低碳驅(qū)動高端環(huán)保油墨將成為包裝印刷市場的新貴

文 洪桂香

低碳驅(qū)動高端環(huán)保油墨將成為包裝印刷市場的新貴

文 洪桂香

眾所周知，采用環(huán)保的原材料用于油墨的制造，在油墨的生產(chǎn)和印刷過程中幾乎不發(fā)生污染，對人類生產(chǎn)和生活的環(huán)境幾乎不構(gòu)成任何危害。其環(huán)保特性主要表現(xiàn)在降低油墨中的有害成分，包括降低芳香烴類、酮類的含量，降低重金屬的含量，降低其他對人體有害的成分等；降低油墨在生產(chǎn)和使用過程中對操作人員和環(huán)境的危害，改善生產(chǎn)環(huán)境；有利于包裝廢棄物的回收與處理，不出現(xiàn)“二次污染”等情況。

中國包裝行業(yè)的迅猛發(fā)展，使油墨行業(yè)也得到了較大的拓展，十年前各印刷廠主要以膠印油墨為主，而現(xiàn)在已延伸到了溶劑油墨、水性油墨、UV油墨、絲印油墨、膠印油墨并存的格局。使用安全環(huán)保油墨，生產(chǎn)綠色包裝材料是大勢所趨。目前，國內(nèi)外使用最為廣泛的環(huán)保油墨主要有以下種類。

無苯化油墨

無苯化油墨，也稱無苯無酮油墨，即不含甲苯、丁酮的油墨。無苯化油墨就是把傳統(tǒng)塑料凹印油墨中的甲苯、丁酮用其他無毒的或毒性較小的溶劑替代，并且使其印刷性能與傳統(tǒng)的甲苯型油墨相媲美，從而達(dá)到綠色環(huán)保、安全的要求。目前，無苯化油墨主要有醇溶性和酯溶性兩類。前者是以乙醇、異丙醇和正丙醇等為溶劑的油墨，后者是以乙酸乙酯、正丙酯等為溶劑的油墨。由于醇類溶劑和酯類溶劑具有低氣味并不含苯的特點(diǎn)，能夠有效地減小對環(huán)境的危害和對人員健康的傷害，降低包裝材料殘留溶劑對食品和藥品質(zhì)量的影響，因此無苯化油墨在發(fā)達(dá)國家被廣泛采用。我國醇溶性油墨推出較早，在國內(nèi)大型的塑料包裝企業(yè)得到廣泛應(yīng)用，產(chǎn)量較大；酯溶性油墨也正在推廣使用中。無苯醇溶性油墨是一種公害甚小的油墨，主要應(yīng)用于食品、藥品、飲料、煙酒及與人體接觸的日用品包裝印刷等方面。

由于醇類溶劑和酯類溶劑對有機(jī)物的溶解性能畢竟比苯類溶劑遜色，因此醇溶性和酯溶性凹印油墨在上市之初，曾發(fā)生過糊版、階調(diào)再現(xiàn)性不準(zhǔn)確等印刷適性問題。但通過不斷的技術(shù)改進(jìn)，其印刷適性已經(jīng)達(dá)到了能與甲苯性油墨相匹敵的程度。然而無苯油墨的成本比苯溶性油墨高20%～30%，因此在一定程度上限制了其市場推廣，尤其是在中小企業(yè)的使用。

長期以來，我國復(fù)合包裝的包裝袋表面油墨印刷多以苯溶性凹版復(fù)合塑料薄膜油墨為主，由于大量的甲苯釋放或殘留，無論對環(huán)境及生產(chǎn)，還是對人體健康都會造成一定的潛在危害。在凹印油墨中使用的溶劑一般有丁酮、二甲苯、甲苯、丁醇等。特別是丁酮，殘留的氣味很濃。由于油墨中的顏料顆粒很小，吸附力強(qiáng)，雖然在印刷時已加熱干燥，但因時間短、速度快，往往干燥得不徹底，特別是上墨面積較大、墨層較厚的印刷品，其殘留溶劑較多。這些殘留溶劑被帶到復(fù)合工序中，經(jīng)復(fù)合后更難跑掉，會慢慢遷移滲透，因此必須將溶劑殘留控制到最低限度。而醇酯復(fù)合油墨具有低氣味、不含苯、不含酮等特點(diǎn)，油墨行業(yè)一直在努力開發(fā)這種對環(huán)境污染較小的醇溶油墨。醇溶油墨能夠幫助我們解決甲苯類油墨對健康所產(chǎn)生的苯傷害和苯殘留影響包裝食品的質(zhì)量問題。這類環(huán)保油墨的產(chǎn)生，使凹版印刷在塑料軟包裝印刷領(lǐng)域上的競爭力大大提高。在日本、韓國和東南亞等國家，甲苯類油墨已經(jīng)淘汰，被醇溶凹版油墨所代替。在歐洲，人們大力提倡柔性版印刷、凹版印刷只能使用醇溶性油墨(苯溶油墨是禁止使用的)；在國內(nèi)，醇溶性油墨凹印行業(yè)也已得到逐步應(yīng)用?？梢灶A(yù)見，在不久的將來，我國軟包裝用的油墨發(fā)展趨勢是：苯溶油墨必將被醇溶油墨所代替。

