本文對(duì)國內(nèi)外的綠色可降解油墨重點(diǎn)技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)梳理，揭示了可降解油墨的技術(shù)現(xiàn)狀以及其技術(shù)發(fā)展需求與趨勢(shì)?？山到庥湍夹g(shù)的研發(fā)與應(yīng)用，不僅符合全球可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略要求，同時(shí)也是印刷和包裝行業(yè)綠色、可持續(xù)發(fā)展轉(zhuǎn)型的必由之路。
可降解油墨能夠在特定環(huán)境條件下自然分解為無害的物質(zhì)，是一種環(huán)保型油墨。在綠色印刷的浪潮中，可降解油墨作為印包行業(yè)綠色轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵一環(huán)，正逐步成為市場(chǎng)關(guān)注的焦點(diǎn)，尤其是伴隨著新的 食品級(jí)標(biāo)GB4806.14—2023《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品接觸材料及制品用油墨》的發(fā)布和實(shí)施，可降解油墨更是以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)在減少環(huán)境污染、促進(jìn)資源循環(huán)利用方面展現(xiàn)出巨大的市場(chǎng)前景和社會(huì)效益。
重點(diǎn)技術(shù)
1. 生物降解油墨
生物降解油墨是指在微生物的作用下，油墨中含有的有機(jī)成分被微生物分解為二氧化碳、水和生物質(zhì)等一些無害的物質(zhì)，這種分解無需人工干預(yù)即可完成。降解方式通常需要特定的時(shí)間和適宜的環(huán)境溫度，例如特定的微生物群落、適宜的溫度和濕度等。近幾年來，國內(nèi)很多高校和企業(yè)在油墨的生物降解方面紛紛申請(qǐng)了專利。
東莞德芳油墨科技有限公司申請(qǐng)了一項(xiàng)發(fā)明名稱為“高性能環(huán)保水性油墨及其制備工藝”的專利，是通過將改性松香與改性中間體攪拌混合并加熱反應(yīng)，再加入 1,4-丁二醇和季戊四醇繼續(xù)反應(yīng)，以此來對(duì)改性中間體進(jìn)行第二次改性，能夠使所制得的水性油墨在具備可生物降解性能的同時(shí)，還具有較好的耐老化能力。這項(xiàng)技術(shù)解決了傳統(tǒng)的水性油墨容易受到微生物的污染和分解，而導(dǎo)致油墨變質(zhì)和變色等問題，以及印品在使用期內(nèi)耐久性較差、使用壽命較短的問題。
蘇州市博來特油墨有限公司申請(qǐng)了一項(xiàng)發(fā)明名稱為“無酚醛無 VOC 油墨及其制備方法”的技術(shù)，使用改性松香酯樹脂和亞油桐油為主要原料來生產(chǎn)油墨。使用該項(xiàng)技術(shù)制備的油墨具有優(yōu)異的生物降解性以及機(jī)械穩(wěn)定性和良好的印后加工性，印刷品具有脫墨效果好、綜合印刷成本較低等諸多優(yōu)勢(shì)。
2. 光降解油墨
光降解油墨是在特定波長的光線照射下，利用光能作為驅(qū)動(dòng)力，依靠油墨中的光敏成分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使油墨中的分子鏈斷裂，從而實(shí)現(xiàn)油墨的降解。光降解油墨的降解速度取決于光照強(qiáng)度、波長和油墨的光敏性能等因素。
由于光降解油墨的降解效率受多種因素影響，以及對(duì)光敏感的光降解油墨在運(yùn)輸和儲(chǔ)存過程中需要采取相關(guān)的避光措施，在成本上會(huì)較其他油墨高，因此，目前有關(guān)光降解油墨的研究相對(duì)較少。
