Saf Bitkisel VOC OLMAYAN Ofset Baskı Mürekkebinin Tasarımı, Geliştirilmesi ve Araştırılması
Dünya genelindeki ülkelerin çevre koruma gereklilikleri arttıkça, baskı endüstrisi ve basılı ürün kullanıcıları, basılı ürünlerin çevresel performansına yönelik daha yüksek gereksinimler öne sürüyor. Bu durumda orijinal madeni yağ sistemli ofset baskı mürekkebi, yüksek VOC emisyonları ve baskı uyarlanabilirliğindeki birçok sorun nedeniyle yerini yeni ve daha çevreci mürekkeplere bırakacaktır. Dünyanın çeşitli ülkelerindeki ana akım mürekkep üreticileri, çevre dostu mürekkep pazarını ele geçirmek amacıyla çevre dostu mürekkepler üzerine araştırma ve geliştirme çalışmalarını artırmış ve çevre dostu ürünlerini başarıyla pazara sunmuşlardır. Çevre dostu mürekkeplerin gelişimi bu nedenle her zamankinden daha hızlı bir gelişme eğilimi göstermiştir. Mineral yağ bazlı geleneksel mürekkeplerden soya yağı mürekkeplerine ve ardından %100 saf bitkisel yağ mürekkeplerine kadar ofset baskı mürekkepleri, yüksek teknoloji içeriği, yüksek bitkisel yağ içeriği ve ultra düşük VoC emisyonları doğrultusunda gelişiyor. Saf bitkisel yağlı mürekkepler, mükemmel çevresel performansları ve mükemmel baskı uyarlanabilirlikleri ile geleneksel madeni yağlı mürekkeplerin ideal bir alternatifi haline geliyor. Ancak şu ana kadar dünyadaki ana mürekkep üreticileri arasında Japonya'da DIC ve TOYO, Amerika Birleşik Devletleri'nde Sunchemical ve Çin'de Ceres gibi yalnızca birkaç büyük mürekkep üreticisi saf bitkisel yağlı mürekkeplerin üretim teknolojisinde uzmanlaştı. diğerleri ise halen soya fasulyesi ofset mürekkebi aşamasındadır.
Ülkemin mürekkep endüstrisindeki mevcut çevre dostu ürünler yalnızca iki türdür: aromatik içermeyen mürekkep ve soya fasulyesi ofset mürekkebi, üçüncü tip VOC olmayan mürekkep ise yeni başlıyor. Ayrıca, Çinli mürekkep üreticileri tarafından sağlanan soya fasulyesi ofset mürekkeplerinin çoğu yalnızca belirli belirli kağıtlara baskı için uygundur. Emiciliği zayıf ve pürüzlü yüzeylere sahip kağıtlar için (mat kuşe kağıt, hafif kuşe kağıt, ahşap damarlı kağıt vb. gibi), zayıf kuruma, arkaya kolay yapışma ve kolay kirlenme gibi sorunlar vardır. Kağıda uyum sağlama yeteneği sınırlıdır. soya fasulyesi ofset mürekkebinin daha fazla tanıtımını etkileyerek soya yağı mürekkebini piyasada zor bir duruma soktu.
Bunun nedeni, soya fasulyesi yağının yarı kuruyan bir bitkisel yağ olması, soya fasulyesi yağı moleküllerindeki çift bağ içeriğinin nispeten düşük olması, reaksiyon aktivitesinin düşük olması, oksidasyon reaksiyonunun yavaş gerçekleşmesi ve soya fasulyesinin bağıl moleküler kütlesi ve moleküler hacmidir. yağın kendisi mineral yağdan daha büyüktür ve kağıt üzerindeki nüfuz etme hızı nispeten düşüktür, bu da mürekkebin zayıf kurumasına neden olur. Özellikle mürekkebe eklenen miktar %20'yi aştığında mürekkebin kuruması ve sabitlenmesi önemli ölçüde yavaşlıyor, bu nedenle şu anda Çin'de mevcut olan soya yağı mürekkebinin kalitesi tatmin edici değil. Bu makale, saf bitkisel yağlı mürekkebin tasarım sürecini ve deneyde karşılaşılan sorunları analiz etmekte ve buna uygun çözümler önermektedir.
1.Çevre Dostu Mürekkep Çeşitleri
1.1 Aromatik içermeyen mürekkep
Aromatik içermeyen mürekkep, solvent olarak aromatiklerin uzaklaştırıldığı mineral yağı kullanır.
