UV油墨最新4大发展方向,你支持哪一个?

时间:2020-09-30 来源:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

站在今天这个时代,我们会觉得很热闹,各种油墨新技术、新工艺以及新印刷设备不断涌现出来。随着印刷行业规模越来越大,油墨及印刷行业绿色化的呼声也比几年前高了许多。在各行各业均要实现绿色可持续化发展的理念下,我们印刷油墨行业的发展趋势如何? 

 

 

回顾油墨行业发展历史

 

 

回顾油墨行业几十年来的历史,我们发现它其实是印刷行业发展的“附庸”。今天的印刷行业,从印刷的实现方式来区分,分为胶印、凸印、网印、柔印、凹印以及数字印刷(喷墨为主)等5个大类。与之就形成了对应的5大油墨品类,如表1所示。

 

表1 5大油墨品类特性对比

 

应该说,为了匹配不同印刷方式,才有了适应于各类印刷机型的油墨品类。从基础物性上看,不同品类油墨具有不同范围的黏度,从最稠的胶印油墨到最稀的喷墨印刷油墨,怎么降低油墨体系的黏度以适应于不同印刷设备,成为油墨制造的一项核心内容

 

工业化的发展必然是实现成本最低化及生产效率最高化的原则,所以有机溶剂(沸点低于250℃,可产生挥发性有机化合物VOCs)当仁不让地成为了油墨最具性价比的“稀释剂”。油墨与印刷行业的VOCs污染性问题随之而来。

 

非100%固化体系的各类油墨无法有效减少VOCs的污染问题。而我国印刷市场仍以凹印和胶印为主,使我们整体印刷行业成为继石油炼化、电煤、汽车尾气、涂料等行业之后的第五大污染源。国外统计表明,每年大气中的有机挥发物排放大约有2%是印刷行业造成的。

 

近年来,国家对于VOCs管控和治理提出了更高的要求,部分重点省市区发布了各类VOCs排放与管控法规。今年颁布实施的GB 38507-2020《油墨中可挥发性有机化合物(VOCs)含量的限值》等法规,明确要求各类油墨必需符合相关限量标准,为行业的规范化、绿色化发展奠定了基础,如表2所示。

 

表2 油墨中可挥发性有机化合物含量的限值

 

 
 
 

从油墨组成原材料角度来看,目前实现真正意义上的VOCs零排放的只有紫外光(UV)固化油墨、电子束(EB)固化油墨、植物油基胶印油墨、纯水性柔印油墨等少数种类,整体产量占比不足油墨总量的10%。

 
 

 

✦ 从使用角度来看,EB油墨的固化设备具有特殊性,体积庞大、需屏蔽罩和纯氮气保护,国外主要应用于印铁涂层或少量食品包装印刷领域。

 

✦ 纯水性柔印、凹印油墨,主要应用于纸类包装机书刊印刷,诸如肯德基、麦当劳的产品纸及外包装等,在非吸收性材料的印刷领域,印刷速度受到很大限制,印刷效果也无法与胶印抗衡。

 

✦ 水性喷墨墨水可印刷部分非吸收性材料,具有一定的市场前景,目前主要受制于成本压力。

 

✦ 植物油基胶印油墨采用氧化结膜干燥,以印刷吸收性纸张为主,诸如书籍、食品外包装等领域,其在干燥速度方面远达不到同类UV油墨水准。

 

✦ 更为关键的是,UV油墨可以应用于胶印、凸印、网印、柔印、凹印及数字喷码等所有的印刷设备,形成全系列的产品覆盖。

在20世纪70年代,欧洲率先将紫外光固化技术(简称“UV固化”)引入到油墨领域,开创了能量固化型印刷的新纪元,至今已有40余年历史。90年代开始,UV油墨以及UV印刷作为新兴技术陆续引入国内市场,迅速发展成为印刷行业增长最快的领域,长期以来占据着印刷行业的“高端位置”。

 

UV油墨相对于传统的热固性、氧化结膜性及挥发干燥性等类型的油墨,不需要使用任何有机溶剂作为稀释剂,百分之百固含量。UV油墨的出现,第一次从组成体系上面解决了困扰油墨百年来的VOCs难题

 

所有油墨干燥的本质是从液态转变成固态,在印刷后完成“相变”成膜,这个过程一般是能量吸收的过程。按照节能环保的趋势,油墨干燥方式从风、热及氧化结膜等慢干燥方式,向更高效的UV光固化方式进行转变。因此,高效率和极低VOCs的特性,造就了UV固化技术在印刷领域的发展是必然的。如表3UV油墨所具备的4大特性。

 

表3 UV油墨特性

 

 

UV油墨的绿色化发展方向

 

