Desain, Pengembangan dan Eksplorasi Tinta Cetak Offset NON-VOC Nabati Murni
Seiring dengan meningkatnya persyaratan perlindungan lingkungan di negara-negara di seluruh dunia, industri percetakan dan pengguna produk cetakan telah mengajukan persyaratan yang lebih tinggi untuk kinerja lingkungan dari produk cetakan. Dalam hal ini, tinta cetak offset sistem minyak mineral asli akan diganti dengan tinta baru yang lebih ramah lingkungan karena emisi VOC yang tinggi dan banyak masalah dalam kemampuan beradaptasi pencetakan. Untuk merebut pasar tinta ramah lingkungan, produsen tinta arus utama di berbagai negara di dunia telah meningkatkan upaya penelitian dan pengembangan terhadap tinta ramah lingkungan dan berturut-turut meluncurkan produk ramah lingkungan. Oleh karena itu, perkembangan tinta ramah lingkungan menunjukkan tren perkembangan yang lebih pesat dibandingkan sebelumnya. Dari tinta tradisional berbahan dasar minyak mineral hingga tinta minyak kedelai, dan kemudian tinta minyak nabati murni 100%, tinta cetak offset berkembang ke arah kandungan teknologi tinggi, kandungan minyak nabati tinggi, dan emisi VoC yang sangat rendah. Tinta minyak nabati murni menjadi pengganti ideal untuk tinta minyak mineral tradisional dengan kinerja lingkungan yang sangat baik dan kemampuan beradaptasi pencetakan yang sangat baik. Namun sejauh ini, di antara produsen tinta mainstream di dunia, hanya sedikit produsen tinta besar seperti DIC dan TOYO di Jepang, Sunchemical di Amerika Serikat, Ceres di China yang sudah menguasai teknologi produksi tinta minyak nabati murni, sedangkan sebagian besar produsen tinta minyak nabati murni telah menguasai teknologi produksi tinta minyak nabati murni. yang lainnya masih dalam tahap tinta offset kacang kedelai.
Produk ramah lingkungan yang ada di industri tinta negara saya hanya ada dua jenis: tinta bebas aromatik dan tinta offset kacang kedelai, sedangkan jenis ketiga adalah tinta NON-VOC yang baru saja diluncurkan. Selain itu, sebagian besar tinta offset kacang kedelai yang disediakan oleh produsen tinta Tiongkok hanya cocok untuk dicetak pada kertas tertentu. Untuk kertas dengan daya serap buruk dan permukaan kasar (seperti kertas berlapis matte, kertas berlapis tipis, kertas serat kayu, dll.), terdapat masalah seperti pengeringan yang buruk, mudah menempel di bagian belakang, dan mudah kotor. Terbatasnya kemampuan beradaptasi terhadap kertas telah mempengaruhi promosi lebih lanjut tinta offset kacang kedelai, menempatkan tinta minyak kedelai pada posisi yang canggung di pasar.
Pasalnya, minyak kedelai merupakan minyak nabati semi kering, kandungan ikatan rangkap pada molekul minyak kedelai relatif rendah, aktivitas reaksi rendah, reaksi oksidasi terjadi lambat, serta massa molekul relatif dan volume molekul kedelai. minyak itu sendiri lebih besar dibandingkan minyak mineral, dan kecepatan penetrasi pada kertas relatif rendah, sehingga pengeringan tinta menjadi buruk. Apalagi bila jumlah tinta yang ditambahkan melebihi 20%, pengeringan dan fiksasi tinta melambat secara signifikan, sehingga kualitas tinta minyak kedelai yang saat ini tersedia di China kurang memuaskan. Makalah ini menganalisis proses desain tinta minyak nabati murni dan masalah yang dihadapi dalam percobaan, dan mengusulkan solusi yang sesuai.
1.Jenis Tinta Ramah Lingkungan
1.1 Tinta bebas aromatik
Tinta bebas aromatik menggunakan minyak mineral dengan aromatik yang dihilangkan sebagai pelarut.
