Печатные краски на растительных маслах

Краска есть краситель, распределённый в связующем. Краситель обычно один и тот же независимо от сырья; замена на биооснову происходит в связующем, и оно же определяет, как краска закрепляется.

Четыре способа перестать быть жидкостью

Впитывание. Связующее уходит в пористую подложку, оставляя пигмент на поверхности. Так работает холодная рулонная офсетная печать по газетной бумаге: краска по-настоящему не высыхает никогда, отчего газета и пачкает руки.

Испарение. Летучий растворитель или вода уходят, обычно с нагревом. Так работают термозакрепляемая рулонная офсетная, бо́льшая часть флексографии и глубокая печать, и летучая составляющая есть источник выбросов летучих органических соединений в отрасли.

Окислительная полимеризация. Связующее химически отверждается, реагируя с кислородом воздуха. Это листовой офсет, и здесь высыхающие масла оправдывают своё название.

Радиационное отверждение. УФ или электронный пучок запускает полимеризацию акрилатов, как в фотополимерных смолах. Почти мгновенно, без растворителя, а неотверждённые мономеры суть сенсибилизаторы.

Почему высыхающие масла высыхают

Жирные кислоты высыхающего масла полиненасыщенны, и реакционным местом служит не сама двойная связь, а бис-аллильный углерод — группа CH₂, сидящая между двумя двойными связями. Связь C–H в этом положении необычно слаба, поскольку радикал, остающийся после отрыва водорода, стабилизирован делокализацией по соседним двойным связям.

Поэтому автоокисление идёт охотно: кислород отрывает этот водород, возникший радикал присоединяет O₂ с образованием пероксидного радикала, тот отрывает водород у соседней цепи, продолжая цепную реакцию. Пероксиды распадаются с образованием новых радикалов, и цепи сшиваются в твёрдую плёнку.

Скорость зависит от того, сколько у масла бис-аллильных мест. Льняное масло богато линоленовой кислотой с тремя двойными связями и двумя бис-аллильными положениями на цепь и сохнет быстро. В соевом преобладает линолевая кислота с двумя двойными связями и лишь одним бис-аллильным положением, и сохнет оно заметно медленнее.

Такова честная техническая позиция по соевой краске: подстановка соевого масла в листовую окислительную краску замедляет отверждение, а сама подстановка проста в холодных и термозакрепляемых красках, где закрепление идёт впитыванием или испарением и ненасыщенность связующего значит куда меньше. Металлические сиккативы — исторически кобальтовые, теперь всё чаще марганцевые и железные комплексы из-за переклассификации кобальта — катализируют распад пероксидов и применяются для возврата скорости.

Где настоящие преимущества

Облагораживание макулатуры. Оборотную бумагу освобождают от краски щелочной флотацией: массу распускают с гидроксидом натрия и ПАВ, частицы краски отделяют от волокна, а пузырьки воздуха уносят их прочь. Связующие на растительном масле содержат сложноэфирные связи, омыляющиеся в этих щелочных условиях, что помогает плёнке краски распасться и отойти от волокна. У минерально-масляных связующих такой связи нет. Более чистое отделение означает более белую вторичную массу и меньшую потерю волокна с отходами.

Снижение ЛОС. Растительные масла нелетучи, поэтому замена ими минерально-масляных дистиллятов в термозакрепляемом связующем прямо снижает выбросы.

Миграция минеральных масел — самый острый регуляторный двигатель. Минерально-масляные связующие содержат фракции MOSH и MOAH, насыщенных и ароматических углеводородов. Они проходят через переработку во вторичный картон, а оттуда мигрируют сквозь картон в сухие пищевые продукты. Среди составляющих MOAH встречаются потенциально генотоксичные и канцерогенные структуры. Поэтому картон для пищевого контакта и стал средоточием замены на растительные масла, и довод здесь о загрязнении, а не об углероде.

Две честные оговорки. Пигменты обычно остаются прежними, включая содержащие тяжёлые металлы, так что заявление о «краске на биооснове» относится к связующему. И биооснова не означает полной возобновляемости: смолы, дающие глянец и стойкость к истиранию, часто по-прежнему нефтехимические.