新一代無苯醇溶性環(huán)保油墨，為醇溶油墨又開發(fā)出了一片新的天地。該油墨以醇溶性硝化纖維素及其他高級樹脂與無毒顏料、無水乙醇混合而成，可以用于凹版機(jī)上的高速印刷，其最大的優(yōu)勢就是不含苯，而且它的成本低、適印范圍寬、印刷效果和復(fù)合強(qiáng)度理想，是一種符合國際食品包裝袋標(biāo)準(zhǔn)的環(huán)保型油墨。

水性油墨

水性油墨是以水性樹脂為連接料，高級顏料或染料為著色劑，水為主要溶劑，少量乙醇為助溶劑，配以多種助劑經(jīng)精細(xì)研磨調(diào)配而成的一類液體印刷油墨。水性油墨所使用的溶劑是水而不是有機(jī)溶劑，顯著減少揮發(fā)性有機(jī)溶劑（VOC）排放量，能防止大氣污染，不影響人體健康，不易燃燒，墨性穩(wěn)定，色彩鮮艷，不腐蝕版材，操作簡單，價格便宜，印后附著力好，耐水性強(qiáng)，干燥迅速，故特別適用于食品、飲料、藥品等產(chǎn)品的包裝。

水性印刷上光油是由合成樹脂、相關(guān)助劑及水經(jīng)科學(xué)工藝加工后而成。具有無毒、無刺激、無有機(jī)揮發(fā)物、成本低、材料來源廣等特點(diǎn)，是其他溶劑型上光油所無法比擬的。水性上光油在操作中可消除對人體的危害及給環(huán)境帶來的污染，已愈來愈被食品、醫(yī)藥、煙草印刷企業(yè)所重視。水基(或稱水性)油墨以水為主要溶劑，無毒、無污染、無殘留氣味，完全消除了溶劑油墨中某些有毒物質(zhì)對人體的危害和對包裝商品的污染，有效地減少大氣污染，改善環(huán)境質(zhì)量和印刷作業(yè)環(huán)境，特別適用于藥品、食品、飲料、茶葉、煙酒以及與人體接觸的日用品等對衛(wèi)生條件要求嚴(yán)格的包裝印刷。在人們越來越重視環(huán)保的今天，水基油墨和UV油墨適應(yīng)市場需求，并促進(jìn)了柔性版印刷在包裝印刷領(lǐng)域的應(yīng)用。不僅能用于各種銅版紙、膠版紙、白板紙的印刷，還可在金銀卡紙、合成紙、不干膠紙和瓦楞紙箱等印刷載體上印刷。

水性油墨是目前國內(nèi)外絕大部分柔版包裝印刷所采用的油墨，它主要由水溶性樹脂、有機(jī)顏料、溶劑及相關(guān)助劑經(jīng)復(fù)合研磨加工而成。水溶性樹脂是水性墨的連結(jié)料，國內(nèi)常選用水溶性丙烯酸改性樹脂作連結(jié)料，其耐熱性、耐候性、耐化學(xué)性、耐污染和光澤度等均具有顯著的優(yōu)勢，無論直接分散溶解還是合成高分子乳液，均表現(xiàn)出優(yōu)良的性能，水性油墨不含揮發(fā)性有機(jī)溶劑，不僅可減少印品殘留的毒性，而且能防止因靜電與易燃溶劑接觸而失火，是一種新型“綠色”印刷油墨。水性油墨也是替代苯溶性油墨的最佳產(chǎn)品。

在紫外線照射下，UV油墨中的光引發(fā)劑被激發(fā)分解為自由基，自由基使交聯(lián)反應(yīng)迅速發(fā)生，使膠體成分瞬間變成固體。由于UV油墨主要由顏料、感光樹脂、活性稀釋劑、光引發(fā)劑及助劑組成，不含揮發(fā)有機(jī)溶劑，可大大減少VOC的排放量，而且耗能少、設(shè)備占地面積小、易干燥、生產(chǎn)效率高。由于UV油墨沒有水或溶劑的揮發(fā)問題，因而網(wǎng)點(diǎn)的轉(zhuǎn)移和還原性好，且色彩更加鮮艷，為提高柔印質(zhì)量起到極大促進(jìn)作用。雖然UV油墨的干燥成本明顯高于水基油墨，但UV油墨具有良好的光固化效率和墨層性質(zhì)，能很好地保護(hù)印品的表面。

水性油墨與傳統(tǒng)溶劑型油墨的最大區(qū)別就在于，水性油墨中使用的溶劑是水和乙醇，VOC含量極低，對環(huán)境污染小。目前，在美國95%的柔版印刷品、80%的凹版印刷品，以及40%的塑料薄膜印刷品均采用水性油墨印刷，其它發(fā)達(dá)國家在包裝印刷中使用水性油墨的也越來越多。近年來，我國對食品的包裝做出了一些規(guī)定，綠色印刷的地位在我國正得到不斷的提高，水性油墨在我國也得到了迅速的發(fā)展。目前，我國軟包裝方面的水性油墨以35%的用量排在其它印刷油墨之首。隨著科研人員的研發(fā)，水性油墨的品種也在不斷地增加，如塑料水墨、熒光水墨、透明水墨、耐熱水墨、亮光水墨和水性上光油水墨等均已得到應(yīng)用。

