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UV油墨在綠色環保方面的踐行及發展
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UV油墨在綠色環保方面的踐行及發展

      近年來,作為印刷的重要細分領域之一,標簽印刷面臨的環保壓力也越來越大。在筆者來看,要實現標簽印刷的綠色環保,首先要實現油墨的綠色環保。本文主要探討UV油墨在綠色環保方面的踐行及發展。
綠色UV油墨的種類及其應用
  當然,如果說UV油墨是一種絕對綠色環保、安全的產品,還為時尚早。正如前文所述,筆者認為沒有真正意義上絕對安全的綠色環保油墨,只存在相對意義上的更加綠色環保。本文所說的綠色UV油墨,也是較常規UV油墨來講的一種相對環保的產品。
  筆者結合自己多年來的工作及研究經驗,根據相關資料,羅列出與標簽印刷有關的幾種新型綠色UV油墨,并簡要敘述了相關的使用范例,供廣大同仁參考。
  1.低氣味UV油墨
  現實中,UV油墨本身雖然不含VOC,且百分之百地參與固化反應,但并不能保證它絕對無氣味。UV油墨的氣味來源一是自身的原材料(如單體稀釋劑、低分子量的引發劑、樹脂連結料等原料),在一定條件下緩慢散發出的讓人不舒服的氣味;二是UV油墨固化后,引發劑、樹脂等原材料裂解產生的醛類、硫類等難聞的氣體。現行階段,絕大部分UV油墨印刷的臭味主要來源于UV油墨本身固化前后釋放的物質。
  要實現UV油墨固化前后低氣味化的環保目標,建議選擇合適的原料,主要指樹脂、丙烯酸單體、引發劑、填料或顏料等。
  首先,考慮到UV油墨使用的聚酯、聚氨酯、環氧類丙烯酸樹脂及單體中,有些是采用“溶劑法”工藝生產的,即在苯類、烷類或醚類等有機溶劑的反應介質中,在中低溫條件下聚合而成,這個過程中可能會產生溶劑的氣味殘留問題,因此,應盡量選擇對溶劑進行了多次抽取的物料,以減少異味的存在。
  其次,一種UV油墨中往往要加入多種引發劑,才能通過對不同紫外光譜的吸收獲得能量光子,進而引發體系中的官能團聚合反應,完成固化。市場上現有的引發劑種類多達上百種,但引發效率、價格、顏色深淺以及使用范圍千差萬別。比如目前國內的UV油墨,大部分使用907引發劑,化學名為2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-嗎啉-1-丙酮,其就存在固化中會裂解出難聞的“甲硫基”的問題。另外,EDAB、BP二苯甲酮等引發劑也均會在固化中產生臭味。因此,為了緩解氣味問題,建議不要使用這類引發劑,盡量選擇高檔低氣味型的369、EHA、TPO等引發劑。
  按如上方法制造的低氣味UV油墨,可應用于一些對氣味敏感的領域,如食品外包裝標簽、礦泉水瓶標以及紙巾的外包裝等。此類UV油墨因固化后氣味低、對包裝的產品氣味沒有破壞作用,而受到特定市場的重視。
  2.植物基改性UV油墨
  傳統UV油墨的大部分原材料,如聚氨酯、聚酯、環氧或聚醚等丙烯酸酯,丙烯酸類的單體稀釋劑等,占據配方的50%~70%,且全部來自于石油裂解,但受石化來源日益枯竭的影響,UV油墨的可持續性發展也因此受到了一定挑戰。
  而植物基UV油墨大幅提高了可再生原材料的比例,它使用松香、大豆油、桐油等植物性的資源,一方面可以降低成本,提高生物資源的利用率;另一方面有利于提高油墨及印刷品的生物可降解性,降低對石油制品的依賴程度。目前,市場上已經出現了大豆油改性UV油墨(UVSOYA體系),深受歐美地區一些環保理念超前的客戶群體的喜愛,在一些兒童玩具類標簽上已有所應用。
3.LEDUV油墨
  傳統UV固化裝置所用的光源,普遍是高壓水銀燈和金屬鹵素燈兩種。它們電力消耗大,燈管表面溫度可達800℃,發熱量大,易對印刷機本身和承印物造成老化損傷。為解決傳統UV固化裝置的這一系列問題,國外研究人員將能發射紫外線的發光二極管(LED)技術應用于UV油墨的固化中,開發了LEDUV印刷系統。
  與傳統的UV印刷系統相比,新開發的LEDUV印刷系統具有以下優點:(1)LED固化裝置需要的電能更低,可以節省能耗費用,并大大減少了CO2的排放量;(2)LED固化產生的熱量少,適用于“熱敏感”材質的印刷;(3)LED光源元件的壽命約為紫外線燈壽命的12倍,光源更換頻率大幅降低,器材耗用隨之減少;(4)LED可做到瞬間開啟或關閉,不用像UV燈那樣需要預熱及降溫,作業效率得到了提高。
