طراحی، توسعه و اکتشاف جوهر چاپ افست گیاهی خالص غیر VOC
با افزایش الزامات حفاظت از محیط زیست در کشورهای سراسر جهان، صنعت چاپ و کاربران محصولات چاپی الزامات بیشتری را برای عملکرد زیست محیطی محصولات چاپی مطرح کرده اند. در این صورت جوهر چاپ افست سیستم روغن معدنی اصلی به دلیل انتشار VOC بالا و مشکلات فراوان در سازگاری چاپ با جوهرهای جدید و سازگار با محیط زیست جایگزین می شود. به منظور تصاحب بازار جوهرهای سازگار با محیط زیست، تولید کنندگان اصلی جوهر در کشورهای مختلف در سراسر جهان تلاش های تحقیق و توسعه خود را در زمینه جوهرهای سازگار با محیط زیست افزایش داده و به طور متوالی محصولات دوستدار محیط زیست خود را روانه بازار کرده اند. بنابراین، توسعه جوهرهای سازگار با محیط زیست روند توسعه سریعتری را نسبت به قبل نشان داده است. جوهرهای چاپ افست از جوهرهای سنتی مبتنی بر روغن معدنی گرفته تا جوهرهای روغن سویا و سپس به جوهرهای 100٪ روغن نباتی خالص در جهت محتوای فناوری بالا، محتوای روغن نباتی بالا و انتشار VoC بسیار کم در حال توسعه هستند. جوهرهای روغن نباتی خالص با عملکرد محیطی عالی و سازگاری چاپ عالی، جایگزینی ایده آل برای جوهرهای روغن معدنی سنتی می شوند. اما تاکنون، در میان تولیدکنندگان اصلی جوهر در جهان، تنها چند تولیدکننده بزرگ جوهر مانند DIC و TOYO در ژاپن، مواد شیمیایی خورشیدی در ایالات متحده، سرس در چین بر فناوری تولید جوهرهای روغن گیاهی خالص تسلط داشته اند، در حالی که بیشتر آنها از بقیه هنوز در مرحله جوهر افست دانه سویا هستند.
محصولات سازگار با محیط زیست موجود در صنعت جوهر کشور من فقط دو نوع هستند: جوهر بدون معطر و جوهر افست دانه سویا، در حالی که نوع سوم جوهر غیر VOC تازه شروع به کار می کند. علاوه بر این، بیشتر جوهرهای افست دانه سویا ارائه شده توسط تولیدکنندگان جوهر چینی فقط برای چاپ روی کاغذهای خاص مناسب هستند. برای کاغذهایی با جذب ضعیف و سطوح ناهموار (مانند کاغذ با روکش مات، کاغذ با روکش سبک، کاغذ دانه چوب و غیره)، مشکلاتی مانند خشک شدن ضعیف، چسبیدن آسان به پشت و کثیفی آسان وجود دارد. سازگاری محدود با کاغذ. بر ترویج بیشتر جوهر افست دانه سویا تأثیر گذاشته و جوهر روغن سویا را در موقعیت نامناسبی در بازار قرار داده است.
دلیل آن این است که روغن سویا یک روغن گیاهی نیمه خشک است، محتوای پیوند دوگانه در مولکول های روغن سویا نسبتا کم است، و فعالیت واکنش کم است، واکنش اکسیداسیون به کندی انجام می شود، و جرم مولکولی نسبی و حجم مولکولی سویا خود روغن بزرگتر از روغن معدنی است و سرعت نفوذ روی کاغذ نسبتاً کم است و در نتیجه جوهر خشک نمی شود. به خصوص زمانی که مقدار اضافه شده به جوهر از 20% بیشتر شود، خشک شدن و تثبیت جوهر به میزان قابل توجهی کاهش می یابد، بنابراین کیفیت جوهر روغن سویا که در حال حاضر در چین موجود است، رضایت بخش نیست. این مقاله فرآیند طراحی جوهر روغن نباتی خالص و مشکلاتی را که در آزمایش با آن مواجه شده است، تجزیه و تحلیل می‌کند و راه‌حل‌های مربوطه را پیشنهاد می‌کند.
1.انواع جوهرهای سازگار با محیط زیست
1.1 جوهر بدون معطر
جوهر بدون معطر از روغن معدنی استفاده می کند که مواد معطر آن به عنوان حلال حذف شده است.
کسر جرمی آروماتیک ها ≤1٪ است که انتشار صدای را برای دستیابی به حفاظت از محیط زیست کاهش می دهد. با این حال، از آنجایی که به سیستم جوهر روغن معدنی تعلق دارد، مشکل عملکرد ضعیف جوهر هنوز وجود دارد.