Aromatiklerin kütle oranı ≤%1'dir ve bu da çevrenin korunmasını sağlamak için Voc emisyonlarını azaltır. Ancak madeni yağlı mürekkep sistemine ait olduğundan mürekkep performansı düşüklüğü sorunu halen devam etmektedir.
1.2 Soya yağı mürekkebi.
Soya yağı mürekkebi, Amerikan Soya Yağı Mürekkebi Birliği'nin gereksinimlerini karşılar. Ofset tabaka beslemeli mürekkep için soya fasulyesi yağı kütle oranı ≥%20'dir ancak yine de bir miktar mineral yağ içerir. Bu mürekkebin genel mürekkep özellikleri geleneksel mineral yağlı mürekkebinkinden çok daha iyi olmasına rağmen, soya fasulyesi yağı yarı geçirgen bir bitkisel yağ olduğundan, içeriği yüksek olduğunda mürekkebin yavaş kuruması, kolay yapışması gibi sorunlar yaşanacaktır. arka taraftadır ve kirlenmesi kolaydır.
1.3 Saf bitkisel yağlı mürekkep
Bu mürekkebe aynı zamanda VOC OLMAYAN mürekkep de denir. Çözücü olarak %100 bitkisel yağ kullanır ve mineral yağ içermez, dolayısıyla VOC emisyonları son derece düşüktür (≤%1). Ofset mürekkeplerin en çevre dostu türüdür. Mürekkebin mükemmel performansı vardır, süper parlaktır ve çabuk kurur.
2 Yaygın sorunların ve çözümlerin analizi
2.1 Kurutma sorunu
Soya fasulyesi yağı ve bitkisel yağın kurutulması, soya fasulyesi yağı mürekkebinin yavaş kuruması sorununu gerçekten çözebilir, ancak uygun bitkisel yağın nasıl seçileceği, sorunu çözmenin anahtarıdır. Birçok mürekkep tasarımcısı bu sorunu çözmek için keten tohumu yağı ve soya fasulyesi yağı kullanmayı tercih ediyor ancak kuruma etkisi hala çok ideal değil. Yazar, çeşitli kuru bitkisel yağların yapısını analiz etti ve deneysel karşılaştırmalar yaptı ve tung yağı ve soya fasulyesi yağı kullanmanın etkisinin, keten tohumu yağı ve soya fasulyesi yağından çok daha iyi olduğunu buldu. Keten tohumu yağının ana bileşeni linolenik asittir [9,12,15-oktadekadienoik asit, CH, (CH2CH =CH), (CH2), CO00H, moleküler formül C: gH302'dir. Tung yağının ana bileşeni elaurik asittir [9,11,13-oktadekadienoik asit, CH,(CH2); (CH = CH);(CH2), CO00H, molekül formülü de C:gH02'dir. Mürekkep endüstrisinde bitkisel yağın kuruma performansını ölçmek için kullanılan geleneksel yöntem, bitkisel yağın iyot değerini ölçmek ve bitkisel yağın kurutma performansını iyot değerinin büyüklüğüne göre değerlendirmektir. Tung yağı asidi ve linolenik asit birbirinin izomeridir ve ikisinin iyot değerleri birbirine yakındır, bu nedenle daha fazla insan soya fasulyesi yağıyla birlikte kullanmak için kurutma yağı olarak düşük fiyatlı ve biraz daha yüksek iyot değeri olan keten tohumu yağını tercih eder, ancak bunu göz ardı edin iyot değeri yalnızca moleküldeki çift bağların sayısını karakterize edebilir, ancak çift bağların konumunu ve reaksiyon aktivitesini karakterize edemez. Linolenik asit konjuge olmayan bir trienoik asittir, tung yağı asidi ise konjuge bir trienoik asittir. Tung yağı asidinin havadaki reaksiyon aktivitesi, linolenik asitten çok daha yüksektir. Bitkisel yağları havada kuruturken mekanizması kendi kendine oksidasyon reaksiyonudur. Kendi kendine oksidasyon reaksiyonu esas olarak serbest radikal reaksiyonunu ve zincir reaksiyonunu içerir. Ana adımlar reaksiyon denklemleri (1) ila (4)'te gösterildiği gibidir:
Başlangıç aşaması:
RH+X.一+R●+HX (1)
Zincir transferi (veya zincir büyümesi) aşaması:
R. +O2-→RO2● (2)
RO2"+RH- +RO2H+R ● (3)
RO2H-→RO. +0H.- +Oksidasyon bozunma ürünleri (4)
