國內(nèi)UV油墨綠色發(fā)展之路

韓海祥

長期以來，油墨作為印刷的一種易耗品，一直是印刷業(yè)的主要污染源頭之一。油墨通常由顏料、連結(jié)料、溶劑、助劑及填料5大部分組成，這些組分若不加以控制，往往或多或少地會(huì)“攜帶”有毒或者有害物質(zhì)，例如，在凹版油墨中應(yīng)用廣泛的苯類、醇類或酮類等稀釋劑（包括苯、甲苯、二甲苯等，部分已被世界衛(wèi)生組織列入致癌物目錄），部分顏料中可能存在的鉛、鉻、汞等重金屬，以及石油溶劑中含有的芳香烴有機(jī)揮發(fā)物等，都會(huì)對人體健康以及自然環(huán)境構(gòu)成一定程度的危害。

紫外光固化油墨（以下簡稱“UV油墨”）是由聚合物樹脂、單體稀釋劑、光引發(fā)劑、顏料、助劑及填料等不同類型的原料組合而成。在紫外光照射條件下，其首先由光引發(fā)劑吸收“光能量”產(chǎn)生自由基或離子基“能量碎片”，再與聚合物樹脂和單體稀釋劑碰撞并產(chǎn)生“能量傳遞”，進(jìn)而引發(fā)體系中不飽和雙鍵的“官能度基團(tuán)”交聯(lián)反應(yīng)，最終固化成膜?？梢哉f，UV油墨真正從組成上解決了有機(jī)揮發(fā)物污染的問題，相對于普通油墨而言，UV油墨有著不含揮發(fā)性有機(jī)溶劑、100%的固含量、固化迅速、生產(chǎn)效率高、能耗低等優(yōu)點(diǎn)。與熱固型、氧化結(jié)膜型及揮發(fā)干燥型等類型的油墨相比，UV油墨改變了傳統(tǒng)的高污染、高能耗的印刷生產(chǎn)方式，在滿足印刷需求的同時(shí)，大大減少了對環(huán)境及使用者的危害。

可以說，UV油墨是一種真正意義上的綠色環(huán)保型油墨，UV印刷也已成為目前國內(nèi)最環(huán)保的印刷方式之一，始終走在印刷行業(yè)的前端，踐行綠色理念，引領(lǐng)環(huán)保發(fā)展不斷前行。

國內(nèi)UV油墨市場情況

20世紀(jì)70年代，紫外光固化技術(shù)（又稱“UV固化技術(shù)”）進(jìn)入到油墨領(lǐng)域，開創(chuàng)了能量固化型油墨的新紀(jì)元。20世紀(jì)90年代開始，UV油墨以及UV印刷作為新興技術(shù)陸續(xù)被引入國內(nèi)印刷市場，至今已有二十余年歷史。期間，其迅速發(fā)展成為印刷業(yè)增長最快的領(lǐng)域。近十年來，UV油墨因符合印刷業(yè)的環(huán)保趨勢，迎來了產(chǎn)業(yè)發(fā)展的黃金時(shí)期。

UV油墨按印刷方式可分為UV膠印油墨、UV凸印油墨、UV網(wǎng)印油墨、UV柔印油墨、UV凹印油墨以及UV噴墨油墨等幾大類。其中，UV凹印油墨和UV噴墨油墨仍處于前期發(fā)展階段。表1列出了幾種不同類型UV油墨的性能對比。

如今，國內(nèi)油墨市場上各類中外油墨品牌云集，大大小小的廠家相繼推出了自己的UV油墨產(chǎn)品。據(jù)不同的行業(yè)渠道統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，國內(nèi)UV油墨年生產(chǎn)量不足1萬噸，有一定規(guī)模的生產(chǎn)廠家（UV油墨以及相關(guān)UV光油等產(chǎn)品年生產(chǎn)量達(dá)到500噸以上）不足20家，其中UV油墨年生產(chǎn)量在300噸以上的屬于具有一定規(guī)模的中型廠家。

整體上看，UV油墨仍屬于小眾市場。近幾年，隨著單體、樹脂、光引發(fā)劑等原材料成本的不斷降低，以及UV油墨配方技術(shù)、生產(chǎn)工藝的成熟和擴(kuò)散，UV油墨不再高不可攀。國內(nèi)UV油墨生產(chǎn)廠家眾多，質(zhì)量也參差不齊，市場上低價(jià)競爭激烈，UV油墨的均價(jià)也從前幾年的近200元/kg，迅速下降到如今的不足100元/kg。