Fraksi massa aromatik adalah ≤1%, yang mengurangi emisi Voc untuk mencapai perlindungan lingkungan. Namun, karena menggunakan sistem tinta minyak mineral, masalah kinerja tinta yang buruk masih ada.
1.2 Tinta minyak kedelai.
Tinta minyak kedelai memenuhi persyaratan American Soybean Oil Ink Association. Untuk tinta offset sheet-fed, fraksi massa minyak kedelai adalah ≥20%, namun masih mengandung sedikit minyak mineral. Walaupun secara keseluruhan sifat tinta dari tinta ini jauh lebih baik dibandingkan dengan tinta minyak mineral tradisional, karena minyak kedelai sendiri merupakan minyak nabati semi permeabel, namun bila kandungannya tinggi maka tinta akan mengalami masalah seperti lambat kering, mudah menempel. bagian belakang, dan mudah kotor.
1.3 Tinta minyak nabati murni
Tinta ini disebut juga tinta NON-VOC. Ia menggunakan 100% minyak nabati sebagai pelarut dan tidak mengandung minyak mineral, sehingga emisi VOC sangat rendah (≤1%). Ini adalah jenis tinta offset yang paling ramah lingkungan. Tinta memiliki performa luar biasa, kilap super tinggi, dan cepat kering.
2 Analisis masalah umum dan solusinya
2.1 Masalah pengeringan
Penggunaan minyak kedelai dan pengeringan minyak nabati memang dapat mengatasi masalah lambatnya pengeringan tinta minyak kedelai, namun cara memilih minyak nabati yang tepat adalah kunci untuk mengatasi masalah tersebut. Banyak perancang tinta memilih menggunakan minyak biji rami dan minyak kedelai untuk mengatasi masalah ini, namun efek pengeringannya masih kurang ideal. Penulis menganalisis struktur berbagai minyak nabati kering dan melakukan perbandingan eksperimental dan menemukan bahwa efek penggunaan minyak tung dan minyak kedelai jauh lebih baik dibandingkan minyak biji rami dan minyak kedelai. Komponen utama minyak biji rami adalah asam linolenat [9,12,15-octadecadienoic acid, CH, (CH2CH =CH), (CH2), CO00H, rumus molekulnya adalah C: gH302]. Komponen utama minyak tung adalah asam elaeuric [9,11,asam 13-oktadekadienoat, CH, (CH2); (CH = CH);(CH2), CO00H, rumus molekulnya juga C: gH02]. Metode konvensional untuk mengukur kinerja pengeringan minyak nabati dalam industri tinta adalah dengan mengukur bilangan yodium minyak nabati, dan menilai kinerja pengeringan minyak nabati berdasarkan besaran bilangan yodium. Asam minyak tung dan asam linolenat adalah isomer satu sama lain, dan nilai yodium keduanya dekat, sehingga lebih banyak orang memilih minyak biji rami dengan harga murah dan nilai yodium sedikit lebih tinggi sebagai minyak pengering untuk digunakan dengan minyak kedelai, tapi abaikan itu bilangan iod hanya dapat mencirikan jumlah ikatan rangkap dalam suatu molekul, tetapi tidak dapat mencirikan posisi dan aktivitas reaksi ikatan rangkap tersebut. Asam linolenat merupakan asam trienoat tak terkonjugasi, sedangkan asam minyak tung merupakan asam trienoat terkonjugasi. Aktivitas reaksi asam minyak tung di udara jauh lebih tinggi dibandingkan dengan asam linolenat. Saat mengeringkan minyak nabati di udara, mekanismenya adalah reaksi oksidasi sendiri. Reaksi oksidasi diri terutama mencakup reaksi radikal bebas dan reaksi berantai. Langkah-langkah utamanya seperti ditunjukkan pada persamaan reaksi (1) sampai (4):
Fase inisiasi:
RH+X.一+R●+HX (1)
Fase transfer rantai (atau pertumbuhan rantai):
R.+O2-→RO2● (2)
RO2"+RH- +RO2H+R ● (3)
RO2H-→RO. +0H.- +Produk degradasi oksidasi (4)
