Design, Desenvolvimento e Exploração de Tinta de Impressão Offset NÃO COV Pura Vegetal
À medida que os requisitos de protecção ambiental dos países de todo o mundo aumentam, a indústria gráfica e os utilizadores de produtos impressos apresentam requisitos mais elevados para o desempenho ambiental dos produtos impressos. Neste caso, a tinta original de impressão offset do sistema de óleo mineral será substituída por tintas novas e mais ecológicas devido às suas elevadas emissões de COV e aos muitos problemas na adaptabilidade da impressão. A fim de conquistar o mercado de tintas ecológicas, os principais fabricantes de tintas em vários países ao redor do mundo aumentaram os seus esforços de investigação e desenvolvimento em tintas ecológicas e lançaram sucessivamente os seus produtos ecológicos. O desenvolvimento de tintas ecológicas mostrou, portanto, uma tendência de desenvolvimento mais rápida do que nunca. Das tintas tradicionais à base de óleo mineral às tintas de óleo de soja e, em seguida, às tintas de óleo vegetal 100% puro, as tintas de impressão offset estão se desenvolvendo na direção de alto conteúdo tecnológico, alto teor de óleo vegetal e emissões ultrabaixas de VoC. As tintas de óleo vegetal puro estão se tornando um substituto ideal para as tintas de óleo mineral tradicionais com seu excelente desempenho ambiental e excelente adaptabilidade de impressão. Mas até agora, entre os principais fabricantes de tintas do mundo, apenas alguns grandes fabricantes de tintas, como DIC e TOYO no Japão, Sunchemical nos Estados Unidos, Ceres na China dominaram a tecnologia de produção de tintas de óleo vegetal puro, enquanto a maioria das demais ainda estão na fase de tinta offset de soja.
Os produtos ecológicos existentes na indústria de tintas do meu país são apenas dois tipos: tinta sem aromáticos e tinta offset de soja, enquanto o terceiro tipo de tinta NÃO VOC está apenas começando. Além disso, a maioria das tintas offset de soja fornecidas pelos fabricantes de tinta chineses são adequadas apenas para impressão em determinados papéis específicos. Para papéis com má absorção e superfícies ásperas (como papel revestido fosco, papel revestido leve, papel granulado de madeira, etc.), existem problemas como má secagem, fácil aderência ao verso e fácil sujeira. afetou a promoção adicional da tinta offset de soja, colocando a tinta de óleo de soja em uma posição incômoda no mercado.
A razão é que o óleo de soja é um óleo vegetal semissecante, o conteúdo de ligações duplas nas moléculas de óleo de soja é relativamente baixo e a atividade de reação é baixa, a reação de oxidação ocorre lentamente e a massa molecular relativa e o volume molecular da soja O óleo em si é maior que o do óleo mineral e a velocidade de penetração no papel é relativamente baixa, resultando em má secagem da tinta. Especialmente quando a quantidade adicionada à tinta excede 20%, a secagem e a fixação da tinta diminuem significativamente, de modo que a qualidade da tinta de óleo de soja atualmente disponível na China não é satisfatória. Este artigo analisa o processo de design da tinta de óleo vegetal puro e os problemas encontrados no experimento, e propõe soluções correspondentes.
1.Tipos de tintas ecológicas
1.1 Tinta sem aromáticos
A tinta sem aromáticos utiliza óleo mineral com aromáticos removidos como solvente.
A fração mássica de aromáticos é ≤1%, o que reduz as emissões de COV para alcançar a proteção ambiental. No entanto, por pertencer ao sistema de tinta de óleo mineral, o problema do baixo desempenho da tinta ainda existe.
1.2 Tinta de óleo de soja.
A tinta de óleo de soja atende aos requisitos da American Soybean Oil Ink Association. Para tinta offset plana, a fração mássica de óleo de soja é ≥20%, mas ainda contém algum óleo mineral. Embora as propriedades gerais da tinta desta tinta sejam muito melhores do que as da tinta de óleo mineral tradicional, uma vez que o próprio óleo de soja é um óleo vegetal semipermeável, quando o conteúdo é alto, a tinta terá problemas como secagem lenta, fácil aderência a parte de trás e fácil de se sujar.
1.3 Tinta de óleo vegetal puro
Esta tinta também é chamada de tinta NÃO VOC. Utiliza óleo 100% vegetal como solvente e não contém óleo mineral, pelo que as emissões de COV são extremamente baixas (≤1%). É o tipo de tinta offset mais ecológico. A tinta tem excelente desempenho, super brilho e seca rapidamente.