UV油墨綠色化之路

長期以來，對UV膠印油墨甚至是UV凸印油墨，國內(nèi)的油墨生產(chǎn)廠家均執(zhí)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《膠印紫外光固化油墨（QB/T2826-2006）》，這一標(biāo)準(zhǔn)是由杭華油墨、東洋油墨等公司參與制定的。標(biāo)準(zhǔn)制定時(shí)，因考慮到國內(nèi)UV油墨的發(fā)展現(xiàn)狀，并沒有給出具體的綠色環(huán)保指標(biāo)，只是形成了一個(gè)基礎(chǔ)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，從形式上解決了“什么是UV油墨”這一問題。

UV油墨以及UV印刷“從無到有”需要一個(gè)過程，那么經(jīng)歷過10余年的高速發(fā)展之后，今天的UV油墨勢必開始關(guān)注更深層次的“內(nèi)涵”，即從基礎(chǔ)的滿足印刷生產(chǎn)需要到更加綠色、更加環(huán)保的層面上來。鑒于此，一些油墨生產(chǎn)廠家便以綠色環(huán)保為首要原則，嚴(yán)格自我要求，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)物等有毒有害物質(zhì)含量。比如杭華油墨就在所有產(chǎn)品均滿足重金屬限量、23P鄰苯二甲酸鹽（或酯）類物質(zhì)限量要求的基礎(chǔ)上，相繼推出了滿足現(xiàn)行各類標(biāo)準(zhǔn)要求的綠色環(huán)保型特定類UV油墨產(chǎn)品。

然而，如果說目前的UV油墨是一種絕對綠色環(huán)保、安全、無任何危害的產(chǎn)品，還為時(shí)尚早。筆者認(rèn)為：在光引發(fā)劑大量存在的前提下，沒有絕對安全的綠色環(huán)保UV油墨，只存在相對意義上的更加環(huán)保、更加綠色化。國內(nèi)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)更多地關(guān)注光引發(fā)劑的禁用，遠(yuǎn)沒有系統(tǒng)性地考慮UV油墨行業(yè)的綠色化問題。

筆者結(jié)合自己多年來的工作及研究經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)內(nèi)部相關(guān)資料，結(jié)合發(fā)展中的UV油墨的綠色環(huán)保特點(diǎn)，總結(jié)出未來綠色UV油墨技術(shù)發(fā)展的幾條道路。

1.UV油墨H-UV、LED化之路

傳統(tǒng)UV固化裝置所用光源普遍是高壓水銀燈和金屬鹵素?zé)魞煞N，電力消耗大，燈管表面的溫度可達(dá)800℃，發(fā)熱量大，易對印刷機(jī)本身和承印物造成老化損傷，并且固化系統(tǒng)開啟后，與空氣接觸會(huì)產(chǎn)生大量臭氧類刺激性氣體，對一線工人以及環(huán)境造成傷害。

為解決傳統(tǒng)UV固化裝置的這一系列問題，印刷行業(yè)從業(yè)人員將能發(fā)射紫外線的發(fā)光二極管（LED）技術(shù)應(yīng)用于UV油墨的固化中，開發(fā)了UV LED印刷系統(tǒng)。該系統(tǒng)與傳統(tǒng)的UV印刷系統(tǒng)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：①LED固化裝置用電量少，節(jié)省能耗費(fèi)用，并大大減少CO2的排放量，產(chǎn)生熱量少，適用于對熱敏感的印刷材質(zhì)；②LED固化不生成臭氧類刺激性氣體，對操作環(huán)境無傷害，對環(huán)境無破壞；③LED光源元件與傳統(tǒng)UV燈相比壽命更長，可達(dá)2萬余小時(shí)，光源更換頻度大幅降低，器材耗用隨之減少；④LED可做到瞬間開啟或關(guān)閉，而無須像UV燈那樣預(yù)熱及降溫，因此其作業(yè)效率更高。

可以說，UV LED印刷系統(tǒng)進(jìn)一步增強(qiáng)了傳統(tǒng)UV印刷系統(tǒng)對環(huán)境的保護(hù)。目前，已有廠家對標(biāo)簽凸印機(jī)進(jìn)行了改造，以使其適用于UV印刷系統(tǒng)；杭華油墨也于兩年前正式推出UV 161-LED、UV VP-LED等系列油墨，并且已在標(biāo)簽印刷市場進(jìn)行了銷售。一些功率更高的UV LED固化裝置也能對市場上普通型的UV油墨產(chǎn)品進(jìn)行固化，顯示出了強(qiáng)大的固化效率。但受制于燈管長度（長度大于90cm）的限制，目前LED固化裝置在UV膠印機(jī)上的使用尚不成熟。

