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环保黄豆油墨之平版印刷适性

资料来源:印艺273期/2006年9月 作者: 陈忠辉、周宜政 更新日期:2007-06-07

二、黄豆油墨的沿革与组成

(一)沿革

黄豆油墨的产生, 是从1 9 7 9 年美国报纸出版者协会(American Newspaper Publish
Association,ANPA)提倡开发替代石油基的澳门威利斯888网址印刷油墨而来,为降低
对国外进口原油的依赖程度,发现到同时具备非挥发性和可分解性的植物油,可以制造植物性油墨替代石油基油墨,能够提升报纸的耐擦性。加上石油基油墨的挥发性有机化合物(Volatile
Organic Compounds,VOCs)造成生态危害,后来学者经过测试了两千多种的植物油之后,认为包含黄豆油的黄豆油墨无毒可用,因此1987年美国阳光化学公司开始生产黄豆油墨,后来引进报业使用。(王守鸿,2004;
Noirot,2004; Axmear, 2004; Patterson, 2003)。

(二)组成

黄豆油墨不是指油墨由1 0 0
%的黄豆油所构成,事实上只含有一小部份的黄豆油,仍含有一些石油衍生物质。不过,美国的农业研究部门(AgriculturalResearch
Service, ARS)已经发展出含有100%黄豆油和颜料的黄豆油墨,这种新油墨不含任何石油或矿物油,具有高可分解性,与良好的脱墨性质。美国农业研究部门估计,未来此种油墨价格会比现在的油墨低,可能因为100%黄豆油墨使用较多的黄豆油与较少的颜料所致,因此黄豆油的舒展剂可以提供较明亮的色彩,目前这项研发已经申请专利(Morris,1997)。以下分别对成份与制造过程进行叙述:

1.成份

(1)着色剂

色彩是由颜料所提供,是有机、合成的粉末,经研磨进入媒质使颜料的粒子,小于0.1微米,颜料的成分约是占印墨12~20%。

(2)媒质(vehicle)

主要由硬树脂、植物油和一些非植物性的成分组成。硬树脂主要是从松树松香(p i n e t r e e r o s i
n)衍生的聚合物,约占印墨2 5%,是可再生的资源。植物油,由亚麻仁油或黄豆油组成,约占印墨的2
0%,部分的油也许不以自然的型态被使用,而像是预聚合(prepolymerized)的型态,称作醇酸树脂,其最多可达植物油8
0%的量。印墨非植物性的成分约占20~25%,称作矿物油、石油提炼物,是从石油特别提炼出来的,属于不可再利用的物质(Noirot,
2004)。

(3)添加物

像是干燥剂、抗氧化剂和蜡等物质。

2.制造过程

制造黄豆油墨所需要的配备和制造石油基油墨的一样, 在产生黄豆油墨有三个过程, 顺序如下(Patterson, 2003):

(1)首先必须煮这些媒质。这里也就是指运载颜料的黄豆油,然后再添加一些染料(dyes)加以搅拌。

(2)再来用辊筒磨碎要到媒质的颜料。

(3)最后必须藉由油墨媒质来除去湿颜料泥中的水分。

(4)最后油墨的调制,其配方因基质与印刷方式的要求不同而异。

三、黄豆油墨在印刷的应用

黄豆油墨主要用在平版印刷,包括新闻印刷、书本和杂志,同时也能用在包装印刷、商业表格或其它商业印刷的应用。黄豆油墨在印刷的应用,油墨制造商必须针对不同类型的澳门威利斯888网址印刷方式做因应,油份含量也有所差异,图3(A
x m e a r
,2004)是各式油墨所含黄豆油百分比直方图。自从黄豆油墨成功进入报业印刷后,也考虑到其它印刷方面的应用,以下将作简单描述。

(一)张页式油墨(sheet-fed ink)

