
一、概述
PU油墨是由连结料、色料、填料等成分均匀混合而组成的浆状胶体。由于其品种的不同性能也有所差异,即粘接强度、快干与慢干之间的差异等。所以,正确了解和认识油墨的组成具有十分重要的意义。油墨连接料的各种性能决定了PU油墨的各种使用适应性能,目前国内市场上所用的油墨连接料的品种有,聚酰胺、醇酸树脂和聚氨酯树脂等。PU油墨连接料具有使用简便、性能稳定、附着力强、光泽度优、耐热性好等的优点,能适合各种印刷喷涂方式的要求,尤其适用于鞋底喷涂、网版印刷、塑料包装和复合薄膜等方面。
国外已于20世纪70年代经实现了工业化,并得到了广泛的应用,例如70年代国内所使用的PU油墨连接料一般是从国外进口聚氨酯胶粒,再进行加工使用,近几年来,国内已有许多生产科研单位从事PU油墨连接料的研究,并取得了较好的结果,如耐121℃和135℃蒸煮油墨连接料已有单位投入生产并在市场上广泛推广,但产品综合性能与进口产品相比有一定的差距。
2004年我国拥有油墨专业生产企业300多家,从业人员2万多人,年油墨综合生产能力达25万吨以上,仅次于美国、日本和德国。作为世界第四大油墨生产国,油墨产量约占世界总量的6%,而且现在还以较快的速度增长,因此PU油墨连接料的发展有较广阔的市场空间。
二、聚氨酯连结料在油墨中的作用
PU油墨连结料因其主体树脂分子链段中含有大量的极性基团,可对多种基材有良好的粘接强度,其合成原材料和助剂种类繁多,树脂组成结构和油墨连接料的配方变化范围较大,从分子结构设计出发可合成出性能变化范围很大的一系列类型的PU油墨连接料,能满足印刷行业不同基材的使用条件的要求。
PU油墨连接料是一种具有良好的柔韧性、耐温性、耐候性、耐油脂、耐水解性、干燥性、溶剂释放性,以及良好的润湿分散性,广泛应用于油墨行业的各个领域。其具有一定粘度、粘接强度的液体。作为颜料的载体,起到把粉末状的颜料等固体颗粒混合连结起来,并使相粘连的颜料最终能够附着在印刷制品表面上。
聚氨酯连结料在影响和决定油墨的粘接强度、固化速度、干燥速度同时,又赋予油墨一定的光泽性、耐摩擦性、抗泛黄性和耐冲击性等物理性能,并在很大程度上决定着油墨的粘度、粘性、屈服值和流动性,所以,高品质的油墨源于高品质的连结料。如果油墨在生产配制时选择的连结料不适应使用要求标准或不适合油墨在使用进的生产工艺,印刷后不但缺乏鲜艳、光泽性好的色彩,而且还会引发糊版、蹭脏、透印、拉纸毛和不下墨等连锁质量故障,给正常的印刷带来一定的障碍。因此,连结料对油墨质量影响是很大的。
1、国内发展现状
2004年祖国大陆的油墨生产厂家300多家,生产量达到25万吨,约占全世界生产量的6%,除其中部分连接料的是聚酰胺、醇酸树脂等以外,全部以PU油墨连接料为主,但国内生产PU油墨连接料在中下游油墨产品中的应用较多,在一些高端产品中还是以进El为主。国内生产油墨连接料的方法主要有双螺杆连续本体和溶液聚合法,后者投资较小、操作较难控制,产品批次间质量差别较大。
如报道,航天四十二所的帅红海等人撰写的《溶剂型PU油墨连接料的研制》报道,但在市场上没有相关产品的推出。在我国的江苏、浙江、广东和上海等省市有一些生产厂家主要采用溶液聚合法,但规模较小,供应能力有限。国内以双螺杆连续本体法生产粘接型聚氨酯的厂家较少。
随着经济的快速增长,国内塑料印刷用油墨、食品包装印刷用油墨等呈现上升趋势,但相关的PU油墨连接料产品还没有及时地开发研制生产,在食品外包装方面如牛奶袋等,材质是PET、BOPP等低极性材料,而且需要耐水煮、日晒等,因此对连接料的应用要求较高。用在电子行业的光固化油墨等需求量均呈面上升趋势。
2、国外发展现状