Setelah tahap inisiasi, elektron tunggal pada radikal bebas asam eleostearat dapat membentuk sistem terkonjugasi p-π dengan ikatan rangkap terkonjugasi, sehingga sangat mengurangi tingkat energi reaksi pada tahap inisiasi, membuat reaksi lebih mudah terjadi dan mempercepat reaksi. laju reaksi oksidasi. Selain reaksi oksidasi mandiri yang sama seperti asam linolenat, asam eleostearat juga memiliki reaksi pengeringan uniknya sendiri: reaksi polimerisasi mandiri, yaitu reaksi ikatan. Molekul minyak tung akan mengalami reaksi polimerisasi membentuk struktur makromolekul jaringan berbentuk cincin beranggota enam atau delapan. Karena asam eleostearic mengalami sejumlah besar reaksi polimerisasi sendiri, pada kondisi yang sama, kebutuhan oksigen untuk pengeringan lapisan minyak tung hanya 1/512 dari kebutuhan lapisan minyak biji rami. ]. Selain itu, karena pengeringan asam minyak tung terutama didasarkan pada polimerisasi, produk oksidasi asam karboksilat yang dihasilkan selama proses oksidasi jauh lebih sedikit dibandingkan dengan minyak biji rami, sehingga film tinta yang terbuat dari minyak tung memiliki ketahanan air dan anti-air yang sangat baik. properti pencurian. Untuk masalah pengeringan yang buruk, minyak tung dapat digunakan sebagai pengganti minyak biji rami dan dikombinasikan dengan minyak kedelai agar tinta memiliki sifat pengeringan yang baik. Tinta jenis ini dapat digunakan secara normal bahkan pada kertas dengan daya serap yang buruk dan permukaan yang kasar, dan dapat diterapkan pada pencetakan dua sisi dan pemrosesan pasca-cetak yang cepat, yang sangat meningkatkan kinerja pemrosesan pasca-cetak tinta dan memenuhi berbagai macam persyaratan pencetakan.
2.2 Masalah kekentalan tinta dan kekentalan berlebihan
Saat menggunakan minyak nabati dalam kombinasi, bahan pengikat seringkali tidak dapat digunakan secara normal karena viskositasnya yang tinggi. Hal ini karena minyak nabati berpolimerisasi sendiri untuk menghasilkan zat dengan massa molekul relatif besar, yang menyebabkan viskositas sistem meningkat dengan cepat, yang tidak sesuai dengan persyaratan viskositas tinggi dan viskositas rendah dari pengikat ideal. Untuk masalah viskositas tinggi dan viskositas tinggi, formula harus didesain ulang untuk mengurangi kandungan resin dan jumlah bahan pembentuk gel yang digunakan secara tepat. Dengan cara ini, sistem pengikat tidak hanya dapat digunakan secara normal, tetapi pengikat yang disiapkan memiliki kinerja yang sangat baik, memenuhi persyaratan viskositas tinggi dan viskositas rendah, serta memiliki sifat keterbasahan dan pengeringan yang sangat baik.
2.3 Masalah pembentuk gel minyak tung
Karena minyak tung mengandung asam minyak tung dalam jumlah besar, maka ketika dipanaskan, ia akan mengalami penambahan 1,4 dan ikatan sistem diena 2,3. Ketika suhu meningkat, ia akan menjadi gel dan menghasilkan zat koloid padat transparan. Dalam produksi sebenarnya, jika tidak dikontrol dengan baik akan menimbulkan akibat yang lebih serius bahkan reaktor akan dibongkar. Masalah polimerisasi mandiri minyak tung dapat diatasi dengan mengatur rasio minyak kedelai dan minyak pengering secara wajar dan mengontrol suhu pemurnian yang sesuai serta proses bahan penghubung. Verifikasi berulang terhadap eksperimen laboratorium dan produksi batch bengkel menunjukkan bahwa masalah gelasi dapat dihindari sepenuhnya. Saat ini, tinta berbahan sistem minyak nabati murni yang diproduksi oleh DIC (Taiyuan) Ink Co., Ltd. telah resmi diluncurkan di pasaran. Ia memiliki beragam kemampuan beradaptasi terhadap kertas dan kemampuan beradaptasi pencetakan yang sangat baik. Semua kinerja telah mencapai tingkat produk serupa yang diimpor dan diterima dengan baik oleh pelanggan.
