Pagsuhid sa Pagpalambo sa Water-Based Inks ug Pagtuon sa Eco-Friendly Water-Based Polyurethane Inks

Ang polusyon sa hangin dugay nang nahimong dakong gikabalak-an, uban sa makahilo nga mga pagbuga sa gas sama sa mga VOC nga nahimong mahinungdanong mga kontribyutor kauban ang mga natural nga panghitabo sama sa mga bagyo sa abog. Samtang nagkadako ang kaamgohan sa pagpanalipod sa kalikopan ug gipatuman ang lainlaing nasudnon nga mga palisiya, ang industriya sa pag-imprenta, usa ka mayor nga VOC emitter, nag-atubang sa dili malikayan nga reporma. Tungod niini, ang eco-friendly nga mga tinta sa pag-imprenta nahimong sentro sa panukiduki sa industriya sa pag-imprinta sa kalibutan. Lakip sa mga magamit nga eco-friendly nga mga tinta, lakip ang mga water-based nga mga tinta, mga energy-curable nga mga tinta, ug mga utanon nga oil-based nga mga tinta, ang mga water-based nga mga tinta mao ang labing kaylap nga gigamit. Ang water-based nga mga tinta adunay mas ubos nga proporsiyon sa mga organikong solvent, nga nagpamenos sa VOC emissions ug nag-align sa mga prinsipyo sa pagpanalipod sa kinaiyahan. Bisan pa, ang mga tinta nga nakabase sa tubig adunay mga kakulangan sama sa hinay nga pagpauga ug mga oras sa pag-ayo ug dili maayo nga pagsukol sa tubig ug alkali, nga naglimite sa ilang aplikasyon sa tradisyonal nga mga tinta sa industriya. Sa ingon, ang pagpauswag sa kini nga mga kahuyang pinaagi sa pagbag-o sa resin nahimo nga hinungdanon nga pokus. Kini nga papel naglatid sa pagpalambo ug paggamit sa water-based nga mga tinta, ang pagtuon sa resin modifications, ang pag-uswag sa panukiduki sa pag-imprenta sa mga tinta gamit ang water-based polyurethanes, ug ang umaabot nga mga palaaboton niini nga natad.

• Eksperimento

1. Pagpalambo sa Water-Based Inks

Ang mga tinta adunay taas nga kasaysayan, nga mitumaw kauban sa pag-imbento sa pag-imprenta. Pagkahuman sa pagpaila sa Lithol Red Pigment kaniadtong 1900, ang mga tinta nahimong kaylap, nga nag-aghat sa mga nasud nga mamuhunan sa panukiduki sa tinta. Ang water-based nga mga tinta usa ka derivative nga resulta sa mas taas nga panginahanglan alang sa pagkapraktikal sa tinta. Ang panukiduki bahin sa mga tinta nga nakabase sa tubig nagsugod sa gawas sa nasud kaniadtong 1960s, labi na aron mapadali ang mga rate sa pag-imprinta ug makunhuran ang pagsalig sa mga hilaw nga materyales nga nakabase sa petrolyo. Kini nga mga tinta migamit og mga organikong compound sama sa benzenes ug shellac o sodium lignosulfonate isip mga nag-unang materyales aron matubag ang mga panginahanglan sa pag-imprinta niadtong panahona. Sa 1970s, ang mga tigdukiduki nakamugna og polymer emulsion resin nga adunay core-shell ug network structure pinaagi sa polymerizing acrylic monomers nga adunay styrene, pagmintinar sa inks' gloss ug water resistance samtang nagtagbo sa mga kinahanglanon sa kinaiyahan. Bisan pa, samtang ang pagkahibalo sa kalikopan nagdugang ug ang labi ka estrikto nga mga balaod sa kalikopan gipatuman, ang proporsyon sa mga organikong nakabase sa benzene sa mga tinta mikunhod. Sa dekada 1980, ang mga nasod sa Kasadpang Uropa mipaila sa mga konsepto ug mga teknolohiya sa "green ink printing" ug "bag-ong water-based ink printing."

