应对环保的胶印油墨最新动向

时间:2007-09-11 16:33:39来源:科印传媒《印刷技术》作者:丁一

  进入21世纪,世界各国以环保课题为对象,积极谋求对策,印刷业因其处在大中城市中间,而成为环保注目的对象,其中印刷用油墨尤为突出。
  随着单张纸多色双面印刷机的出台,在生产力进一步提高的同时,印刷企业开始谋求以调频加网印刷、高品位彩色印刷等方式进一步提高印刷品质,这就要求油墨高度功能化。在这种背景下,关注环境保护的高品质胶印油墨尤其受到重视。下面介绍当前已得到应用的具有环保价值的几种胶印油墨。
  1.不含芳烃胶印油墨(aromatic-free offset ink)
  胶印油墨由作为着色剂的颜料、作为骨干的树脂(松香改性酚醛树脂)、以及矿物油、植物油、辅助剂等构成。在这些组成物中,高沸点石油类矿物油溶剂用于溶解松香改性树脂等,并赋予油墨适度印刷适性,是胶印油墨的重要构成因素。然而,在高沸点石油类溶剂中含有的芳香族成分被认为有致癌性,于是就要求油墨使用不含芳香族成分的高沸点石油类溶剂。
  过去是使用既便宜,溶解性又高的含芳香族矿物油溶解树脂,若使用不含芳香族的矿物油,其对树脂的溶解度有所降低,因此,必须提高树脂本身的溶解性。目前使用的矿物油是芳香族成分不足1%的矿物油,这种不含芳烃的油墨可获得生态保护商标。
  目前,用于不含芳香族成分的油墨的专用树脂的溶解性终于有了提高,从而促成了大豆油油墨的推出。且单纯控制树脂的溶解性是不够的,一定要将印刷适性和固化性考虑在内来改善树脂的适用性。
  2.大豆油胶印油墨(soy offset ink)
  日本在1993年就已提出生产大豆油油墨的方案,至1997年终于有家电制造企业要求印刷品采用大豆油油墨印刷,并在产品上用美国大豆油协会(ASA)认可的Soy seal标识,配合环境保护开始推广普及。
  大豆油油墨是将过去胶印油墨中使用的一部分亚麻仁油和桐油等植物油,以及矿物油溶剂换成了大豆油,美国大豆油协会为鼓励使用大豆油油墨,制定了各种油墨使用大豆油的标准(见表1)。只要使用符合这一标准的印刷油墨,即可使用Soy seal标志。

表1 美国大豆油协会认定的各种油墨的大豆油含量标准

  大豆油油墨中,含VOC(挥发性有机化合物)的石油类溶剂(矿物油)比率低于以往产品20%~30%,故被认定为有利于环境保护的油墨。然而,起初的大豆油油墨的印刷适性很差,所以难于普及推广。
  由于油墨中的大豆油含量提高,不含芳烃的溶剂节减,原来在油墨中的树脂即松香改性酚醛树脂重新变成了低溶解度。于是,针对树脂方面设计了油墨的组成,大幅度地改善了印刷适性和固化性,现在印报油墨、平版印刷油墨多数已改用大豆油油墨,它已成为胶印油墨的主流。
  此类大豆油油墨使用的是芳香族成分在1%以下的石油类溶剂(矿物油),成为Soy seal和Eco mark双方认定的油墨。
  3.100%植物油型胶印油墨(100%plant oil type offset ink)
  这属于non VOC油墨。因为不含芳烃胶印油墨和大豆油胶印油墨依然使用含VOC成分的矿物油,因此从大气和环境保护角度考虑,还是不够完善。从环境保护的角度来说,最好不含VOC成分,于是更为先进的环保型油墨——100%植物油型油墨终于诞生。
  但是,最初的100%植物油型油墨的印刷适性和固化性都很差。印刷油墨的干燥是通过连结料中溶剂被纸张纤维吸收与渗透,在这一过程中,纸上油墨的黏度骤然增高,形成干燥状态;油墨固化的快慢取决于溶剂渗透于纸张的速度。由于100%植物油型油墨的溶剂成分均来自植物油,它与石油类矿物油相比,向纸中的渗透较慢,故纸面上的固化速度较慢。
  因而要针对植物油树脂连结料进行改性,使其在形成薄膜之际,植物油容易从树脂连结料中分离。这样一来,就有可能促进纸张吸收植物油,油墨固化性得以改进。
  此non VOC油墨系Soy seal和Eco marK认定的油墨,图1所示为单张纸用环保胶印油墨组成的变迁。