環(huán)保型水性油墨目前在我國最主要的應(yīng)用領(lǐng)域是柔性版印刷、凹版印刷和絲網(wǎng)印刷。由于其溶劑中的VOC含量較低，不僅對大氣環(huán)境的污染小，而且減少了印刷品表面殘留的毒性，因此目前應(yīng)用水性油墨的產(chǎn)品大多數(shù)都是包裝產(chǎn)品，其中食品包裝、煙酒包裝、兒童玩具包裝等占有相當(dāng)大的比例。雖然水性油墨已廣泛應(yīng)用于銅版紙、白紙板、瓦楞紙和塑料薄膜的印刷中，但由于其成本問題，許多包裝廠家都不愿采用；而且在水墨的印刷中還存在著一些問題，例如水墨很容易干結(jié)在網(wǎng)紋輥上，影響傳墨的均勻性；水墨很容易起泡沫，影響色密度等，這都需要科研人員進(jìn)一步去開發(fā)研究，以使水性油墨得到更加迅猛的發(fā)展。

能量固化油墨

所謂能量固化油墨，就是油墨在輻射能照射下，固著或硬化在承印物上，從而獲得干燥的印跡。電子束固化油墨是指在高能電子束的照射下能夠迅速從液體轉(zhuǎn)變成固態(tài)的油墨，又稱EB油墨。能量固化油墨是指利用紫外線（UV）或電子束（EB）進(jìn)行固化的油墨，具有無溶劑、固化速度快、能耗少、光澤度高、色彩鮮艷、耐水、耐溶劑和耐磨性能好等優(yōu)點(diǎn)。其中，UV油墨已成為一種較成熟的油墨技術(shù)，廣泛應(yīng)用于各種印刷方式和包裝材料。

目前的能量固化技術(shù)主要有UV光固化和加速高能電子束（EB）固化兩種形式，其中采用電子束能量固化的油墨稱為電子束固化油墨。主要由顏料、連結(jié)料、輔助劑、色料等組成。單體是低分子量的化學(xué)物質(zhì)，它能決定油墨干燥后墨層光澤度、彈性以及硬化程度等方面的表面特性，另有一些單體是能量固化油墨有害性的源泉。在實(shí)際生產(chǎn)中，EB油墨一般采用多種單體結(jié)合以獲得滿意的固化速度、粘度、附著力、彈性、硬度、抗沖擊強(qiáng)度、耐溶劑性等性能。樹脂是油墨的化學(xué)骨架，直接影響油墨的稠度、潤濕能力和交聯(lián)特性等。EB油墨中使用的預(yù)聚物一般為流動性較好的丙烯酸低聚物。常用的預(yù)聚物有環(huán)氧丙烯酸樹脂、聚酯丙烯酸樹脂、丙烯酸聚氨酯、氯化聚酯丙烯酸樹脂等。添加劑主要是有針對性的改善油墨的物理、化學(xué)性能，一般的成分包括蠟、潤濕劑、改變油墨特性的調(diào)墨劑等。顏料對于一般油墨而言，色料顆粒大小和濃度會影響油墨的固化速率，故選色料時還要考慮色料的顏色，但是由于高能電子束的能量足夠固化厚實(shí)的墨膜層，所以電子束油墨在選擇色料時不用考慮這個問題。

食品飲料包裝行業(yè)大部分采用電子束固化油墨印刷，印刷方式為膠印。EB油墨適應(yīng)印刷工業(yè)高速、多色一次印刷的發(fā)展方向。EB油墨與紫外固化油墨的主要差別在于連結(jié)料中是否有光引發(fā)劑，當(dāng)EB油墨中加入一定量的光引發(fā)劑時，也可進(jìn)行紫外線固化。EB可固化較厚的墨層，由于油墨中不需光引發(fā)劑，成本比紫外固化油墨相對要低，但電子束固化設(shè)備投資比紫外固化要高。普通油墨印刷后墨膜層的干燥，一般是油墨中的連結(jié)料被承印物吸收和揮發(fā)，固態(tài)物質(zhì)則保留在承印物表面，形成一層薄薄的墨層。而電子束固化則是借助電子束做照射能源，與活性液體化學(xué)配方進(jìn)行輻射化學(xué)反應(yīng)，在常溫下迅速干燥固化的過程。

由于電子束是一種輻射，所以也可以把電子束輻射歸于輻射固化一類。輻射固化是在現(xiàn)有科學(xué)技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一門新技術(shù)，它主要是采用一種掃描型的電子加速器，輻射固化中電子加速器的電子束對基材表面掃描從而實(shí)現(xiàn)固化加工，其基本含義就是利用紫外光或電子束為能源，引發(fā)具有化學(xué)活性的液體配方，在基體表面實(shí)現(xiàn)快速反應(yīng)的固化過程。紫外光固化和電子束固化技術(shù)不同于傳統(tǒng)技術(shù)（如熱固化）的最大優(yōu)點(diǎn)在于輻射固化采用高效能源的紫外光或電子束作為引發(fā)手段，快速實(shí)現(xiàn)涂層固化。其中電子束輻射則是由一批經(jīng)過加速的電子流所組成的，在高能電子束的作用下，產(chǎn)生自由基或離子基，自由基或離子基再與其他物質(zhì)交聯(lián)成網(wǎng)狀聚合物，與紫外光相比，粒子能量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于紫外光，能夠使空氣電離，且電子束固化一般不需光引發(fā)劑，能夠直接引發(fā)化學(xué)反應(yīng)，對物質(zhì)的穿透力也比紫外光大。

電子束固化油墨同UV油墨一樣，在網(wǎng)印中也是最有發(fā)展前途的“綠色”油墨之一。由于電子束固化油墨不受墨層厚度的限制，操作起來也比紫外線光固化油墨更為安全。

