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国内UV油墨绿色发展之路

科印网
2016-07-19
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  长期以来,油墨作为印刷的一种易耗品,一直是印刷业的主要污染源头之一。油墨通常由颜料、连结料、溶剂、助剂及填料5大部分组成,这些组分若不加以控制,往往或多或少地会“携带”有毒或者有害物质,例如,在凹版油墨中应用广泛的苯类、醇类或酮类等稀释剂(包括苯、甲苯、二甲苯等,部分已被世界卫生组织列入致癌物目录),部分颜料中可能存在的铅、铬、汞等重金属,以及石油溶剂中含有的芳香烃有机挥发物等,都会对人体健康以及自然环境构成一定程度的危害。

  紫外光固化油墨(以下简称“UV油墨”)是由聚合物树脂、单体稀释剂、光引发剂、颜料、助剂及填料等不同类型的原料组合而成。在紫外光照射条件下,其首先由光引发剂吸收“光能量”产生自由基或离子基“能量碎片”,再与聚合物树脂和单体稀释剂碰撞并产生“能量传递”,进而引发体系中不饱和双键的“官能度基团”交联反应,最终固化成膜。可以说,UV油墨真正从组成上解决了有机挥发物污染的问题,相对于普通油墨而言,UV油墨有着不含挥发性有机溶剂、100%的固含量、固化迅速、生产效率高、能耗低等优点。与热固型、氧化结膜型及挥发干燥型等类型的油墨相比,UV油墨改变了传统的高污染、高能耗的印刷生产方式,在满足印刷需求的同时,大大减少了对环境及使用者的危害。

  可以说,UV油墨是一种真正意义上的绿色环保型油墨,UV印刷也已成为目前国内最环保的印刷方式之一,始终走在印刷行业的前端,践行绿色理念,引领环保发展不断前行。

  国内UV油墨市场情况

  20世纪70年代,紫外光固化技术(又称“UV固化技术”)进入到油墨领域,开创了能量固化型油墨的新纪元。20世纪90年代开始,UV油墨以及UV印刷作为新兴技术陆续被引入国内印刷市场,至今已有二十余年历史。期间,其迅速发展成为印刷业增长最快的领域。近十年来,UV油墨因符合印刷业的环保趋势,迎来了产业发展的黄金时期。

  UV油墨按印刷方式可分为UV胶印油墨、UV凸印油墨、UV网印油墨、UV柔印油墨、UV凹印油墨以及UV喷墨油墨等几大类。其中,UV凹印油墨和UV喷墨油墨仍处于前期发展阶段。表1列出了几种不同类型UV油墨的性能对比。

  如今,国内油墨市场上各类中外油墨品牌云集,大大小小的厂家相继推出了自己的UV油墨产品。据不同的行业渠道统计数据表明,国内UV油墨年生产量不足1万吨,有一定规模的生产厂家(UV油墨以及相关UV光油等产品年生产量达到500吨以上)不足20家,其中UV油墨年生产量在300吨以上的属于具有一定规模的中型厂家。

  整体上看,UV油墨仍属于小众市场。近几年,随着单体、树脂、光引发剂等原材料成本的不断降低,以及UV油墨配方技术、生产工艺的成熟和扩散,UV油墨不再高不可攀。国内UV油墨生产厂家众多,质量也参差不齐,市场上低价竞争激烈,UV油墨的均价也从前几年的近200元/kg,迅速下降到如今的不足100元/kg。

  UV油墨绿色化之路

  长期以来,对UV胶印油墨甚至是UV凸印油墨,国内的油墨生产厂家均执行行业标准《胶印紫外光固化油墨(QB/T2826-2006)》,这一标准是由杭华油墨、东洋油墨等公司参与制定的。标准制定时,因考虑到国内UV油墨的发展现状,并没有给出具体的绿色环保指标,只是形成了一个基础的行业标准,从形式上解决了“什么是UV油墨”这一问题。

  UV油墨以及UV印刷“从无到有”需要一个过程,那么经历过10余年的高速发展之后,今天的UV油墨势必开始关注更深层次的“内涵”,即从基础的满足印刷生产需要到更加绿色、更加环保的层面上来。鉴于此,一些油墨生产厂家便以绿色环保为首要原则,严格自我要求,使用高纯度原料,限定塑化剂、重金属、苯类、酮类及其他芳香烃类有机挥发物等有毒有害物质含量。比如杭华油墨就在所有产品均满足重金属限量、23P邻苯二甲酸盐(或酯)类物质限量要求的基础上,相继推出了满足现行各类标准要求的绿色环保型特定类UV油墨产品。

  然而,如果说目前的UV油墨是一种绝对绿色环保、安全、无任何危害的产品,还为时尚早。笔者认为:在光引发剂大量存在的前提下,没有绝对安全的绿色环保UV油墨,只存在相对意义上的更加环保、更加绿色化。国内的相关标准更多地关注光引发剂的禁用,远没有系统性地考虑UV油墨行业的绿色化问题。

  UV油墨技术发展的几条道路:

  1.UV油墨H-UV、LED化之路

  传统UV固化装置所用光源普遍是高压水银灯和金属卤素灯两种,电力消耗大,灯管表面的温度可达800℃,发热量大,易对印刷机本身和承印物造成老化损伤,并且固化系统开启后,与空气接触会产生大量臭氧类刺激性气体,对一线工人以及环境造成伤害。

  为解决传统UV固化装置的这一系列问题,印刷行业从业人员将能发射紫外线的发光二极管(LED)技术应用于UV油墨的固化中,开发了UVLED印刷系统。该系统与传统的UV印刷系统相比,具有以下优点:①LED固化装置用电量少,节省能耗费用,并大大减少CO2的排放量,产生热量少,适用于对热敏感的印刷材质;②LED固化不生成臭氧类刺激性气体,对操作环境无伤害,对环境无破坏;③LED光源元件与传统UV灯相比寿命更长,可达2万余小时,光源更换频度大幅降低,器材耗用随之减少;④LED可做到瞬间开启或关闭,而无须像UV灯那样预热及降温,因此其作业效率更高。

  可以说,UVLED印刷系统进一步增强了传统UV印刷系统对环境的保护。目前,已有厂家对标签凸印机进行了改造,以使其适用于UV印刷系统;杭华油墨也于两年前正式推出UV161-LED、UVVP-LED等系列油墨,并且已在标签印刷市场进行了销售。一些功率更高的UVLED固化装置也能对市场上普通型的UV油墨产品进行固化,显示出了强大的固化效率。但受制于灯管长度(长度大于90cm)的限制,目前LED固化装置在UV胶印机上的使用尚不成熟。

  在传统UV灯的基础上,小森公司开发了新型的H-UV技术,将紫外灯280nm以下的波长(产生臭氧的关键因素)过滤掉,保留并突出了280~450nm的波长,实现了紫外灯功率的倍增。该技术已在胶印机上进行了组装和销售。杭华油墨推出的与之适合的UVK-HS及OFS系列油墨产品也已进入终端印刷市场。

  2.植物油改性UV油墨的可持续发展之路

  传统UV油墨的大部分原材料(如聚氨酯、聚酯、环氧或聚醚等丙烯酸酯,丙烯酸类的单体稀释剂等)占了配方的50%~70%,全部来自于石油类合成材质,油墨本身缺少生态可持续性理念。受石化来源日益枯竭的影响,UV油墨的可持续发展受到一定挑战。

  植物油基UV油墨大幅度提高了可再生原材料在配方中的比例。使用松香、大豆油、桐油等植物性的资源,一方面可以降低成本,提高生物资源利用率,另一方面有利于提高油墨及印刷品的生物可降解性能,降低对石油制品的依赖程度。

  目前大豆油改性UV油墨(UVSOYA体系)已经研发成功,并受到了欧美地区一些环保理念超前的客户群体的喜爱,这种油墨已经在一些儿童玩具类标签上有所应用。国内票据印刷用油墨也正在朝着这一方向发展,部分客户要求使用UV大豆油系列产品。

  3.低迁移性UV油墨之路

  低迁移性UV油墨是未来实现食品包装印刷的最佳途径,其使用大分子引发剂以及自固化反应树脂,选用高纯度的稀释剂和更为环保的辅料材质,能有效减少油墨固化后的迁移。

  目前的UV油墨已经能够做到无溶剂挥发、气味低等诸多环保特性,可广泛应用于各类食品的外包装印刷。虽然这些UV油墨并没有和食品直接接触,但固化后UV油墨的化学成分存在向包装内食品迁移的可能性,甚至是通过食品最终流入人体,对人体造成伤害。例如,2005年底,意大利相关部门在对雀巢牛奶做常规检测的时候,意外发现了异丙基硫杂蒽酮(ITX)这一并不存在牛奶成分中的有害物质。后来查明ITX居然来源于牛奶外包装已经固化的UV油墨。之后雀巢公司对食品包装油墨的各种成分进行了严格的规定,并发布《NestleGuidanceNoteonPackagingInks》(简称“雀巢列表”)。杭华油墨也正是受此事件影响,从2006年起禁止使用ITX、BP等易迁移的光引发剂。

  杭华油墨认为,使用普通原料配置而成的UV油墨并不能很好地控制其迁移特性,可能导致UV油墨印刷制成的食品包装对食品的潜在污染。正因为此,杭华油墨积极地通过筛选大分子量光引发剂、高纯度的活性单体及自固化反应树脂和符合相关法规的颜料色粉,并将这些物料组分的迁移量控制在一个很小的范围内,研发出了具有较好发展前景的低迁移性UV油墨。

  绿色印刷是我国印刷行业实施的一项战略举措,旨在促进印刷行业发展方式的转变,加快建设印刷强国的步伐。从某种意义上说,国内UV油墨的绿色化、持续化发展离不开有责任的油墨生产厂家的贡献。我们相信,在印刷产业链各方的努力下,UV油墨定将为我国绿色印刷事业贡献更多力量!


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