Омӯзиши рушди рангҳои обӣ ва омӯзиши рангҳои полиуретании аз ҷиҳати экологӣ тоза асосёфта

Ифлосшавии ҳаво муддати тӯлонӣ боиси нигаронии асосӣ буд, ки партовҳои газҳои заҳролуд ба монанди VOC дар баробари падидаҳои табиӣ ба мисли тӯфонҳои чанг саҳми назаррас доранд. Бо афзоиши огоҳӣ дар бораи ҳифзи муҳити зист ва татбиқи сиёсатҳои гуногуни миллӣ, саноати полиграфӣ, як паҳнкунандаи асосии VOC, ба ислоҳоти ногузир дучор шуд. Дар натиҷа, рангҳои чопии аз ҷиҳати экологӣ тоза ба як нуқтаи марказии таҳқиқоти саноати чопи ҷаҳонӣ табдил ёфтанд. Дар байни рангҳои мавҷудаи аз ҷиҳати экологӣ тоза, аз ҷумла рангҳои обӣ, рангҳои бо энергия табобатшаванда ва рангҳои дар асоси равғани растанӣ асосёфта бештар истифода мешаванд. Рангҳои обӣ дорои миқдори камтари ҳалкунандаҳои органикӣ буда, партовҳои VOC-ро коҳиш медиҳанд ва ба принсипҳои ҳифзи муҳити зист мувофиқат мекунанд. Бо вуҷуди ин, рангҳои обӣ инчунин нуқсонҳо доранд, аз қабили хушккунӣ ва муолиҷаи суст ва муқовимати бади об ва сілтӣ, истифодаи онҳоро дар рангҳои анъанавии саноатӣ маҳдуд мекунад. Ҳамин тариқ, такмил додани ин заъфҳо тавассути тағир додани қатрон ба як таваҷҷӯҳи ҷиддӣ табдил ёфтааст. Дар ин мақола таҳия ва татбиқи рангҳои обӣ, омӯзиши тағйироти қатрон, пешрафти тадқиқот дар бораи рангҳои чопӣ бо истифода аз полиуретанҳои обӣ ва дурнамои оянда дар ин соҳа нишон дода шудааст.

• Таҷрибавӣ

1. Инкишофи рангҳои обӣ

Сиёҳҳо таърихи тӯлонӣ доранд, ки дар баробари ихтирои чопкунӣ пайдо мешаванд. Пас аз ҷорӣ намудани Pigment Lithol Red дар соли 1900, рангҳо васеъ паҳн шуданд ва кишварҳоро водор карданд, ки ба тадқиқоти ранг сармоягузорӣ кунанд. Сиёҳҳои обӣ як ҳосилае мебошанд, ки дар натиҷаи талаботи баландтар барои амалӣ будани ранг ба вуҷуд меоянд. Тадқиқот дар бораи рангҳои обӣ дар хориҷи кишвар дар солҳои 1960 оғоз ёфт, ки пеш аз ҳама барои суръат бахшидан ба суръати чоп ва коҳиш додани вобастагӣ ба ашёи хоми нафтӣ. Ин рангҳо пайвастагиҳои органикӣ ба монанди бензолҳо ва шеллак ё лигносульфонати натрийро ҳамчун маводи асосӣ барои қонеъ кардани ниёзҳои чопи он замон истифода мекарданд. Дар солҳои 1970-ум, муҳаққиқон як қатрони эмульсияи полимериро бо сохтори аслӣ ва шабакавӣ тавассути полимеризатсия кардани мономерҳои акрилӣ бо стирол таҳия карданд, ки рангҳо ва муқовимат ба об ҳангоми қонеъ кардани талаботи экологӣ нигоҳ дошта мешаванд. Бо вуҷуди ин, бо афзоиши огоҳии экологӣ ва қабули қонунҳои сахттари экологӣ, ҳиссаи органикии бензол дар рангҳо коҳиш ёфт. То солҳои 1980-ум кишварҳои Аврупои Ғарбӣ мафҳумҳо ва технологияҳои «чопи сабз» ва «чопи нави обӣ»-ро ҷорӣ карданд.

