Проектиране, разработване и изследване на чисти растителни НЕЛОС офсетови печатни мастила
Тъй като изискванията за опазване на околната среда на страните по света се увеличават, печатарската индустрия и потребителите на печатни продукти издигнаха по-високи изисквания за екологичните характеристики на печатните продукти. В този случай оригиналното офсетово печатно мастило с минерално масло ще бъде заменено с нови и по-щадящи околната среда мастила поради високите си емисии на VOC и много проблеми при адаптивността на печата. За да завладеят пазара на щадящи околната среда мастила, основните производители на мастила в различни страни по света увеличиха усилията си за изследване и развитие на екологично чисти мастила и последователно пуснаха своите екологични продукти. Поради това развитието на екологично чисти мастила показва по-бърза тенденция на развитие от всякога. От традиционни мастила на базата на минерално масло до мастила от соево масло и след това до мастила от 100% чисто растително масло, мастилата за офсетов печат се развиват в посока високотехнологично съдържание, високо съдържание на растително масло и ултраниски емисии на VoC. Мастилата с чисто растително масло се превръщат в идеален заместител на традиционните мастила с минерални масла с техните отлични екологични характеристики и отлична адаптивност при печат. Но досега сред основните производители на мастила в света само няколко големи производители на мастила като DIC и TOYO в Япония, Слънчев химикал в Съединените щати, Церера в Китай са усвоили технологията за производство на мастила от чисто растително масло, докато повечето от другите все още са на етап офсетно мастило със соеви зърна.
Съществуващите екологично чисти продукти в мастилената индустрия в моята страна са само два вида: мастило без аромати и офсетово мастило от соеви зърна, докато третият тип мастило без ЛОС едва започва. В допълнение, повечето соеви офсетови мастила, предоставени от китайските производители на мастила, са подходящи само за печат върху определени специфични хартии. За хартии със слаба абсорбция и грапави повърхности (като хартия с матово покритие, хартия със светло покритие, хартия с дървесни зърна и др.) има проблеми като лошо изсъхване, лесно залепване на гърба и лесно замърсяване. Ограничената адаптивност към хартия повлия на по-нататъшното популяризиране на офсетовото мастило от соеви зърна, поставяйки мастилото от соево масло в неудобна позиция на пазара.
Причината е, че соевото масло е полуизсъхнало растително масло, съдържанието на двойна връзка в молекулите на соевото масло е относително ниско и реакционната активност е ниска, реакцията на окисление протича бавно и относителната молекулна маса и молекулен обем на соята самото масло са по-големи от тези на минералното масло и скоростта на проникване върху хартията е относително ниска, което води до лошо изсъхване на мастилото. Особено когато количеството, добавено към мастилото, надвишава 20%, съхненето и фиксирането на мастилото се забавят значително, така че качеството на мастилото от соево масло, което в момента се предлага в Китай, не е задоволително. Тази статия анализира процеса на проектиране на мастило с чисто растително масло и проблемите, възникнали при експеримента, и предлага съответните решения.
1. Видове екологични мастила
1.1 Мастило без аромати
Мастилото без аромати използва минерално масло с отстранени аромати като разтворител.
Масовата част на ароматните съединения е ≤1%, което намалява емисиите на Voc за постигане на защита на околната среда. Въпреки това, тъй като принадлежи към системата с минерални мастила, проблемът с лошото представяне на мастилото все още съществува.
1.2 Мастило от соево масло.
Мастилото от соево масло отговаря на изискванията на Американската асоциация за мастила от соево масло. За офсетовото листово мастило масовата част на соевото масло е ≥20%, но все още съдържа малко минерално масло. Въпреки че общите свойства на мастилото на това мастило са много по-добри от тези на традиционното мастило с минерално масло, тъй като самото соево масло е полупропускливо растително масло, когато съдържанието е високо, мастилото ще има проблеми като бавно съхнене, лесно залепване на гърба и лесно се замърсява.
1.3 Мастило от чисто растително масло
Това мастило се нарича още НЕ-VOC мастило. Той използва 100% растително масло като разтворител и не съдържа минерално масло, така че емисиите на VOC са изключително ниски (≤1%). Това е най-екологичният вид офсетово мастило. Мастилото има отлична производителност, супер висок гланц и изсъхва бързо.
