书刊专用印刷油墨之轮转胶印油墨 大豆环保书刊油墨

书刊专用印刷油墨之轮转胶印油墨 大豆环保书刊油墨
发布日期:2016/6/16

书刊专用印刷油墨之轮转胶印油墨 大豆环保书刊油墨


书刊轮转胶印油墨主要在胶印轮转印刷机上印刷教科书、期刊、杂志等产品,在印刷油墨中是一类消耗量较大的品种。这类油墨的组成物中含有约45%~55%的石油溶剂,所用的石油溶剂是复杂的混合物,其中含有较多的多环芳烃类物质,包括一些强烈的致癌成份,


如3,4-苯并吡、3-硝基苯并酮等。使用这种传统的书刊油墨,会使印刷品上有害物质残留量加大,存续时间长,对读者身体健康将造成慢性危害,也会造成油墨生产和使用过程中的环境污染,现在已引起人们的极大关注。


用大豆油这种既环保又可以再生的资源代替不可再生的石油溶剂,在当前石油价格迅速攀升的形势下,激发了世界各国油墨业人士研发大豆油印刷油墨的热情和信心。这是一件推动人类环境友好和节约能源的举措,具有很大的现实和长远意义。但是大豆油属于半干性油,如何使其具备干燥固着速度快、印刷适性好的特性成为关键问题。


本文提出的大豆油胶印轮转书刊油墨,较好地解决了固着干燥速度和印刷适性等方面的问题。提出了以沥青改性松香-马来酸季戊四醇树脂和深色石油树脂(烃树脂)为油墨连结料中的主要成膜物质,并以大豆油和桐油-大豆油低分子聚合物代替全部或大部分有毒有害的石油溶剂,所制成油墨的干燥形式是以渗透干燥为主、氧化结膜干燥为辅的混合干燥形式,具有快干性,是一种高档环保型胶印轮转书刊油墨。


大豆油墨的组成特点


1.连结料


这种大豆油胶印轮转书刊油墨的连结料分为主连结料和辅助连结料,其中主连结料是由沥青改性松香-马来酸季戊四醇树脂与桐油-大豆油低分子聚合物炼制而成;辅助连结料由深色石油树脂与桐油-大豆油低分子聚合物炼制而成。桐油-大豆油低分子聚合物在纸张上有良好的渗透性,而且其氧化结膜干燥速度比大豆油(半干性油)提高了许多,接近于亚麻油(干性油)的氧化结膜干燥速度。上述两种连结料与具有较低结构和较低DBP吸附值的炉法炭黑W-45、整色颜料、超分散剂、精制大豆油和少量(或不加)低芳烃高沸点石油溶剂经研磨分散,便成为黑度高、性能优良的高档环保型胶印轮转书刊油墨。


2.炉法炭黑W-45


油墨组成中的炉法炭黑W-45,其粒径为27nm,比表面积93m2/g,DBP吸附值56ml/100g,pH值6.1,该炭黑能很好地分散于连结料中,使油墨更易流动,与使用常规的色素炭黑相比,油墨的黏度和黏性下降,可提高着色力和墨膜光泽,并能给予油墨较高的印刷黑度和快干性。


3.超分散剂YBCFS


为了使颜料更容易分散和降低炭黑等颜料在油墨中的聚集倾向,大豆油墨采用了少量超分散剂YBCFS,这是一种改性脂肪酸衍生物,50℃时呈黏性棕色液体,酸值20mgKOH/g左右,胺值≤30mgKOH/g,羟值≤25mgKOH/g,热分解温度≥255℃,与大多数溶剂和植物油相容性好。超分散剂的加入量为颜料量的2%~10%。


连结料制法


1.沥青改性松香—马来酸季戊四醇树脂的制备


所选择的沥青为3#专用石油沥青,其软化点(环球法)为125~140℃,闪点(开口)260℃,在植物油中(1∶1)完全溶解。由于沥青的黏弹性、温度稳定性较高,并有一定的流动性和塑性,用它来改性松香-马来酸季戊四醇树脂,对提高油墨固着干燥速度和附着牢度,改善油墨流变性,以及提高油墨的黑度都是有益的。