美國芝加哥家電印制公司已利用這種油墨加工生產(chǎn)薄膜開關(guān)，將厚膜絲網(wǎng)印刷后的印品放入電子束輻射干燥裝置，油墨在電子束的輻射下只需幾毫秒時間即完全干燥，印品光澤好，薄膜觸感強(qiáng)，又耐摩擦，效果令人十分滿意。但是這種油墨及其輻射干燥裝置的售價十分昂貴，目前推廣起來尚有困難。但由于它能節(jié)省干燥時間，確保產(chǎn)品質(zhì)量，不污染環(huán)境，因此具有發(fā)展前途。EB和UV油墨都具有一些優(yōu)點(diǎn)。能量固化油墨與一般油墨相比，最主要的優(yōu)點(diǎn)是能量固化油墨具有不污染環(huán)境的特點(diǎn)。UV或EB油墨和涂料的固化度幾乎達(dá)到100%，其成分中不含對人體和環(huán)境有害的VOC(有機(jī)揮發(fā)物)。此外，采用UV和EB油墨印刷的印刷品外觀漂亮，耐抗性能優(yōu)越，為印刷品增加了光澤度和立體感。與普通油墨相比，能量固化油墨能夠在瞬間干燥固著，使印刷、涂布上光和復(fù)合等工藝的聯(lián)機(jī)作業(yè)成為可能。

用UV和EB油墨印刷還能夠減少印刷機(jī)的清洗時間，因?yàn)槟坊蛴∷C(jī)上的UV和EB油墨即使存放一個晚上，也不會出現(xiàn)結(jié)皮硬化現(xiàn)象，因此減少了油墨的浪費(fèi)。一旦印刷廠家下定決心采用能量固化油墨印刷，權(quán)衡EB油墨與UV油墨的優(yōu)缺點(diǎn)就提到議事日程上來。就成本而言，EB油墨的價格與UV油墨很接近。EB油墨的配方中不需要昂貴的光引發(fā)劑(光敏劑)，但是EB油墨配方中組合了另外一些昂貴的原材料，以賦予印刷品精美的印刷效果，且在特殊應(yīng)用時具有良好的耐抗性。UV油墨和EB油墨在功能方面的最大差異，應(yīng)該是它們在食品包裝印刷中的應(yīng)用不同。在食品包裝印刷中，EB油墨印刷效果穩(wěn)定均勻，可重復(fù)性好，而且油墨成分中沒有光引發(fā)劑。所以，EB油墨的印刷品氣味小一些，油墨中的成分遷移少一些。盡管EB油墨起初的成本比UV油墨稍微貴一些，但是EB油墨的性能更好些，有時印刷品可能需要復(fù)合三層薄膜到其表面上，使印刷品在瞬間完成雙面的干燥固著。采用EB油墨印刷，印刷速度可高達(dá)3000英尺/分鐘，現(xiàn)在的EB固化設(shè)備的耗能量呈下降趨勢，使EB油墨印刷的效率更高。EB油墨的優(yōu)點(diǎn)是固化程度充分，尤其是厚實(shí)油墨膜層的固化比較徹底，氣味較小，固化中不會出現(xiàn)導(dǎo)致承印物變形的強(qiáng)熱量；其缺點(diǎn)是資金投入大，運(yùn)作成本高，EB固化裝置和氮?dú)馊萜鞯恼嫉乜臻g受到限制。制備EB油墨的原材料成本通常比UV油墨低一些。由于EB油墨中不需要光引發(fā)劑(光敏劑)，因此EB油墨原材料的成本比UV油墨原材料低。但是，當(dāng)我們衡量EB油墨的整體成本時，還必須考慮另外一個影響成本的因素：由于原材料的純度很高才能獲得低氣味的EB油墨，所以高度提純的原材料的價格要高一些，同時實(shí)驗(yàn)室對原材料和成品油墨的純度分析也是要考慮的成本因素之一。另外，EB固化設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)和維護(hù)也需要大量的研發(fā)成本；油墨產(chǎn)品的檢測也需要一定的成本。

紫外線光固油墨是近幾年來迅速發(fā)展的一種節(jié)省能源的環(huán)保型印刷油墨，也叫UV油墨。這種油墨是利用紫外線照射，引起油墨連結(jié)料的聚合反應(yīng)進(jìn)行干燥的。它不含揮發(fā)性有機(jī)溶劑，無溶劑公害。紫外固化油墨是指在一定波長的紫外光光線照射下，油墨內(nèi)的連結(jié)料發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，從液體轉(zhuǎn)變成固態(tài)完成固化的油墨，它在連結(jié)料溶解以前，大分子預(yù)聚物即牢固地形成墨膜。紫外固化油墨主要用于柔軟基材的柔性印刷，紫外線UV油墨不用溶劑；干燥速度快，耗能少；光澤好，色彩鮮艷；耐水、耐溶劑、耐磨性能好。UV油墨中光引發(fā)劑是一種易受光激發(fā)的化合物，在吸收光照后激發(fā)成自由基，能量轉(zhuǎn)移給感光性分子或光交聯(lián)劑，使UV墨發(fā)生光固化反應(yīng)。目前UV墨已成為一種較成熟的油墨技術(shù)，其污染物排放幾乎為零。除了不含溶劑，UV墨還有如不易糊版、網(wǎng)點(diǎn)清晰、墨色鮮艷光亮、耐化學(xué)性能優(yōu)異、用量省等優(yōu)點(diǎn)。印刷界為了消除溶劑性油墨VOC的排放，達(dá)到空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格要求，逐漸采用UV油墨技術(shù)進(jìn)行產(chǎn)品的印刷，所以UV油墨能夠迅速地在市場中占領(lǐng)一席之地。紫外光固化（UV）油墨是指在紫外線照射下，利用不同波長和能量的紫外光使油墨成膜和干燥的油墨。利用不同紫外光譜，可產(chǎn)生不同能量，將不同油墨連結(jié)料中的單體聚合成聚合物，所以UV油墨的色膜具有良好的機(jī)械和化學(xué)性能。