韓國三星公司提出了一種包含發(fā)光元件分散劑的油墨，該油墨中包含有發(fā)光元件分散劑，將發(fā)光元件分散在溶劑中并包含可光降解的官能團(tuán)，其中可光降解官能團(tuán)的至少一個(gè)鍵通過施加的光分解，即當(dāng)用光照射時(shí)該鍵通過光反應(yīng)分解，可以分解成具有小分子量的分子。因此，當(dāng)制造顯示裝置時(shí)通過低溫下的熱處理去除能夠形成異物的油墨，這一過程不僅減少了油墨對(duì)環(huán)境的污染，還通過光能實(shí)現(xiàn)了降解過程的自啟動(dòng)與自控制，為戶外廣告、包裝印刷等領(lǐng)域提供了環(huán)保解決方案。
3. 熱降解油墨
熱降解油墨是指在高溫環(huán)境下，油墨中的高分子材料發(fā)生熱分解反應(yīng)，轉(zhuǎn)化為低分子量的物質(zhì)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)降解。
日本楠本化成株式會(huì)社在中國申請(qǐng)了一項(xiàng)有關(guān)熱降解油墨的技術(shù)，該項(xiàng)技術(shù)提供了一種容易熱降解的樹脂粘料，容易熱降解的樹脂粘料為在高濃度無機(jī)微粒分散體中用作粘料組分的有機(jī)樹脂粘料，且使得油墨能夠在燒制過程中以較低溫度進(jìn)行燒制且可以抑制碳?xì)埩粑锏漠a(chǎn)生，同時(shí)保持印刷特征。由于熱降解油墨通常需要較高的溫度，這類油墨多用于特定工業(yè)領(lǐng)域，如高溫環(huán)境下的標(biāo)簽印刷、特殊材料的涂層處理等。
4. 水性油墨
水性油墨，顧名思義就是以水為主要溶劑，通過添加天然樹脂、顏料等成分制造而成。水性油墨含有的有機(jī)溶劑極少或者為零，從而降低了 VOC 的排放量，阻止了揮發(fā)性有機(jī)物帶來的污染。水性油墨憑借其無毒、無味、不易燃燒等特點(diǎn)，是目前印包領(lǐng)域中應(yīng)用較為廣泛的綠色可降解油墨之一。
中國科學(xué)院化學(xué)研究所申請(qǐng)了一項(xiàng)發(fā)明名稱為“水性油墨組合物、水性油墨樹脂及其制備方法和應(yīng)用”的技術(shù)，通過采用端羥基聚酰胺 - 醚樹脂為軟段，提高了水性油墨樹脂與包裝基材的附著牢度，避免了采用普通聚酯時(shí)，由于酯鍵的耐水解性差所帶來的聚合物降解問題。
廣東德康化工實(shí)業(yè)有限公司申請(qǐng)了一項(xiàng)發(fā)明名稱為“ 一種可降解 薄膜水性印刷油墨及其制備方法
”的技術(shù)，提供的油墨成分包括大豆蛋白水性丙烯酸樹脂、改性淀粉水性丙烯酸樹脂、黃原膠改性水性丙烯酸樹脂、水性環(huán)保顏料漿料、防腐劑、消泡劑、巴西棕櫚蠟劑、水。這項(xiàng)技術(shù)解決了傳統(tǒng)的可降解薄膜印刷的油墨多是采用傳統(tǒng)的聚丙烯、達(dá)瑪樹脂等樹脂組分作為主要連結(jié)料，制成的油墨在印刷過程中會(huì)釋放 VOC 有害氣體，印刷于可降解薄膜上不能降解且?guī)憝h(huán)境二次污染的技術(shù)問題。
東洋紡株式會(huì)社申請(qǐng)了一項(xiàng)發(fā)明名稱為“用于聚乳酸基水性油墨的粘合劑、水性乳液和水性油墨”的技術(shù)，在水性油墨的粘合劑中含有共聚聚氨酯樹脂，其分子中具有聚乳酸鏈段和含磺酸金屬鹽基的鏈段。該技術(shù)中涉及的水性油墨中使用的粘合劑樹脂，可以單獨(dú)使用共聚聚氨酯樹脂，也可以根據(jù)需要配合使用松香系、丙烯酸系、氯乙烯系、氯乙烯 - 乙酸乙烯酯系、聚乙烯醇系、聚乙二醇系等親水性樹脂。若配合使用松香系、聚乙烯醇系、聚乙二醇系等具有生物降解性的親水性樹脂，則可提高水性油墨整體的生物降解性。
5. 植物油油墨