张页式油墨使用亚麻仁油当作印墨的成份已有许多年,会使用亚麻仁油,
是因为它会让墨有良好的流动性质,但干燥需要花很长一段时间。植物油中最受欢迎的是亚麻仁油,因为它的干燥较黄豆油或红花油快速、墨膜较坚硬。为加快干燥的过程,通常需要添加锰等添加物。张页式油墨的干燥通常是藉由氧化聚合,使用在像商业印刷机比较小的澳门威利斯888网址印刷机,通常一次印刷在一张涂布或未经涂布的纸张。这种类型的油墨含有比新闻油墨多的树脂,在印刷涂布纸张时需要干燥得比轮转印刷还快。通常黄豆油墨含有20~30%的黄豆油,但仍至少含有10%的矿物油(陈忠辉,2000;
Simpson, Tazik, Miller&Randall, 1994; Patterson, 2003;Kohler’s
cornersoyink article, 2005)。

(二)轮转式油墨(web ink)

1.热固式油墨(heat-set ink)

热固式油墨通常是藉由加热的动作来干燥。很多轮转印刷机都使用大型纸滚来出版杂志,此种类型印刷的纸张通常是涂布的,吸收油墨里比较少的油。为解决这个问题,于是让纸张通过高温炉让油墨固着在纸张上。因此这种热固式油墨的液体组成,必须易于蒸发形成热固型的干燥。

然而植物油并不蒸发,可能无法在热固型干燥下得到助益,
因为印刷品必须在通过冷却辊之后干燥,若藉氧化作用干燥却需花费数小时,所以不能以氧化作用干燥的植物油特性,来利用于要约1
0%的植物油制成的树脂添加到油墨来干燥,多年来都是利用亚麻仁油来达成的,然而经过测试黄豆油以及其它植物油后,发现油墨都不易硬化,因此得知包含黄豆油等植物油,都不易蒸发,所以不适合用来取代热固式油墨中挥发性成份。如今制造商已渐用黄豆油来取代麻仁油作为热固式油墨的凡力油(varnishes),通常此类型的黄豆油墨至少需要7%的黄豆油(Patterson,
2003; 陈忠辉,2000;Kohler’scorner- soy ink article, 2005)。

2.冷固式油墨(cold-set ink)

新闻油墨是最容易来结合黄豆油的,因为平版印墨之干燥特性实际上是靠印墨渗入基质孔隙,而快速吸收而干燥,或者利用氧化方式干燥,这里的油墨通是
低黏度的。黑色新闻印刷的标准接着剂,是从高氧化柏油(high oxidized
bitumen)或天然沥青溶解在高沸点矿物油获得的溶液——凡立油。相同的途径,沥青也可能被溶解在像黄豆油等植物油中。然而,这样所完成的接着剂,相较于矿物油性接着剂,似乎无法提供技术上的优点。像是报纸的夹报、目录、电话号码簿等吸收性的纸张,通常是使用冷固式油墨,因此这种类型的油墨通常至少含有30%的黄豆油(陈忠辉,2000;
Patterson, 2003; Kohler’s corner-soy inkarticle, 2005)。

(三)商业表格油墨(business forms ink)

这种油墨使用于印刷机时,通常是印刷表格的长滚筒、未经涂布的纸张,这种类型的油墨至少含有2
0%的黄豆油。因为黄豆油墨在干燥时,黄豆油不会蒸,会在墨硬化时聚合,因此在大量商业印刷中是不利的(Patterson,
2003; http://www.soyink.com/, 1997)。

(四)弹性凸版油墨(flexographic ink)

此类弹性凸版油墨是水基或溶剂基的油墨,并不含黄豆油等植物油成份,但是却含有植物蛋白(黄豆蛋白),它可使颜料附着在纸张上完成印刷,通常黄豆蛋白含量为15~20%(Patterson,
2003)。

(五)其它——工业涂料

多年来,黄豆油主要是用来做成醇酸树脂(alkyd),它溶解在载体(carrier)溶剂里来制造出油性颜料。然而在生产出醇酸树脂,完成颜料和涂料的调配,必须将黄豆油经过加热和加压的基本化学转换,才能变成醇酸树脂。同时,粉末涂料和热固涂料已增加用于工业用的涂料,逐渐取代液态的醇酸树脂颜料。这些新涂料它们大部份干燥都是透过热、电子光、紫外线等形式,由输入能量来干燥的(S
o y – B a s e d Paints and Coatings Technical Fact Sheet,
2003;Hackmann, 2002)。

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