随着全球经济的复苏,印刷行业和包装业等都有了较大幅度的增长,对油墨连接料的需求亦以较快的速度增长,据统计,2004年欧洲的胶粘剂增长率在8.5%左右,其中包括PU油墨连接的在内,全球2004年油墨产量在150万吨左右,这样广阔的空间,给油墨连接料的发展注入了强大的活力,这其中通过连续本体法生产占绝大部分,如美国诺誉化工公司生产的5715系列产品不仅具有较高的透明度,而且应用领域较为广泛,最近诺誉化工公司发布了应用于油墨和油漆的新一代树脂产品。新一代的TPU树脂在赋予材料前所未有的机械耐持久性能的同时提供了优异的耐侯性,能够在极大的程度上增强涂料耐黄变的性能和延长涂料耐紫外线照射的能力。诺誉化工公司表示,新的材料使得开发新一代耐受各种光辐射及紫外线的油墨和漆而成为可能。韩国SK公司生产的系列产品具有较高的玻璃化转变温度、抗回粘性较好,在油墨行业均有较大的应用空间。台湾地区在聚氨酯油墨连接料的研制方面亦取得了较大成功,亦有多个产品在不同领域得到应用,而且在大陆内地销售的产品价格较低。
耐蒸煮油墨PU油墨连接料亦有很多厂家生产,而且在121℃对贴涂胶面蒸煮30min不产生粘连。在活腿肠外包装所用油墨连接料方面得到的广泛的应用。如新近发展较快的用在牛奶包装方面的油墨连接料要求对一些低极性材质(如PET、BOPP)等有较强的粘接牢度而且在沸水中煮30min表面不粘连,国外都有生产而且应用效果较好。
现在由于对环保方面的要求越来越严格,普通的溶剂型油墨产品因在使用过程中有大量的溶剂挥发,即污染了环境又损害了工人的身心健康,现在以水性为主的PU油墨连接料的开发在国外亦占到相当大的份额,如韩国某公司正在开发研制的水性聚氨酯TPU颗粒,BAYER公司生产的水性聚氨酯等都具有较为广阔的发展空间。
三、PU油墨连接料的发展展望
随着中国成为亚太地区增长最为迅速的经济体,世界主要油墨制造商都在中国进行了重大投资活动,如:东洋油墨、Sakatalnx、DIC、富林特油墨、东华油墨等。
中国经济在未来几年内仍将以每年7%一7.5%的比率高速增长,而中国印刷工业的增长率将超过国内生产总值的增长率。出版业的年增长率将达到8%一10%,而包装业的年增长率将达到12%,驱动中国经济增长的动力主要是中国人世、农村人口的城市化、媒体业的竞争和发展等,因此对油墨连接料的需求亦将大幅度增长,这是因为随着中国经济和文化事业发展,印刷出版业发展势头迅猛,文化事业发展直接影响到中国国内对油墨需求急剧增加。
与此同时,油墨出口也成为促进油墨产量增长的主要原因,这主要需从以下几方面进行PU油墨连接料的研制开发与生产。
1、完善现有设备,争取多上几套双螺杆连续本体法生产线,单套生产能力达到2000t/a,与此配套的技术包括主体设备、精密计量装置、完善水下切粒和防粘连后处理系统等,使在现有自主开发的基础上实现规模化,产品质量更稳定。
2、光辐射或紫外线固化PU油墨连接料的生产,主要应用在需要快速固化行业,如电子行业等。
3、耐水煮、蒸煮PU油墨连接料的研制,现在国内生产的耐水煮、蒸煮PU油墨所需的连接料基本上依靠进口,国产率较低,对此应加大科研投入,调针不同的材料调整聚氨酯分子链段的结构高计、配合相关的助剂,如硅烷偶粘剂、肟抗氧稳定剂等,提高聚氨酯树脂的综合性能和适应性能。
4、水性PU油墨连接料的开发与研制,作为未来最有发展潜力的连接料行业,因油墨在生产使用时,大量的有机物(VOC)排放到大气中,污染了环境,又浪费了国家资源,受到了相关部门的高度重视,开发与研制生产以水为介质的油墨连接料已是行业发展的趋势。
5、特种行业所需油墨连接料的研制。