Conception, développement et exploration d’encre d’impression offset purement végétale sans COV
Alors que les exigences de protection de l'environnement des pays du monde entier augmentent, l'industrie de l'imprimerie et les utilisateurs de produits imprimés ont mis en avant des exigences plus élevées en matière de performance environnementale des produits imprimés. Dans ce cas, l'encre d'impression offset d'origine à base d'huile minérale sera remplacée par de nouvelles encres plus respectueuses de l'environnement en raison de ses émissions élevées de COV et de nombreux problèmes d'adaptabilité à l'impression. Afin de s'emparer du marché des encres respectueuses de l'environnement, les grands fabricants d'encres de divers pays du monde ont intensifié leurs efforts de recherche et développement sur les encres respectueuses de l'environnement et ont successivement lancé leurs produits respectueux de l'environnement. Le développement d’encres respectueuses de l’environnement a donc connu une tendance de développement plus rapide que jamais. Des encres traditionnelles à base d'huile minérale aux encres à base d'huile de soja, puis aux encres à base d'huile végétale 100 % pure, les encres d'impression offset évoluent dans le sens d'un contenu de haute technologie, d'une teneur élevée en huile végétale et d'émissions de VoC ultra faibles. Les encres à base d'huile végétale pure deviennent un substitut idéal aux encres à base d'huile minérale traditionnelles grâce à leurs excellentes performances environnementales et leur excellente adaptabilité à l'impression. Mais jusqu'à présent, parmi les principaux fabricants d'encres dans le monde, seuls quelques grands fabricants d'encres tels que DIC et TOYO au Japon, Sunchemical aux États-Unis et Ceres en Chine maîtrisent la technologie de production d'encres à base d'huile végétale pure, tandis que la plupart des autres en sont encore au stade de l’encre offset à base de soja.
Les produits respectueux de l'environnement existants dans l'industrie de l'encre de mon pays ne sont que de deux types : l'encre sans aromatiques et l'encre offset à base de soja, tandis que le troisième type d'encre SANS COV vient tout juste de démarrer. De plus, la plupart des encres offset à base de soja fournies par les fabricants d'encres chinois ne conviennent que pour l'impression sur certains papiers spécifiques. Pour les papiers avec une mauvaise absorption et des surfaces rugueuses (tels que le papier couché mat, le papier couché léger, le papier à grain de bois, etc.), il existe des problèmes tels qu'un mauvais séchage, un collage facile au dos et une saleté facile. L'adaptabilité limitée au papier a affecté la promotion ultérieure de l'encre offset à base de soja, plaçant l'encre à base d'huile de soja dans une position délicate sur le marché.
La raison en est que l'huile de soja est une huile végétale semi-siccative, la teneur en double liaison dans les molécules d'huile de soja est relativement faible et l'activité de réaction est faible, la réaction d'oxydation se produit lentement et la masse moléculaire relative et le volume moléculaire du soja l'huile elle-même sont plus grosses que celles de l'huile minérale et la vitesse de pénétration sur le papier est relativement faible, ce qui entraîne un mauvais séchage de l'encre. Surtout lorsque la quantité ajoutée à l'encre dépasse 20 %, le séchage et la fixation de l'encre ralentissent considérablement, de sorte que la qualité de l'encre à l'huile de soja actuellement disponible en Chine n'est pas satisfaisante. Cet article analyse le processus de conception d'encre à base d'huile végétale pure et les problèmes rencontrés lors de l'expérience, et propose des solutions correspondantes.
1.Types d'encres écologiques
1.1 Encre sans aromatiques
L’encre sans aromatiques utilise de l’huile minérale sans aromatiques comme solvant.
La fraction massique des aromatiques est ≤1%, ce qui réduit les émissions de COV pour assurer la protection de l'environnement. Cependant, comme elle appartient au système d’encre à base d’huile minérale, le problème des mauvaises performances de l’encre persiste.
