摘要:介绍了水性油墨构造、主要成份与环保问题,分析了中国水性油墨工业现状、发展态势、技术创新,同时对水性油墨在印刷中的应用前景与市场展望作了概述。
(Abstract :This article Introduced the water-base printing ink structure, the essential component and the environmental protection question, and analyzed the water-base printing ink industry present situation, and the technological innovation in china , simultaneously it has made the outline to the market forecast.)
关键词:水性油墨,现状,态势,技术创新,应用,展望
引言 水性油墨简称为水墨,水性油墨与油性油墨主要区别在于溶剂的不同,水性油墨以水(45%~50%)为溶剂,VOC含量极低,对环境污染小;油性油墨以有机溶剂(甲苯、二甲苯、工业酒精等)为溶剂。在软包装行业,由于溶剂型油墨均采用挥发性干燥为主的方式,溶剂的沸点越低,就越易挥发并释放出有毒气体污染环境,在印刷完成后其表面也有残留的有毒物质,而水性油墨使用的溶剂是水和从VOC名单中排除的乙醇等,可以大大降低VOC的排放。
水墨构造主要成份由无机(有机)色粉、松香(丙烯酸)树酸、助剂(消泡剂、分散剂、流平剂、稳定剂)和水组成,构造比较简单,投资设备不大,利润率相对比较高,所以目前国内的生产厂家较多,但是产品质量参差不齐,全国各地生产纸箱水墨有一定规模的厂家仅有50家。纸箱水墨类型主要有普通水墨(松香树脂),高档水墨(丙烯酸树脂)和中档水墨(部份松香树脂和部份丙烯酸树脂)。因为高档水墨使用的树脂全部是丙烯酸树脂,所以高档水墨的干燥速度最快、耐水性最高、耐磨性最好、墨色稳定性最高、亮度高、着色力强、不腐蚀版材,但其成本和技术含量都较高。很多水墨厂都以高档水墨作为经济支柱。
近年来,我国对食品的包装也作出了一些规定,“绿色”印刷的地位在我国正得到不断的提高,目前我国软包装方面的水性油墨以35%的用量排在其它印刷油墨之首。
2005年 4月,在杭州举行的油墨会议上,许多专家都提出要求改善油墨的环保性与卫生性,建议在油墨行业标准中增强重金属的控制指标。2005 年7月,兰州某公司薯片塑料软包装的异味问题,再次掀起了人们对环保油墨的关注。
随着人们环境保护意识的提高,迫切需要“绿色”印刷材料的呼声日渐高涨。因此,如何降低油墨的环境污染、如何提高技术创新,成为油墨工业最重要的发展方向,最终为发展我国的油墨工业做出新贡献。所以本文想给读者一个现在的水墨工业现状与了解环保水墨应用前景。
1 中国水性油墨工业现状 我国油墨工业化发展速度很快。产量不断增长,产品品种不断增加,质量不断改善,档次不断提高;中、高档产品所占比例不断扩大,有些产品质量已接近或达到国外同类产品水平。 据国家统计局的数据统计表明,2005年我国的油墨产量为30.23万吨,在2004年的25.79万吨的基础上增长了17.20%;2005年我国油墨的产品销售收入为1,159,729万元,在去年的923,659万元的基础上增长了25.6%。数据表明,我国的油墨市场是发展非常迅速的。
然而由于原材料价格和能源成本的持续上涨,油墨行业利润率不断下降,国内市场竞争日益激烈。同时油墨的环保问题也成为大家关心的问题。
1.1 水性油墨发展回顾
早在上世纪60年代,人们就开始了水性油墨的研究和应用。由于环保的要求和石油原材料的紧张,一些发达国家逐渐限制使用石油产品制造印刷油墨。于是,人们开始着手研究非有机溶剂型油墨,这使水性油墨取得了较大的进步和发展。最初水性油墨主要使用糊精、虫胶、酪素、木质酸钠等物质为水性油墨的连接料,制备的水性油墨主要用于一些低档产品的印刷。
到了60年代末期,随着材料科学的发展,松香、马来酸改性树脂的合成技术成功,取代了酪素、虫胶等材料,成为水性油墨的主要材料,基本能够满足当时的印刷需要。但是这些初级产品依然存在一些弊端,如光泽度差、抗水性不佳、附着力差容易起泡、存放稳定性差等。后来,人们把此阶段生产的水性油墨称之为第一代产品。