植物油油墨是以植物油為主要原料，如大豆油、玉米油等，經(jīng)過特殊處理后制成的油墨，適用于對(duì)環(huán)保要求較高的領(lǐng)域，例如食品包裝、藥品包裝等領(lǐng)域。
植物油油墨不僅具備良好的生物降解性和可再生性，同時(shí)還具有優(yōu)異的印刷性能。國內(nèi)對(duì)植物油油墨做出相關(guān)研究的高校和企業(yè)有武漢大學(xué)、天津科技大學(xué)、陜西科技大學(xué)、華南農(nóng)業(yè)大學(xué)、西安理工大學(xué)、上海牡丹油墨有限公司、杭華油墨化學(xué)有限公司、中山市富日印刷材料有限公司等;國外企業(yè)主要涉及東洋油墨制造株式會(huì)社、DIC 株式會(huì)社等。
武漢大學(xué)申請(qǐng)的一項(xiàng)發(fā)明名稱為“植物油型膠版油墨及其制備方法”的技術(shù)，是將廢植物油單元酸在擴(kuò)鏈劑及多元醇的酯化反應(yīng)下生產(chǎn)出可以滿足膠印油墨的樹脂。利用廢植物油單元酸制取膠印油墨用溶劑，將廢植物油單元酸與單元醇或多元醇在催化劑作用下進(jìn)行酯化，生成廢植物油單元酸單醇單酯或廢植物油單元酸多元醇單酯，替代礦物油制造膠印油墨。通過該項(xiàng)技術(shù)制得的油墨色濃度高、粘度適中、印刷適應(yīng)性好，解決了膠印油墨的綠色環(huán)保和資源再生利用的綜合問題，且在使用過程中可用膠印油墨溶劑稀釋，對(duì)環(huán)境和人體都不存在危害。
中山市富日印刷材料有限公司申請(qǐng)的一項(xiàng)發(fā)明名稱為“一種高粘度低粘性的純植物油油墨及其制備方法”的技術(shù)，提供了一種純植物油油墨。該項(xiàng)技術(shù)用植物油取代傳統(tǒng)石油基油墨的部分石油系溶劑，并且通過對(duì)環(huán)氧大豆油改性，然后利用改性環(huán)氧大豆油的枝接作用，使制得的油墨具有較高的粘度，而椰子油的使用顯著降低了連接料的粘性，實(shí)現(xiàn)了高粘度、低粘性，賦予油墨較好的內(nèi)聚力、抗水性能以及紙張適應(yīng)性，有效提升了油墨的印刷性能，改善了當(dāng)前
VOC 油墨粘性和粘度都偏大、印刷性能差的問題。
6. 生物基油墨
生物基油墨是指利用生物基材料如纖維素、淀粉等制成的油墨。
華南農(nóng)業(yè)大學(xué)在生物基的研究方向上申請(qǐng)了多項(xiàng)專利。其中，發(fā)明名稱為“多官能度生物基丙烯酸酯預(yù)聚物及其制備方法和應(yīng)用”的技術(shù)具有以下特點(diǎn)：制備的多官能度生物基丙烯酸酯預(yù)聚物得率達(dá) 99%;在四(3- 巰基丙酸)季戊四醇酯的巰基中引入了 4 個(gè)植物油酸，從而極大程度上提高了其生物基含量;將生物基的原材料引入了丙烯酸酯中并復(fù)配生物基活性稀釋劑甲基丙烯酸異冰片酯，降低了化石資源的消耗。
碳衡(重慶)生物質(zhì)新材料有限公司申請(qǐng)了發(fā)明名稱為“一種墨色生物基結(jié)構(gòu)單色發(fā)光油墨復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用”的技術(shù)，公開了一種墨色生物基結(jié)構(gòu)單色發(fā)光油墨復(fù)合材料的制備方法。該材料具有隱蔽性強(qiáng)、綠色環(huán)保、穩(wěn)定性優(yōu)異、色純度高、無毒等特點(diǎn)，是開發(fā)新型結(jié)構(gòu)色墨水的理想途徑，且制備方法簡(jiǎn)單高效，條件溫和，無需昂貴的化學(xué)試劑或復(fù)雜的大型儀器設(shè)備。