Başlatma aşamasından sonra, eleostearik asidin serbest radikalindeki tek elektron, konjuge çift bağ ile bir p-π konjuge sistemi oluşturabilir, böylece başlatma aşamasında reaksiyon enerji seviyesini büyük ölçüde azaltır, reaksiyonun gerçekleşmesini kolaylaştırır ve reaksiyonu hızlandırır. Oksidasyon reaksiyon hızı. Linolenik asitle aynı kendi kendine oksidasyon reaksiyonuna ek olarak, eleostearik asitin de kendine özgü bir kuruma reaksiyonu vardır: kendi kendine polimerizasyon reaksiyonu, yani bağlanma reaksiyonu. Tung yağı molekülleri, altı üyeli veya sekiz üyeli halka şeklinde ağ makromoleküler yapı oluşturmak için polimerizasyon reaksiyonuna girecektir. Elostearik asit aynı koşullar altında çok sayıda kendi kendine polimerizasyon reaksiyonuna maruz kaldığından, tung yağı filminin kurutulması için gereken oksijen ihtiyacı, keten tohumu yağı filminin yalnızca 1/512'sidir. ] Ek olarak, tung yağı asidinin kurutulması esas olarak polimerizasyona dayandığından, oksidasyon işlemi sırasında üretilen oksidasyon ürünü karboksilik asit, keten tohumu yağından çok daha azdır, bu nedenle tung yağından yapılan mürekkep filmi mükemmel su direncine ve anti- hırsızlık özellikleri. Zayıf kuruma sorunu için, keten tohumu yağı yerine tung yağı kullanılabilir ve mürekkebin iyi kuruma özelliklerine sahip olmasını sağlamak için soya fasulyesi yağı ile birleştirilebilir. Bu tür mürekkep, zayıf emme ve pürüzlü yüzeye sahip kağıt üzerinde bile normal olarak kullanılabilir ve mürekkebin baskı sonrası işleme performansını büyük ölçüde artıran ve çeşitli gereksinimleri karşılayan çift taraflı baskı ve hızlı baskı sonrası işlemlere uygulanabilir. baskı gereksinimleri.
2.2 Mürekkep viskozitesi ve aşırı viskozite sorunları
Bitkisel yağı kombinasyon halinde kullanırken, yüksek viskozitesi nedeniyle bağlayıcı genellikle normal şekilde kullanılamaz. Bunun nedeni, bitkisel yağın büyük bağıl moleküler kütleye sahip maddeler oluşturmak üzere kendi kendine polimerleşmesidir; bu da sistem viskozitesinin hızlı bir şekilde artmasına neden olur, bu da ideal bağlayıcının yüksek viskozite ve düşük viskozite gereklilikleri ile tutarsızdır. Yüksek viskozite ve yüksek viskozite sorunu için, reçine içeriğini ve kullanılan jelleştirici madde miktarını uygun şekilde azaltacak şekilde formül yeniden tasarlanmalıdır. Bu şekilde bağlayıcı sistemin normal şekilde kullanılabilmesinin yanı sıra, hazırlanan bağlayıcı mükemmel performansa sahiptir, yüksek viskozite ve düşük viskozite gereksinimlerini karşılar ve mükemmel ıslanabilirlik ve kuruma özelliklerine sahiptir.
2.3 Tung yağı jelleşme sorunu
Tung yağı büyük miktarda tung yağı asidi içerdiğinden ısıtıldığında dien sisteminin 1,4 ilavesine ve 2,3 bağlanmasına uğrayacaktır. Sıcaklık arttıkça jelleşecek ve şeffaf katı kolloidal maddeler üretecektir. Fiili üretimde eğer iyi kontrol edilmezse daha ciddi sonuçlara yol açacak, hatta reaktör hurdaya çıkacak. Tung yağının kendi kendine polimerizasyon sorunu, soya fasulyesi yağının kuruyan yağa oranının makul bir şekilde ayarlanması ve bağlantı malzemesinin uygun rafinasyon sıcaklığının ve işleminin kontrol edilmesiyle çözülebilir. Laboratuvar deneylerinin ve atölye seri üretimlerinin tekrarlanan doğrulamaları, jelleşme probleminin tamamen önlenebileceğini göstermektedir. Şu anda DIC (Taiyuan) Ink Co., Ltd. tarafından üretilen saf bitkisel yağ sisteminden yapılan mürekkep resmi olarak piyasaya sürüldü. Kağıda geniş bir uyarlanabilirlik yelpazesine ve mükemmel baskı uyarlanabilirliğine sahiptir. Tüm performanslar ithal benzer ürünler seviyesine ulaştı ve müşteriler tarafından iyi karşılandı.