1.2 جوهر روغن سویا.
جوهر روغن سویا الزامات انجمن جوهر روغن سویا آمریکا را برآورده می کند. برای جوهر ورقه ای افست، کسر جرمی روغن سویا ≥20٪ است، اما همچنان حاوی مقداری روغن معدنی است. اگرچه خواص کلی جوهر این جوهر بسیار بهتر از جوهر روغن معدنی سنتی است، اما از آنجایی که روغن سویا به خودی خود یک روغن گیاهی نیمه تراوا است، زمانی که محتوای آن زیاد باشد، جوهر با مشکلاتی مانند خشک شدن آهسته، چسبیدن آسان به آن مواجه خواهد شد. پشت، و به راحتی کثیف می شود.
1.3 جوهر روغن نباتی خالص
به این جوهر جوهر غیر VOC نیز می گویند. از 100٪ روغن گیاهی به عنوان حلال استفاده می کند و حاوی روغن معدنی نیست، بنابراین انتشار VOC بسیار کم است (≤1٪). این جوهر افست دوستدار محیط زیست ترین نوع جوهر است. جوهر عملکرد عالی، براقیت فوق العاده بالایی دارد و به سرعت خشک می شود.
2 تجزیه و تحلیل مشکلات و راه حل های رایج
2.1 مشکل خشک شدن
استفاده از روغن سویا و خشک کردن روغن نباتی در واقع می تواند مشکل خشک شدن آهسته جوهر روغن سویا را حل کند، اما نحوه انتخاب روغن گیاهی مناسب کلید حل مشکل است. بسیاری از طراحان جوهر استفاده از روغن بزرک و روغن سویا را برای حل این مشکل انتخاب می کنند، اما اثر خشک کردن هنوز خیلی ایده آل نیست. نویسنده ساختار انواع روغن‌های گیاهی خشک را تجزیه و تحلیل کرد و مقایسه‌های تجربی انجام داد و دریافت که تأثیر استفاده از روغن تنگ و روغن سویا بسیار بهتر از روغن بزرک و روغن سویا است. جزء اصلی روغن بذر کتان اسید لینولنیک است [9،12،15-اکتادکادینوئیک اسید، CH، (CH2CH =CH)، (CH2)، CO00H، فرمول مولکولی C: gH302 است. جزء اصلی روغن تونگ اسید الئوریک است [9،11،13-اکتادکادینوئیک اسید، CH، (CH2); (CH = CH)؛ (CH2)، CO00H، فرمول مولکولی نیز C: gH02 است. روش مرسوم برای اندازه گیری عملکرد خشک کردن روغن نباتی در صنعت جوهر، اندازه گیری ارزش ید روغن نباتی و قضاوت در مورد عملکرد خشک کردن روغن گیاهی بر اساس اندازه مقدار ید است. اسید روغن تونگ و اسید لینولنیک ایزومرهای یکدیگر هستند و مقادیر ید این دو به هم نزدیک است، بنابراین افراد بیشتری روغن بزرک را با قیمت پایین و مقدار کمی ید بالاتر به عنوان روغن خشک کن برای استفاده با روغن سویا انتخاب می کنند، اما نادیده می گیرند که مقدار ید فقط می تواند تعداد پیوندهای دوگانه در مولکول را مشخص کند، اما نمی تواند موقعیت و فعالیت واکنش پیوندهای دوگانه را مشخص کند. اسید لینولنیک یک اسید ترینوئیک غیر کونژوگه است، در حالی که اسید روغن تونگ یک اسید ترینوئیک مزدوج است. فعالیت واکنش اسید روغن تونگ در هوا بسیار بیشتر از اسید لینولنیک است. هنگام خشک کردن روغن های گیاهی در هوا، مکانیسم آن یک واکنش خود اکسیداسیون است. واکنش خود اکسیداسیون عمدتاً شامل واکنش رادیکال آزاد و واکنش زنجیره ای است. مراحل اصلی در معادلات واکنش (1) تا (4) نشان داده شده است:
مرحله شروع:
RH+X.一+R●+HX (1)
فاز انتقال زنجیره (یا رشد زنجیره):
R. +O2-→RO2● (2)
RO2"+RH- +RO2H+R ● (3)
RO2H-→RO. +0H.- + محصولات تخریب اکسیداسیون (4)