Саноати рангкунии Чин дар охири сулолаи Цинг бо истеҳсоли асъор оғоз ёфта, то соли 1975 ба рангҳои воридотӣ такя мекард, вақте ки Фабрикаи сиёҳии Тянҷин ва Фабрикаи рангаи Гангу аввалин рангҳои гравюрии дохилиро дар асоси об таҳия ва истеҳсол карданд. То солҳои 1990-ум, Чин беш аз 100 хатҳои истеҳсоли чопи флексоро ворид карда, истифодаи рангҳои обро босуръат пеш бурд. Дар соли 2003 Пажӯҳишгоҳи технологияҳои саноатии Чин бомуваффақият маҳсулоти марбутаро таҳия кард ва дар аввали соли 2004 Ширкати Шанхай Meide як рангаи пурра ба об асосёфта, ҳарорати пасти термостатсионии мувофиқ ба стандартҳои Ҷопон ва Олмон истеҳсол кард. Гарчанде ки таҳқиқоти Чин дар бораи рангҳои обӣ дар аввали асри 21 рушди босуръатро мушоҳида кард, кишварҳои ғарбӣ аллакай ба пешравиҳои назаррас ноил шудаанд: тақрибан 95% маҳсулоти флексо ва 80% маҳсулоти гравюрӣ дар Иёлоти Муттаҳида рангҳои асосиро истифода мебаранд, дар ҳоле ки Британияи Кабир ва Ҷопон рангҳои дар асоси обро барои бастабандии хӯрокворӣ ва дорусозӣ қабул карданд. Дар муқоиса, рушди Чин сусттар буд.

Барои пешбурди минбаъдаи бозор, Чин дар моҳи майи соли 2007 аввалин стандарти сиёҳии обӣ асосёфтаро ҷорӣ кард ва дар соли 2011 барои "рушди инноватсионии сабз" ҷонибдорӣ кард, ки ҳадафи он иваз кардани рангҳои дар асоси ҳалкунанда бо рангҳои об асосёфта мебошад. Дар соли 2016 "Нақшаи 13-ум" барои саноати полиграфӣ "таҳқиқот дар бораи маводҳои экологии обӣ" ва "матбааи сабз" тамаркузи калидӣ буданд. То соли 2020, таблиғи миллии чопи сабз ва рақамӣ бозори сиёҳии обро васеъ кард.

2. Истифодаи рангҳои обӣ

Дар аввали асри 20, Иёлоти Муттаҳида бори аввал рангҳои обро дар чопи флексо истифода бурд. Дар солҳои 1970-ум, рангҳои баландсифати гравюрии обӣ барои варақаҳои гуногуни бастабандӣ, рафҳои ғафси китоб ва картон васеъ истифода мешуданд. Дар солҳои 1980-ум дар хориҷа рангҳои чопии экрани ҷилодор ва маттӣ таҳия карда шуданд, ки татбиқи онҳоро ба матоъҳо, коғазҳо, PVC, полистирол, фолгаи алюминий ва металлҳо васеъ карданд. Дар айни замон, бо сабаби хусусиятҳои экологӣ тоза, заҳролуд ва бехатар, рангҳои обӣ асосан дар чопи бастаҳои хӯрокворӣ, ба монанди бастаҳои тамоку ва шишаҳои нӯшокӣ истифода мешаванд. Вақте ки қонунҳои экологӣ беҳтар мешаванд, истифодаи рангҳои обӣ диверсификатсия ва шиддатро идома медиҳад. Чин инчунин тадриҷан истифодаи онҳоро дар саноати полиграфӣ пеш мебарад.

• Натиҷа ва Гуфтугӯ

1. Тадқиқот оид ба тағир додани қатрон

Иҷрои ранг аз фарқиятҳои қатрон таъсир мерасонад. Умуман, қатронҳои сиёҳии обӣ маъмулан полиуретан, эмульсияҳои акрилии тағирёфта ё қатронҳои полиакрилӣ мебошанд. Қатронҳои полиуретании обӣ (WPU) бо дурахшони олӣ дар чопи бастабандӣ васеъ истифода мешаванд. Ҳамин тариқ, баланд бардоштани самаранокии WPU барои беҳтар кардани муҳити зист ва равшании рангҳои обӣ ба як таваҷҷӯҳи соҳаи полиграфӣ табдил ёфтааст.

2. Тағйир додани полиуретанҳо дар асоси об

Полиуретанҳои обӣ, ки аз полиолҳои паст-молекулярӣ иборатанд, метавонанд ба полиэстер, полиэтер ва гибридӣ тасниф карда шаванд. Дар асоси хосиятҳои гуногуни полиэстер ва полимерҳои полиэфир, қувват ва устувории онҳо фарқ мекунанд. Умуман, полиуретанҳои полиэфир нисбат ба полиуретанҳои полиэстерӣ қувват ва устувории камтар доранд, аммо муқовимати беҳтари ҳарорати баланд доранд ва ба гидролиз камтар майл доранд. Масалан, баланд бардоштани «мувофиқатии» ранг бо истифода аз эфири полиэтиленгликоли монометилӣ хусусиятҳои таҳаммулпазирии онро беҳтар мекунад. Аммо, ин танҳо як нуқтаи истинод аст. Институтҳои гуногуни тадқиқотӣ усулҳои гуногунро барои такмил додани ҷанбаҳои мушаххаси WPU истифода мебаранд.