3 Efekt
Saf bitkisel yağ sisteminden yapılan mürekkebin çevre koruma ve baskıya uyum açısından bariz avantajlarının yanı sıra, geleneksel madeni yağlı mürekkep sisteminin üretiminde bulunmayan mürekkep üretiminde de avantajları vardır. Özellikle aşağıdaki yönlerde kendini gösterir:
1) Saf bitkisel yağ sistemi fenolik reçine için mükemmel çözünürlüğe sahiptir ve bağlayıcıyı hazırlarken nispeten düşük sıcaklık gereksinimlerine sahiptir. Islatma performansını iyileştirmek için hazırlama sıcaklığını artırması ve hazırlama süresini uzatması gereken geleneksel madeni yağ mürekkebi üretim yöntemini değiştirdi. DIC (Taiyuan) Ink Co., Ltd.'yi örnek olarak alırsak, saf bitkisel yağ sistemini benimsedikten sonra, üretim sıcaklığı orijinal 24°C'den 200°C'ye düşürüldü ve üretim döngüsü, orijinal 12 saat/(parti)'den büyük ölçüde azaltıldı. ) ~15 sa/(toplu) ila 7 sa/(toplu) ~8 sa/(toplu). Tek başına bu bile şirketimize yaklaşık %40 enerji tasarrufu sağlıyor ve gaz maliyetlerinden 1,5 milyon yuan/yıl ~2 milyon yuan/yıl tasarruf sağlıyor.
2) Saf bitkisel yağ sistemi pigmentler için iyi bir ıslanabilirliğe sahip olduğundan, bundan yapılan bağlayıcı madde pigmentler için mükemmel renk gelişimine sahiptir. Aynı pigment içeriğinde, saf bitkisel yağ sisteminden yapılan mürekkebin optik yoğunluğu (renk konsantrasyonu), madeni yağ sisteminden yapılan mürekkebinkinden %10 ~ %15 daha yüksektir. Başka bir deyişle, renk konsantrasyonunu düşürmeden mürekkepte kullanılan pigment miktarı azaltılabilir, böylece mürekkep formülasyonunun maliyeti büyük ölçüde azaltılabilir. Bu tek başına şirketimize pigment giderlerinden 500.000 yuan/yıl ile 800.000 yuan/yıl arasında tasarruf sağlıyor.
3) Geleneksel madeni yağ sistemi solventleri, yüksek sıcaklıklarda rafine edildiklerinde çevreye büyük miktarda uçucu organik madde salan uçucu aromatik maddeler içerir. Örneğin, salınan VoC ana kanserojen maddelerden biri olarak kabul edilmektedir. Saf bitkisel yağ sistemi solvent olarak %100 bitkisel yağ kullandığından, bitkisel yağın kaynama noktası VOC'den daha yüksektir, dolayısıyla VOC emisyonu neredeyse sıfırdır, bu da üretim operatörlerinin ve çevrenin sağlığına verilen zararı büyük ölçüde azaltır. Ayrıca düşük sıcaklıkta rafinasyon işlemi operatörler için daha güvenlidir. Madeni yağın parlama noktası 140 C ~ 180 C, rafine bitkisel yağın parlama noktası 225 C ~ 330 C olduğundan, yüksek sıcaklıkta rafinasyon sırasında dikkatli olmazsanız madeni yağ alev alacaktır. Bu nedenle madeni yağ sisteminin yüksek sıcaklıkta rafinasyonuyla karşılaştırıldığında bitkisel yağ sisteminin düşük sıcaklıkta rafinasyonu daha güvenlidir.
4. Sonuç
Son iki yılda saf bitkisel yağlı mürekkep ürünlerinin tanıtımı ve satışından elde edilen saf bitkisel yağlı mürekkebin performansı istikrarlıdır ve pazarın ve müşterilerin testlerine dayanmıştır. Çeşitli teknik göstergeler tasarım beklentilerine ulaştı, Voc emisyonu ≤%1, ürün kalitesi istikrarlı ve teknik süreç daha da olgunlaşıyor. .
Bu nedenle, saf bitkisel yağ türü VOC olmayan mürekkebin geliştirilmesi, yerli mürekkep endüstrisinin şiddetli rekabet altında ürün katma değerini ve rekabet gücünü sürekli olarak geliştirmesi için iyi bir yoldur. Ofset mürekkep ürünlerinde yeni bir güç olarak kesinlikle parlak bir pazar beklentisine sahip olacak.