到了70年代,由于石油危机,导致油墨用原材料再度十分紧张,同时各发达国家立法控制空气品质,限制有机挥发物(VOC)向大气中排放,对食品、饮料、药品等卫生条件要求严格的包装印刷制品其重金属含量、残留溶剂等进行限制。各国油墨研发人员继续深入研究,制出了溶液型苯乙烯?丙烯酸共聚树脂为连接料的第二代水性油墨。该产品弥补了第一代水性油墨抗水性和存放稳定性差的不足,但是在光泽度和印刷适性方面与溶剂型油墨仍有差距。为此,油墨研发人员在第二代水性油墨的基础上,引进丙烯酸类单体与苯乙烯聚合,研制出一种具有核壳结构和网状结构的聚合物乳液树脂。该系列树脂大大改善了油墨的光泽度和干燥性,促进了水性油墨的发展,使水性油墨不断拓宽与溶剂型油墨的竞争领域。水性油墨进入了一个新的发展时期。
中国水性油墨最先从新加坡引进的,经过多年使用开发出第二代水性油墨。第三代水性油墨是直接进口到中国的。现在我们使用的高档水墨可以说是第四代产品,首先由天津油墨厂研制成功投产,其特点是自行开发树脂或直接使用进口树脂生产。目前我国的水性油墨技术同之前相比已成熟了很多,现在生产的四色墨、网点、叠印和高速印刷纸箱水性油墨,已经基本上能满足大多数纸箱厂的要求。第四代的水性油墨产品成本低,质量也并不逊色于进口墨,深受客户信赖。
2003年底,武汉现代工业技术研究院研制出水性油墨系列产品,具有无毒、无刺激性气味、无腐蚀性、不易燃、不爆、使用安全性好等特点。新型油墨系列可广泛应用于金、银卡纸、铜版纸、白板纸、瓦楞纸、不干胶纸、纸箱、纸品包装袋及书刊杂志的印刷等。2004年初,上海美德精细化工有限公司最新推出了全水性低温热固油墨。该产品的甲醛含量在15ppm以下,符合日本、德国纺织印染环保要求。MD?1002全水性低温热固油墨具有极的遮盖力,质感细腻,能过250目以上的丝网,不堵网,操作方便,油墨颜色可以自己任意调配。该油墨无气味,属于高品质环保型产品。由于过去的热固油墨必须经过高温焙烘,因此常常造成面料变色变形,而这种全水性低温热固油墨完全避免了上述现象的发生。一般对成品热处理可以像普通胶浆印花一样,120度焙烘,1分钟~2分钟即可。该曲墨对针织物具有极好的拉伸性,水洗、于摩牢度达4级以上,在密封阴凉处保障期可达5年。它的最大优点是节约电费,从而大大降低了生产成本。该产品习广泛应用于防水尼龙布除外的全棉、化纤等各种面料。
1.2油墨生产企业的现状
从我国油墨生产企业的现状看,近几年来,与工业发达国家的油墨台资企业发展很快,最早是杭州油墨厂,接着上海、天津,太原,顺德,深圳,济南等地的油墨厂也进行了台资,目前全国有40多家合资企业引进了国外的先进工艺与设备,由于技术力量基础较好,其油墨的产量约占全国油墨总产量的一半以上 。
另外,民营的油墨企业也占据了一定市场,这些企业规模不大,但机制灵活,油墨价格低,销售灵活,适应性很强。我国目前有400多家油墨制造企业,约70:6分布在北京、上海、天津、浙江、江苏、广东、山东和河北等地区.但没有?家个业的产量可以达创全国油墨总产量的10%。
国内油墨企业普遍存在规模小、人才缺乏、资金不足、研发投入低等诸多问题,技术创新能力不强,生产技术落后于世界水平。目前,我国已形成了以上海牡丹油墨有限公司、天津东洋油墨有限公司、杭州杭华油墨有限公司,北大德力科技有限公司为代表的一批油墨生产的骨干企业,为我国油墨工业的技术进步做出了很大贡献。
从油墨产品情况看,为满足印刷市场需要,我国依靠科技进步,不断开发新产品,主要产品是单张纸胶印快干油墨、卷筒纸胶印油墨、凹印油墨、柔印版油墨,丝网印刷油墨,印铁油墨,紫外线固化油墨,水性油墨,防伪油墨等,上述油墨产品不仅品种日趋增多,达到50多种:而且质量也越来越高,有少数企业的油墨已取得了美国潘通(Pontone)油墨颜色标准的特许权。天津东洋油墨有限公司,上海DIC油墨有限公司,浙江新东方油墨集团有限公司、云南红塔粤海油墨有限公司等企业已通过了ISO9000系列质量体系的认证。总的来看,我国生产的油墨大多为中低档油墨,且供大于求,部分高档产品和专用产品需依靠进口。2001年进口油墨达2.47万吨,金额为11.5亿元。
