पानीमा आधारित मसीको विकास र पर्यावरणमैत्री पानीमा आधारित पोलियुरेथेन मसीको अध्ययन

वायु प्रदूषण लामो समयदेखि एक प्रमुख चिन्ताको विषय भएको छ, जस्तै VOCs जस्ता विषाक्त ग्यास उत्सर्जनले धुलो आँधी जस्ता प्राकृतिक घटनाहरूको साथमा महत्त्वपूर्ण योगदानकर्ताहरू छन्। वातावरण संरक्षणको चेतना बढ्दै जाँदा र विभिन्न राष्ट्रिय नीतिहरू लागू हुने क्रममा, मुद्रण उद्योग, एक प्रमुख VOC उत्सर्जकले अपरिहार्य सुधारको सामना गरेको छ। फलस्वरूप, पर्यावरण-मैत्री मुद्रण मसी विश्वव्यापी मुद्रण उद्योग अनुसन्धानमा केन्द्र बिन्दु भएको छ। उपलब्ध इको-फ्रेन्डली मसीहरू मध्ये, पानीमा आधारित मसी, ऊर्जा-उपचार योग्य मसी, र वनस्पति तेलमा आधारित मसीहरू, पानीमा आधारित मसीहरू सबैभन्दा व्यापक रूपमा प्रयोग गरिन्छ। पानीमा आधारित मसीमा जैविक विलायकहरूको कम अनुपात हुन्छ, VOC उत्सर्जन घटाउँछ र वातावरणीय सुरक्षा सिद्धान्तहरूसँग पङ्क्तिबद्ध हुन्छ। यद्यपि, पानीमा आधारित मसीमा पनि कमजोरीहरू छन् जस्तै ढिलो सुकाउने र निको हुने समय र खराब पानी र क्षार प्रतिरोध, परम्परागत औद्योगिक मसीहरूमा तिनीहरूको प्रयोग सीमित गर्दछ। यसरी, राल परिमार्जन मार्फत यी कमजोरीहरू सुधार गर्न महत्त्वपूर्ण फोकस भएको छ। यस पेपरले पानीमा आधारित मसीको विकास र प्रयोग, राल परिमार्जनहरूको अध्ययन, पानीमा आधारित पोलीयुरेथेनहरू प्रयोग गरेर मुद्रण मसीमा अनुसन्धानमा भएको प्रगति, र यस क्षेत्रमा भविष्यका सम्भावनाहरूको रूपरेखा प्रस्तुत गर्दछ।

• प्रयोगात्मक

1. पानीमा आधारित मसीको विकास

मसीको लामो इतिहास छ, मुद्रणको आविष्कारसँगै उभरिएको। 1900 मा लिथोल रेड पिग्मेन्टको परिचय पछि, मसी व्यापक भयो, जसले देशहरूलाई मसी अनुसन्धानमा लगानी गर्न प्रेरित गर्यो। पानीमा आधारित मसीहरू मसीको व्यावहारिकताको लागि उच्च मागको परिणामस्वरूप एक व्युत्पन्न हो। पानीमा आधारित मसीको अनुसन्धान 1960s मा विदेशमा सुरु भयो, मुख्यतया मुद्रण दरहरू गति बढाउन र पेट्रोलियम-आधारित कच्चा मालमा निर्भरता कम गर्न। यी मसीहरूले बेन्जिन्स र शेलक वा सोडियम लिग्नोसल्फोनेट जस्ता जैविक यौगिकहरूलाई त्यस समयमा मुद्रण आवश्यकताहरू पूरा गर्न मुख्य सामग्रीको रूपमा प्रयोग गर्थे। 1970s मा, अन्वेषकहरूले वातावरणीय आवश्यकताहरू पूरा गर्दा स्याहीको चमक र पानी प्रतिरोध कायम राख्दै, स्टाइरेनसँग एक्रिलिक मोनोमरहरू पोलिमराइज गरेर कोर-शेल र नेटवर्क संरचनाको साथ पोलिमर इमल्शन राल विकास गरे। यद्यपि, वातावरणीय जागरूकता बढ्दै गएको र कडा वातावरणीय कानूनहरू लागू भएपछि, मसीमा बेन्जिन-आधारित जैविकहरूको अनुपात घट्यो। 1980 को दशकमा, पश्चिमी युरोपेली देशहरूले "हरियो मसी मुद्रण" र "नयाँ पानीमा आधारित मसी मुद्रण" को अवधारणा र प्रविधिहरू पेश गरे।