Масалан, дар соли 2010, барои ҳалли масъалаҳои часпакӣ ва часпидании ранг, қатронҳои эпоксиди дорои устувории баланд ва қувваи таъсир интихоб карда шуданд ва ба ин васила қувваи рангро баланд бардоштанд. Дар соли 2006, як таҳқиқоте, ки Донишгоҳи кимиёи Пекин нашр кардааст, аз полиуретани этиленгликол дар асоси истифода бурда, як қатрони махсус бо сегменти дарози нармро беҳтар карда, чандирии рангро беҳтар мекунад ва рангро ба таври ғайримустақим мустаҳкам мекунад. Баъзе дастаҳо тавассути илова кардани моддаҳои кимиёвӣ натиҷаҳои тағирот ба даст меоранд: дохил кардани кремний ё кремний органикӣ барои беҳтар кардани WPU, ки дар натиҷа қувваи кашиши рангро беҳтар мекунад. Полиуретани нитрили бутадиен бо карбоксил хотимаёфта барои беҳтар кардани қобилияти печонидани ранг ва часпак, мутобиқ шудан ба муҳити мураккабтар истифода мешавад.

Ҳамин тариқ, муҳаққиқон маъмулан полиэстерҳои мушаххасро дар асоси хосиятҳои рангӣ интихоб мекунанд, бо истифода аз поликислотаҳо ва полиолҳои мувофиқ барои синтез кардани полиолҳои ба гармӣ тобовар, ворид кардани гурӯҳҳои қутбӣ бо адгезияи қавӣ, интихоби ашёи мувофиқ барои беҳтар кардани кристаллияти полиуретан ва истифодаи агентҳои пайвасткунанда барои беҳтар кардани илтиёми WPU. муқовимат ба намӣ ва гармӣ.

3. Тағироти муқовимат ба об

Азбаски ранг асосан барои банду басти беруна истифода мешавад ва аксар вақт бо об тамос мегирад, муқовимати бади об метавонад боиси паст шудани сахтӣ, дурахшон ва ҳатто пӯсти сиёҳ ё осеб гардад, ки ба кори нигоҳдорӣ ба таври назаррас таъсир мерасонад. Беҳтар кардани муқовимат ба об WPU қобилияти нигоҳдории рангро тавассути истифодаи полиолҳо бо муқовимати хуби об ҳамчун мавод афзоиш медиҳад. Масалан, тағир додани WPU бо мономерҳои акрилӣ ё танзими мундариҷаи қатрони эпокси метавонад муқовимати обро беҳтар кунад.

Ба ғайр аз истифодаи полимерҳои ба об муқовимати баланд барои иваз кардани полиуретани стандартӣ, муҳаққиқон аксар вақт моддаҳои органикӣ ё ғайриорганикиро барои ба даст овардани самараи дилхоҳ илова мекунанд. Масалан, дохил кардани кремнийи наномикёс ба қатрон муқовимат ва қувватро ба об афзоиш медиҳад, як усули васеъ истифодашаванда дар истеҳсоли ранг. "Усули сополимеризатсияи эмульсия" барои беҳтар кардани муқовимат ба об PUA-и таркибиро эҷод мекунад, дар ҳоле ки усулҳо ба монанди тағир додани эфири полиэтиленгликоли монометилӣ ва синтези ацетони WPU бо кремний-органикӣ тағирёфта муқовимати обро афзоиш медиҳанд.

4. Тағйир додани муқовимат ба ҳарорати баланд

Умуман, муқовимати WPU ба ҳарорати баланд нисбатан заиф буда, муқовимати гармии ранги обро маҳдуд мекунад. Полиуретанҳои полиэфирӣ одатан аз сабаби шумораи пайвандҳои дукарата нисбат ба полиуретанҳои полиэстер муқовимати беҳтар ба ҳарорати баланд доранд. Илова кардани полимерҳои занҷири дароз ё эфирҳои ҳалқаи бензол/эфирҳо ҳамчун мономерҳои полимеризатсия муқовимати полимерро ба ҳарорати баланд ва аз ин рӯ муқовимати гармии сиёҳии обро беҳтар мекунад. Ба ғайр аз истифодаи полиуретанҳои полиэтерии дароз, баъзе гурӯҳҳо барои баланд бардоштани мураккабӣ ва баланд бардоштани муқовимат ба ҳарорати баланд маводи таркибро истифода мебаранд. Масалан, илова кардани сурмаи нанооксиди қалъа ба WPU, ки аз DMPA, полиэтер 220 ва IPDI синтез шудааст, ба қабатҳои ранг имкон медиҳад, ки гармиро азхуд кунанд ва муқовимати баландро ба ҳарорат беҳтар кунанд. Илова кардани аэрогели кремний ба полиуретан инчунин гузариши гармиро коҳиш медиҳад ва муқовимати гармии рангро афзоиш медиҳад.

5. Тағироти устуворӣ

Устувории WPU ба кори нигоҳдории ранг дар асоси об ба таври назаррас таъсир мерасонад. Ба ғайр аз муқовимат ба об ва ҳарорати баланд, вазни молекулавӣ ва сохтори сохтор муҳим аст. Қатронҳои полиэстерӣ аз сабаби пайвастагиҳои гидрогенӣ дар сохтори молекулавӣ, умуман нисбат ба қатронҳои полиэфир устувортаранд. Илова кардани моддаҳои эфирӣ барои ташаккули полиуретанҳои омехта устувориро афзоиш медиҳад, ба монанди истифодаи дисперсияи изоцианат ва силан барои эҷоди WPU-и дуҷониба бо устувории беҳтар ва муқовимат ба абр. Табобати гармӣ ва хунуккунӣ инчунин метавонад пайвандҳои бештари гидроген эҷод кунад, сохтори молекулавиро мустаҳкам кунад ва устувории WPU ва маҳсулнокии нигоҳдории рангро дар асоси об беҳтар созад.

6. Такмили адгезия

Дар ҳоле ки оптимизатсияи WPU муқовимати об, муқовимат ба ҳарорати баланд ва устувориро беҳтар мекунад, WPUҳо ҳанӯз ҳам аз сабаби вазни молекулавӣ ва қутбӣ ба маҳсулоти пластикии полиэтиленӣ (PE) пайвастагии заиф нишон медиҳанд. Одатан, полимерҳо ё мономерҳои шабеҳи қутбӣ ва вазни молекулавӣ барои беҳтар кардани WPU ва баланд бардоштани пайвастшавии ранг дар асоси об ба маводи ғайриқутбӣ илова карда мешаванд. Масалан, ко-полимеризатсияи WPU бо қатрони поливинилхлорид-гидроксиэтил акрилат адгезияи обногузар байни рангҳо ва рӯйпӯшҳоро беҳтар мекунад. Илова кардани қатрони полиэстери акрилӣ ба WPU сохтори беназири пайванди молекулавӣ эҷод мекунад, ки пайвастагии WPU-ро ба таври назаррас афзоиш медиҳад. Аммо, ин усулҳо метавонанд ба хосиятҳои аслии ранг, ба монанди дурахшон таъсир расонанд. Аз ин рӯ, усулҳои саноатӣ маводҳоро бидуни тағир додани хосиятҳо барои беҳтар кардани часпидани ранг коркард мекунанд, ба монанди фаъол кардани сатҳҳо бо электродҳо ё коркарди кӯтоҳмуддати оташ барои баланд бардоштани адсорбсия.

• Хулоса

Дар айни замон, рангҳои обӣ дар бастабандии хӯрокворӣ, бастаҳои дорусозӣ, устохонаҳо, китобҳо ва дигар рӯйпӯшҳо ё барномаҳои чопӣ васеъ истифода мешаванд. Аммо, маҳдудиятҳои хоси иҷрои онҳо барномаҳои васеъро маҳдуд мекунанд. Вақте ки огоҳии муҳити зист ва бехатарӣ бо баланд шудани сатҳи зиндагӣ афзоиш меёбад, рангҳои экологӣ дар асоси об, ки партовҳои VOC-ро коҳиш медиҳанд, торафт бештар рангҳои дар асоси ҳалкунандаро иваз мекунанд ва бозорҳои анъанавии рангҳои ҳалкунандаро ба мушкилот дучор мекунанд.

Дар ин замина, баланд бардоштани самаранокии ранг тавассути тағир додани қатронҳои обӣ, бахусус полиуретанҳои обӣ, тавассути усулҳои инноватсионӣ, аз қабили нанотехнология ва гибридизатсияи пайвастагиҳои органикӣ ва ғайриорганикӣ барои рушди ояндаи ранг дар асоси об муҳим аст. Аз ин рӯ, тадқиқоти минбаъдаи ҳамаҷониба оид ба тағир додани қатрон барои баланд бардоштани самаранокии рангҳои обӣ барои барномаҳои васеъ зарур аст.