从管理情况看,国内主要的油墨制造企业,均引进了国外先进的工艺技术和生产设备,如瑞士布勒公司生产的珠磨机,斜列式三辊轧墨机及过滤设备等生产线,大大提高了企业的管理水平,推动了油墨企业的技术进步和发展。然而,我国油墨在产量、质量和品种等的总体水平与国外先进国家相比仍有一定差距,在印刷适性方面(如转印性,抗水性和高速印刷适性等)均有不足,产品的一致性还不理想,不能满足高速度、高质量印刷的需要。有的产品仍需要进口。国内生产油墨用原材料在质量,数量和品种上不能与油墨生产同步发展,有的原材料仍依靠进口。另外,特种专用防伪油墨的开发比较缓慢,还不能满足包装印刷、防伪印刷发展的需要,数字印刷所需的电子油墨国内还不能生产。
1.3 水性油墨技术现状
1.3.1水性油墨的技术改造
通过近10年到15年的技术改进,水墨体系已成功解决了大多数原先存在的难点,如难以使用、油墨的储存、基材的局限性以及电晕处理和表面张力等问题,新一代水墨已变初始的劣势为优势,逐步成长和走向成熟。
1. 水墨优势表现
1)水墨具有环境和安全方面的优势 在许多的纸制品进行水墨印刷可设计成低 VOCs或零V0Cs ;
2)水墨具有稳定性和低燃性的优点 水墨因水的低挥发性使之拥有更好的粘度稳定性;
3)新一代的水基产品比溶剂体系易于清洗,使用肥皂水或弱碱性洗液洗刷就可完成印刷机部件的整个清洗工作,从而提高了生产效率。
水墨制造商已经克服了原先存在于水墨体系中的大多数困难,并正在积极努力解决现存的难点。
2.水墨技术应用难点
1)干燥时间仍是水墨应用中最重要的问题,除非印刷机配有足够的干燥设备,否则印刷速度因之而受影响。这也是影响水墨取代溶剂墨进程快慢的最重要因素;
2)由于水墨溶于碱性溶液使得水墨在高磁性环境中应用受到限制;
3)水墨在冷冻食品包装上的应用仍不具有溶剂墨的耐性,尽管距离在快速缩短。
1.3.2水性油墨的技术问题
快干剂水墨在使用过程中由于油墨厂家选用的树脂不同或机器转速过快,可能会造成水墨干燥速度较慢。加快干剂能调整水墨干燥速度达到印刷机转速要求,提高生产效率,其使用比例为2~3%。慢干剂它可以抑制和减缓水墨干燥速度,起到保湿作用,防止油墨在印版或者网纹辊上发生干燥,减少堵版和糊版等印刷故障的发生,使用比例为1~2%之间。
水性油墨的使用范围 在前面介绍水性油墨构造和类型后,接下来我们来谈谈影响水性油墨印刷质量的一些重要因素。在纸葙印刷中,水墨传递和墨量控制是由网纹辊来承担的,为此,一定要根据产品的要求来选择网纹辊,网纹辊网线数约为印刷品线数的四倍,才能获得较好的印刷清晰度和分辨力。
细度是指水墨中色粉颗粒的大小,在生产水墨色浆过程中完成,它是一个很关键的质量指标。生产色浆工艺是否科学、细致对水墨的质量起到绝对作用。在生产色浆过程中最好加入分散剂和润湿剂。一般水墨细度要求在10~25μm之间为佳,过细或过大都会对水墨流动性和流变性产生影响。
粘度是指水墨的稠性,是表现水墨流动的一种指标。粘度过大会造成流动性差、干燥慢;粘度低水墨的流动性好、干燥快、墨层薄、用墨量少。一般普通水墨粘度在50~65/25℃(涂4#杯),高档水墨粘度控制在25~35/25℃(涂4#杯)。如水墨粘度低,则色粉含量要求要高;反之,色粉含量则低。由于粘度直接影响油墨转移性和印刷品的质量,为此,对油墨的粘度控制相当重要。在印刷过程中,粘度过低会造成色浅,粘度高会造成脏版、糊版等现象,所以在难以控制时请加入转移剂,可以提高转移效果,增加色彩鲜艳和立体感。
1.3.3水性油墨的助剂问题
水性油墨中常用的助剂。主要有pH值稳定剂、消泡剂、快干剂和慢干剂等。
1. pH值稳定剂
pH值稳定剂主要是用来调节水墨pH值,水墨的pH值问题,通过各油墨生产厂商向印刷企业推广水墨产品时常被提到,pH值低容易造成油墨结块,pH值高的话其粘度则相对较低。一般在印刷过程中应检测水墨pH值变化,当pH值低于8时,应加入适量的pH值稳定剂,从而使水墨保持良好的印刷状态。欧洲国家水墨的pH值是以中性为标准,pH值调整在8.5时,其流动性、光泽度达到最佳状态,但在印刷过程中(一小时内)由于胺类溶剂的挥发,水墨粘度会迅速增高,光泽度下降,流动性变差,以至会出现大量的不合格产品,如调整pH值,需加入胺类溶剂,而且在印刷过程中(一小时内)要进行不断检测(用酸度计),稍有不慎,废品就会出现,而且整个车间充满了难闻的气味,这样的产品在印刷适性中被视为不良,如水墨的pH值在7~8之间,水墨的稳定性最好,用户可以加入纯净水作溶剂降低粘度,这样不会增加成本,还会使水墨的树脂味道降低。
