清洗剂成分分析

清洗剂成分分析

微谱分析指通过微观谱图（气相色谱、液相色谱、热谱、能谱、核磁共振谱等）对产品所含有的成分进行定性和定量的一种配方分析方法。配方分析在日本，欧美应用比较广泛，而在国内，目前处于起步阶段。该技术甚至是很多国家的成长途径。二战之后的日本，就走的引进技术，分析还原，消化吸收，然后技术创新的道路。韩国等国家也是如此，从欧美获取技术，学习，实践，赶超。

印刷油墨的组成及性能

印刷油墨是由连接料、填充剂、着色料和助剂等几种成分组成的。在配制时按印刷的要求根据一定的比例混合搅拌，并经过辗压轧墨工艺制成的。印刷油墨是一种结构复杂的胶体，是把粒径约为0.1μm的颜料等固体颗粒均匀分散在连接料中形成的。

颜料包括无机颜料和有机颜料两类，无机颜料的成分可能是无机单质、金属氧化物或无机盐。如碳黑（C）、钛白(TiO2)、铬绿（Cr2O3）等，无机颜料的特点是化学性能稳定、耐光耐热性强，缺点是着色力差。而有机颜料是人工合成的有机化合物，具有颜色鲜艳品种多，印刷适应性强的优点，缺点是耐光耐热性差，目前印刷油墨中使用的黑色颜料多为无机物，而使用的彩色油墨多为有机颜料。

常用的连接料有植物油型和溶剂油型。植物油型如亚麻油、桐油、脱水蓖麻油等含有不饱和双键结构的干性植物油；溶剂油型如机油煤油等不干性矿物油，苯、二甲苯、甲醇、乙醇、异丙醇等挥发性有机溶剂。另外，也有用松香、沥青等天然树脂和酚醛树脂、聚酰氨树脂等合成树脂做连接料的。

油墨使用的添加剂主要有调节油墨黏度的亚麻油、增加油墨光泽的光亮剂、促进油墨干燥的催干剂等。催干剂的种类有脂肪酸、萘酸、辛烷酸的钴、锰、铝盐等。这些盐能被空气中的氧气氧化，其中的金属离子化合价升高后氧化性加强，可促进干性油发生氧化聚合反应，所以这类添加剂对干性油氧化聚合交联的成膜反应有催化作用。另外有些油墨还含有胶质碳酸钙等填充料。

按油墨干燥的主要机理把油墨分为氧化聚合干燥型、渗透干燥型、挥发干燥型和光敏固化型四类。

氧化聚合干燥型油墨是选用矿物油、干性植物油与合成树脂等炼制成的连接料，通常用做胶印油墨。当这类油墨转移到印刷表面之后，由于纸张内的毛细管的吸引力作用，使油墨中的低黏度矿物油渗透到纸张的内部，而使油墨的黏度慢慢增加，在此过程中高黏度的干性植物油与合成树脂组成的胶体与空气的接触表面积逐渐增加，干性植物油中不饱和脂肪酸的双键发生氧化交联聚合并形成网状结构，使油墨黏度迅速上升，最后固着在纸张表面并干燥。

渗透干燥型油墨是选用不干性矿物油与松香、沥青、或合成树脂炼制成的连接料，常用做凸印油墨。当这种油墨中的不干性矿物油渗透到纸张内部后，松香、沥青、合成树脂即在纸张表面干燥成膜。

挥发干燥型油墨是用挥发性强的苯类、醇类溶剂溶解松香或合成树脂配成的连接料。常用做凹印油墨和苯胺油墨等。由于二甲苯等溶剂的沸点均在100oC 左右，在空气中挥发很快，当溶剂挥发后剩余的树脂就发生氧化聚合并固着在纸上。

