Ուսումնասիրելով ջրի վրա հիմնված թանաքների զարգացումը և էկոլոգիապես մաքուր ջրի վրա հիմնված պոլիուրեթանային թանաքների ուսումնասիրությունը

Օդի աղտոտվածությունը երկար ժամանակ լուրջ մտահոգություն է, քանի որ թունավոր գազերի արտանետումները, ինչպիսիք են VOC-ները, զգալի ներդրում են ունեցել բնական երևույթների կողքին, ինչպիսիք են փոշու փոթորիկները: Քանի որ շրջակա միջավայրի պաշտպանության մասին իրազեկությունն աճում է և տարբեր ազգային քաղաքականություններ են իրականացվում, տպագրական արդյունաբերությունը, որը VOC-ի հիմնական արտանետողն է, բախվել է անխուսափելի բարեփոխումների: Հետևաբար, էկոլոգիապես մաքուր տպագրական թանաքները դարձել են տպագրական ոլորտի համաշխարհային հետազոտությունների առանցքային կետը: Հասանելի էկոլոգիապես մաքուր թանաքներից, ներառյալ ջրի վրա հիմնված թանաքները, էներգիայով բուժվող և բուսական յուղի վրա հիմնված թանաքները, ջրի վրա հիմնված թանաքները առավել լայնորեն օգտագործվում են: Ջրի վրա հիմնված թանաքները պարունակում են օրգանական լուծիչների ավելի քիչ մասնաբաժին, ինչը նվազեցնում է VOC արտանետումները և համապատասխանեցնում շրջակա միջավայրի պաշտպանության սկզբունքներին: Այնուամենայնիվ, ջրի վրա հիմնված թանաքներն ունեն նաև թերություններ, ինչպիսիք են դանդաղ չորացման և ամրացման ժամանակները, ջրի և ալկալիների վատ դիմադրությունը, ինչը սահմանափակում է դրանց կիրառումը ավանդական արդյունաբերական թանաքներում: Այսպիսով, այս թույլ կողմերի բարելավումը խեժի փոփոխման միջոցով դարձել է զգալի ուշադրություն: Այս փաստաթուղթը ուրվագծում է ջրի վրա հիմնված թանաքների մշակումն ու կիրառումը, խեժի փոփոխությունների ուսումնասիրությունը, ջրի վրա հիմնված պոլիուրեթանների օգտագործմամբ տպագրական թանաքների հետազոտության առաջընթացը և այս ոլորտում ապագա հեռանկարները:

• Փորձարարական

1. Ջրի վրա հիմնված թանաքների մշակում

Թանաքները երկար պատմություն ունեն՝ առաջանալով տպագրության գյուտի հետ մեկտեղ: 1900 թվականին Lithol Red Pigment-ի ներդրումից հետո թանաքները լայն տարածում գտան, ինչը դրդեց երկրներին ներդրումներ կատարել թանաքի հետազոտության մեջ։ Ջրի վրա հիմնված թանաքները ածանցյալ են, որոնք բխում են թանաքի գործնականության բարձր պահանջներից: Ջրի վրա հիմնված թանաքների վերաբերյալ հետազոտությունները սկսվել են արտասահմանում 1960-ականներին՝ հիմնականում տպագրության արագությունը արագացնելու և նավթի վրա հիմնված հումքից կախվածությունը նվազեցնելու նպատակով: Այս թանաքները օգտագործում էին օրգանական միացություններ, ինչպիսիք են բենզոլը և շելակը կամ նատրիումի լիգնոսուլֆոնատը, որպես հիմնական նյութեր՝ ժամանակին տպագրության կարիքները բավարարելու համար: 1970-ականներին հետազոտողները մշակեցին պոլիմերային էմուլսիայի խեժ՝ միջուկի կեղևով և ցանցային կառուցվածքով՝ պոլիմերացնելով ակրիլային մոնոմերները ստիրոլով, պահպանելով թանաքների փայլը և ջրի դիմադրությունը՝ միաժամանակ բավարարելով շրջակա միջավայրի պահանջները: Այնուամենայնիվ, շրջակա միջավայրի իրազեկվածության բարձրացմանը և բնապահպանական ավելի խիստ օրենքների ընդունմանը, թանաքներում բենզոլի վրա հիմնված օրգանական նյութերի համամասնությունը նվազել է: 1980-ականներին Արևմտյան Եվրոպայի երկրները ներկայացրեցին «կանաչ թանաքով տպագրություն» և «նոր ջրի վրա հիմնված թանաքով տպագրություն» հասկացությունները և տեխնոլոգիաները։

