CN101085886A - 无芳烃胶印轮转油墨 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种印刷领域中的油墨，特别是涉及一种采用植物油即大豆油取代大部分石油溶剂的环保型胶印轮转油墨。其特征在于：该无芳烃胶印轮转油墨主要含有无芳烃油墨用煤油1％－5％(芳烃含量1％以下)、植物油含量5％－10％、30％－40％、树脂结构、普通型高结构树脂石油树脂，高结构树脂游离分、游离甲醛食品级、游离分游离甲醛不限制要求；颜料，油墨干燥；油墨VOC排放(％)30％符合Q/STY.J02.01无芳烃胶印轮转油墨要求。本发明采用一种新的无芳烃胶印轮转油墨，本发明的目的在于解决目前我国印刷业还采用有毒、有害物质进行印刷、对人体健康构成危害等方面存在的问题。

Description

无芳烃胶印轮转油墨

一、技术领域：本发明涉及一种印刷领域中的油墨，特别是涉及一种采用植物油即大豆油取代大部分石油溶剂的环保型胶印轮转油墨。

二、背景技术：国内外相关技术的研究、开发现状进入21世纪以来，我国印刷业高速发展，使油墨工业总产量达27万吨，居世界第四位，特别应当指出中国报业用胶印轮转油墨已占总产量约60％，由于报纸是与读者亲密接触的阅读产品，其普通胶印轮转油墨的毒性直接影响亿万读者环境安全，对生产和使用印刷车间构成危害。国外早在十几年前就淘汰普通胶印轮转油墨，美国大豆协会(ASA)和日本环境协会制定胶印油墨认证标准，在这些国家基本上已推广使用，而中国油墨生产厂刚起步研究无芳烃胶印轮转油墨，但目前国内没有该产品问世，我厂早在2004年就开始研究，并在实验室试制出样品，通过该产品标准验收。

三、发明内容：

1、发明目的：本发明采用一种新的无芳烃胶印轮转油墨，其目的在于解决目前我国印刷业还采用有毒、有害物质进行印刷、对人体健康构成危害等方面存在的问题。

2、技术方案：本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种无芳烃胶印轮转油墨，其特征在于：该无芳烃胶印轮转油墨主要含有无芳烃油墨用煤油1％-5％(芳烃含量1％以下)、植物油含量5％-10％、30％-40％、树脂结构、普通型高结构树脂石油树脂，高结构树脂游离分、游离甲醛食品级、游离分游离甲醛不限制要求；颜料，油墨干燥；油墨VOC排放(％)30％符合Q/STY.J02.01无芳烃胶印轮转油墨要求。

3、优点及效果：对于印刷油墨来说，因为其石油溶剂中还有芳烃成分，所以再制造和使用中这些成分挥发后，对环境和人体造成一定的影响，长期以来，一直受到世界各国重视，为此本项目主要在下列原则下开展研究：

(1)、油墨组成物不含有损害人体健康和生态平衡的化学物质；

(2)、减少对环境的污染；

(3)、促进循环再利用。

本着上面原则，设计配方时：

(1)、印刷油墨中溶剂用无芳烃石油溶剂，同时，用植物油即大豆油取代大部分石油溶剂，按美国大豆协会(ASA)对大豆油油墨认证标准，新闻油墨黑色大于等于40％。色彩大于等于30％。

(2)油墨中树脂组成连接料对游离酚、游离甲醛和连接料不允许含有氯的成分进行限制，并对游离甲醛及游离酚进行限制；

(3)颜料按EN71《玩具安全第三部分》规定重金属含量限制；

(4)在制造和使用过程中，消耗能量不应显著增加；

(5)使用该油墨的印刷重新利用时，其脱墨的环境负荷不应增加；

(6)油墨的容器坚固，在全部销售系统中和销覆盖地域内，设立回收系统，废弃容器能够容易地被再利用。

主要技术与性能指标

(1)印刷油墨中溶剂芳烃含量小于1％。

(2)印刷油墨中颜料重金属含量：

(下表：印刷油墨中颜料重金属含量)

有害物质    标准值/ppm

锑(Sb)      60

砷(As)      25

钡(Ba)      500

镉(Cd)      75

硌(Cr)      60

铅(Pb)      90

汞(Hg)    60

硒(Se)    60

(3)产品主要技术指标见下表：

(下表：无芳烃胶印轮转油墨技术指标)