Ang industriya sa tinta sa China nagsugod sa ulahing bahin sa Qing Dynasty uban sa pagprodyus og kuwarta, nga nagsalig pag-ayo sa imported nga mga tinta hangtod sa 1975, sa dihang ang Tianjin Ink Factory ug Gangu Ink Factory naugmad ug naghimo ug unang domestic water-based gravure ink. Sa 1990s, ang China nag-import ug kapin sa 100 ka linya sa produksiyon sa pag-imprenta sa flexo, paspas nga nagpauswag sa paggamit sa mga tinta nga nakabase sa tubig. Kaniadtong 2003, ang China Industrial Technology Research Institute malampuson nga nagpalambo sa mga may kalabutan nga mga produkto, ug sa sayong bahin sa 2004, ang Shanghai Meide Company nagpatunghag usa ka bug-os nga water-based, ubos nga temperatura nga thermosetting ink nga nagtagbo sa mga sumbanan sa Hapon ug Aleman. Bisan tuod ang panukiduki sa China bahin sa water-based nga mga tinta nakakita sa paspas nga pag-uswag sa sayong bahin sa ika-21 nga siglo, ang mga nasod sa Kasadpan nakab-ot na ang mahinungdanong pag-uswag: mga 95% sa mga produkto sa flexo ug 80% sa mga produkto sa gravure sa Estados Unidos migamit sa water-based nga mga tinta, samtang ang UK ug ang Japan nagsagop sa water-based nga mga tinta para sa food ug pharmaceutical packaging. Sa pagtandi, ang pag-uswag sa China mas hinay.

Aron mapauswag pa ang merkado, gipaila sa China ang una nga sukaranan sa tinta nga nakabase sa tubig kaniadtong Mayo 2007 ug kaniadtong 2011 nagpasiugda alang sa "green innovation development," nga nagtumong sa pag-ilis sa mga tinta nga nakabase sa solvent sa mga tinta nga nakabase sa tubig. Sa 2016 nga "ika-13 nga Lima ka Tuig nga Plano" alang sa industriya sa pag-imprenta, ang "panukiduki sa mga materyales sa kinaiyahan nga nakabase sa tubig" ug "berde nga pag-imprenta" mao ang mga yawe nga gipunting. Sa 2020, ang nasudnong promosyon sa berde ug digital nga pag-imprenta nagpalapad sa merkado sa tinta nga nakabase sa tubig.

2. Paggamit sa mga Tinta nga Gibase sa Tubig

Sa sayong bahin sa ika-20 nga siglo, ang Estados Unidos unang migamit ug water-based nga mga tinta sa flexo printing. Sa 1970s, ang taas nga kalidad nga water-based gravure inks kaylap nga gigamit alang sa lainlaing mga papel sa pagputos, baga nga mga istante sa libro, ug karton. Sa dekada 1980, ang glossy ug matte screen nga pag-imprenta sa water-based nga mga tinta gihimo sa gawas sa nasud, nga nagpalapad sa ilang aplikasyon sa mga panapton, papel, PVC, polystyrene, aluminum foil, ug mga metal. Sa pagkakaron, tungod sa ilang eco-friendly, dili makahilo, ug luwas nga mga kinaiya, ang water-based nga mga tinta kasagarang gigamit sa pag-imprenta sa packaging sa pagkaon, sama sa pagputos sa tabako ug mga botelya sa ilimnon. Samtang nag-uswag ang mga balaod sa kinaiyahan, ang paggamit sa mga tinta nga nakabase sa tubig nagpadayon sa pag-diversify ug pagkusog. Ang China usab progresibo nga nagpasiugda sa ilang paggamit sa industriya sa pag-imprenta.

• Mga Resulta ug Panaghisgot

1. Pagpanukiduki sa Resin Modifications

Ang performance sa tinta naimpluwensyahan sa mga kalainan sa resin. Kasagaran, ang water-based ink resins kasagarang polyurethane, modified acrylic emulsions, o polyacrylic resins. Ang water-based polyurethane (WPU) resins, nga adunay labaw nga gloss, kaylap nga gigamit sa pag-imprenta sa packaging. Sa ingon, ang pagpaayo sa pasundayag sa WPU aron mapauswag ang pagkamahigalaon ug gloss sa kalikopan nga nakabase sa tubig nga tinta nahimo nga usa ka pokus sa industriya sa pag-imprenta.