Չինաստանի թանաքի արդյունաբերությունը սկսվել է ուշ Ցին դինաստիայից՝ արժույթի արտադրությամբ՝ մեծապես հենվելով ներկրվող թանաքների վրա մինչև 1975 թվականը, երբ Tianjin Ink Factory-ը և Gangu Ink Factory-ն մշակեցին և արտադրեցին ջրի վրա հիմնված առաջին գրավուրային թանաքը: 1990-ականներին Չինաստանը ներմուծել էր ավելի քան 100 ֆլեքսո տպագրության արտադրական գիծ՝ արագորեն զարգացնելով ջրի վրա հիմնված թանաքների օգտագործումը: 2003 թվականին Չինաստանի Արդյունաբերական տեխնոլոգիաների գիտահետազոտական ​​ինստիտուտը հաջողությամբ մշակեց հարակից արտադրանք, իսկ 2004 թվականի սկզբին Shanghai Meide ընկերությունը արտադրեց ամբողջովին ջրի վրա հիմնված, ցածր ջերմաստիճանի ջերմակայուն թանաք, որը համապատասխանում է ճապոնական և գերմանական չափանիշներին: Թեև 21-րդ դարի սկզբին Չինաստանի ջրի վրա հիմնված թանաքների վերաբերյալ հետազոտությունները արագ զարգացում ապրեցին, արևմտյան երկրներն արդեն հասել էին զգալի առաջընթացի. ԱՄՆ-ում ֆլեքսո արտադրանքի մոտ 95%-ը և գրավուրայի արտադրանքի 80%-ն օգտագործում էին ջրի վրա հիմնված թանաքներ, մինչդեռ Մեծ Բրիտանիան։ և Ճապոնիան ընդունել են ջրի վրա հիմնված թանաքներ սննդի և դեղագործական փաթեթավորման համար: Համեմատաբար Չինաստանի զարգացումն ավելի դանդաղ էր։

Շուկայի հետագա խթանման համար Չինաստանը 2007 թվականի մայիսին ներկայացրեց ջրի վրա հիմնված թանաքի առաջին ստանդարտը և 2011 թվականին հանդես եկավ «կանաչ նորարարության զարգացման» օգտին՝ նպատակ ունենալով փոխարինել լուծիչի վրա հիմնված թանաքները ջրի վրա հիմնված թանաքներով: Տպագրական արդյունաբերության 2016 թվականի «13-րդ հնգամյա ծրագրում» «ջրի վրա հիմնված բնապահպանական նյութերի հետազոտությունը» և «կանաչ տպագրությունը» հիմնական շեշտադրումներն էին: Մինչև 2020 թվականը կանաչ և թվային տպագրության ազգային խթանումը ընդլայնեց ջրի վրա հիմնված թանաքի շուկան:

2. Ջրի վրա հիմնված թանաքների կիրառում

20-րդ դարի սկզբին ԱՄՆ-ն առաջին անգամ կիրառեց ջրի վրա հիմնված թանաքները ֆլեքսո տպագրության մեջ: 1970-ականներին ջրային հիմքով բարձրորակ գրավուրային թանաքները լայնորեն օգտագործվում էին տարբեր փաթեթավորման թղթերի, հաստ գրադարակների և ստվարաթղթի համար։ 1980-ականներին փայլուն և փայլատ էկրան տպագրության ջրի վրա հիմնված թանաքները մշակվեցին արտասահմանում՝ ընդլայնելով դրանց կիրառությունը գործվածքների, թղթի, PVC-ի, պոլիստիրոլի, ալյումինե փայլաթիթեղի և մետաղների վրա: Ներկայումս, իրենց էկոլոգիապես մաքուր, ոչ թունավոր և անվտանգ բնութագրերի պատճառով ջրի վրա հիմնված թանաքները հիմնականում օգտագործվում են սննդամթերքի փաթեթավորման տպագրության մեջ, ինչպիսիք են ծխախոտի փաթեթավորումը և խմիչքի շշերը: Քանի որ բնապահպանական օրենքները բարելավվում են, ջրի վրա հիմնված թանաքների կիրառումը շարունակում է դիվերսիֆիկանալ և ակտիվանալ: Չինաստանը նույնպես աստիճանաբար խթանում է դրանց օգտագործումը տպագրական արդյունաբերության մեջ:

• Արդյունքներ և քննարկում

1. Խեժի փոփոխությունների վերաբերյալ հետազոտություն

Թանաքի կատարման վրա ազդում են խեժի տարբերությունները: Ընդհանուր առմամբ, ջրի վրա հիմնված թանաքային խեժերը սովորաբար պոլիուրեթանային են, փոփոխված ակրիլային էմուլսիաները կամ պոլիակրիլային խեժերը: Ջրի վրա հիմնված պոլիուրեթանային (WPU) խեժերը՝ գերազանց փայլով, լայնորեն օգտագործվում են փաթեթավորման տպագրության մեջ: Այսպիսով, ջրի վրա հիմնված թանաքի էկոլոգիական բարեկեցությունը և փայլը բարելավելու համար WPU-ի կատարողականի բարձրացումը տպագրական արդյունաբերության ուշադրության կենտրոնում է:

2. Ջրի վրա հիմնված պոլիուրեթանների ձևափոխում

Ջրի վրա հիմնված պոլիուրեթանները, որոնք կազմված են ցածր մոլեկուլային քաշի պոլիոլներից, կարելի է դասակարգել պոլիեսթեր, պոլիեթեր և հիբրիդ տեսակների: Ելնելով պոլիեսթեր և պոլիէթեր պոլիմերների տարբեր հատկություններից՝ նրանց ուժն ու կայունությունը տարբերվում են։ Ընդհանրապես, պոլիէթեր պոլիուրեթաններն ունեն ավելի ցածր ամրություն և կայունություն, քան պոլիեսթեր պոլիուրեթանները, բայց ավելի լավ դիմադրություն են ցուցաբերում բարձր ջերմաստիճանի նկատմամբ և ավելի քիչ հակված են հիդրոլիզի: Օրինակ, թանաքի «հետևողականության» բարձրացումը՝ օգտագործելով պոլիէթիլեն գլիկոլ մոնոմեթիլ էթերը, բարելավում է դրա հանդուրժողականության բնութագրերը: Այնուամենայնիվ, սա միայն հղման կետ է: Տարբեր հետազոտական ​​ինստիտուտներ ընդունում են տարբեր մեթոդներ WPU-ի հատուկ ասպեկտները բարձրացնելու համար:

Օրինակ, 2010 թվականին ընտրվել են բարձր ամրություն և ազդեցության ուժով էպոքսիդային խեժեր՝ թանաքի մածուցիկության և կպչունության խնդիրները լուծելու համար՝ դրանով իսկ բարձրացնելով թանաքի ուժը: 2006 թվականին Պեկինի Քիմիական համալսարանի կողմից հրապարակված ուսումնասիրությունը օգտագործեց էթիլեն գլիկոլի վրա հիմնված պոլիուրեթանը՝ երկար փափուկ հատվածով հատուկ խեժ ձևավորելու համար՝ բարելավելով թանաքի ճկունությունը և անուղղակիորեն ամրացնելով ջրի վրա հիմնված թանաքը: Որոշ թիմեր հասնում են փոփոխման արդյունքների՝ ավելացնելով քիմիական նյութեր. ներառելով սիլիցիումի կամ օրգանոսիլիցիումը՝ WPU-ի բարելավման համար, ինչը հանգեցնում է թանաքի առաձգականության ուժեղացմանը: Կարբոքսիլային վերջավորությամբ բութադիեն նիտրիլ պոլիուրեթանն օգտագործվում է թանաքի ճկման արդյունավետությունը և մածուցիկությունը բարելավելու համար՝ հարմարվելով ավելի բարդ միջավայրերին:

Այսպիսով, հետազոտողները սովորաբար ընտրում են հատուկ պոլիեսթերներ՝ հիմնվելով թանաքի հատկությունների վրա՝ օգտագործելով համապատասխան պոլիթթուներ և պոլիոլներ՝ ջերմակայուն պոլիեսթեր պոլիոլներ սինթեզելու համար, ներկայացնելով ուժեղ կպչունությամբ բևեռային խմբեր, ընտրելով համապատասխան հումք՝ պոլիուրեթանային բյուրեղությունը բարելավելու համար և օգտագործելով զուգակցող նյութեր՝ ուժեղացնելու WPU սոսինձը: խոնավության և ջերմության դիմադրություն:

3. Ջրի դիմադրության փոփոխություն

Քանի որ թանաքը հիմնականում օգտագործվում է արտաքին փաթեթավորման համար և հաճախակի է շփվում ջրի հետ, ջրի վատ դիմադրությունը կարող է հանգեցնել կարծրության, փայլի և նույնիսկ թանաքի կեղևման կամ վնասման՝ զգալիորեն ազդելով պահեստավորման աշխատանքի վրա: WPU ջրի դիմադրության բարելավումը մեծացնում է թանաքի պահպանման արդյունավետությունը՝ որպես նյութեր օգտագործելով լավ ջրակայուն պոլիոլներ: Օրինակ՝ WPU-ն ակրիլային մոնոմերներով փոփոխելը կամ էպոքսիդային խեժի պարունակությունը կարգավորելը կարող է բարելավել թանաքի ջրի դիմադրությունը:

Բացի ստանդարտ պոլիուրեթանին փոխարինելու համար բարձր ջրի դիմացկուն պոլիմերներ օգտագործելուց, հետազոտողները հաճախ ավելացնում են օրգանական կամ անօրգանական նյութեր՝ ցանկալի արդյունքի հասնելու համար: Օրինակ, նանոմաշտաբով սիլիցիումի խեժի մեջ ներառելը մեծացնում է ջրի դիմադրությունը և ամրությունը, որը լայնորեն կիրառվում է թանաքի արտադրության մեջ: «Էմուլսիայի համապոլիմերացման մեթոդը» ստեղծում է կոմպոզիտային PUA՝ ջրի դիմադրությունը բարելավելու համար, մինչդեռ այնպիսի մեթոդներ, ինչպիսիք են պոլիէթիլեն գլիկոլ մոնոմեթիլ եթերի ձևափոխումը և ացետոնի սինթեզը սիլիցիումի օրգանական ձևափոխված WPU-ի, բարձրացնում են ջրի դիմադրությունը:

4. Բարձր ջերմաստիճանի դիմադրության փոփոխություն

Ընդհանուր առմամբ, WPU-ի բարձր ջերմաստիճանի դիմադրությունը համեմատաբար թույլ է, ինչը սահմանափակում է ջրի վրա հիմնված թանաքի ջերմակայունությունը: Պոլիեթերային պոլիուրեթանները սովորաբար ունեն ավելի լավ դիմադրություն բարձր ջերմաստիճանի նկատմամբ, քան պոլիեսթեր պոլիուրեթանները՝ կրկնակի կապերի քանակի պատճառով: Երկար շղթայով պոլիմերներ կամ բենզոլային օղակների էսթերներ/եթերներ որպես պոլիմերացման մոնոմերներ ավելացնելը բարելավում է պոլիմերային դիմադրությունը բարձր ջերմաստիճանի նկատմամբ և, հետևաբար, ջրի վրա հիմնված թանաքի ջերմակայունությունը: Բացի երկար շղթայով պոլիեթերային պոլիուրեթաններից, որոշ թիմեր օգտագործում են կոմպոզիտային նյութեր՝ բարդությունը բարձրացնելու և բարձր ջերմաստիճանի դիմադրությունը բարձրացնելու համար: Օրինակ, DMPA-ից, պոլիէթեր 220-ից և IPDI-ից սինթեզված WPU-ին նանո անագի օքսիդի անտիմոն ավելացնելը թույլ է տալիս թանաքի շերտերին կլանել ջերմությունը՝ բարելավելով բարձր ջերմաստիճանի դիմադրությունը: Պոլիուրեթանին սիլիցիումի օդագել ավելացնելը նաև նվազեցնում է ջերմային հաղորդունակությունը և մեծացնում թանաքի ջերմակայունությունը:

5. Կայունության փոփոխություն

WPU կայունությունը զգալիորեն ազդում է ջրի վրա հիմնված թանաքի պահպանման աշխատանքի վրա: Բացի ջրի և բարձր ջերմաստիճանի դիմադրությունից, մոլեկուլային քաշը և կառուցվածքի դասավորությունը կարևոր նշանակություն ունեն: Պոլիեսթեր խեժերը, ընդհանուր առմամբ, ավելի կայուն են, քան պոլիէթերային խեժերը՝ մոլեկուլային կառուցվածքում ավելի շատ ջրածնային կապերի պատճառով: Էսթերային նյութերի ավելացումը խառը պոլիուրեթաններ ձևավորելու համար մեծացնում է կայունությունը, օրինակ՝ իզոցիանատի և սիլանային դիսպերսիայի օգտագործումը՝ բարելավված կայունությամբ և քայքայումի դիմադրությամբ երկբաղադրիչ WPU ստեղծելու համար: Ջերմային մշակումը և սառեցումը կարող են նաև ստեղծել ավելի շատ ջրածնային կապեր՝ ամրացնելով մոլեկուլային դասավորությունը և բարձրացնելով WPU-ի կայունությունը և ջրի վրա հիմնված թանաքի պահպանման աշխատանքը:

6. Կպչունության բարելավում

Թեև WPU-ի օպտիմալացումը բարելավում է ջրի դիմադրությունը, բարձր ջերմաստիճանի դիմադրությունը և կայունությունը, WPU-ները դեռևս վատ կպչում են պոլիէթիլենային (PE) պլաստիկ արտադրանքներին՝ մոլեկուլային քաշի և բևեռականության պատճառով: Սովորաբար, նմանատիպ բևեռականության և մոլեկուլային քաշի պոլիմերներ կամ մոնոմերներ ավելացվում են WPU-ի բարելավման և ջրի վրա հիմնված թանաքի կպչունությունը ոչ բևեռային նյութերի նկատմամբ: Օրինակ, WPU-ի համապոլիմերացումը պոլիվինիլքլորիդ-հիդրօքսիէթիլ ակրիլատային խեժի հետ բարելավում է անջրանցիկ կպչունությունը թանաքների և ծածկույթների միջև: Ակրիլային պոլիեսթեր խեժի ավելացումը WPU-ին ստեղծում է եզակի մոլեկուլային կապի կառուցվածք՝ զգալիորեն մեծացնելով WPU-ի կպչունությունը: Այնուամենայնիվ, այս մեթոդները կարող են ազդել բնօրինակ թանաքի հատկությունների վրա, ինչպիսիք են փայլը: Հետևաբար, արդյունաբերական տեխնիկան նյութերը մշակում է առանց հատկությունների փոփոխման՝ թանաքի կպչունությունը բարելավելու համար, ինչպես օրինակ՝ ակտիվացնելով մակերևույթները էլեկտրոդներով կամ կրակի կարճատև մշակմամբ՝ կլանումը մեծացնելու համար:

• Եզրակացություն

Ներկայումս ջրի վրա հիմնված թանաքները լայնորեն օգտագործվում են սննդամթերքի փաթեթավորման, դեղագործական փաթեթավորման, սեմինարների, գրքերի և այլ ծածկույթների կամ տպագրական ծրագրերի մեջ: Այնուամենայնիվ, դրանց բնորոշ կատարողական սահմանափակումները սահմանափակում են ավելի լայն ծրագրեր: Քանի որ շրջակա միջավայրի և անվտանգության իրազեկությունն աճում է կենսամակարդակի բարելավմամբ, ջրի վրա հիմնված էկոլոգիապես մաքուր թանաքները, որոնք նվազեցնում են VOC արտանետումները, ավելի ու ավելի են փոխարինում լուծիչների վրա հիմնված թանաքներին՝ մարտահրավեր նետելով լուծիչների վրա հիմնված թանաքի ավանդական շուկաներին:

Այս համատեքստում թանաքի արդյունավետության բարձրացումը՝ փոփոխելով ջրի վրա հիմնված խեժերը, հատկապես ջրի վրա հիմնված պոլիուրեթանները, նորարարական մեթոդների միջոցով, ինչպիսիք են նանոտեխնոլոգիան և օրգանական և անօրգանական միացությունների հիբրիդացումը, շատ կարևոր է ջրի վրա հիմնված թանաքի ապագա զարգացման համար: Հետևաբար, խեժի մոդիֆիկացիաների վերաբերյալ հետագա համապարփակ հետազոտություն է անհրաժեշտ՝ ջրի վրա հիմնված թանաքի արդյունավետությունը ավելի լայն կիրառությունների համար բարձրացնելու համար: