UV油墨的綠色創(chuàng)新與發(fā)展

陳貴+韓海祥

為了使油墨在滿足印刷要求的同時(shí)，減少對(duì)環(huán)境及使用者的危害性，油墨制造商對(duì)綠色油墨從不同側(cè)面進(jìn)行了“綠色環(huán)保”性能的全面提升。近年來，市場(chǎng)上出現(xiàn)了多種在綠色環(huán)保方面得到顯著改善的環(huán)保油墨產(chǎn)品，其中UV油墨作為新型環(huán)保產(chǎn)品，始終踐行著綠色發(fā)展的理念，如今其生產(chǎn)技術(shù)已較為成熟，其具有不含揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOC）、對(duì)環(huán)境污染小、固化速度快、節(jié)省能源、固化產(chǎn)物性能好、適合于高速自動(dòng)化生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)。而傳統(tǒng)油墨具有含有機(jī)揮發(fā)物、固化速度慢、不利于環(huán)境保護(hù)等諸多不利因素?？梢哉f，相對(duì)于熱固型、氧化結(jié)膜型及揮發(fā)干燥型等類型的傳統(tǒng)油墨，在綠色環(huán)保方面UV油墨是一種主要替代品。而相對(duì)于傳統(tǒng)的溶劑型凹印及網(wǎng)印、芳香烴型的普通膠印來說，UV油墨更符合綠色環(huán)保的要求，滿足未來印刷行業(yè)“綠色、節(jié)能、環(huán)保、高效”等諸多發(fā)展趨勢(shì)。

筆者結(jié)合多年的工作及研究經(jīng)驗(yàn)，并根據(jù)相關(guān)資料總結(jié)了UV油墨在綠色環(huán)保方面未來發(fā)展的幾大特點(diǎn)，以及幾種新型UV綠色環(huán)保油墨，并簡(jiǎn)要敘述其相關(guān)的使用范例，供同行參考。

低氣味UV油墨

低氣味UV油墨，即使用高純度原料，限定塑化劑、重金屬、苯類、酮類及其他芳香烴類有機(jī)揮發(fā)物等的含量，從根源上杜絕UV油墨固化前后惡臭味的產(chǎn)生，實(shí)現(xiàn)UV油墨的低氣味化。

在實(shí)際應(yīng)用中，UV油墨本身雖然不含有機(jī)揮發(fā)物，且百分之百參與固化反應(yīng)，但并不代表其絕對(duì)無氣味?，F(xiàn)階段，絕大部分UV印刷的氣味主要來自于兩方面，一方面是自身原料所帶，比如單體稀釋劑、低分子量的引發(fā)劑、樹脂連結(jié)料等原料，在一定條件下緩慢釋放出讓人不舒服的味道；另一方面是UV油墨固化后，引發(fā)劑、樹脂等原料裂解產(chǎn)生醛類、硫類等難聞氣體。

因此，為實(shí)現(xiàn)UV油墨固化前后低氣味化，就要選擇合適的原料。

首先，考慮到UV油墨使用的聚酯、聚氨酯、環(huán)氧類的丙烯酸樹脂以及單體，在生產(chǎn)過程中有些是采用溶劑法工藝（即在苯類、烷類或醚類等有機(jī)溶劑的反應(yīng)介質(zhì)中，中低溫條件下聚合生成），可能會(huì)存在溶劑的氣味殘留問題，因此要求盡量選擇對(duì)溶劑多次抽取的物料，以減少UV油墨中異味的存在。

其次，UV油墨中往往會(huì)加入多種引發(fā)劑，才能通過對(duì)不同紫外光的吸收獲得能量光子，引發(fā)體系中官能團(tuán)發(fā)生聚合，進(jìn)而完成固化。然而，市場(chǎng)上的引發(fā)劑種類有數(shù)百種之多，但引發(fā)效率、價(jià)格、顏色深淺以及使用范圍卻千差萬別。目前，國(guó)內(nèi)UV油墨大部分使用的是907引發(fā)劑，其化學(xué)名稱為2-甲基-1-（4-甲硫基苯基）-2-嗎啉-1-丙酮，此類引發(fā)劑固化后會(huì)裂解出難聞的“甲硫基”。另外，EDAB、BP二苯甲酮等引發(fā)劑在固化后均會(huì)產(chǎn)生臭味。為避免因引發(fā)劑而帶來氣味問題，UV油墨應(yīng)盡量選擇高檔低氣味型的369、EHA、TPO等引發(fā)劑。

低氣味UV油墨可以應(yīng)用于一些對(duì)氣味敏感的領(lǐng)域，如食品的外包裝標(biāo)簽、礦泉水瓶外標(biāo)簽、紙巾外包裝等。此類UV油墨固化后氣味低，對(duì)內(nèi)裝產(chǎn)品味道不會(huì)產(chǎn)生破壞，因此受到特定領(lǐng)域的重視和青睞。

植物基改性UV油墨

植物基改性UV油墨，即提升UV油墨產(chǎn)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環(huán)保材質(zhì)）所占的比例，減少石油化工類材料的含量，具有可持續(xù)發(fā)展的潛質(zhì)。

傳統(tǒng)UV油墨中的大部分原料（聚氨酯、聚酯、環(huán)氧或聚醚等丙烯酸酯、丙烯酸類的單體稀釋劑等）占整體配方的50%～70%，這些原料幾乎全部來自石油化工類材料，受石油資源日益枯竭的影響，UV油墨的可持續(xù)發(fā)展也將受到一定挑戰(zhàn)。