2. 消泡剂
消泡剂水墨粘度过高、pH值偏低、印刷速度较快和印刷技术人员加水过多,都容易产生气泡。气泡比较大时会出现印刷品露白、上墨量少等现象,严重影响印刷质量。一般建议在水墨中加抑泡剂和表面消泡剂两种混合使用,以解决水墨起泡现象,其使用比例为1~2%。
3. 快干剂
快干剂水墨在使用过程中由于油墨厂家选用的树脂不同或机器转速过快,可能会造成水墨干燥速度较慢。加快干剂能调整水墨干燥速度达到印刷机转速要求,提高生产效率,其使用比例为2~3%。
4. 慢干剂
慢干剂它可以抑制和减缓水墨干燥速度,起到保湿作用,防止油墨在印版或者网纹辊上发生干燥,减少堵版和糊版等印刷故障的发生,使用比例为1~2%之间。
1.3.4水性油墨使用事项
1.不能将水墨与溶剂油墨混合使用。在使用过程中适当补加水,确实需要调整粘度或干燥速度时,适量加入醇类或酯类等助剂。
2.使用前应搅拌均匀然后倒入墨槽,用水适当调整粘度,才可以使用。未使用的应盖好包装桶,不能让水墨在自然中挥发。
3.使用前应检测各项技术指标,特别是色相是否符合自己的要求,若色相偏差较大,请通知水墨厂家进行适当调配,从而避免因色相误差造成双方的纠纷。
4.在印刷过程中由于水的挥发原因,会影响水墨原有的粘度和pH值,需要经常检测粘度和pH值,需要时应适当加入纯净自来水或pH值稳定剂。
5.印刷后残留在印刷设备上的水墨应用清水冲洗,印刷机网纹辊上的墨迹最好用清洗剂进行清洗,以便为下一次印刷服务。
1.3.5走出水性油墨使用误区
并不是所有的水性油墨的使用者都了解粘度原理,很多人会存在这样的误解,认为水墨粘度大就是好的水墨。可以加入很多水、印刷多一些纸箱,降低成本、提高效益。其实,不根据生产设备性能,盲目购买高档水墨,认为有了高档水墨就可以印刷质量好的印刷品,这是非常不切实际、不科学的。
高档水墨最简单的检验标准是是否存在丢色,但是认为不丢色的水墨是高档的,或者认为高档水墨是不丢色的,都不是特别准确的说法。因为丢色问题全世界到目前为止仍是一个难题,还未有哪一家油墨厂能够做出不丢色的水墨。若要求水墨不丢色,唯一办法是采取胶印墨的印刷办法,要么过一层光油,要么过一层PVC。
一件印刷品印刷效果受很多因素影响,比如印刷机、水墨、纸板、技术操作人员和气候变化等。但一旦终端客户反映纸箱有问题,往往一般纸箱厂第一时间会找水墨厂商讨。遇到这种问题其实应该多方面找原因,确实是水墨本身出现质量问题才应采取经济手段处罚水墨生产厂家。
目前水墨价格偏低,利润空间比较小,而纸箱印刷厂对成本控制得比较紧,拼命压低水墨价格,一般水墨厂穷于应付降低成本。未有时间和充足资金开发产品,改善产品质量更好地为纸箱厂服务。其实纸的成本是重点之重点,纸箱厂生产成本绝大部份在纸或纸板上。水墨在一个纸箱品的成本占的比例不到0.01%,花那么多的时间和精力对付水墨价格很不值得。另外,有些水墨厂为了推销服务品牌,送电脑调色机给纸箱厂,纸箱厂认为是拾到一个宝,实际上无形地增加纸箱厂生产成本。
因为它不是万能调色的,目前除了汽车高消费行业烤漆配置电脑调色机之外,其它行业很少购买,作为低值易耗品的纸箱行业是否一定要配置电脑调色机、增加费用开支,可以讲见仁见智,值得深虑。
1.4 水性油墨生产现状
近年来,柔性版印刷在世界范围内飞速发展,在欧美发达国家被认为是“地球上最优秀,最有前途的印刷方式”。美国有95%的柔性版印刷品和80%的凹版印刷品采用水墨。柔性版印刷在我国尚处于起步阶段,目前仅占印刷领域的3%左右。但随着环保包装的逐渐流行,很多烟厂、酒厂、药厂、化妆品厂、儿童玩具类企业,都准备采用柔性版印刷产品包装,柔版印刷在印刷领域的比重将逐步增大,特别是包装印刷领域。在柔性版包装印刷中,国内外绝大部分都采用水性油墨印刷。我国从1995年开始至1998年底,短短几年间引进了130多条组合式柔印生产线,分布在全国20多个省市,国内现有窄幅柔性版印刷生产线近200条,,现在正以每年30台左右的数量递增,而且还有不少用于瓦楞纸彩色印刷的进口高档三色、四色水性油墨印刷开槽机等。