UV油墨是由色料、連結(jié)料和輔助材料構(gòu)成的，但其連結(jié)料的組成成分與傳統(tǒng)的溶劑型油墨有所不同。從UV油墨和溶劑型油墨的組成比較來看，經(jīng)紫外線照射產(chǎn)生基團(tuán)反應(yīng)瞬間固化的UV油墨，與靠溶劑滲透入紙中經(jīng)過數(shù)小時的氧化聚合反應(yīng)而干燥的傳統(tǒng)溶劑型油墨和靠溶劑和水的蒸發(fā)加上向紙的滲透而干燥的水性油墨相比，除了顏料相同以外，其他成分均不同。其連結(jié)料主要成份是光引發(fā)劑、預(yù)聚物和活性單體。UV油墨的固化機(jī)理是，油墨中的光引發(fā)劑受紫外光直接作用，引發(fā)劑分子發(fā)生化學(xué)重排，形成自由基，該自由基進(jìn)而引發(fā)預(yù)聚物和活性單體中的官能團(tuán)形成鏈?zhǔn)骄酆戏磻?yīng)，形成線性聚合物，使光化學(xué)反應(yīng)的產(chǎn)物在高分子鏈之間發(fā)生光交聯(lián)反應(yīng)，使液態(tài)組分轉(zhuǎn)變?yōu)槿S網(wǎng)狀固態(tài)的高分子聚合物，最終形成堅硬的墨膜，這是一種瞬間干燥的方式。UV固化油墨是通過紫外光激發(fā)產(chǎn)生自由基，再由自由基引發(fā)配方中的各種活性組分，迅速轉(zhuǎn)化為固體的過程。紫外固化油墨與傳統(tǒng)的印刷油墨、印刷方式及干燥方式相比，無揮發(fā)性溶劑排放，對環(huán)境無污染；節(jié)省能源；生產(chǎn)效率高；瞬間干燥，網(wǎng)點(diǎn)擴(kuò)大小，干燥過程無需噴粉；占地面積小，可降低投資；使用對溫度敏感低的承印物印刷。由于UV油墨在環(huán)境、技術(shù)、產(chǎn)品質(zhì)量、印刷方式等方面具有其他任何傳統(tǒng)油墨無法比擬的特點(diǎn)，因此自上世紀(jì)70年代實(shí)現(xiàn)商業(yè)化、產(chǎn)業(yè)化以來，得到了迅速的發(fā)展。

UV固化油墨可根據(jù)印刷方式的不同分為：凹版印刷、平版印刷、絲網(wǎng)印刷、柔性版印刷、噴涂等，也可根據(jù)承印物分為：紙、金屬、塑料、玻璃、復(fù)合材料等。UV固化油墨的共同特點(diǎn)是它們都含有主體樹脂、色粉、光敏劑、助劑，而且都必須經(jīng)過UV照射才能固化。

目前UV油墨已成為一種較成熟的油墨技術(shù)，其污染物排放幾乎為零。除了不含溶劑，UV墨還有如干燥速度快、不易糊版、網(wǎng)點(diǎn)清晰、墨色鮮艷光亮、耐化學(xué)性能優(yōu)異、省用量等優(yōu)點(diǎn)。隨著全球環(huán)保呼聲的日益高漲，各國政府對大氣有機(jī)揮發(fā)物和有毒物品的控制比以前任何時候更趨嚴(yán)格，而被譽(yù)為環(huán)保綠色工業(yè)技術(shù)的輻射固化技術(shù)（UV固化和EB固化），在這種大環(huán)境下獲益匪淺，取得了飛速的發(fā)展，因此UV固化油墨的前景非常美好。

水性UV油墨

水性UV油墨是以醇水混合物為溶劑的油墨，即以水和乙醇等作為稀釋劑的UV油墨。UV油墨屬于一種化學(xué)反應(yīng)型油墨，是UV光固化技術(shù)在油墨領(lǐng)域的具體應(yīng)用，由帶有不飽和官能團(tuán)的樹脂、活性稀釋劑和引發(fā)劑以及顏料、助劑組成，印刷在基材上后，受到紫外光照射時，引發(fā)劑裂解產(chǎn)生活性自由基或陽離子，由它們引起不飽和官能團(tuán)的聚合反應(yīng)從而完成干燥過程，在此過程中沒有任何有機(jī)物質(zhì)揮發(fā)。

由于其溶劑使用的是乙醇和水，因此水性UV油墨是一種真正意義上的環(huán)保型油墨。但是水性塑料凹印油墨的印刷適性遠(yuǎn)不能達(dá)到溶劑型油墨標(biāo)準(zhǔn)，局限性還很多：水性油墨的色墨生產(chǎn)技術(shù)還不成熟，印刷適性不佳，目前使用的多為白墨；水性油墨一般是氯化聚丙烯體系，只適用于聚丙烯（BOPP）類薄膜印刷，而用于聚酯類（PET）薄膜印刷的風(fēng)險性很高；使用水性油墨對印刷設(shè)備的干燥能力和排風(fēng)能力要求高，對版輥和人員技術(shù)水平要求較高。主要應(yīng)用于食品、藥品、飲料、煙酒及與人體接觸的日用品等的包裝印刷。