无芳烃胶印轮转油墨主要技术指标

型号	产品名称	指标
							颜色	着色力％	细度ūM	流动度MM	粘性
		P03W-2311	中高速无芳烃胶印轮转中黄	近似表样	95-110	≤15						32-34	4.0-4.2
P03W-4211	中高速无芳烃胶印轮转天蓝						近似表样	95-110	≤15	34-36	4.2-4.4
		P03W-6311	中高速无芳烃胶印轮转桃红	近似表样	95-110	≤15						42-44	3.2-3.6
P03W-8011	中高速无芳烃胶印轮转黑						近似表样	95-110	≤15	39-40	4.0-4.4

无芳烃胶印轮转油墨主要技术指标

项目实现的质量保准类型、标准名称
		Q/SYT.J02.012003《无芳烃胶印轮转油墨》已经通过沈阳市技术监督局审定验收，见附件
通过本项目实施，企业新获得的相关证书情况
		质量认证体系证书	本企业早已通过中安质环ISO9001：2000国际质量体

	系认证
		国家相关行业许可证	2004年获得国家科技部、国家环保总局等四部委颁发国家重点新产品
专利证书
		技术、产品鉴定证书	国家科技部等四部颁发无芳香烃胶印轮转油墨“国家重点新产品”证书

2、项目创新：用后回收，重复利用造纸厂，整个生命周期的各个阶段，对规定其标准化全方位的创新，本项目定会推动生产油墨的相关行业的生产革命。

四、具体实施方式：

本项目标准Q/SYT.J02.01-2003无芳烃胶印轮转油墨标准对生产用原材料中有毒物资进行限制，保证亿万读者健康，避免对环境造成污染。

普通胶印轮转油墨，采用高沸点石油溶剂含芳烃量为10％-20％，而无芳烃胶印轮转油墨，芳烃含量小于1％，高沸点石油溶剂只在油墨组成物20％以下，基本上用大豆油取代，芳烃对人体是有害的，减少溶剂含量，就是减少对人体的危害，减少VOC的产生，另外，采用新型高结构树脂使这游离酚和游离甲醛含量达到食品级标准，另外，组成连溶剂再生大豆油取代石油溶剂，节约能源，使之环保化，无芳烃胶印轮转油墨干燥方式由原来的渗透干燥方式变成渗透和氧化结膜干燥方式，使之印刷品快固着，光亮度高。颜料采用不含重金属的颜料及胺类，达到食品级卫生标准。无芳烃胶印轮转油墨创新还有最重要的一点，就是从原料采购、车间生产、成品运输、印刷厂使用、成品到读都用后回收，到重复利用造纸厂，整个生命周期的各个阶段，对规定其标准化全方位的创新，本项目定会推动生产油墨的相关行业的一场革命。

注释：1)创新类别包括理论创新、应用创新、技术创新、工艺创新、结构创新；2)按创新点分条目描述创新内容：如果是技术创新，请说明目前一般采用什么技术，申报项目对什么技术进行了创新；如果是结构创新、工艺创新，需要进行新旧结构或工艺对比，并画出新旧结构图和工艺流程图。

国内外相关技术的研究、开发现状进入21世纪以来，我国印刷业高速发展，使油墨工业总产量达27万吨，居世界第四位，特别应当指出中国报业用胶印轮转油墨已占总产量约60％，由于报纸是与读者亲密接触的阅读产品，其普通胶印轮转油墨的毒性直接影响亿万读者环境安全，对生产和使用印刷车间构成危害。国外早在十几年前就淘汰普通胶印轮转油墨，美国大豆协会(ASA)和日本环境协会制定胶印油墨认证标准，在这些国家基本上已推广使用，而中国油墨生产厂刚起步研究无芳烃胶印轮转油墨，但目前国内没有该产品问世，我厂早在2004年就开始研究，并在实验室试制出样品，通过该产品标准验收。

根据查新报告结论：本委托单位研制无芳烃胶印轮转油墨，采植物油替代含芳烃、含苯等有害化学成分的矿物油生产轮转油墨，国内未见研究，生产报道，所以无技术风险。

项目主要研究内容

申报项目研究内及涉及的关键技术及技术指标描述

申报项目研究内及涉及的关键技术及技术指标描述

新型树脂及助剂的合成和制造：即RGJ1321、RGJ-202两只高结构树脂与独特性能的RC-03、RC-04两只助剂。树脂是决定整个油墨性能的关键组合分。技术方案：无芳烃胶印轮转油墨中使用树脂使之游离酚和游离甲醛含量达到食品级油墨标准，另外组成连接料溶剂可再生大豆油取代石油溶剂，节约能源，使之环保化。无芳烃胶印轮转油墨干燥方式由原来的渗透干燥方式变成渗透和氧化结膜干燥方式，使之印刷品快固着；光亮度高。颜料采用不含重金属的颜料，达到EN71第三部分重金属含量标准。无芳烃胶印轮转油墨创新还有最重要的一点，就是从原材料采购、车间生产、成品运输、印刷厂使用、成品到读者本项目经多次反复实验，首先确定RGJ-1321树脂的分子量范围(分子量10000)，达到树脂可用的程度。分子量是其中关键指标，因为它给予树脂产硬度和粘度及反应终点避免游离酚及游离甲醛。

低分子量的树脂软化点低，即玻璃化温度低，这将造成固着时间长，即印刷后，长时间表不干杯，造成蹭脏，这在印刷过程中和对印刷品的危害都是致命的。分子量的大小在本树脂中主要取决于反应的保温温度及保温时间，经多次反复试验，达到理想要求。本项目用粘度法设量其分量，其公式为()＝KMA。

其次要求确定聚合物的组成，这只聚全物必须能很好地溶解在植物油中(大豆油、亚麻油)为达到此目的，本项目采用烃基取代酚做树脂，并用有关化合物改性。凡是OH邻位被取代，树脂可以制成线型的，同时取代基的存在，减少了酚的极性，并且取代基有一定的亲油性，这些都提高了树脂的油溶性，倡对取代酚比邻位取代酚更优越，原因在于对位取代酚的产品在自然条件下不易返黄，而邻位取代基酚树脂不论在制备时还是在应用后，都会变色，所以本项目腹胀对位取代。

对位取代酚的结构与它的形成树脂的油溶性的关系可用M/A的值来表示，M为酚的分子量，为A为OH的原子量(＝17)，M/A值越大，油溶性越好，下表给出实验得出的一些酚所制成树脂的数据。

(图：各类酚的性质)

各类酚的性质

酚类	熔点	沸点	分子量m/a
						苯酚	42.5-43	182.6	94	5.53	不溶
对甲酚	36	201.8	108	6.35	略溶
						对叔丁基酚	98-99	239-238	150	8.82	溶
对苯基酚	164-165	278-302	170	10.00	溶
						对异辛基酚			206	12.11	溶

达到油溶性的另一个途径是用油溶性物质(松香等)改性，将树脂上的OH、OCH20H基团醚化，降低分子的极性，使之易溶于油。同时，这种改性还具有提高树脂的软化点、粘度、降低点成本等优点。本项目采用对丁酚、对异辛基酚等。烷基愈长，树脂分子柔顺性愈好，溶解性也好，但软化点、粘度则会降低。本项目为解决此点，除加特种松香改性之外，还可加适量的失水苹果酸酐改性，增强分子间的交联，增大分子量，提高粘弹性。

RGJ-202树脂是在RGJ-1321树脂的上述合成技术经验基础上，将相应的树脂加有机铝化合物合成的。RGJ-202研制的目的在于将其添加于油墨中提高抗水性并增加粘弹性。

该项目采用的两种新型助剂RC-03、RC-04、系企业自主研制。RC-03为一种不干性改性植物油。其添加的目的，为解决该项目因大量的植物油的添加，造成油墨身骨较软的弊端。RC-04系气相白炭黑与植物油混合物，其添加的目的，在于适当增加该项目油墨的粘度，稠而不粘，提高警惕油墨的转印性能，解决糊版问题。

采用先进加热方式-------热媒体加热，使化学合成的加热温度得到控制控制(即阶段反应完成，迅速调整温度)，温度严格管理控制在5℃之间。确保反应终点避免出现游离态。

引进先进的检测仪器，如拉雷粘度计、印刷适性仪、粘性仪、严格监控半成品及成品的质量。使其处于有效的受控状态。

项目技术路线描述：

研发部门查阅了大量国内外有关无芳烃胶印轮转油墨的资料，制定了研究方案，并与技术部、化验室紧密配合，开展国内外油墨用原材料调查，本着中国国情筛选能够生产符合环保规定的原材料厂家。

制定符合中国国情的无芳烃胶印轮转油墨标准：剖析日本环境协会胶印轮转油墨认定标准、韩国印刷油墨EL98-46(98/22(1)-WP)与美国大豆协会对印刷油墨认证标准等，制定我厂企业化标准工作：Q/SYT.J02.01

选择材料依据应符合环保规定，对筛选材料进入试验室进行试验，生产队高结构树脂在2004年小试成功，游离酚、游离甲醛均在标准控制之内，并解决大豆油干性慢的问题。

为生产高结构树脂，准确地控制加热温度、保温时间、升温降温速度，共计划改造3套有对叔丁基酚及对异辛基酚等对位取代酚(F＝2)为原料，生产上述高结构树脂，并产松香、失水苹果酸酐等改性，使其油溶性好，又不影响其固着性能。