2 Análise de problemas e soluções comuns
2.1 Problema de secagem
O uso de óleo de soja e óleo vegetal secante pode de fato resolver o problema da secagem lenta da tinta de óleo de soja, mas como escolher o óleo vegetal adequado é a chave para resolver o problema. Muitos designers de tinta optam por usar óleo de linhaça e óleo de soja para resolver esse problema, mas o efeito de secagem ainda não é o ideal. O autor analisou a estrutura de vários óleos vegetais secos e conduziu comparações experimentais e descobriu que o efeito do uso do óleo de tungue e do óleo de soja é muito melhor do que o do óleo de linhaça e do óleo de soja. O principal componente do óleo de linhaça é o ácido linolênico [ácido 9,12,15-octadecadienóico, CH, (CH2CH =CH), (CH2), CO00H, fórmula molecular é C: gH302]. O principal componente do óleo de tungue é o ácido elaeurico [9,11,ácido 13-octadecadienóico, CH, (CH2); (CH = CH);(CH2), CO00H, fórmula molecular também é C: gH02]. O método convencional para medir o desempenho de secagem do óleo vegetal na indústria de tintas é medir o valor de iodo do óleo vegetal e julgar o desempenho de secagem do óleo vegetal pelo tamanho do valor de iodo. O ácido do óleo de tungue e o ácido linolênico são isômeros um do outro, e os valores de iodo dos dois são próximos, então mais pessoas escolhem o óleo de linhaça com um preço baixo e um valor de iodo ligeiramente mais alto como óleo secante para uso com óleo de soja, mas ignoram isso o valor do iodo só pode caracterizar o número de ligações duplas na molécula, mas não pode caracterizar a posição e a atividade de reação das ligações duplas. O ácido linolênico é um ácido trienóico não conjugado, enquanto o ácido do óleo de tungue é um ácido trienóico conjugado. A atividade de reação do ácido do óleo de tungue no ar é muito maior do que a do ácido linolênico. Ao secar óleos vegetais ao ar, seu mecanismo é uma reação de autooxidação. A reação de autooxidação inclui principalmente reação de radicais livres e reação em cadeia. As etapas principais são mostradas nas equações de reação (1) a (4):
Fase de iniciação:
RH+X.一+R●+HX (1)
Fase de transferência de cadeia (ou crescimento de cadeia):
R. +O2-→RO2● (2)
RO2"+RH- +RO2H+R ● (3)
RO2H-→RO. +0H.- +Produtos de degradação por oxidação (4)
Após o estágio de iniciação, o único elétron do radical livre do ácido eleosteárico pode formar um sistema p-π conjugado com a ligação dupla conjugada, reduzindo bastante o nível de energia da reação no estágio de iniciação, tornando a reação mais fácil de ocorrer e acelerando o taxa de reação de oxidação. Além da mesma reação de auto-oxidação do ácido linolênico, o ácido eleosteárico também tem sua própria reação de secagem: reação de autopolimerização, ou seja, reação de ligação. As moléculas de óleo de tungue sofrerão uma reação de polimerização para formar uma estrutura macromolecular de rede em forma de anel de seis ou oito membros. Como o ácido eleosteárico sofre um grande número de reações de autopolimerização, nas mesmas condições, a demanda de oxigênio para a secagem do filme de óleo de tungue é apenas 1/512 daquela do filme de óleo de linhaça. ]. Além disso, como a secagem do ácido do óleo de tungue é baseada principalmente na polimerização, o produto de oxidação do ácido carboxílico produzido durante o processo de oxidação é muito menor do que o do óleo de linhaça, portanto, o filme de tinta feito de óleo de tungue tem excelente resistência à água e anti- propriedades de roubo. Para o problema da má secagem, o óleo de tungue pode ser usado em vez do óleo de linhaça e combinado com óleo de soja para fazer com que a tinta tenha boas propriedades de secagem. Este tipo de tinta pode ser usado normalmente mesmo em papel com má absorção e superfície áspera, e pode ser aplicado em impressão frente e verso e processamento rápido de pós-impressão, o que melhora muito o desempenho do processamento pós-impressão da tinta e atende vários requisitos de impressão.
2.2 Viscosidade da tinta e problemas de viscosidade excessiva
Ao usar óleo vegetal em combinação, o aglutinante muitas vezes não pode ser usado normalmente devido à sua alta viscosidade. Isso ocorre porque o óleo vegetal se autopolimeriza para gerar substâncias com grande massa molecular relativa, o que faz com que a viscosidade do sistema aumente rapidamente, o que é inconsistente com os requisitos de alta e baixa viscosidade do aglutinante ideal. Para o problema de alta viscosidade e alta viscosidade, a fórmula deve ser redesenhada para reduzir adequadamente o teor de resina e a quantidade de agente gelificante utilizado. Desta forma, não só o sistema aglutinante pode ser usado normalmente, mas o aglutinante preparado tem excelente desempenho, atende aos requisitos de alta e baixa viscosidade e possui excelentes propriedades de molhabilidade e secagem.