光敏固化型油墨的连接料中不含溶剂而含有液态的有机物高聚物单体。如紫外线固化油墨就含有甲基丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯等含不饱和双键的高聚物单体与二苯甲酮等光敏引发剂及其他成分形成的连接料。涂在纸张表面之后，经紫外线照射激发光敏引发剂起作用，引发高聚物单体发生自由基聚合，而在纸张表面固化干燥的。

不论是哪种类型的印刷油墨对他们的共同要求是：在印刷过程中转移到纸张表面之前，必须保持稳定的流动性能；而在转移到纸张表面之后，必须尽快失去流动性而固化干燥；油墨对承印材料有很好的附着力；油墨应有良好的传递性；印刷油墨在纸上组成的图文必须保持持久正确的色泽。

印刷油墨的清洗

印刷设备在生产过程中需要定期清洗油污和墨迹等污垢。在印刷过程中当更换油墨新品种以及在印刷任务完成后都需要把油墨辊上的油墨清洗干净，而印刷机上的润湿辊筒、丝网、印刷版以及字模在印刷过程中都会沾染油墨，为保持印刷机的正常状态和印刷品的质量都应对印刷机械进行清洗。

清洗方法通常采用刷子蘸取清洗剂的刷洗方式，有时也可用抹布蘸取清洗剂进行擦洗。当油墨难以去除时也可以把部件放在清洗液中浸泡并配合使用超声波清洗。在现代化的印刷厂中以普遍采用超声波凹印辊筒的机械清洗系统，可在印刷结束时在机器上对印版版辊筒进行自动清洗，可有效防止油墨在版辊上干固。这种清洗装置可完成印版版辊筒的大部分清洗工作，显著减少人工清洗工作量，对改善操作环境也有好处。

清洗印刷油墨主要是清除掉油墨中的干性植物油或合成树脂等成膜材料，当这些材料被清除后，附着在成膜材料上的着色料等成分就很容易被清洗掉了。由于干性植物油和合成树脂材料都很容易溶解在汽油、煤油等石油烃类溶剂中，所以通常使用汽油、煤油等石油烃类溶剂进行清洗。虽然汽油、煤油具有价格便宜，清洗力强的优点，但它们存在易燃、易爆的缺点，使清洗工作中存在不安全的隐患，而且汽油易挥发气味大，属于对大气环境造成污染的VOCs物质。所以目前各国都在研制新型的印刷油墨的清洗剂。

新型印刷油墨清洗剂的研制

从国内外发表的资料看用于替代汽油、煤油使用的新型印刷油墨清洗剂主要有四种类型：混合溶剂型、水基清洗剂、水包油型乳状液型和半水基清洗剂型。下面分别把各种类型的印刷油墨清洗剂的性能及配制、使用特点作一介绍。

混合溶剂型清洗剂

这类油墨清洗剂仍然主要利用汽油、煤油的溶解清洗作用，但为了降低它的挥发性，减少它易燃易爆的危险性，而在配方中加入了不易挥发的高沸点溶剂，从而在不影响清洗效果的前提下，提高了清洗过程中的安全性。

如我国湖北省化工研究设计院的龚光芬等人研制的一种油墨清洗剂基本上就属于这种类型。他们是在汽油中加入一种沸点较高、挥发性较小的烃类溶剂形成混合溶剂的，加入的这种烃类溶剂具有芳香气味，是一种易于生物降解，在医药工业中可做搽剂的环保型产品（松节油就很符合这些条件）。