2 Анализ на често срещани проблеми и решения
2.1 Проблем със сушенето
Използването на соево масло и изсушаващо растително масло наистина може да реши проблема с бавното изсъхване на мастилото от соево масло, но как да изберем подходящото растително масло е ключът към решаването на проблема. Много дизайнери на мастила избират да използват ленено масло и соево масло, за да решат този проблем, но ефектът на изсушаване все още не е много идеален. Авторът анализира структурата на различни сухи растителни масла и провежда експериментални сравнения и установява, че ефектът от използването на тунгово масло и соево масло е много по-добър от този на лененото масло и соевото масло. Основният компонент на лененото масло е линоленова киселина [9,12,15-октадекадиенова киселина, CH, (CH2CH =CH), (CH2), CO00H, молекулна формула е C: gH302]. Основният компонент на тунговото масло е елауриновата киселина [9,11,13-октадекадиенова киселина, СН, (СН2); (CH = CH); (CH2), CO00H, молекулната формула също е C: gH02]. Конвенционалният метод за измерване на ефективността на изсушаване на растителното масло в мастилената индустрия е да се измери йодното число на растителното масло и да се прецени ефективността на изсушаване на растителното масло по размера на йодното число. Тунговата маслена киселина и линоленовата киселина са изомери една на друга и йодните стойности на двете са близки, така че повече хора избират ленено масло с ниска цена и малко по-високо йодно число като изсушаващо масло за използване със соево масло, но игнорирайте това йодното число може да характеризира само броя на двойните връзки в молекулата, но не може да характеризира позицията и реакционната активност на двойните връзки. Линоленовата киселина е неконюгирана триенова киселина, докато киселината от тунгово масло е конюгирана триенова киселина. Реакционната активност на киселината от тунгово масло във въздуха е много по-висока от тази на линоленовата киселина. Когато сушенето на растителни масла изсъхне на въздух, неговият механизъм е реакция на самоокисление. Реакцията на самоокисление включва главно реакция на свободни радикали и верижна реакция. Основните стъпки са както е показано в реакционните уравнения (1) до (4):
Начална фаза:
RH+X.一+R●+HX (1)
Фаза на прехвърляне на веригата (или растеж на веригата):
R. +O2-→RO2● (2)
RO2"+RH- +RO2H+R ● (3)
RO2H-→RO. +0H.- + Продукти от разграждане при окисляване (4)
След етапа на иницииране, единичният електрон върху свободния радикал на елеостеаринова киселина може да образува p-π конюгирана система с конюгираната двойна връзка, като по този начин значително намалява нивото на реакционната енергия в етапа на иницииране, което прави реакцията по-лесна за протичане и ускорява скорост на окислителна реакция. В допълнение към същата реакция на самоокисление като линоленовата киселина, елеостеаринова киселина също има своя собствена уникална реакция на сушене: реакция на самополимеризация, т.е. реакция на свързване. Молекулите на тунговото масло ще претърпят реакция на полимеризация, за да образуват шест- или осем-членна пръстеновидна мрежова макромолекулна структура. Тъй като елеостеаринова киселина претърпява голям брой реакции на самополимеризация, при същите условия, потребността от кислород за изсушаване на филма от тунгово масло е само 1/512 от този на филма от ленено масло. ]. Освен това, тъй като изсушаването на киселината от тунгово масло се основава главно на полимеризация, продуктът на окисление карбоксилна киселина, произведен по време на процеса на окисление, е много по-малко от този на лененото масло, така че мастиленият филм, направен от тунгово масло, има отлична водоустойчивост и анти- свойства на кражба. За проблема с лошото изсъхване може да се използва тунгово масло вместо ленено масло и да се комбинира със соево масло, за да може мастилото да има добри изсъхващи свойства. Този вид мастило може да се използва нормално дори върху хартия със слаба абсорбция и грапава повърхност и може да се прилага за двустранен печат и бърза обработка след отпечатване, което значително подобрява производителността на обработката след отпечатване на мастилото и отговаря на различни изисквания за печат.
2.2 Проблеми с вискозитета на мастилото и прекомерния вискозитет
Когато се използва растително масло в комбинация, свързващото вещество често не може да се използва нормално поради високия си вискозитет. Това е така, защото растителното масло се самополимеризира, за да генерира вещества с голяма относителна молекулна маса, което води до бързо повишаване на вискозитета на системата, което е в противоречие с изискванията за висок и нисък вискозитет на идеалното свързващо вещество. За проблема с високия вискозитет и високия вискозитет, формулата трябва да бъде преработена, за да се намали подходящо съдържанието на смола и количеството на използвания желиращ агент. По този начин не само свързващата система може да се използва нормално, но и приготвеното свързващо вещество има отлична производителност, отговаря на изискванията за висок вискозитет и нисък вискозитет и има отлични свойства на омокряне и сушене.