चीनको मसी उद्योग क्विङ राजवंशको उत्तरार्धमा मुद्राको उत्पादनको साथ सुरु भयो, 1975 सम्म आयातित मसीमा धेरै निर्भर रह्यो, जब तियानजिन मसी कारखाना र गांगु मसी कारखानाले पहिलो घरेलु पानीमा आधारित ग्रेभर मसीको विकास र उत्पादन गर्‍यो। 1990 को दशक सम्म, चीनले 100 भन्दा बढी फ्लेक्सो प्रिन्टिंग उत्पादन लाइनहरू आयात गरेको थियो, पानीमा आधारित मसीको प्रयोगलाई द्रुत रूपमा अगाडि बढाउँदै। सन् 2003 मा, चाइना इन्डस्ट्रियल टेक्नोलोजी रिसर्च इन्स्टिच्युटले सफलतापूर्वक सम्बन्धित उत्पादनहरू विकास गर्‍यो, र 2004 को प्रारम्भमा, सांघाई मेइड कम्पनीले जापानी र जर्मन मापदण्डहरू पूरा गर्ने पूर्ण रूपमा पानीमा आधारित, कम तापक्रम थर्मोसेटिंग मसी उत्पादन गर्‍यो। यद्यपि पानीमा आधारित मसीमा चीनको अनुसन्धानले 21 औं शताब्दीको प्रारम्भमा द्रुत विकास देख्यो, पश्चिमी देशहरूले पहिले नै महत्त्वपूर्ण प्रगति हासिल गरिसकेका थिए: संयुक्त राज्य अमेरिकामा लगभग 95% फ्लेक्सो उत्पादनहरू र 80% ग्रेभ्युर उत्पादनहरूमा पानीमा आधारित मसीहरू प्रयोग गरियो, जबकि बेलायतले र जापानले खाना र औषधि प्याकेजिङका लागि पानीमा आधारित मसी अपनायो। तुलनात्मक रूपमा चीनको विकास सुस्त थियो।

बजारलाई थप प्रवर्द्धन गर्न, चीनले मे 2007 मा पहिलो पानी-आधारित मसी मानक प्रस्तुत गर्‍यो र 2011 मा "हरियो नवाचार विकास" को लागि वकालत गर्‍यो, जसमा विलायक-आधारित मसीलाई पानीमा आधारित मसीले प्रतिस्थापन गर्ने लक्ष्य थियो। 2016 मा मुद्रण उद्योगको लागि "13 औं पञ्चवर्षीय योजना" मा, "पानीमा आधारित वातावरणीय सामग्रीमा अनुसन्धान" र "हरियो मुद्रण" मुख्य फोकस थिए। 2020 सम्म, हरियो र डिजिटल मुद्रण को राष्ट्रिय पदोन्नतिले पानी आधारित मसी बजार विस्तार गर्यो।

2. पानी आधारित मसी को आवेदन

20 औं शताब्दीको प्रारम्भमा, संयुक्त राज्यले पहिलो पटक फ्लेक्सो मुद्रणमा पानीमा आधारित मसीहरू लागू गर्यो। 1970 को दशक सम्म, उच्च-गुणस्तरको पानी-आधारित ग्रेभर मसीहरू विभिन्न प्याकेजिङ्ग कागजातहरू, बाक्लो बुकशेल्फहरू र कार्डबोर्डका लागि व्यापक रूपमा प्रयोग गरिन्थ्यो। 1980 को दशकमा, चम्किलो र म्याट स्क्रिन प्रिन्टिङ पानी-आधारित मसीहरू विदेशमा विकसित गरियो, तिनीहरूको प्रयोग कपडा, कागज, पीवीसी, पोलीस्टाइरिन, आल्मुनियम पन्नी र धातुहरूमा विस्तार गरियो। हाल, तिनीहरूको पर्यावरण-मैत्री, गैर-विषाक्त, र सुरक्षित विशेषताहरूको कारण, पानी-आधारित मसीहरू मुख्यतया खाना प्याकेजिङ मुद्रणमा प्रयोग गरिन्छ, जस्तै तंबाकू प्याकेजिङ्ग र पेय बोतलहरू। वातावरणीय कानुनमा सुधार हुँदै जाँदा, पानीमा आधारित मसीको प्रयोग विविधीकरण र तीव्र हुँदै जान्छ। चीनले पनि मुद्रण उद्योगमा उनीहरूको प्रयोगलाई क्रमशः बढावा दिइरहेको छ।

