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聚氨酯油墨与软包装印刷

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  近年来,我国塑料包装行业发展日新月异,油墨的耗用量逐年大幅上升。然而,随着我国工业化逐渐朝多角度、深层次方向推进,各种的环境问题、食品安全问题也相继凸现。软包装行业,特别是作为涉及到“预期与食品接触”的材料和制品的食品包装产业,尤其备受社会关注。2005年7月,中央电视台曝光甘肃定西薯片包装甲苯含量严重超标,在包装行业掀起了一轮禁苯大潮。 2011年5月,台湾爆发塑化剂食品安全事件,在食品行业也是一石激起千层浪,并由此波及到上游产业链,包括食品包装、食品接触塑料以及油墨、胶黏剂等各个领域。其他诸如:三聚氰胺事件、地沟油事件、毒胶囊事件等,接二连三爆发的食品安全事故,都一次又一次地引人深思。
  印刷行业环保转型势在必行
  食品安全不容忽视,环境保护刻不容缓。为应对严峻的食品安全形势和工业化推进过程中所造成的种种环境压力,2014年4月,我国重新修订并发布《环境保护法》,拓宽、深化了环保管控的对象和内容,并以法律条文的形式赋予了环保部门更强的执行权力。另一方面,环保部门加强了与行业协会的沟通和合作,对各领域内的涉及到食品和食品包装的安全环保标准进行全面清理、整合和完善。同时,基于近年来我国工业化程度较高的一些城市和地区,空气质量持续下降,频繁出现雾霾天气这一现状, 2013年9月12日,国务院印发了六部委制定的《大气污染防治行动计划》。计划中罗列了10条35项大气污染防治的具体措施。其中,多条措施与印刷、油墨、涂料、胶黏剂等行业息息相关。2014年,环保部正在加紧修订《重点行业VOCs防治技术指南》。该技术指南作为《挥发性有机物污染防治技术政策》的补充性文件,涉及源头削减技术、工艺过程控制技术、VOCs排放控制的监测方法等细分领域。《指南》中规划:用1年至2年的时间,在全国范围内建立溶剂的使用与申报制度、排放收费制度与减排奖励机制。
  针对石化、有机化工、表面涂装、包装印刷等VOCs排放重点产业,国家相继出台了治理政策。在国家推行大气污染防治举措和新版VOCs排放标准的强大压力下,极有可能引导包括包装印刷在内的VOCs高排放领域重新洗牌。面对新格局,印刷行业的环保化转型已势在必行。
  我国软包装行业现状
  从我国现阶段来看,商品包装可分为硬包装、半硬包装、软包装三种。其中,金属箱、金属罐、木板箱、玻璃容器、大型注塑的硬塑料容器为硬包装;瓦楞纸箱、折叠纸箱、塑料轻型容器、塑料软管、金属挤压管为半硬包装;纸袋、玻璃纸袋、塑料薄膜袋为软包装。
  随着我国人民生活水平的提高和市场经济发展的需要,软包装在包装市场所占的份额正在逐年上升。截至2013年底,我国软包装在包装类产品上所占比例已接近70%,而且越来越上档次。工业品包装、家庭日用品包装、服装包装、药品包装等,都大量采用塑料软包装。
  在我国软包行业迅速发展的这10年里,年均增长率一直保持在15%左右,在软包装生产和设备制造、加工技术与品质控制等方面都有着质的飞跃。由于消费群体观念上的不同,以及我国软包装产业的独特性,导致我国软包装市场与国外发达国家存在着的差异如下:
  1) 国外注重完善包装产品的功能性(首先是保存被包装物的内在价值)、使用的方便性,色彩上追求品牌代表的专一性;印刷机向低色元化(以三、四色印刷机为主)、高速、批量、自动化发展。国内注重包装设计,推崇绚丽多彩的视觉效果,导致印刷机向多色系化发展,价格竞争愈演愈烈,过度包装成为了顽症。然而,包装本来的使命――保持被包装物质量的功能被边缘化了。
  2) 在国外技术先进的地区,印刷机的速度快,生产环境较规范,品种批量大,色彩专一,油墨只要求固含量高、黏度低、色泽鲜艳、着色力强。而国内的现状是产能过剩,以中低速印刷机为主,且印刷企业的印刷机参差不齐,印刷工艺标准化程度低,产品批量小,品种繁多,操作不规范,生产环境差,价格竞争激烈。
  3) 在塑料软包装印刷技术方面,印刷企业之间缺乏足够的交流,印刷技术大多依靠自发摸索和经验积累,或者寄托于适印性好、操作简单、价格还要低廉的油墨这一印刷耗材上。
