豆油基油墨因其突出的環保特性而得到越來越廣泛的應用。 世界包裝業綠色環保的發展趨勢正不斷影響著我國印刷工業的發展，隨著國內在印刷包裝方面環保要求的不斷提升，與印刷工業相關的環保法規正在不斷完善，環保油墨也越來越受到印刷廠的青睞。隨著技術的進步和市場的發展，我國的油墨制造工業在近年來取得了長足的進步，其中占據主導地位的平版膠印油墨，其市場需求量保持穩步增長。但是，與國際發達地區相比，無論是在油墨的研發技術和生產工藝，還是在解決印刷車間的環境污染問題、改善油墨的環保性能等方面尚有很大的差距，這一切皆給我國印刷工業的發展帶來了巨大的挑戰和機遇。豆油基油墨作為環保型膠印油墨的發展方向之一，具有減少印刷油墨VOC、使用可再生資源等優勢，可滿足印刷包裝業的綠色環保要求。本文將介紹這一油墨的技術特性及其發展趨勢。 背景介紹 上世紀七十年代中期，由于石油價格提升，原材料供應問題嚴重影響了油墨產業的發展。1979年，美國報紙協會倡導開發新型植物油基印刷油墨來替代石油基印刷油墨。最初的豆油基油墨主要應用于輪轉報紙印刷，隨著油墨技術的不斷發展，目前在膠版印刷中的單張紙印刷、熱固輪轉印刷、冷固型輪轉印刷和商用表格印刷等都可以使用豆油基油墨。近幾年來，隨著印刷環保概念和意識的增強，環保型豆油基油墨越來越受到印刷廠的重視。日本從1995年開始倡導使用豆油基油墨，到1998年豆油基油墨消耗量已達859噸，年。目前在日本有230家油墨廠生產黃豆油墨，并有175個印刷廠使用。美國作為世界最大的豆油基油墨市場，目前其三分之一的報紙印刷采用豆油基油墨，超過90％ 的彩色報紙印刷是使用豆油基油墨。 依據美國大豆油協會的規定，豆油基油墨配方中大豆油成分的含量必須達到一定的標準。表1為美國大豆油協會大豆油成分的含量標準。 目前，國內的幾大油墨廠商也分別推出了環保型豆油基油墨，其中主要有天津東洋油墨的TOH—AFSOY無芳烴豆油型熱固膠印輪轉油墨，杭華油墨的EXCEL SOYA、BCSOYA和HS．G SOYA環保型大豆油油墨系列，上海牡丹油墨的PSE系列無芳烴豆油基單張紙膠版油墨，深圳阪田油墨有限公司(Sakata Inx)的平版膠印環保大豆油墨。 豆油基油墨技術特性 使用大豆油來取代油墨配方組分中的礦物油成分，可以制造豆油基油墨以替代普通石油基油墨，從而減少印刷油墨的揮發性有機物組份，降低對大氣環境的污染。與傳統油墨中的礦物油(不可再生資源)不同，豆油基油墨所含的大豆油組分為可再生而且可降解的自然資源，所以豆油基油墨被認為是一類具有綠色特征、可持續生產的環保型油墨。相對于傳統油墨．豆油基油墨在環保和印刷應用方面具有多項技術上的優勢，使其在膠印油墨市場中的所占份額不斷擴大。在膠版印刷方面，豆油基油墨主要應用于膠印的報刊輪轉和單張紙印刷方面，如表2所示為豆油基單張紙和輪轉油墨的標準配方。 在實際印刷過程中，膠印油墨的干燥原理主要包括氧化催化結膜和滲透干燥兩種，其中氧化結膜干燥方式主要是依靠油墨配方中的干性或半干性植物油在催干劑存在的情況下與氧氣發生氧化聚合反應而成膜。滲透干燥的原理是在印刷過程中油墨中的低黏度組分(礦物油或植物油)滲透到紙張的纖維中促使油墨的快速固著。而對于豆油基油墨而言，由于豆油組分取代傳統油墨配方中的大部分礦物油，因此豆油組分的性能對于豆油基油墨的固著和干燥速度有著十分重要的意義。 大豆油屬于半干性植物油，所以在油墨配方中直接使用20％ 以上的大豆油無法滿足實際印刷對干燥性能方面的要求。所以為了改善豆油基油墨的干燥性能，提高氧化結膜速度，通過采用催化劑改性技術，使用一種同質催化的方法，即在不改變分子結構的基礎上，提高豆油的不飽和雙鍵含量和位置，來加強氧化聚合反應能力，從而改善油墨氧化干燥性能。但是由于這種同質催化方法沒有改變豆油的分子結構，相對于礦物油，同質催化法所獲得的改性豆油在多項物化指標上仍有很大的差異，特別是黏度上的差異導致其無法達到與礦油同樣的滲透速度，從而影響油墨在實際印刷時的固著和干燥性能。 植物油都是由長鏈的脂肪酸甘油酯的混合物組成，分子結構基本相同。只是其中脂肪酸分子鏈節中的碳鏈數目，不飽和雙鍵數量和位置隨著植物油種類的不同而有所差異，一般不飽和雙鍵數量或共軛雙鍵數量越多，植物油的氧化干燥速度越快，通過聚合形成網狀結構的能力越強。另外，從印刷油墨的分子結構的角度來看，植物油分子與礦油分子有著很大的差異，礦油分子在不考慮分支的情況下，小于植物油分子3～5倍，如圖1和圖2所示。 所以植物油不但在比重上比礦油大許多(揮發性因此而大為降低)，而且在黏度上也比礦油高很多，如礦油的黏度為5mpa．s(23℃C)，亞麻油的黏度為44mpa，s(23℃)，大豆油的黏度為55mpa．s(23℃)，這種差異不但會影響到油墨體系的流變性能，而且會影響到流體在涂布紙張上的吸收，從而影響油墨在印刷基材上的固著速度。 為了進一步改善豆油基油墨的干燥性能以滿足高速印刷的需求，目前的技術趨勢主要是使用植物性酯的成分來替代豆油，以改善油墨固著慢的缺點。這種植物性酯主要來自于豆油脂肪酸和醇的酯化反應作用，其分子結構與礦油相似，特別是碳鏈的長度和整個分子的大小，以及黏度都和礦油十分接近，如圖3P#示。這種豆油脂肪酸酯和礦油一樣可以很快被涂布紙張所吸收，具有優良的滲透性，從而解決了豆油基油墨固著慢的問題，另外脂肪酸酯對樹脂表現出很好的溶解性，也為油墨配方的調整提供更多的彈性。 總之，豆油脂肪酸酯的性能和礦油很接近，卻沒有礦油的缺點，因此值得繼續深入的研究。目前，一種由大豆油脂肪酸和甲醇合成的大豆油甲基酯．具有較強的稀釋性和溶解力．它不僅能夠作為顏料和油墨清洗劑．而且具有價格低 容易降解 低毒性和低VOC等特性．其主要物理性能如表3所示。 使用這種豆油酯來替代部分或全部的石油系礦物油應用于豆油基油墨中．不但可以有效地解決豆油基油墨固著速度慢等問題．而且可有效減少油墨中不可再生資源— —礦物油的消耗。總之．對于豆油基油墨而言．豆油酯在其中的應用將具有很大的發展潛力。