水性UV油墨在使用中非常穩(wěn)定，特別是能夠克服溶劑型油墨在印刷過程中經(jīng)常出現(xiàn)的網(wǎng)點(diǎn)擴(kuò)大、圖形失真、結(jié)皮、堵網(wǎng)、先后印品顏色不一致等問題。在UV油墨技術(shù)基礎(chǔ)上，水性UV油墨又結(jié)合了水性油墨的特點(diǎn)，使產(chǎn)品在印刷適性、尺寸穩(wěn)定性、網(wǎng)版清洗方面比100%UV油墨更為優(yōu)秀，尤其適合大型幅面的絲網(wǎng)印刷應(yīng)用。在油墨干燥過程中有聚合反應(yīng)熱放出，熱量的耗散對于基材的尺寸穩(wěn)定性是很重要的。對于絲網(wǎng)印刷來說，涂墨層較厚，一般6-10μm，散熱較慢，累積的熱量容易使著墨部位溫度過高，引起基材變形、套印不準(zhǔn)，在大幅面印刷時更顯突出。水的引入，吸收大量熱能，并隨對流空氣揮發(fā)使熱量轉(zhuǎn)移，減小變形可能性。雖然是水性油墨，但因聚合干燥過程中膜層形成網(wǎng)狀交聯(lián)結(jié)構(gòu)從而變成疏水性，所以干燥的油墨具有良好的耐水性。

水性UV絲網(wǎng)印刷油墨不添加有機(jī)溶劑，保證極微少的VOC排放，無臭味，無易燃易爆的危險，油墨生產(chǎn)和印刷生產(chǎn)現(xiàn)場環(huán)境和衛(wèi)生條件得到根本改善。能夠符合環(huán)境保護(hù)管理部門對本行業(yè)的最嚴(yán)格要求。印刷品墨層中沒有有機(jī)溶劑殘留；沒有或極低的重金屬檢出量，能夠符合嚴(yán)格的食品、藥品包裝以及在兒童玩具上的使用要求。具有良好存放穩(wěn)定性，低溫-20℃和高溫60℃存放48小時后恢復(fù)常溫，油墨流動度變化最大不超過15%，油墨印刷適性和固化干燥速度沒有變化；具有優(yōu)良使用穩(wěn)定性，即使用高目數(shù)網(wǎng)布也不凍版，不堵網(wǎng)，印品色彩一致，成品率高；固含量高，墨層減薄少，固化前不流散，固化后圖案清晰，網(wǎng)點(diǎn)表現(xiàn)力強(qiáng)，色彩鮮艷，不需要背印三色。干燥過程使用紫外線光源，能量利用率高，干燥快，節(jié)省時間，少占空間，生產(chǎn)效率高，適合快節(jié)奏的訂單要求；附著力強(qiáng)，適合多種合成紙、燈箱布、KT板基材；耐日光、耐磨、耐水，適合印刷戶外場所使用的印刷品。網(wǎng)版清洗使用普通洗滌劑和自來水，無需有機(jī)溶劑，節(jié)省費(fèi)用，操作安全無毒害。

由于水性UV油墨具有良好的觸變性，可以進(jìn)行高加網(wǎng)線數(shù)的高精度印刷，得到高精細(xì)的網(wǎng)點(diǎn)，這使得UV油墨在高質(zhì)量印刷領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛。解決了普通UV油墨墨層厚度太厚，影響疊印的問題。普通的溶劑型油墨，在印刷后由于溶劑的揮發(fā)，會使油墨的墨層變薄，便于四色疊??；而UV油墨不含溶劑，四色疊印時，在印品上墨層會很厚，后印上的油墨的流動必定會影響疊印效果。可用水或增稠劑控制油墨黏度和流變性。普通的UV油墨，為了調(diào)節(jié)預(yù)聚物的黏度，會加入單體稀釋劑，但其具有毒性，必須控制它的使用量，而且加入量過大時，變稠的問題也比較難解決。水性UV油墨可以很好的控制油墨的黏度和流變性，使油墨在印刷時表現(xiàn)出較好的性能。因?yàn)樗訳V油墨不含揮發(fā)性成分(VOC)，粘性不變(色彩轉(zhuǎn)移)時，就可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的印刷質(zhì)量。這對于長版印刷以及復(fù)雜的圖形印刷起到了非常好的作用，也便于在量大的活件中來控制印刷品的色差等一系列質(zhì)量問題，保證印品的質(zhì)量穩(wěn)定。水性UV油墨干燥速度快，在光固化前已經(jīng)可以堆疊和修理，保證了固化膜的光潔度。水性UV油墨在光固化干燥前， 都要經(jīng)過加熱預(yù)處理，其作用是使水性溶劑從UV油墨中揮發(fā)出，以便后續(xù)的光固化處理。在預(yù)加熱后，墨膜表面會表現(xiàn)出一定的性能，便于處理。水性UV油墨環(huán)保性能好，具有一般UV油墨不含VOC的優(yōu)點(diǎn)的同時，還解決了單體稀釋劑對使用者的傷害問題。