  基于此,可以說相比傳統UV印刷系統,LEDUV印刷系統進一步增強了對環境的友好協調性。
  標簽印刷是國內外率先使用LEDUV固化設備及油墨產品的領域。目前,LEDUV油墨的研發已不存在問題,國內外知名油墨廠家均已推出相關產品。但現在的問題是LEDUV油墨的性價比不高,與傳統方式相比,改換LEDUV裝置進行印刷的生產效率沒有得到明顯增加。雖然LED固化技術的未來發展前景廣闊,但要想真正大規模地應用到實際印刷中,還有很長的路要走。
  4.低鹵素UV油墨
  歐盟的RoHS指令、76/769/EEC、挪威PoHS以及美國各州相關法規都明確限制了某些特定鹵素化合物的使用量。國際上一些綠色環?;購痛笮涂綣疽艙諢貧吐彼匭卸?。
  據有關資料表明,多數鹵素化合物屬環境荷爾蒙物質,對人體的免疫系統、內分泌系統等都有影響,存在致癌副作用。另外,含鹵素化合物的電子廢料、塑膠產品燃燒后,易產生二英類物質,再經由生物累積,易對健康造成危害。由于砹為放射性元素,自然界存在極少,以人工合成為主,所以人們常說的鹵素只是指氟、氯、溴和碘。
  在認識到鹵素的危害性后,人們開始關注標簽印刷的低鹵素問題。現在,各大電腦廠家或其他電子產品的廠家均對標簽印刷品有鹵素限量要求。目前,面向歐盟出口的電子標簽印刷,基本上建議采用低鹵素UV油墨。油墨制造商生產此類產品時,會嚴格控制原材料的來源,及時檢測印刷品中油墨的鹵素含量,以確保能提供合格的產品。
  5.低遷移UV油墨
  現在的UV油墨已能夠實現無溶劑揮發、氣味低等諸多環保特性,并廣泛應用于各類食品的外包裝印刷。雖然這些油墨并沒有和食品直接接觸,但它確實是組成食品包裝不可缺少的部分,它的安全性也越來越為各界所關注。
  事實上,固化后的UV油墨的化學成分也存在向包裝內食品遷移的可能性,其通過食品再進入人體,最終對人體健康造成傷害。例如,2005年底,意大利相關部門在對雀巢牛奶做常規檢測時,意外發現了異丙基硫雜蒽酮(ITX)這一并不存在于牛奶成分中的有害物質。后來查明,ITX居然來源于牛奶外包裝已經固化的UV油墨。之后,雀巢公司對食品包裝油墨的各種成分專門進行了嚴格的規定,并發布了簡稱(“雀巢列表”)
《NestleGuidanceNoteonPackagingInks》。使用普通原料配置而成的UV油墨往往由于不能很好地控制自身的遷移性,容易引發食品包裝上的印刷油墨對食品的污染。油墨制造商通過篩選大分子量引發劑、高純度的活性單體和樹脂以及符合法規的顏料粉,并將這些物質的遷移數量控制在一個很小的范圍,甚至是接近零遷移,積極研發出了具有較好發展前景的低遷移UV油墨。
  可以預測,將來關于食品包裝的各類法規條文會更為細致,檢測方法也將更加嚴格,標簽的UV印刷必定需要新型低遷移UV油墨,兩者的完美結合,甚至可能會帶來印刷領域的綠色革命。
綠色UV油墨的研發方向
  筆者認為,未來幾年UV油墨的繼續綠色化升級基本上會從以下方面推進研發。
 ?。?)使用高純度原料,限定塑化劑、重金屬、苯類、酮類及其他芳香烴類有機揮發物等有毒有害物質含量,從根源上杜絕UV油墨固化前后“惡臭味”的產生,實現UV油墨低氣味化。
 ?。?)UV油墨走LED固化之路,降低UV油墨在使用過程中的能耗,有效改善一線生產環境,減少對現場工作人員的危害性,進一步實現UV油墨的節能高效化。
 ?。?)提升UV油墨產品中可再生資源(如松香、大豆油、亞麻油以及其他植物油等綠色材質)的比例,減少石油類物料含量,走一條UV油墨植物油改性化之路,實現可持續發展。
 ?。?)使用大分子引發劑或是自固化體系制造UV油墨,實現印刷后的低遷移化,在與食品接觸方面取得更多進展,達到與水性油墨同等環保的水平,將其對人體的刺激程度降到最低程度,真正達到UV油墨低遷移化標準。
  隨著UV油墨的不斷創新與發展,相信未來UV油墨在這條綠色升級之路上還會遇到更多的可能性,從而為標簽印刷業注入更多綠色的生命力。UV油墨的“綠色”沒有上限。


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