1.2 Encre à l'huile de soja.
L'encre à l'huile de soja répond aux exigences de l'American Soybean Oil Ink Association. Pour l'encre offset à feuilles, la fraction massique d'huile de soja est ≥20 %, mais elle contient encore un peu d'huile minérale. Bien que les propriétés globales de l'encre de cette encre soient bien meilleures que celles de l'encre à l'huile minérale traditionnelle, puisque l'huile de soja elle-même est une huile végétale semi-perméable, lorsque la teneur est élevée, l'encre aura des problèmes tels qu'un séchage lent, une adhérence facile à le dos, et facile à salir.
1.3 Encre à base d'huile végétale pure
Cette encre est également appelée encre NON-VOC. Il utilise de l'huile 100 % végétale comme solvant et ne contient pas d'huile minérale, les émissions de COV sont donc extrêmement faibles (≤ 1 %). Il s’agit du type d’encre offset le plus respectueux de l’environnement. L'encre a d'excellentes performances, une brillance très élevée et sèche rapidement.
2 Analyse des problèmes courants et des solutions
2.1 Problème de séchage
L'utilisation d'huile de soja et d'huile végétale siccative peut en effet résoudre le problème du séchage lent de l'encre à l'huile de soja, mais comment choisir l'huile végétale appropriée est la clé pour résoudre le problème. De nombreux concepteurs d'encres choisissent d'utiliser de l'huile de lin et de l'huile de soja pour résoudre ce problème, mais l'effet de séchage n'est toujours pas très idéal. L'auteur a analysé la structure de diverses huiles végétales sèches et effectué des comparaisons expérimentales et a constaté que l'effet de l'utilisation de l'huile d'abrasin et de l'huile de soja est bien meilleur que celui de l'huile de lin et de l'huile de soja. Le composant principal de l'huile de lin est l'acide linolénique [acide 9,12,15-octadécadiénoïque, CH, (CH2CH =CH), (CH2), CO00H, la formule moléculaire est C : gH302]. Le composant principal de l’huile d’abrasin est l’acide élaeurique [9,11,Acide 13-octadécadiénoïque, CH, (CH2); (CH = CH);(CH2), CO00H, la formule moléculaire est également C : gH02]. La méthode conventionnelle pour mesurer les performances de séchage de l'huile végétale dans l'industrie de l'encre consiste à mesurer l'indice d'iode de l'huile végétale et à juger les performances de séchage de l'huile végétale par la taille de l'indice d'iode. L'acide de l'huile d'abrasin et l'acide linolénique sont des isomères l'un de l'autre et les valeurs d'iode des deux sont proches, de sorte que de plus en plus de gens choisissent l'huile de lin avec un prix bas et une valeur d'iode légèrement plus élevée comme huile siccative à utiliser avec l'huile de soja, mais ignorez cela. l'indice d'iode ne peut caractériser que le nombre de doubles liaisons dans la molécule, mais ne peut pas caractériser la position et l'activité réactionnelle des doubles liaisons. L'acide linolénique est un acide triénoïque non conjugué, tandis que l'acide de l'huile d'abrasin est un acide triénoïque conjugué. L'activité réactionnelle de l'acide de l'huile d'abrasin dans l'air est beaucoup plus élevée que celle de l'acide linolénique. Lors du séchage des huiles végétales à l’air, son mécanisme est une réaction d’auto-oxydation. La réaction d'auto-oxydation comprend principalement la réaction radicalaire et la réaction en chaîne. Les principales étapes sont indiquées dans les équations de réaction (1) à (4) :
Phase de démarrage :
RH+X.一+RQuantity+HX (1)
Phase de transfert de chaîne (ou de croissance de chaîne) :
R. + O2- → RO2 ● (2)
RO2"+RH- +RO2H+R ● (3)
RO2H-→RO. +0H.- +Produits de dégradation par oxydation (4)