项目技术实现依据：

日本环境协会1997印刷油墨认证标准对油墨要求：

1、印刷用油墨中的溶剂芳香族成人不超过1％(含油分)；

2、油墨在制造、使用和废弃时，不含有也不排放有害物质和重金属限制物；

3、在制造和使用油墨时，消耗的能量不应显著增加；

4、在将使用该油墨的印刷物重新利用，制造再生纸时，其脱墨的环境负荷不应该大于过去的油墨，周转容器要求；

(1)容器应十分坚固，产保证反复使用不致破损，在全部销售系统中和销售覆盖的地哉内，确保设立容器的回收系统，产保障经销商或内容物制造商将容器百分之百的回收。

(2)废弃容器在经过适当处理后，应该较容易地被再利用。本着上述思想，我项目给开始对无芳烃胶印轮转油墨设计。

根据查新报告结论：本委托单位研制无芳烃胶印轮转油墨，采植物油替代含芳烃、含苯等有害化学成份的矿物油生产轮转油墨，国内未见研究、生产报道。关键技术实现的依据：

1、根据Q/SYT.J02.01-2003《无芳烃胶印轮转油墨》技术标准：

A：对生产用原辅材料应符合基环保要求Q/SYT.J02.01标准

B：对关键技术油墨用树脂要求小试完成符合食品级要求(详见关键技术实现的依据)

C：包装容器符合日本环保协会1997印刷座标准。

2、企业标准Q/SYT.J02.01-2003《无芳烃胶印轮转油墨》在2004年初通过沈阳市技术监督局采标验收。

3、在2004年通过鉴定国家等四部委为重点新产品审定。

4、关键技术实现依据本项目生产出新产品RGJ1321、RGJ202高结构树脂，具有高粘度、低粘性、高结构特点；能改善水墨平稳，减少飞墨，具有良好的网点还原性，更好的流动性和转移性，快固着，光泽高，耐磨性理想，国外在近几年LAWTER公司都相继开发的成功经验，虽然这一类树脂采用新的技术路线和合成工艺，具有较高的技术含量，但仍然产传统的松香改性酚醛树脂合成技术为基础，通过在树脂结构中引入特殊的化学键结构提高树脂分子及新技术得到产品其游离酚及游离甲醛者符合食品树脂要求。

项目技术实现主要面临的风险及应对措施

1、本项目企业技术人员自主研发的，核心技术集中在少数人手中，而且项目的知识产权保密性好；

2、该项目企业还储存者一批相关技术，产备风险出现；

3、企业有一支良好的研发队伍，有资深的科技专家；

4、该项目在2004年度获得国家科技部等四部委颁发国家重点新产品计划，所以无技术风险；

5、根据查新报告结论：本委托单位研制无方烃胶印轮转油墨，采植物油替代含芳烃、含苯等有害化学成份的矿物油生产轮转油墨，国内未见研究、生产报道，所以无技术风险。

项目技术成熟性

关键技术成熟性分析：RGJ1321，RGJ202高结构环保树脂现已进入中试阶段，2003年经《经济日报》试验，试验机型日本高斯、法国高斯印刷试用效果良好。该项目在2004年通过辽宁省产品质量检验所检验合格，同年该项目无芳烃胶印轮转油墨技术标准，通过沈阳市技术监督局审定验收；该项目正在申请通过技术成果鉴定，该项目在2004年通过鉴定国家科技部、国家环保总局、国家技术监督检疫总局、国家商务部颁发《国家重点新产品》认证证书。该项目关键技术已成熟，目前正在中试中。

必备的生产条件：热煤炉1台，高速分散搅拌机2台，珠磨机4台。

现有的生产设备有黑墨生产线，八台球磨机，彩色生产线，六台三辊机，两台珠磨机，炼油生产线，两吨反应斧，一吨反应斧两个，五吨油墨储罐四个，空气压缩站一个。

化验设备：拉雷粘度剂一台，粘性仪两台，乳化仪一台，烘干箱一台。

Claims (1)

1、一种无芳烃胶印轮转油墨，其特征在于：该无芳烃胶印轮转油墨主要含有无芳烃油墨用煤油1％-5％(芳烃含量1％以下)、植物油含量5％-10％、30％-40％、树脂结构、普通型高结构树脂石油树脂，高结构树脂游离分、游离甲醛食品级、游离分游离甲醛不限制要求；颜料，油墨干燥；油墨VOC排放(％)30％符合Q/STY.J02.01无芳烃胶印轮转油墨要求。