由于汽油对油墨的溶解速度快，但其沸点较低，挥发性大，而加入的另一种溶剂溶解油墨的速度稍慢，但其沸点较高，当两种溶剂按一定比例配合时，就可以达到既能很快溶解油墨，又减少挥发性的目的。研究表明当两种溶剂按1∶1混合时馏程范围可提高到260℃～320℃，但对油墨的溶解速度大大减慢，不适合使用。而当汽油与加入的溶剂的比例为3∶1时，馏程可提高到150℃～250℃的较高范围，且有较好的溶解油墨的性能。所以他们认为按3∶1混合时可以达到既能很好溶解油墨，又减少溶剂挥发性的目的。因为油墨的成分很复杂，所以他们在混合溶剂中还加入一些其它成分，以进一步提高这种清洗剂（比汽油等单一成分的清洗剂更好）的清洗效果。为此他们在配方中加入了武汉长江化工厂生产的汽油蒸发抑制剂N-1,聚膜和液态单分子膜相结合形式形成表面膜，当把它加入到汽油等挥发性溶剂中时，它可以聚集在液体表面起阻隔作用，使汽油的挥发性大大降低。一方面这样大大提高汽油的闪点（当它在汽油表面的厚度达1mm以上时，用打火机都不会将汽油点燃），另一方面也大大降低汽油在贮存运输过程中的损耗量。为了提高清洗效率，他们还在配方中加入了表面活性剂，表面活性剂对油墨及其成膜物质有润湿、渗透、乳化、分散的作用，可使油墨及其成膜物质脱离印刷胶辊和橡皮布达到清洗目的。他们发现使用OP-10（烷基酚聚氧乙烯醚）ABS-Na（烷基苯磺酸钠）等表面活性剂的使用效果都不好（放置稳定性差，清洗效果不好）而平平加O（C18H35O(CH2CH2O)15H）的清洗效果虽好，但放置稳定性非常差，为此他们使用自制的一种硫酸酯类的表面活性剂（估计是醇醚硫酸盐AES）,当用量达8%时可取得满意的清洗效果和良好的放置稳定性。据国外的资料介绍在这类溶剂型清洗剂中加入表面活性剂得到的清洗剂还有一个优点：可用水进行漂洗，在漂洗时由于油性污垢被增溶到表面活性剂的胶束中，而不会又沉积到被清洗物体表面，所以可以避免造成被清洗物体再次污染。

为了减少清洗剂对印刷机和胶辊的损害，他们还在配方中加入混合防老化剂，一方面提高防锈能力，另一方面可防止胶辊的溶胀、收缩和老化，使印刷机和胶辊的使用寿命延长。

水基型清洗剂

水基型清洗剂的最大优点在于它是完全不可燃的，因此在使用中是非常安全的，它的清洗作用是靠表面活性剂和碱性助剂的共同作用来完成的。其作用机理在许多文章中已有详细介绍，在此不再赘述，只举一例加以说明。一种印刷油墨清洗剂的配方为：40% 硅酸钠（SiO2/Na2O＝ 2∶1）75g，97% NaOH8g，辛基酚聚氧乙烯醚 30g，椰子油基二甲基苄基氯化铵2g，加水至1000g。配制时先把前两种成分按比例溶于水，再与后两种成分混合。是一种清洗去污力强、对印版图案不会造成有害影响的清洗剂，把平版印刷版放在此清洗剂中浸泡30s，再经擦洗即可完全去污，印刷三万次也不会出现污迹。

水包油性乳状液型清洗剂

这类清洗剂是在汽油等易燃有机溶剂和水的混合物中加入复合表面活性剂和其他助剂形成的水包油型乳状液。由于配方中含有大量不可燃的水，所以这种清洗剂克服了原来清洗剂易燃易爆的缺点。水包油性乳状液型清洗剂的其他优点还有：配方中减少了油性溶剂的用量，在避免了它对环境造成的污染的同时仍保持了有机溶剂对油墨有良好清洗力的性能；由于形成水包油型乳状液，油被分散、包裹在水中，大大降低了它的挥发性；表面活性剂发挥其润湿、渗透、乳化、分散等多种作用，可提高清洗剂的去污能力；由于水的存在大大提高对水溶性污垢的清洗能力。由于水包油性乳状液型清洗剂具有成本低廉、配制工艺简单方便、清洗效果好、不易燃、使用安全等特点，所以正引起人们对这种清洗剂的广泛关注和研究。如南昌大学的余强等人研制的这种类型的清洗剂，是在含有酯、酮、醚、醇和芳烃等类常用溶剂中，加入水溶性的脂肪醇聚氧乙烯醚和油溶性的失水山梨醇脂肪酸酯两种表面活性剂（两种表面活性剂按1∶３～1∶4的比例配制）组成的混合表面活性剂乳化剂，另外加入5%～10%的芳香醇类助剂和水经过30～40min的搅拌分散制成的。他们的研究表明混合表面活性剂乳化剂的加入方式以乳化剂在水相法效果较好（即先把乳化剂加到水中，再加入油相得到乳状液最稳定）。乳化剂的用量对乳状液的稳定性和清洗效果都有影响，并且乳化剂用量为7%时效果最好。而乳状液中有机溶剂的含量在20%～25%（体积比）时稳定性和清洗力最好。

河北唐山大学化工系王益民研制的另一种水包油性乳状液型清洗剂，使用的油性溶剂是310#彩色油墨溶剂油与200#溶剂油组成的混合溶剂，这种混合溶剂的馏程较宽，溶解性能也比单一溶剂好。使用的表面活性剂是OP-10（烷基酚聚氧乙烯醚）和 LAS（烷基苯磺酸钠），为了减少清洗剂对印刷机械的腐蚀，还加入了三乙醇胺和苯并三唑做防锈剂，三乙醇胺对调节pH值、乳状液的稳定性、提高清洗能力都有一定作用。为加强清洗剂的稳定性和渗透力还加入少量的正丁醇。具体配方为：310# 专用溶剂油 25%，200#溶剂油15%，OP-10 1.5%，LAS2.5%，其他助剂5%，加水至100%。配制时将溶剂油和OP-10混合形成A相，把LAS、三乙醇胺和水混合为B 相，把B 相加热到55oC并在搅拌下加入A相，在高速搅拌或胶体磨作用下形成乳状液。最后加入其他助剂即为成品。

半水基型油墨清洗剂

在国外目前还常使用半水基清洗剂来清洗印刷油墨，如本文参考材料中所列的李锋文章中介绍的目前日本使用的一种油墨清洗剂就是半水基型。半水基型油墨清洗剂从成分和性能看，很像乳状液型清洗剂，两者都是由有机溶剂、水和表面活性剂三种主要成分组成的。都具有可同时将油性污垢和水溶性污垢溶解去除的优点，并克服了原有溶剂易燃易爆安全性差的缺点。两者不同之处有以下几点：从外观看半水基清洗剂是透明的，而乳状液是白色浑浊不透明的；半水基清洗剂中含水量较少，一般都在5%～20% 之间，而在乳状液中含水量可以在很大范围内变化。由于乳状液中含有机溶剂较少，所以相比之下它清洗油墨的能力不如半水基清洗剂；由于乳状液是一种亚稳定状态的多相体系，所以在使用中有时会发生破乳分层等现象。而且在使用时半水基清洗剂是使用厂家生产的原液不能稀释使用，而水包油性乳状液型清洗剂生产厂家有时生产的是浓缩液，在应用时可根据实际需要加水稀释。

半水基型油墨清洗剂也有很好的清洗性能，由于它成分中溶剂油含量高对油墨清洗力强，并可配合使用超声波清洗，又克服了溶剂油易燃易爆的缺点（半水基型油墨清洗剂的闪点可提高到100oC以上）所以在国外受到欢迎。但与乳状液型清洗剂相比有成本较高，使用中管理工作复杂，所以尚未在我国推广应用。

综上所述，清洗印刷油墨传统使用的清洗剂是汽油或煤油，为克服其易燃易爆污染环境的缺点，人们研制开发了多种新型印刷油墨清洗剂，其中混合溶剂型、水包油型乳状液型、半水基清洗剂不但基本保持原有溶剂对油墨有强的清洗能力，还在很大程度上克服它易燃易爆的缺点。而水基清洗剂是完全不燃的，但对某些油墨的清洗效果不太理想，所以在使用中应根据实际需要加以选择。