Après l'étape d'initiation, l'électron unique sur le radical libre de l'acide éléostéarique peut former un système conjugué p-π avec la double liaison conjuguée, réduisant ainsi considérablement le niveau d'énergie de la réaction dans l'étape d'initiation, facilitant ainsi la réaction et accélérant la réaction. vitesse de réaction d’oxydation. En plus de la même réaction d'auto-oxydation que l'acide linolénique, l'acide éléostéarique possède également sa propre réaction de séchage : une réaction d'autopolymérisation, c'est-à-dire une réaction de liaison. Les molécules d’huile d’abrasin subiront une réaction de polymérisation pour former une structure macromoléculaire en réseau en forme d’anneau à six ou huit chaînons. Étant donné que l'acide éléostéarique subit un grand nombre de réactions d'autopolymérisation, dans les mêmes conditions, la demande en oxygène pour le séchage du film d'huile d'abrasin n'est que de 1/512 de celle du film d'huile de lin. ]. De plus, étant donné que le séchage de l'acide de l'huile d'abrasin est principalement basé sur la polymérisation, l'acide carboxylique produit par l'oxydation produit pendant le processus d'oxydation est bien inférieur à celui de l'huile de lin, de sorte que le film d'encre fabriqué à partir d'huile d'abrasin présente une excellente résistance à l'eau et anti- propriétés de vol. Pour résoudre le problème d'un mauvais séchage, l'huile d'abrasin peut être utilisée à la place de l'huile de lin et combinée avec de l'huile de soja pour donner à l'encre de bonnes propriétés de séchage. Ce type d'encre peut être utilisé normalement même sur du papier avec une mauvaise absorption et une surface rugueuse, et il peut être appliqué à l'impression recto verso et au traitement post-impression rapide, ce qui améliore considérablement les performances de traitement post-impression de l'encre et répond à divers exigences de l’impression.
2.2 Problèmes de viscosité de l'encre et de viscosité excessive
Lors de l'utilisation combinée d'huiles végétales, le liant ne peut souvent pas être utilisé normalement en raison de sa viscosité élevée. En effet, l'huile végétale s'autopolymérise pour générer des substances ayant une masse moléculaire relative élevée, ce qui entraîne une augmentation rapide de la viscosité du système, ce qui est incompatible avec les exigences de viscosité élevée et faible du liant idéal. Pour le problème de la viscosité élevée et de la viscosité élevée, la formule doit être repensée pour réduire de manière appropriée la teneur en résine et la quantité d'agent gélifiant utilisée. De cette manière, non seulement le système de liant peut être utilisé normalement, mais le liant préparé présente d'excellentes performances, répond aux exigences de viscosité élevée et de faible viscosité, et possède d'excellentes propriétés de mouillabilité et de séchage.
2.3 Problème de gélification de l’huile d’abrasin
Étant donné que l’huile d’abrasin contient une grande quantité d’acide d’huile d’abrasin, elle subira une addition 1,4 et une liaison 2,3 du système diène lorsqu’elle est chauffée. À mesure que la température augmente, il va gélifier et générer des substances colloïdales solides transparentes. Dans la production réelle, si elle n’est pas bien contrôlée, cela entraînera des conséquences plus graves et même le réacteur sera mis au rebut. Le problème d'autopolymérisation de l'huile d'abrasin peut être résolu en fixant raisonnablement le rapport entre l'huile de soja et l'huile siccative et en contrôlant la température et le processus de raffinage appropriés du matériau de liaison. Des vérifications répétées des expériences en laboratoire et de la production de lots en atelier montrent que le problème de gélification peut être complètement évité. À l'heure actuelle, l'encre fabriquée à partir d'un système d'huile végétale pure produite par DIC (Taiyuan) Ink Co., Ltd. a été officiellement lancée sur le marché. Il présente une large gamme d’adaptabilité au papier et une excellente adaptabilité à l’impression. Toutes les performances ont atteint le niveau des produits similaires importés et sont bien accueillies par les clients.
3 effets
En plus des avantages évidents de l'encre fabriquée à partir d'un système d'huile végétale pure en termes de protection de l'environnement et d'adaptabilité d'impression, elle présente également des avantages dans la production d'encre qui ne sont pas disponibles dans la production de systèmes d'encre à base d'huile minérale traditionnels. Concrètement, cela se manifeste sous les aspects suivants :
1) Le système d’huile végétale pure a une excellente solubilité pour la résine phénolique et a des exigences de température relativement basses lors de la préparation du liant. Cela a modifié la méthode de production traditionnelle de l'encre à l'huile minérale, qui doit augmenter la température de préparation et prolonger le temps de préparation afin d'améliorer les performances de mouillage. En prenant DIC (Taiyuan) Ink Co., Ltd. comme exemple, après avoir adopté le système d'huile végétale pure, la température de production a été réduite de 240 °C d'origine à 200 °C, et le cycle de production a été considérablement réduit par rapport aux 12 h/(lot d'origine) ) ~15 h/(lot) à 7 h/(lot) ~8 h/(lot). Cela permet à notre entreprise d'économiser environ 40 % d'énergie et d'économiser des coûts de gaz de 1,5 million de yuans/an à environ 2 millions de yuans/an.
2) Étant donné que le système d'huile végétale pure a une bonne mouillabilité pour les pigments, le liant fabriqué à partir de celui-ci présente un excellent développement de couleur pour les pigments. À la même teneur en pigments, la densité optique (concentration de couleur) de l'encre fabriquée à partir du système d'huile végétale pure est de 10 % à 15 % supérieure à celle de l'encre fabriquée à partir du système d'huile minérale. En d’autres termes, sans réduire la concentration de couleur, la quantité de pigment utilisée dans l’encre peut être réduite, réduisant ainsi considérablement le coût de la formulation d’encre. Cela seul permet à notre entreprise d'économiser entre 500 000 yuans/an et 800 000 yuans/an en dépenses en pigments.
3) Les solvants traditionnels des systèmes d'huile minérale contiennent des substances aromatiques volatiles, qui libèrent une grande quantité de substances organiques volatiles dans l'environnement lorsqu'elles sont raffinées à haute température. Par exemple, la VoC rejetée est reconnue comme l’un des principaux cancérigènes. Étant donné que le système d'huile végétale pure utilise 100 % d'huile végétale comme solvant, le point d'ébullition de l'huile végétale est supérieur à celui des COV, de sorte que les émissions de COV sont presque nulles, ce qui réduit considérablement les dommages à la santé des opérateurs de production et à l'environnement. De plus, le raffinage à basse température est plus sûr pour les opérateurs. Étant donné que le point d'éclair de l'huile minérale est de 140 °C à 180 °C et celui de l'huile végétale raffinée de 225 °C à 330 °C, l'huile minérale prendra feu si vous ne faites pas attention lors du raffinage à haute température. Par conséquent, comparé au raffinage à haute température du système d’huile minérale, le raffinage à basse température du système d’huile végétale est plus sûr.
4. Conclusion
Depuis la promotion et la vente de produits d'encre à l'huile végétale pure au cours des deux dernières années, les performances de l'encre à l'huile végétale pure sont stables et ont résisté aux tests du marché et des clients. Divers indicateurs techniques ont atteint les attentes de conception, l'émission de COV est ≤1 %, la qualité du produit est stable et le processus technique devient plus mature. .
Par conséquent, le développement d’encres sans COV de type huile végétale pure est un bon moyen pour l’industrie nationale de l’encre d’améliorer continuellement la valeur ajoutée et la compétitivité des produits dans un contexte de concurrence féroce. En tant que nouvelle force dans le domaine des produits à encre offset, elle aura certainement de belles perspectives de marché.