  4) 在行业的规范化、有序化方面,国内的软包装产业不仅在各项技术和卫生标准之间缺乏系统性,而且各项环保法规和标准的执行主要靠企业自觉和下游企业的督促。这就给以低价位抢占市场的企业有了可乘之机;而一些运作规范的企业,因运作成本和检测成本的投入而在市场竞争中处于劣势。
  此外,从目前来看,我国的软包装凹印产业还存在着发展瓶颈,即在软包装凹印及复合加工过程中仍使用大量的有机溶剂,这些有机溶剂通过挥发和排放,直接危害着操作人员健康,并造成环境污染。在此形势下,软包装凹印产业升级势在必行,而软包装印刷企业对印刷方式和油墨的选择,则是转型成败的关键。
  聚氨酯油墨特性分析
  聚氨酯树脂的特性
  聚氨酯系列油墨在我国软包装油墨市场上兴起,主要取决于聚氨酯树脂自身的一些特性,如环保性、兼容性、可塑性、多功能性等。
  1) 聚氨酯树脂的环保性,主要体现在以下3个方面:⑴ 较为明显地降低了油墨中的有害成分;⑵ 较为明显地减少了油墨生产和使用过程中对操作人员和环境的危害;⑶ 有利于包装废弃物的回收与处理。
  2) 聚氨酯树脂的兼容性,主要体现在作为主体树脂的聚氨酯树脂可分别配以不同的辅助性树脂,如聚酮树脂、酚醛树脂、氯醋树酯等,从而对聚氨酯油墨体系进行调整,使其表现出不同的特性,以适应不同的需要。
  3) 聚氨酯树脂的可塑性,主要体现在合成过程中可使用不同原料对其改性,从而有效地引导其最终制品具备所需要的应用特性。
  此外,聚氨酯树脂还具有多功能性,可制造出应用性能各异的软包装油墨,十分契合我国软包装印刷的现状和发展趋势。
  聚氨酯油墨的特性
  所谓聚氨酯系列油墨通常是指采用聚氨酯(或改性聚氨酯)树脂为主体连结料的油墨统称,包括醇酯溶型聚氨酯油墨、醇溶性聚氨酯油墨、水性聚氨酯油墨等。   1) 醇酯溶型聚氨酯油墨,是继醇溶性聚酰胺油墨之后,推出的第二代环保型无苯无酮油墨,主要采用异丙醇、乙酸乙酯和丙酯作溶剂。醇酯溶型聚氨酯油墨具有以下应用特点:⑴ 使用简便,价格便宜,性能稳定;⑵ 色泽鲜艳,附着力好,耐热性能优良。它是目前塑料软包装印刷中应用最多的油墨品种。
  2) 醇溶性聚氨酯油墨,其核心技术是在合成聚氨酯树脂时,引入大量的脲基和氢键,以确保其与醇类溶剂的相容性。同时,由于聚氨酯分子链中含有大量的氨基甲酸酯、脲基甲酸酯、氢键、醚键等,与PET、PA等塑料表面极性基团形成具有较强连接强度的接头,从而产生比较理想的附着牢度。在醇溶性聚氨酯油墨的配方体系中,使用的溶剂主要是乙醇和少量的乙酯。醇溶性聚氨酯油墨具有以下应用特点:⑴ 优良的印刷适性;⑵ 对多种基材具有良好的附着性、耐冻性、耐热性,堪比苯溶剂时代的氯化聚丙烯油墨。
  3) 水性聚氨酯油墨,是聚氨酯系列油墨中的新品种。与水性丙烯酸树脂油墨、环氧树脂油墨相比,水性聚氨酯油墨具有以下应用特点:⑴ 更好的耐磨性、耐水性、耐化学性、抗冲击性;⑵ 在柔韧和硬度平衡方面具有更大的优势;⑶ 主要应用于轮转凹版印刷机经电晕处理的PET、PP、PE、PVC膜的食品包装印刷。
  聚氨酯油墨适合我国软包装市场
  近几年来,聚氨酯系列油墨能在软包装印刷领域里迅速得到应用,究其原因,主要在于聚氨酯油墨与我国软包装市场的契合性上,对照聚氨酯油墨的特性,其优势十分明显。
  1) 对印刷环境和工艺条件具有极大的包容性,非常适应我国软包装行业参差不齐的技术现状,而且在耐水性、耐酸性、耐温性、耐磨性等方面均表现出色。
  2) 采用聚氨酯油墨印刷的制品,具有色泽鲜艳和光泽度高的优点,比较适合我国市场的一般消费心态;聚氨酯系列油墨比较容易开发出通用型油墨品种,适用于PET、BOPP、NY等多种印刷基材;与其他油墨品种如水性油墨、UV油墨等环保油墨相比,聚氨酯油墨的印刷作业比较简单,价格也相对便宜。
  3) 随着我国《大气污染防治行动计划》的出台,VOCs排放等环保政策和标准将逐渐收紧,市场上相继推出的醇溶型聚氨酯油墨、单一溶剂油墨及水性聚氨酯油墨,可以满足不同阶段对降低VOCs排放和加强溶剂系统回收的需要。
  4) 随着软包装印刷环保转型步伐的加快,在复合塑料包装印刷领域,以聚氨酯无溶剂胶黏剂取代溶剂型胶黏剂已是大势所趋。聚氨酯油墨和无溶剂胶黏剂,主体树脂同为聚氨酯,分子间作用力相近,相互之间的匹配程度比其他类型油墨都好。
  鉴于以上优势,聚氨酯系列油墨必将在众多的油墨品种中脱颖而出,成为软包装产业绿色转型的主要推手。
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