2.3 Проблем с желирането на тунгово масло
Тъй като тунговото масло съдържа голямо количество киселина от тунгово масло, то ще претърпи 1,4 добавяне и 2,3 свързване на диеновата система при нагряване. Когато температурата се повиши, тя ще желира и ще генерира прозрачни твърди колоидни вещества. При реално производство, ако не се контролира добре, ще доведе до по-сериозни последствия и дори реакторът ще бъде бракуван. Проблемът със самополимеризацията на тунговото масло може да бъде решен чрез разумно настройване на съотношението на соево масло към изсушаващо масло и контролиране на подходящата температура на рафиниране и процеса на свързващия материал. Повтарящата се проверка на лабораторни експерименти и серийно производство в цеха показва, че проблемът с желирането може да бъде напълно избегнат. В момента мастилото, направено от система от чисто растително масло, произведено от DIC (Тайюан) Мастило Co., ООД., е официално пуснато на пазара. Има широк диапазон на адаптивност към хартия и отлична адаптивност при печат. Всички изпълнения са достигнали нивото на вносните подобни продукти и се приемат добре от клиентите.
3 Ефекти
В допълнение към очевидните предимства на мастилото, направено от система с чисто растително масло, по отношение на опазването на околната среда и адаптивността на печата, то също така има предимства при производството на мастило, които не са налични при производството на традиционна мастилена система с минерално масло. По-конкретно, тя се проявява в следните аспекти:
1) Системата с чисто растително масло има отлична разтворимост за фенолна смола и изисква относително ниска температура при приготвяне на свързващото вещество. Той промени традиционния метод на производство на мастило с минерално масло, който трябва да повиши температурата на подготовка и да удължи времето за подготовка, за да подобри ефективността на овлажняване. Вземайки за пример DIC (Тайюан) Мастило Co., ООД., след приемането на системата за чисто растително масло, производствената температура беше намалена от първоначалните 240C на 200C, а производственият цикъл беше значително намален от първоначалните 12 часа/(партида ) ~15 часа/(партида) до 7 часа/(партида) ~8 часа/(партида). Само това спестява на нашата компания около 40% енергия и спестява разходи за газ от 1,5 милиона юана/a ~2 милиона юана/a.
2) Тъй като системата с чисто растително масло има добра омокряемост за пигменти, свързващото вещество, направено от нея, има отлично развитие на цвета за пигменти. При същото съдържание на пигмент, оптичната плътност (концентрацията на цвета) на мастилото, направено от система с чисто растително масло, е с 10% ~ 15% по-висока от тази на мастилото, направено от система с минерално масло. С други думи, без да се намалява концентрацията на цвета, количеството на пигмента, използван в мастилото, може да бъде намалено, като по този начин значително се намаляват разходите за състава на мастилото. Само това спестява на нашата компания от 500 000 юана на година до 800 000 юана на година в разходи за пигменти.
3) Традиционните разтворители на системата за минерално масло съдържат летливи ароматни вещества, които освобождават голямо количество летливи органични вещества в околната среда, когато се рафинират при високи температури. Например, освободеният VoC е признат за един от основните канцерогени. Тъй като системата за чисто растително масло използва 100% растително масло като разтворител, точката на кипене на растителното масло е по-висока от VOC, така че емисиите на VOC са почти нулеви, което значително намалява вредата за здравето на производствените оператори и околната среда. В допълнение, нискотемпературното рафиниране е по-безопасно за операторите. Тъй като точката на възпламеняване на минералното масло е 140 C ~ 180 C, а точката на възпламеняване на рафинираното растително масло е 225 C ~ 330 C, минералното масло ще се запали, ако не внимавате по време на високотемпературно рафиниране. Следователно, в сравнение с високотемпературното рафиниране на системата с минерално масло, нискотемпературното рафиниране на системата с растително масло е по-безопасно.
4. Заключение
От популяризирането и продажбите на мастила с чисто растително масло през последните две години, производителността на мастилото с чисто растително масло е стабилна и то е издържало теста на пазара и клиентите. Различни технически показатели са достигнали очакванията на дизайна, емисиите на Voc са ≤1%, качеството на продукта е стабилно и техническият процес става все по-зрял. .
Следователно, разработването на чисто растително масло тип НЕ-VOC мастило е добър начин за местната мастилена индустрия непрекъснато да подобрява добавената стойност на продукта и конкурентоспособността в условията на ожесточена конкуренция. Като нова сила в продуктите с офсетно мастило, той определено ще има блестяща пазарна перспектива.
