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UV油墨在绿色环保方面的践行及发展
【关键词:绿色印刷,绿色油墨,VOCs,绿色环保,UV油墨】
UV油墨在绿色环保方面的践行及发展

      近年来,作为印刷的重要细分领域之一,标签印刷面临的环保压力也越来越大。在笔者来看,要实现标签印刷的绿色环保,首先要实现油墨的绿色环保。本文主要探讨UV油墨在绿色环保方面的践行及发展。
绿色UV油墨的种类及其应用
  当然,如果说UV油墨是一种绝对绿色环保、安全的产品,还为时尚早。正如前文所述,笔者认为没有真正意义上绝对安全的绿色环保油墨,只存在相对意义上的更加绿色环保。本文所说的绿色UV油墨,也是较常规UV油墨来讲的一种相对环保的产品。
  笔者结合自己多年来的工作及研究经验,根据相关资料,罗列出与标签印刷有关的几种新型绿色UV油墨,并简要叙述了相关的使用范例,供广大同仁参考。
  1.低气味UV油墨
  现实中,UV油墨本身虽然不含VOC,且百分之百地参与固化反应,但并不能保证它绝对无气味。UV油墨的气味来源一是自身的原材料(如单体稀释剂、低分子量的引发剂、树脂连结料等原料),在一定条件下缓慢散发出的让人不舒服的气味;二是UV油墨固化后,引发剂、树脂等原材料裂解产生的醛类、硫类等难闻的气体。现行阶段,绝大部分UV油墨印刷的臭味主要来源于UV油墨本身固化前后释放的物质。
  要实现UV油墨固化前后低气味化的环保目标,建议选择合适的原料,主要指树脂、丙烯酸单体、引发剂、填料或颜料等。
  首先,考虑到UV油墨使用的聚酯、聚氨酯、环氧类丙烯酸树脂及单体中,有些是采用“溶剂法”工艺生产的,即在苯类、烷类或醚类等有机溶剂的反应介质中,在中低温条件下聚合而成,这个过程中可能会产生溶剂的气味残留问题,因此,应尽量选择对溶剂进行了多次抽取的物料,以减少异味的存在。
  其次,一种UV油墨中往往要加入多种引发剂,才能通过对不同紫外光谱的吸收获得能量光子,进而引发体系中的官能团聚合反应,完成固化。市场上现有的引发剂种类多达上百种,但引发效率、价格、颜色深浅以及使用范围千差万别。比如目前国内的UV油墨,大部分使用907引发剂,化学名为2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-吗啉-1-丙酮,其就存在固化中会裂解出难闻的“甲硫基”的问题。另外,EDAB、BP二苯甲酮等引发剂也均会在固化中产生臭味。因此,为了缓解气味问题,建议不要使用这类引发剂,尽量选择高档低气味型的369、EHA、TPO等引发剂。
  按如上方法制造的低气味UV油墨,可应用于一些对气味敏感的领域,如食品外包装标签、矿泉水瓶标以及纸巾的外包装等。此类UV油墨因固化后气味低、对包装的产品气味没有破坏作用,而受到特定市场的重视。
  2.植物基改性UV油墨
  传统UV油墨的大部分原材料,如聚氨酯、聚酯、环氧或聚醚等丙烯酸酯,丙烯酸类的单体稀释剂等,占据配方的50%~70%,且全部来自于石油裂解,但受石化来源日益枯竭的影响,UV油墨的可持续性发展也因此受到了一定挑战。
  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、桐油等植物性的资源,一方面可以降低成本,提高生物资源的利用率;另一方面有利于提高油墨及印刷品的生物可降解性,降低对石油制品的依赖程度。目前,市场上已经出现了大豆油改性UV油墨(UVSOYA体系),深受欧美地区一些环保理念超前的客户群体的喜爱,在一些儿童玩具类标签上已有所应用。
3.LEDUV油墨
  传统UV固化装置所用的光源,普遍是高压水银灯和金属卤素灯两种。它们电力消耗大,灯管表面温度可达800℃,发热量大,易对印刷机本身和承印物造成老化损伤。为解决传统UV固化装置的这一系列问题,国外研究人员将能发射紫外线的发光二极管(LED)技术应用于UV油墨的固化中,开发了LEDUV印刷系统。
  与传统的UV印刷系统相比,新开发的LEDUV印刷系统具有以下优点:(1)LED固化装置需要的电能更低,可以节省能耗费用,并大大减少了CO2的排放量;(2)LED固化产生的热量少,适用于“热敏感”材质的印刷;(3)LED光源元件的寿命约为紫外线灯寿命的12倍,光源更换频率大幅降低,器材耗用随之减少;(4)LED可做到瞬间开启或关闭,不用像UV灯那样需要预热及降温,作业效率得到了提高。