图1 单张纸环保胶印油墨组成变迁

  4.无水平版印刷油墨(waterless plate ink)
  2005年,欧、美、日等国印刷界的权威人士断言10年之内要除掉胶印中的水。于是无水平版印刷技术在许多国家兴起,无水平版印刷用油墨也成了热点话题。
  通常的平版印刷是利用油墨的油和水不易相容的性质进行印刷,需要使用润版液。与此相对的是,无水平版印刷同样是平版印刷,使用不需施加润版液的版材,即无水平版印刷的非图像部分是抗油墨的特制硅橡胶,当油墨转移到整个版面时,只能在图像部分着墨。因而,由润版液引起的印刷事故得以避免,也消除了水质污染。据此,无水平版印刷对环境保护的贡献非常大。
  润版液中所含的挥发成分导致印刷作业环境恶化和排水处理困难。日本印刷产业联合会制定的胶印服务绿色标准是,印刷用润版液中异丙醇(IPA)的含量标准应降到5%以下。而无水平版印刷除去了润版液,无须这种顾虑。
  另外,通常的平版印刷在晒版中,印版显影需要大量的显影液(废液),而无水平版印刷则不需废弃显影液,只需补充少量新液,所以废液量可降到最小限度。
  目前,无水印刷协会(WPA)的会员可以在印刷产品上加印蝴蝶标志,以此宣传环境保护。同时,它又作为绿色印刷认定制度认定的最高水平。
  现在,国外的胶印领域,无水平版印刷机的应用数量骤增,特别是在多色双面印刷机方面,由润版液导致的纸张伸缩而影响套印不准的情形完全消除,即使大批量印刷,印刷密度也毫无变化,达到稳定印刷的目的。
  无水平版印刷过程中,由于不使用润版液,随着温度上升,油墨变软,易引发起脏。因此在印刷机的墨辊处加装冷却装置,以调整着墨辊的压力来抑制起脏。无水平版印刷油墨为了防止起脏,不仅应保持高黏度,还要具有一定流动性,促使印刷品质大幅度改善。
  此外,前面提到的完全去除了VOC成分的non VOC无水平版印刷油墨已面市。当初因为是non VOC,墨性较硬,加上固着速度也慢,容易发生起脏故障。但是,最近已经生产出超过普通无水平版印刷油墨的non VOC的无水平版印刷油墨。今后,随着环保与多色双面印刷机协同开发,预计无水平版印刷将进一步发展,对环境保护的作用自不必说,更期待它能推动印刷适性的改善和印刷品质的提高。
  5.UV胶印油墨(UV offset ink)
  UV胶印油墨指依靠紫外线照射,瞬间固化的油墨,对交货期短的印刷产品有效。对于实地印刷和特种纸应用较多的包装、杂志封面和手册印刷及薄纸印刷也经常使用,还可以兼用UV光油,并可作为取代覆膜和压光的工艺投入生产。
  UV油墨属于无溶剂型non VOC油墨,但单价较高且不易脱墨。而在印刷适性和废纸再生方面有优势的UV混合油墨已受到注目。只要它的固化性和耐印性方面能达到普通UV油墨的水平,价格合适,UV混合油墨肯定会凌驾于普通UV油墨之上。
  最后补充几句,上面针对环保介绍了胶印用油墨,但是印刷还要使用纸张、印版、润版液、清洗剂等,这些油墨以外的器材也必须放进环保中考虑。纸张已有再生纸,印版已有免处理CTP版材,润版液和清洗剂也趋向于non VOC化。
  总之,人类必须靠自已来保护居住环境,属于信息产业根基的印刷业界更应积极面对环保,为地球的环境保护做出应有的贡献。


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