我国平均每省有大小纸箱厂1000多家,如按10%采用水性墨印刷高档纸箱,每家用油墨10吨来计算,每省每年需用水性油墨1000吨左右。预汁到2010年柔版印刷在印刷领域的份额将达到15%左右,年需水性油墨15多万吨。这还不包括柔性版、凹版印刷的其它印刷包装产品所用油墨(目前国内柔性版印刷100%采用水性油墨,凹版印刷80%采用水性油墨)。大力研制、开发、生产高档次的水性油墨已是当务之急,该产品可广泛应用于金银卡纸、铜版纸、山板纸、塑料薄膜、瓦楞纸、不干胶纸、纸箱、纸品包装、书刊杂志等印刷的柔印及凹印领域。
1.5水性油墨的优势与劣势
1.5.1巨大的“绿色”优势
水性油墨由于不含挥发性有机溶剂,大大减少了有机挥发物 (VOC,下同)的排放,从而减轻了大气污染,改善了印刷操作人员的环境,有利于职工健康。它可以完全消除溶剂型油墨中某些有毒有害物质,消除对人体的危害和对被包装商品的污染,改善了总体环境质量,特别适用于烟、酒、食品、饮料、药品、儿童玩具等卫生条件要求严格的包装印刷产品。此外,它不仅可以降低由于静电和易燃溶剂引起的失火危险和隐患,还可以减少印刷表面残留的毒性,而且清洗印刷设备方便。
1.5.2水性油墨存在的问题
不管是进口水性油墨还是国产水性油墨,目前都存在不抗碱、不抗乙醇和水、干燥慢、光泽度差、易造成纸张收缩等弊端。要达到抗碱、抗乙醇、抗水和提高光泽度,只有采用柔性版UV油墨。这样不仅提高了印刷成本,而且增加了印刷工序。如有的啤酒包装自动生产线,使用含碱性的润滑剂,其pH值为9-10,水性油墨承受不了,碰上就掉色。还有夏天南方销售啤酒时不仅要进冰箱,有的还在冰水中长期浸泡,水性油墨则承受不了。
2 中国水性油墨发展态势2.1世界油墨巨头纷纷投资建立油墨基地
自上世纪末以来,随着中国油墨行业一直处于高速发展的态势,油墨产量一直居世界第四位。尤其加入WTO以后,我国油墨工业正面临着激烈的竞争,世界油墨巨头抵挡不住中国市场的巨大诱惑力,纷纷在中国建立和扩大自己的生产基地如日本太阳油墨株式会社2003年在苏州建立年产3000吨的油墨厂,成为该公司继美国、韩国、我国台湾省之后的第四个海外生产基地;2004年,美国富林特油墨有限公司在北京大兴合资兴建的富林特油墨(北京)有限公司正式投产,主要生产新闻用油墨,并将成为热固油墨的混合中心;日本大日本油墨化学工业株式会社(DIC)独资在江苏南通兴建有机颜料和印刷油墨工厂外;在我国兴办的油墨生产厂还有上海DC油墨有限公司、深圳深日油墨有限公司、太原高氏劳瑞油墨化学有限公司、广州(高氏)油墨有限公司,深圳高氏劳瑞油墨有限公司和云南迪爱生油墨有限公司等。日本东洋油墨株式会社(TOYOINK)在中国先后投资兴建了江门东洋油墨有限公司、天津东洋油墨有限公司、上海东洋油墨有限公司、珠海东洋油墨有限公司、东洋油墨(深圳)有限公司等。2004年,在中国投资新建的上海东洋油墨制造有限公司已正式开业;日本阪田油墨株式会社(SakataINk)在中国建立了生产胶印油墨的茂名油墨厂和主要生产平版油墨、金属罐印刷用油墨的南沙油墨厂,2004年又在上海投资兴建了年产3600吨的阪田油墨(上海)有限公司,产品以凹印油墨为主。
2.2积极应对标准化和环保化与技术创新
外资的大举进入,使得中国油墨产业的生产能力空前提高,但同时也对国内中小型油墨企业带来很大的冲击。如何在残酷的市场中立于不败之地,已成为摆在国内油墨制造企业面前的一个严峻问题。要想与国外油墨巨头竞争和抗衡,国内油墨企业必须了解自身的优势和弱点,扬长避短,积极参与竞争把握机会,学会与国外油墨巨头进行合作,共同创新;尝试着拓展国际市场,特别是第三世界国家的市场;进一步增强“标准化和环保化”意识,要与ISO9000质量体系接轨,在拓宽国内油墨市场的同时,打入国际市场,逐步以环保型和节能型的油墨产品职代老产品;要增强行业内油墨用颜料树脂和助剂等产品的配套能力;要不断加强对油墨人才的技术培训,提高专业素质,以适应采用国外多种先进设备,产品的技术标准和高自动化生产的技术要求。加强技术创新,管理创新和制度创新,提高管理水平,逐步实现规模扩涨,进一步提高市场占有率。
2.3水性油墨工业化的发展方向与趋势