• परिणाम र छलफल

1. राल परिमार्जनमा अनुसन्धान

मसी प्रदर्शन राल भिन्नताहरु द्वारा प्रभावित छ। सामान्यतया, पानीमा आधारित मसी रेजिनहरू सामान्यतया पोलीयुरेथेन, परिमार्जित एक्रिलिक इमल्सनहरू, वा पोलीएक्रिलिक रेजिनहरू हुन्। पानीमा आधारित पोलियुरेथेन (WPU) रेजिनहरू, उच्च चमकको साथ, प्याकेजिङ मुद्रणमा व्यापक रूपमा प्रयोग गरिन्छ। यसरी, पानीमा आधारित मसीको वातावरणीय मित्रता र चमक सुधार गर्न WPU कार्यसम्पादन बढाउने प्रिन्टिङ उद्योगमा ध्यान केन्द्रित भएको छ।

2. पानी आधारित Polyurethanes परिमार्जन

पानीमा आधारित पोलियुरेथेनहरू, कम-आणविक-तौल पोलियोलहरूबाट बनेको, पलिएस्टर, पोलिथर र हाइब्रिड प्रकारहरूमा वर्गीकृत गर्न सकिन्छ। पलिएस्टर र पोलिथर पोलिमरहरूको विभिन्न गुणहरूमा आधारित, तिनीहरूको शक्ति र स्थिरता भिन्न हुन्छ। सामान्यतया, पोलिथेर पोलियुरेथेनहरू पलिएस्टर पोलियुरेथेनहरू भन्दा कम बल र स्थिरता हुन्छन् तर राम्रो उच्च-तापमान प्रतिरोध प्रदर्शन गर्दछ र हाइड्रोलिसिसको कम प्रवण हुन्छ। उदाहरणका लागि, पोलीथीन ग्लाइकोल मोनोमेथाइल ईथर प्रयोग गरेर मसीको "निरन्तरता" बढाउँदा यसको सहिष्णुता विशेषताहरू सुधार हुन्छ। यद्यपि, यो केवल एक सन्दर्भ बिन्दु हो। विभिन्न अनुसन्धान संस्थानहरूले WPU को विशिष्ट पक्षहरू बढाउन विभिन्न विधिहरू अपनाउछन्।

उदाहरण को लागी, 2010 मा, उच्च कठोरता र प्रभाव शक्ति संग epoxy रेजिन मसी चिपचिपापन र आसंजन समस्याहरु लाई सम्बोधन गर्न को लागी चयन गरिएको थियो, जसले मसी को बल बढाउँछ। 2006 मा, बेइजिङ केमिकल युनिभर्सिटी द्वारा प्रकाशित एक अध्ययनले लामो नरम खण्डको साथ एक विशेष राल बनाउन, मसीको लचिलोपन सुधार गर्न र अप्रत्यक्ष रूपमा पानीमा आधारित मसीलाई बलियो बनाउन इथाइलिन ग्लाइकोल-आधारित पोलियुरेथेन प्रयोग गर्‍यो। केही टोलीहरूले रासायनिक पदार्थहरू थपेर परिमार्जन परिणामहरू प्राप्त गर्छन्: WPU सुधार गर्न सिलिका वा अर्गानोसिलिकन समावेश गर्दै, जसको परिणामस्वरुप मसीको तन्य शक्ति बढ्छ। कार्बोक्सिल-टर्मिनेटेड बुटाडाइन नाइट्राइल पोलीयुरेथेन मसी झुकाउने प्रदर्शन र चिपचिपापन सुधार गर्न प्रयोग गरिन्छ, अधिक जटिल वातावरणमा अनुकूलन।

यसैले, शोधकर्ताहरूले सामान्यतया स्याही गुणहरूमा आधारित विशिष्ट पोलिएस्टरहरू चयन गर्छन्, उपयुक्त पॉलीएसिडहरू र पोलियोलहरू प्रयोग गरी तातो-प्रतिरोधी पलिएस्टर पोलियोलहरू संश्लेषण गर्न, बलियो आसंजनको साथ ध्रुवीय समूहहरू परिचय गर्दै, पोलीयुरेथेन क्रिस्टलिनिटी सुधार गर्न उपयुक्त कच्चा पदार्थहरू चयन गर्दै, र 'डब्लूपीयू' को विज्ञापन बढाउन युग्मन एजेन्टहरू प्रयोग गर्छन्। नमी र गर्मी प्रतिरोध।

