Diseño, desarrollo y exploración de tintas de impresión offset sin COV puramente vegetales
A medida que aumentan los requisitos de protección ambiental de los países de todo el mundo, la industria gráfica y los usuarios de productos impresos han planteado requisitos más altos para el desempeño ambiental de los productos impresos. En este caso, la tinta de impresión offset con sistema de aceite mineral original será reemplazada por tintas nuevas y más respetuosas con el medio ambiente debido a sus altas emisiones de COV y muchos problemas en la adaptabilidad de la impresión. Para aprovechar el mercado de tintas respetuosas con el medio ambiente, los principales fabricantes de tintas de varios países del mundo han aumentado sus esfuerzos de investigación y desarrollo en tintas respetuosas con el medio ambiente y han lanzado sucesivamente sus productos respetuosos con el medio ambiente. Por lo tanto, el desarrollo de tintas respetuosas con el medio ambiente ha mostrado una tendencia de desarrollo más rápida que nunca. Desde las tintas tradicionales basadas en aceite mineral hasta las tintas de aceite de soja y luego hasta las tintas de aceite 100% vegetal puro, las tintas de impresión offset se están desarrollando hacia un alto contenido de tecnología, un alto contenido de aceite vegetal y emisiones ultrabajas de VoC. Las tintas de aceite vegetal puro se están convirtiendo en un sustituto ideal de las tintas de aceite mineral tradicionales gracias a su excelente rendimiento medioambiental y su excelente adaptabilidad de impresión. Pero hasta ahora, entre los principales fabricantes de tintas del mundo, sólo unos pocos grandes fabricantes de tintas, como DIC y TOYO en Japón, Sunchemical en Estados Unidos y Ceres en China, han dominado la tecnología de producción de tintas de aceite vegetal puro, mientras que la mayoría Los demás todavía se encuentran en la etapa de tinta offset de soja.
Los productos ecológicos existentes en la industria de tintas de mi país son solo dos tipos: tinta sin aromáticos y tinta offset de soja, mientras que el tercer tipo de tinta SIN COV apenas comienza. Además, la mayoría de las tintas offset de soja proporcionadas por los fabricantes de tintas chinos sólo son adecuadas para imprimir en determinados papeles específicos. Para papeles con mala absorción y superficies rugosas (como papel estucado mate, papel estucado claro, papel de grano de madera, etc.), existen problemas como un secado deficiente, fácil adherencia al reverso y fácil suciedad. La adaptabilidad limitada al papel Esto ha afectado la promoción adicional de la tinta offset de soja, colocando a la tinta de aceite de soja en una posición incómoda en el mercado.
La razón es que el aceite de soja es un aceite vegetal semisecado, el contenido de dobles enlaces en las moléculas del aceite de soja es relativamente bajo y la actividad de reacción es baja, la reacción de oxidación se produce lentamente y la masa molecular relativa y el volumen molecular de la soja El aceite en sí es mayor que el del aceite mineral y la velocidad de penetración en el papel es relativamente baja, lo que provoca un secado deficiente de la tinta. Especialmente cuando la cantidad añadida a la tinta supera el 20%, el secado y la fijación de la tinta se ralentizan significativamente, por lo que la calidad de la tinta de aceite de soja actualmente disponible en China no es satisfactoria. Este artículo analiza el proceso de diseño de tinta de aceite vegetal puro y los problemas encontrados en el experimento, y propone las soluciones correspondientes.
1.Tipos de tintas ecológicas
1.1 Tinta sin aromáticos
La tinta sin aromáticos utiliza aceite mineral sin aromáticos como disolvente.
La fracción de masa de aromáticos es ≤1%, lo que reduce las emisiones de Voc para lograr la protección del medio ambiente. Sin embargo, dado que pertenece al sistema de tinta de aceite mineral, todavía existe el problema del rendimiento deficiente de la tinta.
1.2 Tinta de aceite de soja.
La tinta de aceite de soja cumple con los requisitos de la Asociación Estadounidense de Tintas de Aceite de Soja. Para la tinta offset de hojas, la fracción de masa de aceite de soja es ≥20%, pero todavía contiene algo de aceite mineral. Aunque las propiedades generales de esta tinta son mucho mejores que las de la tinta de aceite mineral tradicional, dado que el aceite de soja en sí es un aceite vegetal semipermeable, cuando el contenido es alto, la tinta tendrá problemas como secado lento, fácil adherencia. la espalda y es fácil de ensuciar.
1.3 Tinta de aceite vegetal puro
Esta tinta también se llama tinta SIN COV. Utiliza aceite 100% vegetal como disolvente y no contiene aceite mineral, por lo que las emisiones de COV son extremadamente bajas (≤1%). Es el tipo de tinta offset más respetuosa con el medio ambiente. La tinta tiene un rendimiento excelente, un brillo muy alto y se seca rápidamente.