水性UV油墨是由預(yù)聚物(水基光固化樹脂)、光引發(fā)劑、顏料、胺類物質(zhì)、水、助溶劑和其它添加劑等配制而成的一種新型環(huán)保油墨。主要應(yīng)用于食品、藥品、飲料、煙酒及與人體接觸的日用品包裝印刷。水性UV油墨和普通UV油墨的最大區(qū)別在于用水作為溶劑，而不再使用單體稀釋劑，這從根本上解決了使用單體稀釋劑時，與人體接觸產(chǎn)生的刺激作用，甚至引起皮膚過敏等，對人體造成一定的傷害，在環(huán)保上有了更大的優(yōu)勢。

水基光固化樹脂是水性UV油墨的主要組成部分，它在油墨中起連接料的作用，它使顏料可以均勻分散，使油墨具有一定的流動性，并提供與承印物材料的黏附力，使油墨能夠在承印物上很好地附著，并有耐磨、耐水等性質(zhì)。光引發(fā)劑在水性UV油墨中起著重要的作用，它影響著油墨的干燥速度。適量的光引發(fā)劑可以加快油墨的固化速度并獲得良好的油墨性質(zhì)，但當(dāng)光引發(fā)劑量增加到一定值時，如果再增加其含量，由于光引發(fā)劑會大量吸收能量，油墨固化速度反而會下降，因此在印刷中必須適量使用。顏料以微粒狀態(tài)均勻地分布在連結(jié)料中，決定著油墨的色相，顏料顆粒通過吸收或反射光線呈現(xiàn)一定的顏色。一般要求顏料具有鮮艷的色澤，適合的著色力和遮蓋力，以及較高的分散度。普通UV墨中的預(yù)聚物黏度一般都很大，需加入活性稀釋劑稀釋。而目前使用的稀釋劑丙烯酸酯類化合物具有不同程度的皮膚刺激性和毒性，因此在研制低黏度預(yù)聚物和低毒性活性稀釋劑的同時，另一個發(fā)展方向是研究水性UV油墨，即以水和乙醇等作為稀釋劑，這樣可以在VOC排放仍很低的情況下實(shí)現(xiàn)更低的毒性。目前水性UV墨已研制成功，并在一些印刷工業(yè)中獲得應(yīng)用。此外，陽離子型UV固化油墨也是UV油墨發(fā)展的一個美好前景。陽離子光固化體是較自由基光固化體系，具有不受氧阻聚影響、表面固化性好，對人體皮膚刺激性小，固化后墨層內(nèi)應(yīng)力小、體積收縮小、柔韌性和附著性好等優(yōu)點(diǎn)，已成為目前油墨研究開發(fā)的熱門課題。

植物油基油墨

植物油型油墨是指用植物油代替普通油墨中的部分石油系列溶劑而其他成分如樹脂、顏料等不變的一種環(huán)保型油墨。目前在國外，最常使用的就是大豆油型油墨，其采用的原料是色拉油等食用油。用大豆油墨印制的印刷品在使用和再生處理時，不會產(chǎn)生污染環(huán)境的有毒有害物質(zhì)，因此稱得上是環(huán)保印刷品?，F(xiàn)在歐美地區(qū)一些采用大豆油墨的印刷品面市時，都要特為其標(biāo)上醒目的標(biāo)記──“SoySeal”，借此來擴(kuò)大環(huán)保產(chǎn)品的社會影響力。

除了水性油墨、紫外光固化油墨和醇溶性油墨外，科研人員還在不斷地研制新型的環(huán)保油墨，其中植物油型油墨可以說是典型的環(huán)保代表。具有環(huán)保功能的油墨，以大豆油墨為代表，具有多項環(huán)保特性，如色彩飽和度高，可以節(jié)省油墨的使用量，進(jìn)而減少了工業(yè)廢棄物；具有較低的揮發(fā)性有機(jī)溶劑含量；其印刷品及廢紙的脫墨性良好。

植物油基油墨不像石油系油墨為不可再生資源，如大豆油墨所含的大豆油是可持續(xù)再生且生物可分解的資源，它可源源不斷地為油墨生產(chǎn)提供原料，且具有環(huán)保性。植物油脂替代石油系礦物油制造油墨，推動了各國植物油脂工業(yè)利用，擴(kuò)大了植物油應(yīng)用范圍，同時又減輕了不可再生石油的消費(fèi)與進(jìn)口，節(jié)省外匯，可謂是一舉數(shù)得的方案。

與普通膠印油墨相比，豆油基油墨有以下的性能優(yōu)勢：具有更高的色濃度和厚實(shí)亮麗的印刷顏色效果；具有高印刷性價比，使用同等墨量可增加10%的單位印刷量，有利于降低印刷成本；所含植物油成分較多，在實(shí)際印刷中，黏性增值較小，具有良好的印刷穩(wěn)定性和印刷適性；豆油基油墨中的豆油組分因含有不飽和雙鍵可參與氧化成膜反應(yīng)，具有更好的耐摩擦性能，而且具有生物可降解性及良好的脫墨性；植物油基油墨采用可再生并可降解的植物油取代傳統(tǒng)油墨使用的石油系礦油，可有效降低VOC，完全符合綠色環(huán)保理念。

目前，市面上已出現(xiàn)多種形式印刷用的大豆油型油墨，包括報紙油墨、單張紙油墨、熱固型油墨、冷固型油墨、商用表格印刷油墨以及凸版油墨等。由于近年來國民對生活環(huán)境質(zhì)量的要求日益殷切、環(huán)保意識高昂，采用新環(huán)保的黃豆油墨以替代石油系油墨，以利于確保清潔美好的生活環(huán)境，將是另一項最佳的選擇，而且還易于環(huán)保。