国内的油墨工业必须抓住机遇,迎接挑战,走水性油墨工业化的发展方向,总目标是向着“高速,多色,快干,无污染、低消耗和标准化”的方向发展;要提高油墨产品对印刷工艺和印刷质量要求的适应程度,提高其科技含量,特别是要适应包装印刷品正向着高技术,多品种,色彩鲜艳,注重美观和艺术性发展的需要,优化产品结构,研制更多的高质量的印刷油墨;今后大中小型油墨制造企业都要进一步深化改革,优化组合,朝着合理规范的方向发展,为发展我国的油墨工业做出新贡献。
3 中国水性油墨技术创新
目前,我国处干短缺或空白的油墨都属干高科技油墨,各种水基油墨、无水胶印油墨,食品包装油墨,胶印耐晒油墨、特种防伪油墨,无芳热固胶印油墨等,急盼油墨科技开发人员技术创新、科技开发。
现在中国在油墨方面还没有严格的环保法规,但正像中国涂料行业一样,油墨方面的环保法规迟早要出台。无挥发性有机物质(VOC)油墨和水性油墨已经在每一个油墨制造商的脑子里或者正在实验室里进行试验,以便当环保法规出台的时候可以迅速投放市场。另外,要认识油性油墨的危害性与石油危机及油墨能耗带来的严重性才能使水性油墨技术创新工作步入正确轨道,下面(见3.2)举例了近几年国内油墨企业水性油墨技术创新成果一览。
3.1 油性油墨的危害性
油性油墨是印刷业中最大的污染源,2004年世界油墨年产量大约在350万吨。溶剂型油墨平均占30~40%,而每年全世界由油墨带来的有机溶剂的用量高达100万吨以上,此外,油墨中还含有对人体危害较大的重金属元素。
3.1.1对人体的危害
印刷油墨是由连接料、填充料、助剂等物质组成,其中有机颜料中含有铅、铬、汞、铜等金属元素,具有一定的毒性,不能用于食品包装,个别颜料含有联苯胺,有致癌成份,应严禁使用,连接料中含有40~50%左右的有机溶剂,长期接触会损害人体的皮肤,空气中有机溶剂含量高被动吸入对呼吸系统造成疾病还可能引起慢性中毒。这些材料对人体健康有很大的害处。
3.1.2对环境的影响
油性油墨中溶剂的挥发造成大气污染,主要是液体油墨中使用较多的有机溶剂,这些有机溶剂还会与空气中的一些气体发生化学反应,产生臭氯及烟雾,严重污染空气,对各种植物的生长影响较大,破坏生态平衡,应引起全社会的重视。
3.2水性油墨技术创新成果一览
3.2.1水松纸用水性油墨
武汉大学印刷与包装系最近成功开发出了应用于水松纸印刷的水性油墨,该油墨使香烟更安全和环保。该水松纸用水性凹版纸张油墨的配方采用科学的正交法设计理论,选用水性高分子树脂、国外的先进助剂和水,辅之以特殊的生产工艺研制而成的。
3.2.2高亮水光性油墨
传统的水性油墨普遍存在干燥速度慢、光泽度低,易造成纸张收缩等弊病,已不适应当今高速发达的印刷工业需要,武汉工业技术研究院研制成功的高亮水光性油墨产品,具有无毒、无刺激性气味、无腐蚀性、不燃、不爆、使用安全性好、浓度高、性能稳定、印刷适应性好、附着牢度高、干燥快、耐水、耐碱、耐乙醇和抗磨性能优良等特点。该产品已被国家专利局受理为发明专利(001144 381.6),并通过了国家油墨质量检测中心检测鉴定,可广泛应用金、银卡纸、铜版纸、白板纸、瓦楞纸、不干胶纸、纸箱、纸品包装袋、书刊杂志等印刷的柔印及凹印。
3.2.3抗菌型水性油墨
温州威博尔实业有限公司2005年6月成功开发出具有自主知识产权的高品质抗菌型水性油墨。目前,该项目成功融资1000万元,并在温州高新技术产业园区孵化器实施产业化。据专家介绍,抗菌型水性油墨的技术性能指标比进口水性油墨的性能更优,完全能替代进口产品,市场前景广阔。
3.2.4水性复合塑料油墨
瑞龙公司的新型水性复合墨经过一年多的时间已研制成功。该技术已得到有关部门的评价,填补了我国水性复合墨的空白。经检测,其复合后的剥离强度和溶济型油墨一样。
3.2.5环保凹印水性油墨
北京英科凡化工产品有限公司经过三年多的研发后,正式推出WE型塑料薄膜凹版水性油墨。该产品以水为主要溶剂,以多种高分子聚合物为成膜物质,配以高级有机颜料、无机颜料和多种助剂精心配制而成。它符合环保要求,在表面张力达到36~42达因/厘米的BOPP、PE、PET等塑料薄膜上有良好印刷性能和附着牢度。经彩印包装厂在BOPP膜上以70米/分的速度实际印刷后表明,其印刷效果和性能可以达到以芳烃为主要溶剂的同类产品水平。
3.2.6水性UV凹印树脂