  基于此,可以说相比传统UV印刷系统,LEDUV印刷系统进一步增强了对环境的友好协调性。
  标签印刷是国内外率先使用LEDUV固化设备及油墨产品的领域。目前,LEDUV油墨的研发已不存在问题,国内外知名油墨厂家均已推出相关产品。但现在的问题是LEDUV油墨的性价比不高,与传统方式相比,改换LEDUV装置进行印刷的生产效率没有得到明显增加。虽然LED固化技术的未来发展前景广阔,但要想真正大规模地应用到实际印刷中,还有很长的路要走。
  4.低卤素UV油墨
  欧盟的RoHS指令、76/769/EEC、挪威PoHS以及美国各州相关法规都明确限制了某些特定卤素化合物的使用量。国际上一些绿色环保机构和大型跨国公司也正在积极推动低卤素行动。
  据有关资料表明,多数卤素化合物属环境荷尔蒙物质,对人体的免疫系统、内分泌系统等都有影响,存在致癌副作用。另外,含卤素化合物的电子废料、塑胶产品燃烧后,易产生二英类物质,再经由生物累积,易对健康造成危害。由于砹为放射性元素,自然界存在极少,以人工合成为主,所以人们常说的卤素只是指氟、氯、溴和碘。
  在认识到卤素的危害性后,人们开始关注标签印刷的低卤素问题。现在,各大电脑厂家或其他电子产品的厂家均对标签印刷品有卤素限量要求。目前,面向欧盟出口的电子标签印刷,基本上建议采用低卤素UV油墨。油墨制造商生产此类产品时,会严格控制原材料的来源,及时检测印刷品中油墨的卤素含量,以确保能提供合格的产品。
  5.低迁移UV油墨
  现在的UV油墨已能够实现无溶剂挥发、气味低等诸多环保特性,并广泛应用于各类食品的外包装印刷。虽然这些油墨并没有和食品直接接触,但它确实是组成食品包装不可缺少的部分,它的安全性也越来越为各界所关注。
  事实上,固化后的UV油墨的化学成分也存在向包装内食品迁移的可能性,其通过食品再进入人体,最终对人体健康造成伤害。例如,2005年底,意大利相关部门在对雀巢牛奶做常规检测时,意外发现了异丙基硫杂蒽酮(ITX)这一并不存在于牛奶成分中的有害物质。后来查明,ITX居然来源于牛奶外包装已经固化的UV油墨。之后,雀巢公司对食品包装油墨的各种成分专门进行了严格的规定,并发布了简称(“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迁移性,容易引发食品包装上的印刷油墨对食品的污染。油墨制造商通过筛选大分子量引发剂、高纯度的活性单体和树脂以及符合法规的颜料粉,并将这些物质的迁移数量控制在一个很小的范围,甚至是接近零迁移,积极研发出了具有较好发展前景的低迁移UV油墨。
  可以预测,将来关于食品包装的各类法规条文会更为细致,检测方法也将更加严格,标签的UV印刷必定需要新型低迁移UV油墨,两者的完美结合,甚至可能会带来印刷领域的绿色革命。
绿色UV油墨的研发方向
  笔者认为,未来几年UV油墨的继续绿色化升级基本上会从以下方面推进研发。
  (1)使用高纯度原料,限定塑化剂、重金属、苯类、酮类及其他芳香烃类有机挥发物等有毒有害物质含量,从根源上杜绝UV油墨固化前后“恶臭味”的产生,实现UV油墨低气味化。
  (2)UV油墨走LED固化之路,降低UV油墨在使用过程中的能耗,有效改善一线生产环境,减少对现场工作人员的危害性,进一步实现UV油墨的节能高效化。
  (3)提升UV油墨产品中可再生资源(如松香、大豆油、亚麻油以及其他植物油等绿色材质)的比例,减少石油类物料含量,走一条UV油墨植物油改性化之路,实现可持续发展。
  (4)使用大分子引发剂或是自固化体系制造UV油墨,实现印刷后的低迁移化,在与食品接触方面取得更多进展,达到与水性油墨同等环保的水平,将其对人体的刺激程度降到最低程度,真正达到UV油墨低迁移化标准。
  随着UV油墨的不断创新与发展,相信未来UV油墨在这条绿色升级之路上还会遇到更多的可能性,从而为标签印刷业注入更多绿色的生命力。UV油墨的“绿色”没有上限。


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