3 Efek
Selain keuntungan nyata dari tinta yang terbuat dari sistem minyak nabati murni dalam hal perlindungan lingkungan dan kemampuan beradaptasi pencetakan, tinta ini juga memiliki keunggulan dalam produksi tinta yang tidak tersedia dalam produksi sistem tinta minyak mineral tradisional. Secara khusus diwujudkan dalam aspek-aspek berikut:
1) Sistem minyak nabati murni memiliki kelarutan yang sangat baik untuk resin fenolik, dan memiliki persyaratan suhu yang relatif rendah saat menyiapkan pengikat. Ini telah mengubah metode produksi tradisional tinta minyak mineral, yang harus meningkatkan suhu preparasi dan memperpanjang waktu preparasi untuk meningkatkan kinerja pembasahan. Mengambil contoh DIC (Taiyuan) Ink Co., Ltd., setelah mengadopsi sistem minyak nabati murni, suhu produksi diturunkan dari suhu awal 240C menjadi 200C, dan siklus produksi sangat berkurang dari suhu awal 12 jam/(batch ) ~15 jam/(batch) hingga 7 jam/(batch) ~8 jam/(batch). Hal ini saja menghemat sekitar 40% energi perusahaan kami dan menghemat biaya bahan bakar sebesar 1,5 juta yuan/a ~2 juta yuan/a.
2) Karena sistem minyak nabati murni memiliki keterbasahan pigmen yang baik, pengikat yang dibuat dari sistem tersebut memiliki pengembangan warna yang sangat baik untuk pigmen. Pada kandungan pigmen yang sama, kerapatan optik (konsentrasi warna) tinta yang terbuat dari sistem minyak nabati murni adalah 10% ~ 15% lebih tinggi dibandingkan tinta yang terbuat dari sistem minyak mineral. Dengan kata lain, tanpa mengurangi konsentrasi warna, jumlah pigmen yang digunakan dalam tinta dapat dikurangi, sehingga sangat mengurangi biaya formulasi tinta. Ini saja menghemat biaya pigmen bagi perusahaan kami sebesar 500.000 yuan/a hingga 800.000 yuan/a.
3) Pelarut sistem minyak mineral tradisional mengandung zat aromatik yang mudah menguap, yang akan melepaskan sejumlah besar zat organik yang mudah menguap ke lingkungan ketika disuling pada suhu tinggi. Misalnya, VoC yang dilepaskan dikenal sebagai salah satu karsinogen utama. Karena sistem minyak nabati murni menggunakan 100% minyak nabati sebagai pelarut, titik didih minyak nabati lebih tinggi dari VOC, sehingga emisi VOC hampir nol, sehingga sangat mengurangi dampak buruk terhadap kesehatan operator produksi dan lingkungan sekitar. Selain itu, pemurnian dengan suhu rendah lebih aman bagi operator. Karena titik nyala minyak mineral adalah 140 C ~ 180 C, dan titik nyala minyak nabati olahan adalah 225 C ~ 330 C, maka minyak mineral akan terbakar jika tidak hati-hati saat penyulingan suhu tinggi. Oleh karena itu, dibandingkan dengan pemurnian sistem minyak mineral suhu tinggi, pemurnian sistem minyak nabati pada suhu rendah lebih aman.
4. Kesimpulan
Dari promosi dan penjualan produk tinta minyak nabati murni dalam dua tahun terakhir, kinerja tinta minyak nabati murni stabil, dan telah bertahan dalam uji pasar dan pelanggan. Berbagai indikator teknis telah mencapai ekspektasi desain, emisi Voc ≤1%, kualitas produk stabil, dan proses teknis semakin matang. .
Oleh karena itu, pengembangan tinta NON-VOC jenis minyak nabati murni merupakan cara yang baik bagi industri tinta dalam negeri untuk terus meningkatkan nilai tambah produk dan daya saing dalam persaingan yang ketat. Sebagai kekuatan baru dalam produk tinta offset pasti memiliki prospek pasar yang cerah.
