绿色印刷中的环保油墨
作者： 发表于 2004-04-28 14:09:43
随著环境保护呼声日益高涨，作为绿色印刷的主要组成部分，对油墨的环保要求也日益增加。可以说，环保油墨是今后油墨发展必须首先考虑的问题。 一.油墨对环境的危害性 油墨是目前印刷工业{zd0}的污染源，世界油墨年产量已达300万吨。每年由油墨引起的全球有机挥发物(VOC)污染排放量已达几十万吨。这些有机挥发物，可以形成比二氧化碳更严重的温室效应，而且在阳光的照射下会形成氧化物和光化学烟雾，严重污染大气环境，影响人们健康。此外，食品、玩具等包装印刷普通油墨中重金属等对人体有害成分还会直接危害食用者的身体健康。 (1)对人体健康的影响 印刷油墨由颜料、连结剂、溶剂、辅助剂组成。其中有机溶剂和重金属元素对人体损害严重。油墨中的颜料有两种－无机和有机，两者均不溶於水和其他介质，并具鲜明色泽及稳定性。有些无机颜料含铅、铬、铜、汞等重金属元素，具一定毒性，不能用於印刷食品包装和儿童玩具；部分有机颜料含合联苯胶，有致癌成分，应严禁使用。有机溶剂可溶解许多xx树脂和合成树脂，是各种油墨的重要成分，但部分却会损害人体及皮下脂肪，长期接触会令皮肤乾裂、粗糙，如果渗入皮肤或血管，会随血液危及人的血球及造血机能；被吸进气管、支气管、肺部或经血管、淋巴管传到其他器官，甚至可能引起肌体慢性中毒。部分油墨有重金属离子的毒性问题，颜料和染料含致癌成分，对人体健康有很大害处。复合包装材料在印刷中要使用大量油墨、有机溶剂和黏合剂等，这些辅料跟食品虽无直接接触，但在食品包装和贮存过程中，某些有毒物质会迁移到食品里，危害人们健康。印刷油墨中常使用乙醇、异丙醇、丁醇、丙醇、丁酮、醋酸乙酯、醋酸丁酯、甲苯、二甲苯等有机溶剂。这些溶剂，虽然通过乾燥可除去绝大部分，但是残留的溶剂却会迁移到食品中危害人体。在凹印油墨中使用的溶剂一般有丁酮、二甲苯、甲苯、丁醇等。特别是丁酮，残留的气味很浓。由於油墨中的颜料颗粒很小，吸附力强，虽然在印刷时已加热乾燥，但因时间短、速度快，往往乾燥得不彻底，特别是上墨面积较大、墨层较厚的印刷品，其残留溶剂较多。这些残留溶剂被带到复合工序中，经复合后更难跑掉，会慢慢迁移渗透，因此必须将溶剂残留控制到{zd1}限度。 (2)对环境质量的影响 油墨中溶剂挥发造成的大气污染等问题，以凹印墨最严重，因它使用较多VOC作为溶剂。长期处於高浓度的VOC中，将会对人体，特别是神经系统造成极大损害，VOC还会与空气中的氮氧化物发生光化学反应，产生臭氧及烟雾，造成大气污染。要减少VOC，有回收和燃烧排放溶剂两种解决方法，但现在未配置这类装置的凹印机很多。此外，排放清洗水性油墨的水和胶印润版液会污染水质。印刷品及油墨容器等产业废弃物的处理亦十分棘手。 二.目前主要的几种环保油墨 要油墨符合环保要求，首先应改变油墨成分，即采用环保型材料配制新型油墨。目前，环保油墨主要有水性墨、UV墨、水性UV墨和一些醇溶性墨。 (1)水性油墨 水性油墨与溶剂型油墨的{zd0}区别，在於其使用的溶剂是水而不是有机溶剂，明显减少VOC排放量，能防止大气污染，不影响人体健康，不易燃烧，墨性稳定，色彩鲜艳，不腐蚀版材，操作简单，价格便宜，印后附著力好，抗水性强，乾燥迅速，故特别适用於食品、饮料、药品等包装印刷品，是世界公认的环保型印刷材料，也是目前所有印刷油墨中{wy}经美国食品药品协会认可的油墨。目前美国塑胶印刷中有40％采用水性油墨，其他经济发达国家(如日本、德国、法国等)在塑胶薄膜印刷中使用水性油墨的用量也愈来愈多。今年6月英国就立法禁止溶剂型油墨印刷食品薄膜。据有关资料报道，在美国，符合VOC规定的水性墨必须达到使用状态的油墨组成中，挥发成分比例在25％以下，水分在75%以上；水分少的油墨在使用状态下，不挥发的成分在60％以上这两个标准。