中山市中侨涂料粘胶有限公司的重点项目,历时两年开发的水性UV树脂研制成功。该树脂成膜透明柔软,光固化速度快,耐摩擦力强,对金属铝、纸等的表面有极佳的附着力,无毒无味,环保不燃,固含量78%,外观全透明至微黄粘稠液体状,使用时不再需要添加单体和引发剂,粘度调整可用水或乙醇任意稀释,适合深加工成水性UV光油、水性UV柔印油墨、水性UV凹印油墨、水性UV丝印油墨。
3.2.7烟标印刷用水性油墨
随着全球对环保事业的重视,劲嘉集团推出了环保烟标的印刷,与油墨供应商共同开发的水性油墨已成功投产,开启了国内烟标印刷环保事业的新纪元。劲嘉集团为了提高环保水平,满足了客户的需求,在国内领先开发水性油墨烟标印刷,彻底改变油墨的性能,以水、酒精作为稀释剂,大大节省了溶剂的费用,首先劲嘉集团为福建龙岩卷烟厂提供的“新款豪情七匹狼”,成为国内水性油墨在烟标印刷的领头羊。
3.2.8水溶性油墨废水处理
水溶性油墨废水处理是印刷纸箱行业一个普遍的技术难题, 南京科环环境系统工程有限公司针对这一难题组织技术攻关,成功研制开发出一套用于处理各类水溶性油墨污水处理一体化设备,使各类印刷纸箱行业的水溶性油墨废水处理达到国家一级排放标准,该技术已于目前正式进行工程化应用,工程达到各项预定的设计技术指标。
4中国水性油墨应用前景4.1水性油墨的应用前景
水墨对柔性包装市场已产生巨大的影响。据NAPIM美国工业报道,水基柔版油墨占包装市场的37%。水墨已拥有特定的巨大市场,如在窄幅标签印刷工艺具有绝对优势,其他应用包括折叠纸板、食品杂货袋、商品储存袋、多层纸袋、瓦楞纸板以及信封的水性柔版印刷。 正如太阳化学公司的技术市场部经理 Mr .Darryl Sagraves 曾指出:水墨的应用在这些“易得市场” 已经拥有绝对的优势,还将会有更显著的增长。
4.2水性油墨的应用概况
从印刷方式上看,水性油墨目前对胶印还不适用,其最主要的应用领域是柔性版印刷与凹版印刷。
4.2.1在柔印领域的应用
我们知道,柔印与凹印产品大多数是包装产品,其中食品包装、烟酒包装、儿童玩具等卫生条件要求严格的包装印刷品占相当大的比例,因此,迫切需要“绿色”印刷材料,而水性油墨无疑成为最佳的选择之一。在全世界掀起的“绿色革命”浪潮的冲击下,柔印发展很快,最主要的原因是柔印绝大多数都采用水性油墨,具有优良的环保性能,符合现代包装印刷的发展趋势。在美国有95% 的柔印产品采用水性油墨,在日本,70% 柔性版用于瓦楞纸板的印刷,其中95% 都已使用水性油墨。在我国,柔印占的比例与日俱增,国内现有窄幅柔版印刷生产线近200条,年需水性油墨10多万吨。
4.2.2在凹印领域的应用
水性凹印油墨于20世纪70年代就广泛应用于包装纸、厚纸板纸盒的印刷中,由于纸印刷中蒸发干燥与吸收干燥较好,因此水性油墨的干燥问题比较好解决,普及的也较早,在美国有80% 的凹版印刷品采用水性油墨。另外,从整体上看,水性凹印油墨迟迟得不到进一步普及的一个重要原因是凹印速度和印刷质量与凹印干燥机的性能之间的矛盾没能得到解决。
4.2.3在网印领域的应用
目前已经大量使用水性网印油墨的国家有瑞典、德国和美国。自20 世纪80 年代以来,国际上已开发出织物、纸、PVC、PS、铝箔及金属上网印的有光和无光水性油墨。我国的网板印刷发展速度很快,而网印水性油墨的研制开发及普及的进展速度却较缓慢。值得欣慰的是,我国在网印水性油墨研发上已引起人们的关注,经过几年的努力已取得一些成果。据报道,我国在纸张和塑料等承印材料上已经应用了网印水性油墨。
5 中国水性油墨市场展望5.1国内水性油墨采购地区分布及展望
据相关数据统计显示水性油墨的主要采购能力集中在华南地区和华东地区,2001年~2004年累计华南地区水性油墨采购比例为41%,华东地区采购比例35%,华北地区采购比例14%,其他地区采购比例10%。预计2006年底,华南地区增长到50%,其他地区上升到13%,而华东和华北地区也会有明显上升。而且2001年~2004年水性油墨基本上以国产为主,主要原因是国产水性油墨质量已基本过关,可以满足纸箱印刷的要求而且价格上占有绝对的优势,因此企业大部分选择了国产油墨。预计到2006年底,水性油墨的产地仍以国产为主,但华南地区除外,该地区以进口产品为主,比例为55%。
