jì)利益應(yīng)用一些劣質(zhì)包裝油墨，不惜傷害消費(fèi)者的身體生命健康。所以大量的低碳環(huán)保型油墨被研發(fā)出來，這也是印刷油墨行業(yè)持續(xù)發(fā)展的迫切需要，同時(shí)也積極主動地響應(yīng)了黨和國家的政策號召，走上了綠色可持續(xù)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新道路，將環(huán)保型油墨推向無苯化、環(huán)?；母邔哟?。

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