2 Análisis de problemas comunes y soluciones.
2.1 Problema de secado
De hecho, el uso de aceite de soja y aceite vegetal de secado puede resolver el problema del secado lento de la tinta de aceite de soja, pero cómo elegir el aceite vegetal adecuado es la clave para resolver el problema. Muchos diseñadores de tintas optan por utilizar aceite de linaza y aceite de soja para resolver este problema, pero el efecto de secado aún no es el ideal. El autor analizó la estructura de varios aceites vegetales secos y realizó comparaciones experimentales y descubrió que el efecto del uso de aceite de tung y aceite de soja es mucho mejor que el del aceite de linaza y el aceite de soja. El componente principal del aceite de linaza es el ácido linolénico [ácido 9,12,15-octadecadienoico, CH, (CH2CH =CH), (CH2), CO00H, la fórmula molecular es C: gH302]. El componente principal del aceite de tung es el ácido elaéurico [9,11,ácido 13-octadecadienoico, CH, (CH2); (CH=CH);(CH2), CO00H, la fórmula molecular también es C:gH02]. El método convencional para medir el rendimiento de secado del aceite vegetal en la industria de las tintas es medir el valor de yodo del aceite vegetal y juzgar el rendimiento de secado del aceite vegetal por el tamaño del valor de yodo. El ácido del aceite de tung y el ácido linolénico son isómeros entre sí, y los valores de yodo de los dos son cercanos, por lo que más personas eligen aceite de linaza con un precio bajo y un valor de yodo ligeramente mayor como aceite secante para usar con aceite de soja, pero ignora eso. el valor de yodo solo puede caracterizar el número de dobles enlaces en la molécula, pero no puede caracterizar la posición y la actividad de reacción de los dobles enlaces. El ácido linolénico es un ácido trienoico no conjugado, mientras que el ácido de aceite de tung es un ácido trienoico conjugado. La actividad de reacción del ácido del aceite de tung en el aire es mucho mayor que la del ácido linolénico. Cuando los aceites vegetales se secan al aire, su mecanismo es una reacción de autooxidación. La reacción de autooxidación incluye principalmente reacciones de radicales libres y reacciones en cadena. Los pasos principales se muestran en las ecuaciones de reacción (1) a (4):
Fase de iniciación:
RH+X.一+R●+HX (1)
Fase de transferencia de cadena (o crecimiento de cadena):
+O2-→RO2● (2)
RO2"+RH- +RO2H+R ● (3)
RO2H-→RO. +0H.- +Productos de degradación por oxidación (4)
Después de la etapa de iniciación, el electrón único en el radical libre del ácido eleosteárico puede formar un sistema conjugado p-π con el doble enlace conjugado, reduciendo así en gran medida el nivel de energía de la reacción en la etapa de iniciación, haciendo que la reacción ocurra más fácilmente y acelerando la velocidad de reacción de oxidación. Además de la misma reacción de autooxidación que el ácido linolénico, el ácido eleosteárico también tiene su propia reacción de secado única: reacción de autopolimerización, es decir, reacción de enlace. Las moléculas de aceite de tung sufrirán una reacción de polimerización para formar una estructura macromolecular de red en forma de anillo de seis u ocho miembros. Dado que el ácido eleosteárico sufre un gran número de reacciones de autopolimerización, en las mismas condiciones, la demanda de oxígeno para el secado de la película de aceite de tung es sólo 1/512 de la de la película de aceite de linaza. ]. Además, dado que el secado del ácido de aceite de tung se basa principalmente en la polimerización, el ácido carboxílico producto de oxidación producido durante el proceso de oxidación es mucho menor que el del aceite de linaza, por lo que la película de tinta hecha de aceite de tung tiene una excelente resistencia al agua y anti- propiedades de robo. Para el problema del secado deficiente, se puede usar aceite de tung en lugar de aceite de linaza y combinarlo con aceite de soja para que la tinta tenga buenas propiedades de secado. Este tipo de tinta se puede usar normalmente incluso en papel con poca absorción y superficie rugosa, y se puede aplicar a la impresión a doble cara y al procesamiento rápido de posimpresión, lo que mejora en gran medida el rendimiento del procesamiento posimpresión de la tinta y cumple con varios Requisitos de impresión.
2.2 Problemas de viscosidad de la tinta y viscosidad excesiva
Cuando se utiliza aceite vegetal en combinación, el aglutinante a menudo no se puede utilizar normalmente debido a su alta viscosidad. Esto se debe a que el aceite vegetal se autopolimeriza para generar sustancias con una gran masa molecular relativa, lo que hace que la viscosidad del sistema aumente rápidamente, lo que es inconsistente con los requisitos de alta y baja viscosidad del aglutinante ideal. Para el problema de la alta viscosidad y la alta viscosidad, la fórmula debe rediseñarse para reducir adecuadamente el contenido de resina y la cantidad de agente gelificante utilizado. De esta manera, no sólo se puede utilizar normalmente el sistema aglutinante, sino que el aglutinante preparado tiene un rendimiento excelente, cumple con los requisitos de alta y baja viscosidad y tiene excelentes propiedades de humectabilidad y secado.