3. पानी प्रतिरोध परिमार्जन

मसी मुख्यतया बाहिरी प्याकेजिङको लागि प्रयोग गरिन्छ र प्रायः पानीलाई सम्पर्क गर्दछ, खराब पानी प्रतिरोधले कम कठोरता, चमक, र मसीको पील वा क्षतिलाई पनि निम्त्याउन सक्छ, भण्डारण कार्यसम्पादनलाई महत्त्वपूर्ण रूपमा असर गर्छ। WPU पानी प्रतिरोध सुधार गर्नाले सामग्रीको रूपमा राम्रो पानी प्रतिरोधको साथ polyols प्रयोग गरेर मसी भण्डारण कार्यसम्पादन बढाउँछ। उदाहरण को लागी, एक्रिलिक मोनोमर संग WPU परिमार्जन वा epoxy राल सामग्री समायोजन मसी पानी प्रतिरोध सुधार गर्न सक्छ।

मानक पोलियुरेथेन प्रतिस्थापन गर्न उच्च-पानी-प्रतिरोधी पोलिमरहरू प्रयोग गर्नु बाहेक, शोधकर्ताहरूले वांछित प्रभाव प्राप्त गर्नका लागि प्रायः जैविक वा अकार्बनिक पदार्थहरू थप्छन्। उदाहरण को लागी, राल मा nanoscale सिलिका सम्मिलित पानी प्रतिरोध र शक्ति को बढावा, मसी उत्पादन मा एक व्यापक रूप मा प्रयोग विधि। "इमल्शन कोपोलिमराइजेशन विधि" ले पानी प्रतिरोध सुधार गर्न कम्पोजिट PUA सिर्जना गर्दछ, जबकि पोलिथिलीन ग्लाइकोल मोनोमेथाइल ईथर परिमार्जन र अर्गानोसिलिकन-परिमार्जित WPU को एसीटोन संश्लेषण जस्ता विधिहरूले पानी प्रतिरोध बढाउँछ।

4. उच्च-तापमान प्रतिरोध परिमार्जन

सामान्यतया, WPU को उच्च-तापमान प्रतिरोध अपेक्षाकृत कमजोर छ, पानी-आधारित मसीको ताप प्रतिरोध सीमित गर्दछ। दोहोरो बन्डहरूको संख्याको कारणले पोलिएस्टर पोलियुरेथेनहरू भन्दा पलिएस्टर पॉलीयुरेथेनहरूसँग सामान्यतया राम्रो उच्च-तापमान प्रतिरोध हुन्छ। पोलिमराइजेशन मोनोमरको रूपमा लामो-चेन पोलिमरहरू वा बेन्जिन रिंग एस्टरहरू/इथरहरू थप्दा पोलिमर उच्च-तापमान प्रतिरोध र फलस्वरूप, पानी-आधारित मसी ताप प्रतिरोधमा सुधार हुन्छ। लामो-चेन पोलिथर पोलियुरेथेनहरू प्रयोग गर्नुको अलावा, केही टोलीहरूले जटिलता बढाउन र उच्च-तापमान प्रतिरोध बढाउन कम्पोजिट सामग्रीहरू प्रयोग गर्छन्। उदाहरणका लागि, DMPA, पोलिथर 220, र IPDI बाट संश्लेषित WPU मा नैनो टिन अक्साइड एन्टिमोनी थप्दा उच्च-तापमान प्रतिरोधमा सुधार गर्दै, गर्मी अवशोषित गर्न मसी तहहरू सक्षम बनाउँछ। पोलियुरेथेनमा सिलिका एयरजेल थप्दा थर्मल चालकता पनि कम हुन्छ र मसीको ताप प्रतिरोध बढाउँछ।