 

现阶段,油墨及印刷的UV光固化技术是解决VOCs污染的最佳路径,尤其是LED-UV技术的普及和LED-UV油墨的大规模上市,为印刷行业实现真正的绿色环保化提供了可靠支持,但这并不表明UV油墨绝对绿色环保。

 

传统UV油墨的原材料大部分来自于石油类合成材质,总量可以占油墨配方的50%~70%,这导致油墨本身缺少生态可持续性。在石化资源日益紧张甚至枯竭的当下,UV油墨的可持续发展受到一定挑战。

 

未来,UV油墨将主要有以下4个方面的可持续绿色化发展方向。

 

01

 

UV植物油基油墨

 

转基因技术在全球范围的广泛应用,使植物油大量供应且质量更加稳定,价格也随之大幅下降。因此,植物油成为聚合物材料合成领域中最有希望替代石油的原料之一。

 

植物油基油墨通过使用可再生原料,诸如松香、大豆油、桐油等,一方面降低了产品成本,有效增强了生物资源利用率;另一方面提高了油墨及印刷品的生物可降解性能,有效降低了对石油制品的依赖程度。

 

目前以杭华油墨为代表的企业,先后成功开发了大豆油改性UV油墨,即UV SOYA体系的油墨,已成功应用于儿童玩具类标签上,受到欧美地区一些环保理念超前的客户群体的推崇。

 

02

 

无水UV胶印油墨

 

无水胶印采用硅胶拒油的原理,与有水胶印相比去掉了“润版液”的因素,绿色环保性能提升一大步。

 

 
 
 

无水胶印油墨由于去掉了润版水的因素,既减少了对环境的污染,也使印刷产品的网点饱满、图文色彩鲜艳光亮、网点变形小、网点和阶调再现性优于PS版印刷。

 
 
 

 

国际上无水胶印新技术、新材料飞速发展,对无水胶印的使用也在不断增加,越来越多的客户关注此市场,并不断进行投入创新。

 

03

 

低迁移性抗菌UV油墨

 

低迁移性抗菌UV油墨在食品包装领域取得了低迁移突破。UV油墨中或多或少地含有低分子物质,尤其是光引发剂存在迁移性风险。为了UV油墨产品及相关UV印刷品达到食品包装抗菌、低迁移性要求(抗菌率>99%,特定迁移性达到10ppb水准),彻底解决UV印刷最后一公里的绿色环保问题,杭华油墨采用非溶剂法合成的树脂、丙烯酸单体,以及大分子引发剂和抗菌材料制备低迁移性的抗菌UV油墨。

 

04

 

LED-UV低能耗油墨

 

LED-UV低能耗油墨在LED胶印、凸印、柔印及凹印领域广泛应用。LED-UV技术的出现进一步提高了光固化的节能及环保性,促进了UV油墨在传统印刷领域的发展。

 

LED-UV印刷系统与传统UV印刷系统相比,具有以下几点优势:

 

(1)LED固化装置耗电量低,能耗只有传统汞灯的20%左右,有效地减少了CO2的排放;

 

(2)相较于汞灯,LED固化产生热量少,适用于对热敏感的材质印刷;

 

(3)LED灯是普通汞灯寿命的10倍以上,大幅降低了传统紫外光源更换频度,极大降低了耗材费用;

 

(4)LED灯可做到瞬间开启或关闭,无须预热及降温时间,生产作业效率得到提高。因此,LED-UV印刷系统的发展进一步增强了印刷业对环境的友好性。

 

2017年以来,杭华油墨与国内合作厂家合作开发的高聚光型、高功率LED-UV固化系统,在单张纸胶印印刷领域,开创了一条新的环保印刷道路。其新开发的LED-UV油墨具有环境友好(符合HJ 2542等环境标志产品认证要求)、节省能耗费用、产生热量少等优点,是未来10年UV印刷需要发展的关键技术。

 

绿色环保可持续发展成为全行业发展的大方向,其中绿色强调对环境及人体的保护,减少污染;节能强调对资源、能源的节约。我国每年70万余吨的印刷油墨总产销量中,UV油墨及相关辅助产品(UV涂布光油等)不足5万吨。

 

随着近年来环保法规的制定和落地,部分高污染印刷方式,通过过程管控和终端治理,绿色环保性比以往有了明显提升,但过程管控和终端治理,必须要有相当大的设备投入、有效管理和日常监督才能行之有效,否则也只能停留在表面。

 

因此我们认为,UV油墨技术和成本的创新突破是实现各印刷领域绿色化发展的关键性内容,也是UV油墨自身可持续发展的必然。

 

作者|杭华油墨股份有限公司  韩海祥  黄 岚