国内水墨厂家占据着瓦楞纸箱的80%的市场分额,在国内具有一定规模的知名厂家有:广东肇庆天龙油墨、东方水墨、上海世傲、山西精华科工贸等;合资、外资的油墨厂家:天津东洋油墨、富林特油墨、太平洋油墨是瓦楞纸箱行业中水墨产品以及产量非常优秀的厂家。另外,随着柔性版应刷的不断发展,许多小规模的水墨厂相继成立,对水墨市场的竞争造成一定冲击,但是用户选择一般会主要以厂家的技术实力、产品的质量以及信誉度为衡量标准。
5.2水性油墨市场未来的前景预测
环保型水性油墨目前最主要的应用领域是柔性版印刷与凹版印刷,而这两种印刷方式的产品大多数是包装产品,其中食品包装、烟酒包装、儿童玩具包装等占有相当大的比例。在柔性版包装印刷中,目前国内外绝大部分都采用水性油墨印刷。柔性版水性油墨的广泛应用,是柔性版印刷得以迅速发展的重要因素之一。
随着我国加入WTO和人们环保意识的加强,先进的醇溶性和水溶性油墨等环保油墨将呈快速增长势头。有关专家预测近几年内,国内市场对水性凹版油墨、水性柔版油墨特种油墨等产品的需求将呈现上升趋势。以下是国内市场对各种水性油墨产品的需求概况。
1.水性柔版油墨:今后市场需求量为稳中有升,但幅度不会太大,将会以5%~6%的速度增长,所占的比例在40%~45%,其中轮转胶印油墨增长速度将会更快些。
2.水性凹版油墨:总的情况是处于平稳状态,但其中的塑料油墨里印和表印属上升趋势,这与国际趋势不同,因为这里涉及到环保回收等方面问题。
3.水性网印油墨:预计未来丝网印刷仍将保持较快的发展速度,技术水平会逐步提升,产业规模会进一步扩大。据权威人士预测,未来世界丝网印刷产值在全部印刷生产总产值中所占比例将从80年代的5%上升到10%。毫无疑问,中国网印正在孕育更大的发展空间和潜在市场。预计到2008年,中国将成为世界上最大的水性网印油墨市场,我国丝网印刷今后将向深度、广度发展。“深”就是向更高的水平发展,国际丝网印刷界早已广泛应用计算机设计、制版、电子刻绘等先进技术,而我国对这些新科技尚处于研究试用阶段;“广”就是开发新的丝网印刷产品,如室外大型丝印广告等。
4.水性油墨目标:适应多色、高速、快干、无污染和低消耗的需求,改善柔性版油墨等产品的质量,提高对现代印刷工艺的适应性和产品稳定性,积极开发目前国内仍处于短缺和空白的各种水基油墨、无水胶印油墨、食品包装水性油墨和耐晒油墨等品种。
5.3国产水性油墨市场的特点
在我国瓦楞纸箱印刷水性油墨使用是非常广泛的,因此我们主要来看看水性油墨的价格情况。进口的性能比国产水墨的要好,但是价格要高出许多,因此现在多数纸箱企业选用国内的水墨产品。 目前,市场上国产水性油墨它们的主要区别是生产使用的连接料/颜料的不同。高档的产品:连接料是进口丙烯酸树脂;特点是①印品色泽鲜艳、纯正、色彩还原性强;②墨层细腻、网点清晰、层次丰富、图案立体感强;③实地印刷流平性好、叠色均匀、无针孔现象;④油墨干燥速度快、彩套印效果好、具有优异的高速印刷适应性。中档的产品:连接料是松香改性树脂和苯丙聚合树脂混合;特点是印品色泽鲜艳、纯正、色彩还原性强 。
6 结 语
综上所述可以看出,国内自主创新的水性油墨是一种非常有前途的,在柔性版印刷、凹版印刷与网板印刷有着非常的应用前景。尤其是环保凹印水性油墨与水性UV丝印油墨,目前尚处于研究阶段或正在走向工业化应用阶段其基础和应用研究方面还有许多工作有待于进一步探讨。
参 考 文 献[1] 余爱农,张庆.精细化工制剂成型技术.北京.化学工业出版社
[2]余振华.环保型水性油墨的研制、开发与市场展望.河北化工2002.2
[3] The 7th China Shanghai International Printing and Packaging Industry Exhibition in 2005
[4] 童忠良.无机纳米复合高分子材料的制备,杭州化工,2002年(1),5~
作者简介:崔春芳(1955-),女,研究员,从事纳米涂料、油墨、纳米磁性材料产品的研发工作, “50~100t/a纳米水性油墨工业化生产及应用研究”、“纳米zno粉体的制备技术”、 “纳米SiO2粉体制备新工艺”、 “液相合成纳米氧化铁红粉体的生产方法”等10多项国家发明专利、合作编著书三部;核心刊物论文10余篇,原中科院物理所,现任北京昊华世纪化工应用技术研究院副院长。电话:010-63787485