پس از مرحله شروع، تک تک الکترون روی رادیکال آزاد اسید الئوستئاریک می‌تواند یک سیستم مزدوج p-π را با پیوند دوگانه مزدوج تشکیل دهد، در نتیجه سطح انرژی واکنش را در مرحله شروع تا حد زیادی کاهش می‌دهد و واکنش را آسان‌تر می‌کند و سرعت واکنش را تسریع می‌کند. سرعت واکنش اکسیداسیون علاوه بر واکنش خود اکسیداسیون مشابه اسید لینولنیک، اسید الئوستئاریک نیز واکنش خشک کردن منحصر به فرد خود را دارد: واکنش خود پلیمریزاسیون، یعنی واکنش پیوند. مولکول‌های روغن تونگ تحت واکنش پلیمریزاسیون قرار می‌گیرند تا یک ساختار درشت مولکولی شبکه حلقه‌ای شکل شش عضوی یا هشت عضوی تشکیل دهند. از آنجایی که اسید الئوستئاریک تعداد زیادی واکنش های خود پلیمریزاسیون را انجام می دهد، در شرایط مشابه، نیاز اکسیژن برای خشک کردن فیلم روغن تونگ تنها 1/512 از فیلم روغن بذر کتان است. ]. علاوه بر این، از آنجایی که خشک کردن اسید روغن تونگ عمدتا مبتنی بر پلیمریزاسیون است، محصول اکسیداسیون کربوکسیلیک اسید تولید شده در طی فرآیند اکسیداسیون بسیار کمتر از روغن بذر کتان است، بنابراین فیلم جوهر ساخته شده از روغن تونگ دارای مقاومت عالی در برابر آب و ضد آب است. خواص سرقت برای مشکل خشک شدن ضعیف، می توان از روغن تونگ به جای روغن بذر کتان استفاده کرد و با روغن سویا ترکیب کرد تا جوهر خاصیت خشک کنندگی خوبی داشته باشد. این نوع جوهر را می توان به طور معمول حتی بر روی کاغذ با جذب ضعیف و سطح ناهموار استفاده کرد و می توان آن را برای چاپ دو طرفه و پردازش سریع پس از چاپ استفاده کرد که عملکرد پردازش پس از چاپ جوهر را تا حد زیادی بهبود می بخشد و با انواع مختلف مواجه می شود. الزامات چاپ
2.2 ویسکوزیته جوهر و مشکلات ویسکوزیته بیش از حد
هنگام استفاده از روغن نباتی به صورت ترکیبی، بایندر به دلیل ویسکوزیته بالا اغلب نمی تواند به طور معمول استفاده شود. این به این دلیل است که روغن نباتی برای تولید موادی با جرم مولکولی نسبی زیاد خود پلیمریزه می شود، که باعث می شود ویسکوزیته سیستم به سرعت افزایش یابد، که با ویسکوزیته بالا و ویسکوزیته پایین الزامات چسب ایده آل سازگار نیست. برای مشکل ویسکوزیته بالا و ویسکوزیته بالا، فرمول باید دوباره طراحی شود تا به طور مناسب محتوای رزین و مقدار عامل ژل استفاده شده کاهش یابد. به این ترتیب، نه تنها می توان از سیستم بایندر به طور معمول استفاده کرد، بلکه بایندر تهیه شده عملکرد عالی دارد، نیازهای ویسکوزیته بالا و ویسکوزیته کم را برآورده می کند و خاصیت ترشوندگی و خشک شدن عالی دارد.
2.3 مشکل ژل شدن روغن تونگ
از آنجایی که روغن تونگ حاوی مقدار زیادی اسید روغن تونگ است، در هنگام گرم شدن، تحت 1،4 افزودن و 2،3 پیوند سیستم داین قرار می گیرد. با افزایش دما، ژل می شود و مواد کلوئیدی جامد شفاف تولید می کند. در تولید واقعی، اگر به خوبی کنترل نشود، عواقب جدی تری به دنبال خواهد داشت و حتی رآکتور نیز از بین می رود. مشکل خود پلیمریزاسیون روغن تونگ را می توان با تنظیم منطقی نسبت روغن سویا به روغن خشک کن و کنترل دمای تصفیه مناسب و فرآیند مواد اتصال حل کرد. تأیید مکرر آزمایش‌های آزمایشگاهی و تولید دسته‌ای کارگاهی نشان می‌دهد که می‌توان از مشکل ژل شدن کاملاً اجتناب کرد. در حال حاضر جوهر ساخته شده از سیستم روغن نباتی خالص تولید شده توسط DIC (تایوان) جوهر شرکت., Ltd. به طور رسمی به بازار عرضه شده است. دارای طیف گسترده ای از سازگاری با کاغذ و سازگاری عالی چاپ است. تمامی اجراها در حد محصولات مشابه وارداتی بوده و مورد استقبال مشتریان قرار می گیرد.