2.3 Problema de gelificação do óleo de tungue
Como o óleo de tungue contém uma grande quantidade de ácido de óleo de tungue, ele sofrerá 1,4 adição e 2,3 ligação do sistema dieno quando aquecido. À medida que a temperatura aumenta, ele irá gelificar e gerar substâncias coloidais sólidas transparentes. Na produção real, se não for bem controlada, terá consequências mais graves e até o reator será sucateado. O problema de autopolimerização do óleo de tungue pode ser resolvido definindo razoavelmente a proporção de óleo de soja para óleo secante e controlando a temperatura de refino apropriada e o processo do material de conexão. A verificação repetida de experimentos de laboratório e produção em lote em oficina mostra que o problema de gelificação pode ser completamente evitado. Atualmente, a tinta feita de sistema de óleo vegetal puro produzida pela DIC (Taiyuan) Ink Co., Ltd. foi oficialmente lançada no mercado. Possui uma ampla gama de adaptabilidade ao papel e excelente adaptabilidade de impressão. Todas as performances atingiram o nível de produtos similares importados e são bem recebidas pelos clientes.
3 efeitos
Além das vantagens óbvias da tinta feita a partir do sistema de óleo vegetal puro em termos de proteção ambiental e adaptabilidade de impressão, também apresenta vantagens na produção de tintas que não estão disponíveis na produção do sistema tradicional de tinta com óleo mineral. Especificamente, manifesta-se nos seguintes aspectos:
1) O sistema de óleo vegetal puro possui excelente solubilidade para resina fenólica e possui requisitos de temperatura relativamente baixos ao preparar o aglutinante. Mudou o método tradicional de produção de tinta de óleo mineral, que deve aumentar a temperatura de preparação e prolongar o tempo de preparação para melhorar o desempenho de umedecimento. Tomando DIC (Taiyuan) Ink Co., Ltd. como exemplo, após adotar o sistema de óleo vegetal puro, a temperatura de produção foi reduzida dos 240C originais para 200C, e o ciclo de produção foi bastante reduzido das 12 h/(lote) originais ) ~15 h/(lote) a 7 h/(lote) ~8 h/(lote). Isso por si só economiza para nossa empresa cerca de 40% de energia e economiza custos de gás de 1,5 milhão de yuans/ano ~ 2 milhões de yuans/ano.
2) Como o sistema de óleo vegetal puro possui boa molhabilidade para pigmentos, o aglutinante feito a partir dele possui excelente desenvolvimento de cor para pigmentos. Com o mesmo teor de pigmento, a densidade óptica (concentração de cor) da tinta feita a partir do sistema de óleo vegetal puro é 10% ~ 15% maior do que a da tinta feita a partir do sistema de óleo mineral. Por outras palavras, sem reduzir a concentração de cor, a quantidade de pigmento utilizado na tinta pode ser reduzida, reduzindo assim grandemente o custo da formulação da tinta. Só isso economiza para nossa empresa de 500.000 yuans/a a 800.000 yuans/a em despesas com pigmentos.
3) Os solventes tradicionais do sistema de óleo mineral contêm substâncias aromáticas voláteis, que liberarão uma grande quantidade de substâncias orgânicas voláteis no meio ambiente quando refinados em altas temperaturas. Por exemplo, o VoC liberado é reconhecido como um dos principais carcinógenos. Como o sistema de óleo vegetal puro utiliza óleo 100% vegetal como solvente, o ponto de ebulição do óleo vegetal é superior ao VOC, portanto a emissão de VOC é quase zero, o que reduz bastante os danos à saúde dos operadores de produção e do meio ambiente. Além disso, o refino em baixa temperatura é mais seguro para os operadores. Como o ponto de fulgor do óleo mineral é de 140 C ~ 180 C, e o ponto de fulgor do óleo vegetal refinado é de 225 C ~ 330 C, o óleo mineral pegará fogo se você não tomar cuidado durante o refino em alta temperatura. Portanto, em comparação com o refino em alta temperatura do sistema de óleo mineral, o refino em baixa temperatura do sistema de óleo vegetal é mais seguro.
4. Conclusão
A partir da promoção e vendas de produtos de tinta de óleo vegetal puro nos últimos dois anos, o desempenho da tinta de óleo vegetal puro é estável e resistiu ao teste do mercado e dos clientes. Vários indicadores técnicos atingiram as expectativas do projeto, a emissão de Voc é ≤1%, a qualidade do produto é estável e o processo técnico está se tornando mais maduro. .
Portanto, o desenvolvimento de tinta NÃO-VOC do tipo óleo vegetal puro é uma boa maneira para a indústria nacional de tintas melhorar continuamente o valor agregado e a competitividade do produto sob a concorrência acirrada. Como uma nova força em produtos de tinta offset, certamente terá uma perspectiva de mercado brilhante.