美國東麗塑料公司提出了一種雙軸取向的生物基聚酯膜和層壓體的技術(shù)，提供了一種使用生物基聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯均聚物和共聚物生產(chǎn)用于各種包裝應(yīng)用的有用膜和層壓件的方法。該專利的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)在包裝生產(chǎn)、工業(yè)應(yīng)用中使用這種材料可以保證可加工性、加工質(zhì)量和加工成本，同時(shí)減少二氧化碳排放。
國內(nèi)外技術(shù)發(fā)展需求分析
1. 國內(nèi)技術(shù)發(fā)展需求
(1)政府的大力支持
在我國，隨著一系列相關(guān)環(huán)保法規(guī)的實(shí)施，可降解油墨的研發(fā)與應(yīng)用也呈現(xiàn)出蓬勃發(fā)展的態(tài)勢(shì)，很多高校、科研機(jī)構(gòu)與相關(guān)印包企業(yè)緊密合作，通過對(duì)油墨成分進(jìn)行創(chuàng)新和技術(shù)突破，開發(fā)出了一系列適應(yīng)不同印包場(chǎng)景的可降解油墨。這些可降解油墨不僅能夠在食品包裝、電子標(biāo)簽等對(duì)質(zhì)量把控較為嚴(yán)格的技術(shù)領(lǐng)域中展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景，還逐步向?qū)W生教材、出版物、廣告印刷等其他更廣泛的領(lǐng)域進(jìn)行滲透。這種政策趨勢(shì)為可降解油墨的市場(chǎng)發(fā)展提供了有力的支持。
(2)消費(fèi)者對(duì)健康和環(huán)保的意識(shí)增強(qiáng)隨著人們生活水平的提高，消費(fèi)者對(duì)環(huán)保產(chǎn)品的關(guān)注度和需求日趨增加，他們更愿意選擇使用環(huán)保材料包裝的食品，以減少對(duì)自身和環(huán)境的影響。
(3)企業(yè)的社會(huì)責(zé)任意識(shí)不斷增強(qiáng)
采用可降解油墨，向社會(huì)展示企業(yè)的環(huán)保理念和積極作為，有助于企業(yè)為自身樹立良好的形象，增強(qiáng)企業(yè)的社會(huì)聲譽(yù)和品牌價(jià)值。雖然目前可降解油墨的研發(fā)和生產(chǎn)成本較高，但從長遠(yuǎn)來看，隨著技術(shù)的成熟和市場(chǎng)規(guī)模的擴(kuò)大，可降解油墨的成本會(huì)逐漸降低。因此，企業(yè)社會(huì)責(zé)任意識(shí)的不斷增強(qiáng)，助推了可降解油墨的市場(chǎng)推廣，加速了可降解油墨的研發(fā)與創(chuàng)新，印包企業(yè)將不斷探索新的環(huán)保材料和制造工藝，提高產(chǎn)品質(zhì)量。
2. 國外技術(shù)發(fā)展需求
在國外，可降解油墨同樣受到了廣泛關(guān)注，在技術(shù)研發(fā)層面，國外在可降解油墨的原材料選擇、分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及降解機(jī)制等方面有著豐富的經(jīng)驗(yàn)，已形成了較為完善的技術(shù)體系。日本與韓國的企業(yè)在可降解油墨領(lǐng)域的技術(shù)優(yōu)勢(shì)尤為顯著，這兩個(gè)國家不僅擁有先進(jìn)的油墨研發(fā)設(shè)施和專業(yè)的技術(shù)團(tuán)隊(duì)，還注重推動(dòng)技術(shù)成果的快速轉(zhuǎn)化。與此同時(shí)，新興市場(chǎng)如非洲、東南亞等部分地區(qū)，伴隨著自身經(jīng)濟(jì)發(fā)展，也逐漸意識(shí)到環(huán)保的重要性，開始加大對(duì)可降解油墨相關(guān)市場(chǎng)的投入。
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