松香与马来酸酐(1,4-顺丁烯二酸酐)加成反应后,用多元醇进行酯化反应,多元醇可以是甘油(丙三醇)或季戊四醇等,酯化催化剂可以选用氧化锌或无水三氯化铝等。本例中选用无水三氯化铝作为酯化反应催化剂。


操作方法:


首先将松香和3#专用石油沥青加至反应釜中,加热升温到180℃熔化约3小时,至松香和沥青完全熔化。开启搅拌,慢慢加入马来酸酐,在220~230℃保温反应2小时,加入无水三氯化铝,然后加入季戊四醇。升温至270℃,保持265~275℃的温度酯化反应3~4小时,2小时后即可每隔30分钟取样一次检验软化点和酸值,合格后立即将树脂通过压力出料,冷却成型。


技术指标:


软化点(环球法)140~160℃


酸值≤20mgKOH/g


2.桐油—大豆油低分子聚合物的制备


将精制桐油和精制大豆油以质量百分比25:75的比例,投入反应釜,用N2或CO2气体保护,升温并搅拌,在250~260℃保温聚合,反应至共聚物黏度达到70~100mpa·s(25℃),立即过滤出料。


3.用沥青改性松香—马来酸季戊四醇树脂制备油墨主连结料


其制备方法是:


将沥青改性松香-马来酸季戊四醇树脂在桐油-大豆油低分子聚合物中加热溶解,炼制至黏度达到合格。


以上原料混合炼制而成油墨主连结料,其技术指标为:


黏度(25℃):3800~4400mpa·s


操作方法:


将桐油-大豆油低分子聚合物投入反应釜中,开启搅拌并加热升温,至180℃时慢慢加入沥青改性松香-马来酸季戊四醇树脂,继续升温至220~230℃,保温炼制3~4小时,取样测黏度,达到技术要求后趁热过滤至储存容器中。


4.用深色石油树脂制备油墨辅助连结料


其制备方法是:所选702#深色石油树脂,其色泽>18#(1倍苯溶解,加氏比色),软化点(环球法)120~140℃,酸值<0.1mgKOH/g,在植物油和烃类溶剂中易溶解。该石油树脂在桐油-大豆油低分子聚合物中加热溶解,炼制至黏度达到合格。上述原料混合炼制而成油墨辅助连结料,其技术指标为:


黏度(25℃):3300~3500mpa·s


操作方法:


将桐油-大豆油低分子聚合物投入反应釜中,开动搅拌并加热升温,至160℃时慢慢加入702#深色石油树脂,继续升温至190~200℃,保温炼制3~4小时,取样测黏度,达到技术要求后趁热过滤至储存容器中。


油墨的制作


油墨连结料制备完成后,在主连结料、辅助连结料中加入炉法炭黑、整色颜料、熔融成液态的超分散剂、桐油-大豆油低分子聚合物、精制大豆油和少量(或不加)低芳烃高沸点石油溶剂,混合均匀并预分散,经三辊机、球磨机、珠磨机这类高剪切力研磨分散设备充分研磨分散到规定细度,并调整好墨性,就制成了大豆油胶印轮转书刊油墨。


操作方法:


按配方量在配料容器中称量好各料,并加入事先熔融成液态的超分散剂,置低速搅拌机中拌合均匀,并预分散1小时。将预分散好的浆料在三辊机或珠磨机中充分研磨分散数遍,取样用刮板细度仪检测细度,当细度达到15μm以下时,再检测其他指标,必要时进行适当调整,至各项指标完全合格时,即可定量包装。


上述油墨可适用于印刷速度在3万~6万转/小时的胶印轮转单面或双面印刷机,在书刊纸、胶版纸等非涂料纸张上印刷教科书、期刊、杂志正文等。


本文所述大豆油胶印轮转书刊油墨,利用安全环保和可再生的大豆油替代了传统产品中约90%~100%有毒有害的含芳烃石油溶剂,使生产和使用过程以及印刷产品都具有显著的安全性、环保性。油墨连结料采用桐油-大豆油低分子聚合物分别与沥青改性松香-马来酸季戊四醇树脂、石油树脂制成,既具有固着干燥速度快、有光泽、抗乳化等特点,又无须使用资源短缺的亚麻油、梓油等干性植物油,油墨的性能和印刷品的质量都有很大的提高。