研究環(huán)保型油墨，首先需要從根本上了解傳統(tǒng)溶劑型油墨對我們的危害：
印刷油墨由顏料、連結(jié)料、溶劑和輔助劑組成。其中，連結(jié)料中的有機(jī)溶劑對人體損害尤為嚴(yán)重。有機(jī)溶劑可溶解許多天然樹脂和合成樹脂，是各種油墨的重要成分，但部分卻會損害人體及皮下脂肪，長期接觸會令皮膚干裂、粗糙，如果滲入皮膚或血管，會隨血液危及人的血球及造血機(jī)能。這些溶劑，雖然通過干燥可除去絕大部分，但是殘留的溶劑卻會遷移到食品中危害人體。如果用溶劑性油墨去印刷煙、酒、食品、藥品、飲料、兒童玩具等衛(wèi)生條件要求嚴(yán)格的包裝印刷產(chǎn)品，那么溶劑性油墨中的某些有毒有害物質(zhì)會在印刷品中殘留，這對環(huán)境和人體健康都存在著很大的危害。
在凹印和柔印溶劑型油墨中，有機(jī)溶劑的含量高達(dá)40%~60%，其干燥形式是揮發(fā)干燥，所以溶劑中的VOC（VolatileOrganicCompound揮發(fā)性有機(jī)化合物）的含量較多。大量有機(jī)溶劑的揮發(fā)，會造成了大氣污染等問題，而且被吸進(jìn)氣管、支氣管、肺部或經(jīng)血管、淋巴管傳到其他器官，甚至可能會引起人體的慢性中毒。目前，國內(nèi)外都在嚴(yán)格地控制涂料、油墨等一系列商品的VOC含量，以降低對人體和環(huán)境的傷害。
鑒于傳統(tǒng)溶劑型油墨對人類的種種危害，研究人員正在努力從根本上改善油墨對環(huán)境的影響，這就需要從改變油墨的組成方面入手，盡量采用環(huán)保型材料來配制新型的環(huán)保型油墨，以降低VOC的排放量，提高能量使用效率，各國科研人員正加緊這方面的開發(fā)研制。目前，國內(nèi)使用最為廣泛的環(huán)保油墨主要有三大類，即水性油墨、紫外光固化油墨和醇溶性油墨。
1、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。
它與傳統(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。隨著科研人員的開發(fā)研制，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、水性金銀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；水墨的耐水、耐溶劑以及耐磨性比較差等。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。 [next]
2、紫外光固化油墨
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。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。
UV油墨也是由色料、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(jiān)硬的墨膜，這是一種瞬間干燥的方式。
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)。據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，UV油墨的年產(chǎn)量日本約1.6萬噸，歐洲約1.8萬噸，北美約1.9萬噸。在我國也廣泛應(yīng)用到膠印、柔印、凹印、網(wǎng)印和噴墨印刷中。
水性UV油墨是目前UV油墨領(lǐng)域研究的新方向。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。陽離子光固化體系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。
3、醇溶性油墨
主要在凹印中發(fā)揮作用的無苯醇溶性油墨也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。
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、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)也現(xiàn)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。
司合作研制出了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。
與此同時，東洋油墨公司為配合食品包安全需要，在眾多油墨品種中也在主推其研制的無苯無丁酮高性能油墨，這種油墨可適用各種用途的軟包印刷。印刷后，軟包可以水煮、蒸煮，并且無需添加硬化劑；用于復(fù)合包裝材料時，幾乎適用于任何種類的塑料薄膜。該油墨附著牢固高，不影響復(fù)合；印刷效果良好，特別是高光部著墨性良好；可單組分使用，有穩(wěn)定的操作性；印刷后殘留溶劑少，保證包裝符合國家標(biāo)準(zhǔn)要求；而且由于無甲苯和丁酮，作業(yè)環(huán)境安全衛(wèi)生。顯而易見，醇溶油墨在國內(nèi)的發(fā)展是勢不可擋的。
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。
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。
大豆油墨擁有比傳統(tǒng)的石油基油墨更加優(yōu)秀的特點(diǎn)，因此逐漸成為油墨市場的新寵，它具有以下幾個優(yōu)勢：
A.優(yōu)秀的環(huán)保性；
B.優(yōu)良的耐擦性；
C.耐光耐熱性好；
D.廢紙脫墨容易；
E.綜合印刷成本低；
F.符合產(chǎn)業(yè)政策。
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(bào)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(xiàng)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：
A．干燥速度慢
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。
B．應(yīng)用范圍窄
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，如何擴(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。
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，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。
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