5. स्थिरता परिमार्जन

WPU स्थिरताले पानीमा आधारित मसी भण्डारण कार्यसम्पादनलाई महत्त्वपूर्ण रूपमा असर गर्छ। पानी र उच्च-तापमान प्रतिरोधको अलावा, आणविक वजन र संरचना व्यवस्था महत्त्वपूर्ण छ। आणविक संरचनामा अधिक हाइड्रोजन बन्डहरूको कारणले गर्दा पॉलिएस्टर रेजिनहरू सामान्यतया पोलिथर रेजिनहरू भन्दा बढी स्थिर हुन्छन्। मिश्रित पोलियुरेथेनहरू बनाउन एस्टर पदार्थहरू थप्दा स्थिरता बढ्छ, जस्तै सुधारिएको स्थिरता र घर्षण प्रतिरोधको साथ डुअल-कम्पोनेन्ट WPU सिर्जना गर्न आइसोसाइनेट र सिलेन फैलावट प्रयोग गरेर। तातो उपचार र शीतलनले थप हाइड्रोजन बन्डहरू पनि सिर्जना गर्न सक्छ, आणविक व्यवस्थालाई कडा पार्छ र WPU स्थिरता र पानी-आधारित मसी भण्डारण कार्यसम्पादन बढाउन सक्छ।

6. आसंजन सुधार

WPU लाई अप्टिमाइज गर्दा पानी प्रतिरोध, उच्च-तापमान प्रतिरोध, र स्थिरतामा सुधार हुन्छ, WPU ले अझै पनि आणविक वजन र ध्रुवताको कारणले पोलिथिलीन (PE) प्लास्टिक उत्पादनहरूमा कमजोर आसंजन देखाउँछ। सामान्यतया, समान ध्रुवता र आणविक वजन पोलिमर वा मोनोमरहरू WPU सुधार गर्न र गैर-ध्रुवीय सामग्रीहरूमा पानी-आधारित मसी आसंजन बढाउन थपिन्छन्। उदाहरणका लागि, पोलिभिनाइल क्लोराइड-हाइड्रोक्साइथाइल एक्रिलेट रालको साथ सह-पोलिमराइजिंग WPU ले मसी र कोटिंगहरू बीच वाटरप्रूफ आसंजन सुधार गर्दछ। WPU मा एक्रिलिक पलिएस्टर राल थप्दा एक अद्वितीय आणविक लिङ्क संरचना सिर्जना गर्दछ, उल्लेखनीय रूपमा WPU आसंजन बढाउँछ। यद्यपि, यी विधिहरूले चमक जस्तै मौलिक मसी गुणहरूलाई असर गर्न सक्छ। तसर्थ, औद्योगिक प्रविधिहरूले मसीको आसंजन सुधार गर्न गुणहरू परिवर्तन नगरी सामग्रीको उपचार गर्दछ, जस्तै इलेक्ट्रोडको साथ सतहहरू सक्रिय गर्ने वा शोषण बढाउन छोटो अवधिको ज्वाला उपचार।

• निष्कर्ष

हाल, पानी-आधारित मसीहरू खाद्य प्याकेजिङ, औषधि प्याकेजिङ्ग, कार्यशालाहरू, पुस्तकहरू, र अन्य कोटिंग्स वा मुद्रण अनुप्रयोगहरूमा व्यापक रूपमा प्रयोग गरिन्छ। यद्यपि, तिनीहरूको अन्तर्निहित प्रदर्शन सीमाहरूले फराकिलो अनुप्रयोगहरूलाई प्रतिबन्धित गर्दछ। सुधारिएको जीवन स्तरको साथ वातावरणीय र सुरक्षा जागरूकता बढ्दै जाँदा, VOC उत्सर्जन कम गर्ने पानीमा आधारित इको-मैत्री मसीले परम्परागत विलायक-आधारित मसी बजारहरूलाई चुनौती दिँदै विलायक-आधारित मसीलाई बढ्दो रूपमा प्रतिस्थापन गर्दैछ।

यस सन्दर्भमा, पानी-आधारित रेजिनहरू, विशेष गरी पानी-आधारित पोलियुरेथेनहरू परिमार्जन गरेर, न्यानो टेक्नोलोजी र जैविक र अजैविक यौगिकहरूको हाइब्रिडाइजेसन जस्ता अभिनव विधिहरू मार्फत मसीको प्रदर्शन बढाउने भविष्यको पानीमा आधारित मसीको विकासको लागि महत्त्वपूर्ण छ। तसर्थ, फराकिलो अनुप्रयोगहरूको लागि पानी-आधारित मसी प्रदर्शन बृद्धि गर्न राल परिमार्जनहरूमा थप व्यापक अनुसन्धान आवश्यक छ।