而植物基改性UV油墨大幅提高了可再生原材料的使用比例，一方面可以降低成本，提高生物資源利用率，另一方面有利于提高油墨及印刷品的生物可降解性能，降低對(duì)石油化工類材料的依賴程度。目前已開發(fā)成功的大豆油改性UV油墨（UV SOYA體系），受到了歐美地區(qū)一些環(huán)保理念超前的客戶群體的喜愛，在一些兒童玩具標(biāo)簽上得到了應(yīng)用。

LED UV油墨

LED UV油墨，即UV油墨走LED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(chǎn)環(huán)境，減少對(duì)現(xiàn)場(chǎng)人員的危害，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)UV油墨節(jié)能高效化，使紫外光固化技術(shù)真正走向節(jié)能環(huán)保高效之路。

傳統(tǒng)UV固化裝置使用的光源普遍是高壓汞燈和金屬鹵素?zé)魞煞N。電力消耗較大，燈管表面的溫度可達(dá)800℃，發(fā)熱量大，易對(duì)印刷機(jī)和承印物造成一定的損傷。為解決傳統(tǒng)UV固化裝置存在的問題，國(guó)外研究人員將能發(fā)射紫外光的發(fā)光二極管（LED）技術(shù)應(yīng)用于UV油墨的固化中，開發(fā)了LED UV油墨印刷系統(tǒng)。

與傳統(tǒng)的UV印刷系統(tǒng)相比，新開發(fā)的LED UV油墨印刷系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：①LED固化裝置需要的電能更低，節(jié)省能耗費(fèi)用，并大大降低CO2的排放量；②LED固化產(chǎn)生熱量少，適用于熱敏感性材質(zhì)的印刷；③LED光源元件的壽命約為傳統(tǒng)UV光源的12倍，光源更換頻度大幅降低，器材損耗量隨之減少；④LED可做到瞬間開啟或關(guān)閉，無需預(yù)熱及降溫時(shí)間，作業(yè)效率得到大幅提高。

目前，LED UV油墨的生產(chǎn)制造已不再是難題，國(guó)內(nèi)外知名油墨制造商均已推出相關(guān)產(chǎn)品。但就目前應(yīng)用現(xiàn)況來看，LED UV油墨的性價(jià)比并不高，與傳統(tǒng)UV固化方式的生產(chǎn)效率相比，改換LED UV裝置進(jìn)行UV印刷的生產(chǎn)效率并沒有得到明顯提高。可見，雖然LED固化技術(shù)的未來發(fā)展前景廣闊，但要想真正地在印刷生產(chǎn)中推廣應(yīng)用，還有很長(zhǎng)的路要走。

低遷移性UV油墨

低遷移性UV油墨，即使用大分子引發(fā)劑以及自固化樹脂體系制造的UV油墨。低遷移性UV油墨可實(shí)現(xiàn)印刷后低遷移化的要求，使UV油墨在與食品接觸方面取得較大進(jìn)展，將其對(duì)人體的刺激減少到最低程度，真正能實(shí)現(xiàn)UV油墨低遷移化標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到與水性油墨同等環(huán)保地位。

目前，UV油墨已具備無溶劑揮發(fā)、氣味低等諸多環(huán)保特性，因此被廣泛應(yīng)用于各類食品外包裝印刷。雖然此類油墨并沒有與食品直接接觸，但其確實(shí)是組成食品包裝不可缺少的一部分，其安全性也越來越受到各界的關(guān)注。

事實(shí)上，固化后UV油墨的化學(xué)成分有向食品中遷移的可能性，通過食品最終流入人體，對(duì)人體造成傷害。例如，2005年底意大利相關(guān)部門在對(duì)雀巢牛奶做常規(guī)檢測(cè)時(shí)，意外發(fā)現(xiàn)了異丙基噻噸酮（ITX），這種物質(zhì)并不屬于牛奶本身的成分，后來查明ITX居然來源于牛奶外包裝已經(jīng)固化的UV油墨。之后雀巢公司對(duì)食品包裝油墨的各成分進(jìn)行了嚴(yán)格規(guī)定，并發(fā)布《Nestle Guidance Note on Packaging Inks》（簡(jiǎn)稱“雀巢列表”）。

正因?yàn)槭褂闷胀ㄔ吓渲枚傻腢V油墨并不能很好地控制其遷移特性，便可能導(dǎo)致油墨中殘留物對(duì)包裝內(nèi)容物造成污染。油墨制造商通過篩選大分子引發(fā)劑、高純度的活性單體及樹脂以及符合法規(guī)的顏料，并將這些物質(zhì)的遷移數(shù)量控制在一個(gè)很小的范圍內(nèi)，甚至可以達(dá)到幾個(gè)PPM的級(jí)別，這便是具有較好發(fā)展前景的低遷移UV油墨。

未來，關(guān)于食品包裝的各類法規(guī)條文將更為細(xì)致，檢測(cè)方法更為嚴(yán)格。UV印刷綠色環(huán)保化必定需要新型的低遷移UV油墨，這樣才可能帶來印刷領(lǐng)域的綠色革命。

當(dāng)綠色經(jīng)濟(jì)成為全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基調(diào)時(shí)，實(shí)現(xiàn)印刷行業(yè)的綠色環(huán)?；渤蔀橛∷⑵髽I(yè)的“風(fēng)向標(biāo)”。在筆者看來，UV油墨的綠色創(chuàng)新與發(fā)展必定會(huì)帶動(dòng)印刷行業(yè)的前行，期待更多有志之士加入到UV油墨綠色創(chuàng)新的大家庭中，為實(shí)現(xiàn)綠色、安全、環(huán)保及低碳的印刷事業(yè)不斷貢獻(xiàn)力量。