2.3 Problema de gelificación del aceite de tung
Dado que el aceite de tung contiene una gran cantidad de ácido de aceite de tung, sufrirá una adición 1,4 y un enlace 2,3 del sistema dieno cuando se caliente. A medida que aumenta la temperatura, se gelificará y generará sustancias coloidales sólidas transparentes. En la producción real, si no se controla bien, las consecuencias serán más graves e incluso el reactor será desguazado. El problema de la autopolimerización del aceite de tung se puede resolver estableciendo razonablemente la proporción entre aceite de soja y aceite secante y controlando la temperatura y el proceso de refinación adecuados del material conector. La verificación repetida de experimentos de laboratorio y producción por lotes en talleres muestra que el problema de la gelificación se puede evitar por completo. En la actualidad, se ha lanzado oficialmente al mercado la tinta hecha con un sistema de aceite vegetal puro producida por DIC (Taiyuan) Ink Co., Ltd. Tiene una amplia gama de adaptabilidad al papel y una excelente adaptabilidad a la impresión. Todas las actuaciones han alcanzado el nivel de productos similares importados y son bien recibidas por los clientes.
3 efectos
Además de las ventajas obvias de la tinta elaborada con un sistema de aceite vegetal puro en términos de protección ambiental y adaptabilidad de la impresión, también tiene ventajas en la producción de tinta que no están disponibles en la producción del sistema de tinta de aceite mineral tradicional. En concreto, se manifiesta en los siguientes aspectos:
1) El sistema de aceite vegetal puro tiene una excelente solubilidad para la resina fenólica y tiene requisitos de temperatura relativamente bajos al preparar el aglutinante. Ha cambiado el método de producción tradicional de tinta de aceite mineral, que debe aumentar la temperatura de preparación y extender el tiempo de preparación para mejorar el rendimiento de humectación. Tomando como ejemplo DIC (Taiyuan) Ink Co., Ltd., después de adoptar el sistema de aceite vegetal puro, la temperatura de producción se redujo de los 240 C originales a 200 C, y el ciclo de producción se redujo considerablemente de las 12 h/(lote originales). ) ~15 h/(lote) a 7 h/(lote) ~8 h/(lote). Solo esto le ahorra a nuestra empresa alrededor del 40% de la energía y ahorra costos de gas de 1,5 millones de yuanes/año ~ 2 millones de yuanes/año.
2) Dado que el sistema de aceite vegetal puro tiene buena humectabilidad para los pigmentos, el aglutinante elaborado con él tiene un excelente desarrollo del color para los pigmentos. Con el mismo contenido de pigmento, la densidad óptica (concentración de color) de la tinta elaborada con el sistema de aceite vegetal puro es entre un 10% y un 15% mayor que la de la tinta elaborada con el sistema de aceite mineral. En otras palabras, sin reducir la concentración de color, se puede reducir la cantidad de pigmento usado en la tinta, reduciendo así en gran medida el coste de la formulación de la tinta. Sólo esto le ahorra a nuestra empresa entre 500.000 y 800.000 yuanes/año en gastos de pigmentos.
3) Los disolventes tradicionales de los sistemas de aceite mineral contienen sustancias aromáticas volátiles, que liberarán una gran cantidad de sustancias orgánicas volátiles al medio ambiente cuando se refinan a altas temperaturas. Por ejemplo, el VoC liberado se considera uno de los principales carcinógenos. Dado que el sistema de aceite vegetal puro utiliza aceite 100 % vegetal como disolvente, el punto de ebullición del aceite vegetal es superior al de los COV, por lo que la emisión de COV es casi nula, lo que reduce en gran medida el daño a la salud de los operadores de producción y al medio ambiente circundante. Además, el refinado a baja temperatura es más seguro para los operadores. Debido a que el punto de inflamación del aceite mineral es de 140 C ~ 180 C, y el punto de inflamación del aceite vegetal refinado es de 225 C ~ 330 C, el aceite mineral se incendiará si no se tiene cuidado durante el refinado a alta temperatura. Por lo tanto, en comparación con el refinado a alta temperatura del sistema de aceite mineral, el refinado a baja temperatura del sistema de aceite vegetal es más seguro.
4. Conclusión
Gracias a la promoción y venta de productos de tinta de aceite vegetal puro en los últimos dos años, el rendimiento de la tinta de aceite vegetal puro es estable y ha resistido la prueba del mercado y de los clientes. Varios indicadores técnicos han alcanzado las expectativas de diseño, la emisión de COV es ≤1%, la calidad del producto es estable y el proceso técnico se está volviendo más maduro. .
Por lo tanto, el desarrollo de tintas SIN VOC de tipo aceite vegetal puro es una buena manera para que la industria nacional de tintas mejore continuamente el valor agregado del producto y la competitividad bajo la feroz competencia. Como nueva fuerza en productos de tinta offset, definitivamente tendrá una brillante perspectiva de mercado.