2. Pag-usab sa Water-Based Polyurethanes

Ang mga polyurethane nga nakabase sa tubig, nga gilangkuban sa mga polyol nga mubu nga molekular, mahimong maklasipikar sa mga klase nga polyester, polyether, ug hybrid. Pinasukad sa lainlaing mga kabtangan sa polyester ug polyether polymers, ang ilang kusog ug kalig-on lainlain. Sa kinatibuk-an, ang polyether polyurethanes adunay ubos nga kusog ug kalig-on kay sa polyester polyurethanes apan nagpakita sa mas maayo nga taas nga temperatura nga pagsukol ug dili kaayo prone sa hydrolysis. Pananglitan, ang pagdugang sa "konsistensya" sa tinta pinaagi sa paggamit sa polyethylene glycol monomethyl ether makapauswag sa mga kinaiya sa pagkamatugtanon niini. Bisan pa, kini usa lamang ka reference point. Ang lainlaing mga institusyon sa panukiduki nagsagop sa lainlaing mga pamaagi aron mapalambo ang piho nga mga aspeto sa WPU.

Pananglitan, sa 2010, ang mga epoxy resin nga adunay taas nga kalig-on ug kusog sa epekto gipili aron matubag ang mga isyu sa viscosity ug adhesion sa tinta, sa ingon nagpauswag sa kusog sa tinta. Sa 2006, usa ka pagtuon nga gipatik sa Beijing Chemical University migamit sa ethylene glycol-based polyurethane aron maporma ang usa ka espesyal nga resin nga adunay taas nga humok nga bahin, pagpalambo sa tinta flexibility ug dili direkta nga pagpalig-on sa tubig-based nga tinta. Ang ubang mga team nakab-ot ang mga resulta sa pagbag-o pinaagi sa pagdugang sa kemikal nga mga substansiya: paglakip sa silica o organosilicon aron mapalambo ang WPU, nga miresulta sa gipausbaw nga kalig-on sa tensile sa tinta. Ang carboxyl-terminated butadiene nitrile polyurethane gigamit aron sa pagpalambo sa tinta bending performance ug viscosity, pagpahiangay sa mas komplikado nga mga palibot.

Busa, ang mga tigdukiduki kasagarang mopili ug espesipikong mga polyester base sa mga kabtangan sa tinta, nga naggamit ug angay nga polyacids ug polyols sa pag-synthesize sa heat-resistant polyester polyols, pagpaila sa mga polar nga grupo nga adunay lig-on nga adhesion, pagpili sa angay nga hilaw nga materyales aron mapalambo ang polyurethane crystallinity, ug paggamit sa mga ahente sa pagdugtong aron mapalambo ang WPU adhesive's. umog ug kainit nga pagsukol.

3. Pagbag-o sa Pagbatok sa Tubig

Tungod kay ang tinta kasagarang gigamit alang sa gawas nga pagputos ug kanunay nga nagkontak sa tubig, ang dili maayo nga pagsukol sa tubig mahimong mosangpot sa pagkunhod sa katig-a, pagsidlak, ug bisan ang pagpanit o pagkadaot sa tinta, nga makaapektar sa performance sa pagtipig. Ang pagpaayo sa WPU water resistance nagpauswag sa performance sa pagtipig sa tinta pinaagi sa paggamit sa mga polyol nga adunay maayo nga pagsukol sa tubig isip mga materyales. Pananglitan, ang pagbag-o sa WPU nga adunay mga monomer nga acrylic o pag-adjust sa sulud sa epoxy resin makapauswag sa resistensya sa tubig sa tinta.

Gawas sa paggamit sa high-water-resistant polymers aron mapulihan ang standard polyurethane, ang mga tigdukiduki kasagarang magdugang og organiko o dili organikong mga substansiya aron makab-ot ang gitinguha nga epekto. Pananglitan, ang paglakip sa nanoscale silica ngadto sa resin makapausbaw sa resistensya sa tubig ug kusog, usa ka kaylap nga gigamit nga pamaagi sa paghimo sa tinta. Ang "emulsion copolymerization method" nagmugna og composite PUA aron mapalambo ang resistensya sa tubig, samtang ang mga pamaagi sama sa polyethylene glycol monomethyl ether modification ug acetone synthesis sa organosilicon-modified WPU makapalambo sa water resistance.

4. Pagbag-o sa High-Temperature Resistance

Kasagaran, ang taas nga temperatura nga pagsukol sa WPU medyo huyang, nga naglimite sa pagsukol sa kainit nga nakabase sa tubig nga tinta. Ang polyether polyurethanes kasagaran adunay mas maayo nga taas nga temperatura nga pagsukol kay sa polyester polyurethanes tungod sa gidaghanon sa double bonds. Pagdugang og long-chain polymers o benzene ring esters/ethers isip polymerization monomers mopalambo sa polymer high-temperature resistance ug, sa ingon, water-based ink heat resistance. Gawas sa paggamit sa taas nga kadena nga polyether polyurethanes, ang pipila nga mga koponan naggamit mga composite nga materyales aron madugangan ang pagkakomplikado ug mapauswag ang resistensya sa taas nga temperatura. Pananglitan, ang pagdugang sa nano tin oxide antimony sa WPU nga gi-synthesize gikan sa DMPA, polyether 220, ug IPDI makapahimo sa mga layer sa tinta sa pagsuhop sa kainit, pagpauswag sa resistensya sa taas nga temperatura. Ang pagdugang sa silica airgel sa polyurethane makapakunhod usab sa thermal conductivity ug makapauswag sa resistensya sa kainit sa tinta.