3 جلوه ها
جوهر ساخته شده از سیستم روغن نباتی خالص علاوه بر مزایای بارز از نظر حفاظت از محیط زیست و سازگاری با چاپ، دارای مزایایی در تولید جوهر است که در تولید سیستم مرکب روغن معدنی سنتی وجود ندارد. به طور خاص، در جنبه های زیر ظاهر می شود:
1) سیستم روغن نباتی خالص حلالیت عالی برای رزین فنلی دارد و در هنگام تهیه بایندر نیاز به دمای نسبتاً پایینی دارد. این روش سنتی تولید جوهر روغن معدنی را تغییر داده است، که باید دمای آماده سازی را افزایش داده و زمان آماده سازی را افزایش دهد تا عملکرد خیس شدن بهبود یابد. با در نظر گرفتن DIC (تایوان) جوهر شرکت., Ltd.، پس از اتخاذ سیستم روغن نباتی خالص، دمای تولید از 240 درجه سانتیگراد اولیه به 200 درجه سانتیگراد کاهش یافت و چرخه تولید از 12 ساعت اولیه به شدت کاهش یافت. ) ~ 15 ساعت / ( دسته ای ) تا 7 ساعت / ( دسته ای ) ~ 8 ساعت / ( دسته ای ) . این به تنهایی باعث صرفه جویی در حدود 40٪ در انرژی شرکت ما می شود و در هزینه های گاز 1.5 میلیون یوان / ~ 2 میلیون یوان / یک صرفه جویی می کند.
2) از آنجایی که سیستم روغن نباتی خالص ترشوندگی خوبی برای رنگدانه ها دارد، چسب ساخته شده از آن دارای توسعه رنگ عالی برای رنگدانه ها است. در همان محتوای رنگدانه، چگالی نوری (غلظت رنگ) جوهر ساخته شده از سیستم روغن نباتی خالص 10٪ تا 15٪ بیشتر از جوهر ساخته شده از سیستم روغن معدنی است. به عبارت دیگر، بدون کاهش غلظت رنگ، می توان میزان رنگدانه استفاده شده در جوهر را کاهش داد و در نتیجه هزینه فرمولاسیون جوهر را تا حد زیادی کاهش داد. این به تنهایی باعث صرفه جویی 500000 یوان تا 800000 یوان در هزینه رنگدانه در شرکت ما می شود.
3) حلال های سیستم روغن معدنی سنتی حاوی مواد آروماتیک فرار هستند که در صورت تصفیه در دمای بالا، مقدار زیادی از مواد آلی فرار را در محیط آزاد می کنند. به عنوان مثال، VoC آزاد شده به عنوان یکی از سرطان زاهای اصلی شناخته می شود. از آنجایی که سیستم روغن نباتی خالص از 100% روغن نباتی به عنوان حلال استفاده می کند، نقطه جوش روغن نباتی بالاتر از VOC است، بنابراین انتشار VOC تقریباً صفر است، که تا حد زیادی آسیب به سلامت اپراتورهای تولید و محیط اطراف را کاهش می دهد. علاوه بر این، تصفیه در دمای پایین برای اپراتورها ایمن تر است. از آنجایی که نقطه اشتعال روغن معدنی 140 تا 180 درجه سانتیگراد و نقطه اشتعال روغن نباتی تصفیه شده 225 تا 330 درجه سانتیگراد است، اگر در هنگام تصفیه در دمای بالا مراقب نباشید، روغن معدنی آتش می گیرد. بنابراین، در مقایسه با تصفیه در دمای بالا سیستم روغن معدنی، تصفیه در دمای پایین سیستم روغن نباتی ایمن تر است.
4. نتیجه گیری
از تبلیغات و فروش محصولات جوهر روغن نباتی خالص در دو سال گذشته، عملکرد جوهر روغن نباتی خالص پایدار بوده و آزمون بازار و مشتریان را پس داده است. شاخص های فنی مختلف به انتظارات طراحی رسیده اند، انتشار صدای ≤1٪ است، کیفیت محصول پایدار است و فرآیند فنی در حال بالغ شدن است. .
بنابراین، توسعه جوهر روغن گیاهی خالص از نوع غیر-VOC راه خوبی برای صنعت جوهر داخلی برای بهبود مستمر ارزش افزوده و رقابت محصول تحت رقابت شدید است. به عنوان یک نیروی جدید در محصولات جوهر افست، قطعا چشم انداز بازار روشنی خواهد داشت.