水性油墨通常供纸制品包括纸塑复合产品印刷使用。特性是能满足纸张印刷的吸墨性，使印刷品著色丰满，更难得的是其溶剂是水和乙醇，对环境污染性小，号称是环保绿色油墨。 (2)紫外光固化油墨 紫外光固化(UV)油墨是指在紫外线照射下，利用不同波长和能量的紫外光使油墨成膜和乾燥的油墨。利用不同紫外光谱，可产生不同能量，将不同油墨连结料中的单体聚合成聚合物，所以UV油墨的色膜具有良好的机械和化学性能。UV油墨的主要优点有：(1)不用溶剂；(2)乾燥速度快，耗能少；(3)光泽好，色彩鲜艳；(4)耐水、耐溶剂，耐磨性能好。UV油墨中光引发剂是一种易受光激发的化合物，在吸收光照后激发成自由基，能量转移给感光性分子或光交联剂，使UV墨发生光固化反应。目前UV墨已成为一种较成熟的油墨技术，其污染物排放几乎为零。据统计，UV油墨的年产量日本约1.6万吨，欧洲约1.8万吨，北美约1.9万吨。除了不含溶剂，UV墨还有如不易糊版，网点清晰，墨色鲜艳光亮，耐化学性能优异，省用量等优点。据资料统计，美国在2000年使用的柔性版印刷UV墨已达3500吨。 (3)水性UV油墨 水性UV油墨是目前UV墨领域研究的新方向。普通UV墨中的预聚物黏度一般都很大，需加入活性稀释剂稀释。而目前使用的稀释剂丙烯酸酯类化合物具有不同程度的皮肤刺激性和毒性，因此在研制低黏度预聚物和低毒性活性稀释剂的同时，另一个发展方向是研究水性UV油墨，即以水和乙醇等作为稀释剂。目前水性UV墨已研制成功，并在一些印刷中获得应用。此外，主要在柔印中发挥作用的醇溶性油墨也是一种公害甚小的油墨，主要应用於食品、药品、饮料、烟酒及与人体接触的日用品包装印刷等方面。 (4)生物油墨 美国科学家早就致力於一种名为菌视紫质的蛋白分子研究。xx物料往往可表现出如半导体之类制成物料所不能轻易获得的复杂功能。菌视紫质源於一种生长在盐碱沼泽中被称为「盐制品嗜盐杆菌」体上的强度紫色细胞膜中。照亮其蛋白质，就能引发一个光化学反应圈。其原理是：该光化学反应圈沿著环绕细胞膜的通道运送质子。此细胞膜的紫色源自被称为「视网膜」的菌视紫质成分。细胞膜通道中的胺酸与「视网膜」牢固结合。而溶解状态下的「视网膜」与胺酸不结合，并呈淡黄色。将不同波长的两组镭射，交替照射到此种蛋白分子上，即可使此蛋白分子在紫色结构与黄色结构间进行前后转换。正是它这种习性，激发人们对之研究与利用。它可用作类比视网膜中的光敏元件，也可用作朊基处理装置中的记忆元件或光学电脑中的记忆元件，它的薄膜还能依照外部电场的转换改变颜色。在常规菌视紫质中，於不同电场作用下，会形成从紫色到蓝色的低对比度色彩变化。但由某种突变菌生成的菌视紫质结构，在强电场的作用下，则会从蓝色变为淡黄色。将这种蛋白薄膜夹在组合了大量电极的透明板中，即可制成一张显示版。对此薄膜的不同部位施用适当电压，就能「写入」一页文稿或「置入」一幅图像。跟油墨一样，菌视紫质显示版上的图像也能在普通光线下看清。而且，色彩的转变时间还能加快到200μm。目前，整个研制工作面临的主要困难是需要耗用数百伏功率的电场激发其色彩变换。研究人员正努力进行这方面的研究，期望取得突破性进展。 (5)新型环保油墨「Opis100」 日本大阪印刷油墨公司最近推出了新型环保油墨「Opis100」，为单张纸胶印油墨，符合日本环境协会去年末修订的绿色标志认定标准，具有如下特点：(1)符合新修改的绿色标志「平版油墨V-2」标准；(2)赢得美国大豆协会认可；(3)符合日本印刷工业联合会的环保标准；(4)符合GPN的订货指南；(5)是以大豆油为主体的{bfb}植物油油墨；(6)VOC含量不到1%；(7)在机上的稳定性和转移性好；(8)耐摩擦性、光泽和发色良好；(9)润版液适性优良；(10)易於生物分解和脱墨；(11)与UV-OP清漆的融合性优良，光泽更好；(12)对双面8色机亦具优良印刷适性。