雖然大豆油型油墨具有以上優(yōu)點(diǎn)，但其還是存在著一些不足之處：就目前的技術(shù)來說，還不能把油墨配方中的石油餾出物全部用植物油替換掉，這是由于植物油型油墨干燥性能的限制。因此在這一領(lǐng)域開發(fā)研究的首要目的就是在符合高質(zhì)量和性能的印刷油墨中保證植物油的最大含量；并不是所有類型的印刷油墨都能很好地應(yīng)用植物油型油墨。例如照相凹版油墨，因?yàn)檫@類油墨屬于揮發(fā)干燥型油墨，連結(jié)料要求易于揮發(fā)，而植物油型油墨的蒸汽壓低，沸點(diǎn)高，屬于非揮發(fā)性溶劑。因此，擴(kuò)大植物油型油墨的應(yīng)用范圍也是一個急需解決的問題。

全植物油油墨(即100%植物油油墨)就是指沒有傳統(tǒng)意義上的礦物油了，全部被植物油所取代了。相對于所謂的大豆油墨，只用20%的豆油含量的油墨，全植物油油墨有了巨大的進(jìn)步和更環(huán)保的意義了。評估一個油墨是否環(huán)保應(yīng)該具有以下的標(biāo)準(zhǔn)：重金屬及各種法規(guī)中禁止的物質(zhì)、VOC等。重金屬對于一般的油墨來講都是應(yīng)該能達(dá)標(biāo)的，而VOC的排放對于環(huán)境影響是非常大的。根據(jù)歐洲環(huán)保集團(tuán)發(fā)布，空氣中大約有2%的VOC（揮發(fā)物）來自印刷業(yè)，極高比例來自含有礦物油的油墨。相對的在早期的研究中，已經(jīng)指出植物油可以降低VOC的揮發(fā)物，更利于回收和降低廢棄物掩埋場所的益處。開發(fā)更好的、不影響生態(tài)環(huán)境的油墨，是符合印刷業(yè)使用油墨的需求，油墨中礦物油的芳香烴減少或者消失，依然無法避免VOC的影響，于是出現(xiàn)部分礦物油被豆油取代的豆油基油墨。由于VOC相對減少，印刷車間的空氣污染也會減輕，但畢竟還有礦物油的存在。直到100%全植物油的出現(xiàn)，VOC的含量可以是為零，真正做到了安全環(huán)保。全植物油油墨對環(huán)境的貢獻(xiàn)超過了水性油墨和UV油墨。全植物油油墨具有較普通油墨更好的耐磨性能和色彩飽和度，更易于回收處理和廢紙脫墨。

全植物油膠印油墨由于采用的溶劑材料有別于其他膠印油墨，與同樣顏料含量下不同體系的油墨相比，其環(huán)保性、耐摩擦性、脫墨性、展色性、抗乳化性、傳遞性、轉(zhuǎn)移性具有極大優(yōu)勢。其印刷適性表現(xiàn)為：一是乳化特性，乳化作用是全植物油油墨優(yōu)于礦物油油墨的一個特性。其乳化傾向小，水幅較寬，水質(zhì)適應(yīng)能力強(qiáng)；二是在相同的上墨量、上水量條件下，全植物油膠印油墨的抗分裂能力表現(xiàn)強(qiáng)，穩(wěn)定性強(qiáng)，確保印刷線條網(wǎng)點(diǎn)等圖文時，能維持色彩的強(qiáng)度；三是全植物油油墨的墨膜比礦物油油墨的墨膜堅硬，相比礦物油而言，植物油的氧化性、聚合性很大程度上增強(qiáng)了墨層的耐摩擦性；四是植物油對顏料顆粒良好的潤濕性能使色彩再現(xiàn)更為濃厚亮麗，使用過程中可減少上墨量，有利于提高干燥速度、提升印刷效率而且增加單位印刷量，有效地降低成本，并能整體提升印品的印刷質(zhì)量；五是可生物降解，在土壤中可有效地降解，資料表明在25℃在曲霉和青霉的作用下，全植物油連結(jié)料5天后降解60%，15天后降解72%，30天后降解85%；而在相同條件下石油基連結(jié)料30天后降解23.7%，石油基油墨只降解16%。隨著世界各國對環(huán)保要求的日益提高，印刷行業(yè)及印刷品使用者對于印刷品的環(huán)保性能提出了更高的要求。在這種情況下，原有的礦物油體系膠印油墨由于有較高的VOC排放以及存在印刷適應(yīng)性方面的諸多問題，100%植物油基油墨以其出色的環(huán)保性能和優(yōu)異的印刷適應(yīng)性，正在成為傳統(tǒng)礦物油油墨的理想替代品。

結(jié)束語

綜上所述，無論是水性油墨、紫外光固化油墨、醇溶性油墨，還是大豆油型油墨等，都是從油墨的組分上入手，以環(huán)保材料代替?zhèn)鹘y(tǒng)溶劑型油墨中的有毒成分，其環(huán)保效能是顯而易見的。而且現(xiàn)在美國和一些歐洲國家已禁止使用含苯的溶劑型油墨，取而代之的就是綠色環(huán)保型油墨。所以環(huán)保型油墨的研發(fā)，對印刷行業(yè)具有十分重要的影響?？梢灶A(yù)見，環(huán)保型油墨將是未來油墨領(lǐng)域的市場主力。