在傳統(tǒng)UV燈的基礎(chǔ)上，小森公司開發(fā)了新型的H-UV技術(shù)，將紫外燈280nm以下的波長（產(chǎn)生臭氧的關(guān)鍵因素）過濾掉，保留并突出了280～450nm的波長，實(shí)現(xiàn)了紫外燈功率的倍增。該技術(shù)已在膠印機(jī)上進(jìn)行了組裝和銷售。杭華油墨推出的與之適合的UV K-HS及OFS系列油墨產(chǎn)品也已進(jìn)入終端印刷市場。

2.植物油改性UV油墨的可持續(xù)發(fā)展之路

傳統(tǒng)UV油墨的大部分原材料（如聚氨酯、聚酯、環(huán)氧或聚醚等丙烯酸酯，丙烯酸類的單體稀釋劑等）占了配方的50%～70%，全部來自于石油類合成材質(zhì)，油墨本身缺少生態(tài)可持續(xù)性理念。受石化來源日益枯竭的影響，UV油墨的可持續(xù)發(fā)展受到一定挑戰(zhàn)。

植物油基UV油墨大幅度提高了可再生原材料在配方中的比例。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，降低對石油制品的依賴程度。

目前大豆油改性UV油墨（UV SOYA體系）已經(jīng)研發(fā)成功，并受到了歐美地區(qū)一些環(huán)保理念超前的客戶群體的喜愛，這種油墨已經(jīng)在一些兒童玩具類標(biāo)簽上有所應(yīng)用。國內(nèi)票據(jù)印刷用油墨也正在朝著這一方向發(fā)展，部分客戶要求使用UV大豆油系列產(chǎn)品。

3.低遷移性UV油墨之路

低遷移性UV油墨是未來實(shí)現(xiàn)食品包裝印刷的最佳途徑，其使用大分子引發(fā)劑以及自固化反應(yīng)樹脂，選用高純度的稀釋劑和更為環(huán)保的輔料材質(zhì)，能有效減少油墨固化后的遷移。

目前的UV油墨已經(jīng)能夠做到無溶劑揮發(fā)、氣味低等諸多環(huán)保特性，可廣泛應(yīng)用于各類食品的外包裝印刷。雖然這些UV油墨并沒有和食品直接接觸，但固化后UV油墨的化學(xué)成分存在向包裝內(nèi)食品遷移的可能性，甚至是通過食品最終流入人體，對人體造成傷害。例如，2005年底，意大利相關(guān)部門在對雀巢牛奶做常規(guī)檢測的時(shí)候，意外發(fā)現(xiàn)了異丙基硫雜蒽酮（ITX）這一并不存在牛奶成分中的有害物質(zhì)。后來查明ITX居然來源于牛奶外包裝已經(jīng)固化的UV油墨。之后雀巢公司對食品包裝油墨的各種成分進(jìn)行了嚴(yán)格的規(guī)定，并發(fā)布《Nestle Guidance Note on Packaging Inks》（簡稱“雀巢列表”）。杭華油墨也正是受此事件影響，從2006年起禁止使用ITX、BP等易遷移的光引發(fā)劑。

杭華油墨認(rèn)為，使用普通原料配置而成的UV油墨并不能很好地控制其遷移特性，可能導(dǎo)致UV油墨印刷制成的食品包裝對食品的潛在污染。正因?yàn)榇耍既A油墨積極地通過篩選大分子量光引發(fā)劑、高純度的活性單體及自固化反應(yīng)樹脂和符合相關(guān)法規(guī)的顏料色粉，并將這些物料組分的遷移量控制在一個(gè)很小的范圍內(nèi)，研發(fā)出了具有較好發(fā)展前景的低遷移性UV油墨。

綠色印刷是我國印刷行業(yè)實(shí)施的一項(xiàng)戰(zhàn)略舉措，旨在促進(jìn)印刷行業(yè)發(fā)展方式的轉(zhuǎn)變，加快建設(shè)印刷強(qiáng)國的步伐。從某種意義上說，國內(nèi)UV油墨的綠色化、持續(xù)化發(fā)展離不開有責(zé)任的油墨生產(chǎn)廠家的貢獻(xiàn)。我們相信，在印刷產(chǎn)業(yè)鏈各方的努力下，UV油墨定將為我國綠色印刷事業(yè)貢獻(xiàn)更多力量！