5. Pagbag-o sa Kalig-on

Ang kalig-on sa WPU dakog epekto sa water-based ink storage performance. Gawas sa tubig ug taas nga temperatura nga pagsukol, ang gibug-aton sa molekula ug pagkahan-ay sa istruktura hinungdanon. Ang mga polyester resin sa kasagaran mas lig-on kay sa polyether resins tungod sa mas daghang hydrogen bond sa molekular nga istruktura. Ang pagdugang sa mga ester nga substansiya aron maporma ang sinagol nga polyurethanes makadugang sa kalig-on, sama sa paggamit sa isocyanate ug silane dispersion aron makamugna og dual-component WPU nga adunay mas maayo nga kalig-on ug pagsukol sa abrasion. Ang pagtambal sa kainit ug pagpabugnaw mahimo usab nga makamugna og daghang mga bugkos sa hydrogen, pagpahugot sa pagkahan-ay sa molekula ug pagpauswag sa kalig-on sa WPU ug pasundayag sa pagtipig sa tinta nga nakabase sa tubig.

6. Pag-uswag sa Adhesion

Samtang ang pag-optimize sa WPU nagpauswag sa resistensya sa tubig, resistensya sa taas nga temperatura, ug kalig-on, ang mga WPU nagpakita gihapon og dili maayo nga pagdikit sa mga produkto nga plastik nga polyethylene (PE) tungod sa gibug-aton sa molekula ug polarity. Kasagaran, ang parehas nga polarity ug molekular nga gibug-aton nga mga polimer o monomer gidugang aron mapaayo ang WPU ug mapausbaw ang water-based ink adhesion sa non-polar nga mga materyales. Pananglitan, ang co-polymerizing WPU nga adunay polyvinyl chloride-hydroxyethyl acrylate resin nagpauswag sa waterproof adhesion tali sa mga inks ug coatings. Ang pagdugang sa acrylic polyester resin sa WPU nagmugna og usa ka talagsaon nga istruktura sa link sa molekula, nga labi nga nagpauswag sa WPU adhesion. Bisan pa, kini nga mga pamaagi makaapekto sa orihinal nga mga kabtangan sa tinta sama sa gloss. Busa, ang mga teknik sa industriya nagtratar sa mga materyales nga wala’y pagbag-o sa mga kabtangan aron mapauswag ang pagdikit sa tinta, sama sa pagpaaktibo sa mga ibabaw nga adunay mga electrodes o mubo nga pagtambal sa siga aron madugangan ang adsorption.

• Konklusyon

Sa pagkakaron, ang water-based nga mga tinta kaylap nga gigamit sa food packaging, pharmaceutical packaging, workshops, libro, ug uban pang coating o mga aplikasyon sa pag-imprenta. Bisan pa, ang ilang kinaiyanhon nga mga limitasyon sa pasundayag nagpugong sa mas lapad nga mga aplikasyon. Samtang ang kaamgohan sa kalikopan ug kaluwasan motubo uban ang gipaayo nga mga sumbanan sa kinabuhi, ang mga water-based nga eco-friendly nga mga tinta nga nagpamenos sa mga emisyon sa VOC labi nga nag-ilis sa mga solvent-based nga mga tinta, nga naghagit sa tradisyonal nga mga merkado sa tinta nga nakabase sa solvent.

Niini nga konteksto, ang pagpausbaw sa performance sa tinta pinaagi sa pag-usab sa water-based resins, ilabi na sa water-based polyurethanes, pinaagi sa mga innovative nga pamaagi sama sa nanotechnology ug hybridization sa organic ug inorganic compounds mahinungdanon alang sa umaabot nga water-based ink development. Busa, ang dugang nga komprehensibo nga panukiduki sa mga pagbag-o sa resin gikinahanglan aron mapalambo ang performance sa tinta nga nakabase sa tubig alang sa mas lapad nga mga aplikasyon.