UV淺述寬幅噴繪機的新環保墨水

資料來源：泓瀚科技股份有限公司 董事長 呂椬境博士

從網路資料, 數位印刷市場規模從2021年的248億美元增長到2026年的343億美元，複合年均成長率 (Compound annual growth rate, CAGR) 為6.7%。 (資料來源ReportLinker, May 10, 2021)。

又寬幅噴繪機市場從2020年的93億美元增長到2025年的112億美元， 複合年均成長率為 3.8%。推動該市場增長的關鍵因素包括紡織、廣告、裝飾、家居和汽車包膜等行業對大幅面印刷的需求激增；中國、印度等新興經濟體需求的增加將為全球大幅面噴墨打印機市場創造新的機會。(資料來源MarketsandMarkets)

這些寬幅噴繪機市場主要供應商，如 Hewlett Packard、Canon、Epson、Mimaki、Roland、Ricoh、Durst Phototechnik、Xerox、Konica Minolta 和 Agfa-Gevaert等，所販售的設備遍布亞太、歐洲、北美、南美等世界上各個國家。這次Covid-19 不僅影響了這些噴印機製造商的生產，還影響他們的業務。 COVID-19 也影響了市場的需求方，由於低消費需求減少，降低了服裝和家居裝飾等應用對寬幅噴繪機的需求。

寬幅噴繪機在裝飾市場中發揮重大的影響，並有迅速增長。寬幅噴繪機提供了噴印介質(如壁紙或汽車貼膜)有更適用的圖件尺寸需求和更高品質、更高清晰度的輸出圖像；建築師利用寬幅噴繪機有效且快速、準確地輸出設計；汽車貼膜業也利用寬幅噴繪機，快速準確地讓一移動廣告面對戶外千千百百旅客給予深刻映像，這些正在成為一種流行的廣告媒體，它正推動全球對寬幅噴繪機的需求。

隨著寬幅噴繪機降價，使得消費門檻降低，但市場上相容墨水比比皆是，但好的墨水哪裡找？優良且相容墨水將是這市場主要戰場。

泓瀚科技主要為開發、生產製造與銷售寬幅噴繪機專用之低氣味環保溶劑墨水，本公司以優異的研發與生產技術，順利成為日本知名大型噴繪機大廠之墨水代工廠，並將墨水銷售到世界九十多國，顯示本公司所生產之墨水已位居世界寬幅噴繪機墨水領域一個不可輕忽的地位。

最近的 COVID-19 大流行，導致多個國家/地區實施嚴格的封鎖，造成零件供應受限，整個供應鏈中斷，影響全球寬幅噴繪機應用市場。邱吉爾名言：「不要浪費一場好危機」（Never let a good crisis go to waste.），這或許是最好的轉機。泓瀚科技就此近年採多角化研發，項目廣佈在半導體產業、光電產業與生物試劑產業上，並對最引以為傲的寬幅噴繪機專用之低氣味環保溶劑墨水積極改良、更新，使之同樣仍低氣味但更環保、更無害。因為機會是留給準備好的人。

早期寬幅廣告用噴墨墨水大都是強溶劑墨水(solvent inks)，後來有弱溶劑墨水(mild solvent inks)與環保溶劑墨水(ECO-solvent inks)三種；強溶劑墨水使用的溶劑多為一些腐蝕性強，且對人體有傷害的化學物質，如異佛爾酮、N-甲基吡咯烷酮、環己酮及甲基異丁基酮等具刺激性臭味之溶劑，但這些溶劑有價錢低廉的優點，所以有些國家仍在使用；弱溶劑墨水使用的溶劑多為較溫和的酯類溶劑為主要原料，例如：PMA、EEA、EBA、DEA、DBA等酯類溶劑為主，雖然這些溶劑毒性較低，但仍有刺激性氣味，可能令人不舒服；低氣味環保溶劑噴墨墨水由愛普生開發、生產、販售，所使用的溶劑為γ-丁內酯(GBL)與二乙二醇二乙醚(DEDE)、四乙二醇二甲醚(TETREDM)之類的醇醚溶劑。這類溶劑氣味很低，無明顯惡臭，但這些低氣味的醇醚溶劑隨著化學品標示法規的更新，多數被列為高度關切物質(SVHC)，如：乙二醇二甲醚(EDM)、二乙二醇二甲醚(DEDM)、三乙二醇二甲醚(TEDM)與四乙二醇二甲醚(TETREDM)皆列為H360之可能生殖毒性物質，疑似對孕婦與未出生嬰兒與男性生殖器官有影響，皆在歐盟REACH高度關切物質(SVHC)的219項之列。

溶劑γ-丁內酯(GBL)，溶解度非常好，對汽車貼膜與戶外廣告帆布有優異著色性，且氣味低是低氣味環保型溶劑墨水首選。但GBL水解後的產物γ-羥基丁酸(GHB)是二級毒品，被用作用鎮靜劑，用於治療失眠、抑鬱症、發作性嗜睡病和酗酒，該物質也被用作「毒品」，在許多國家是被禁止的；誤食GBL，在人體內就會水解成GHB。

GBL與GHB是兩種不同，但是幾乎一樣的藥物，前者可以是一種合法銷售的工業溶劑，但是一旦進入人體就會變成GHB。兩種藥物被人簡稱作「G」，都是一種無色無味的油性液體，溶解於飲料中被人體攝入。過量攝入G藥物，在與酒精物或者其他藥物混合時特別容易發生，可能導致不同程度的神智不清、抽搐、失去知覺甚至停止呼吸。

各國管制狀況如下：

我們再三強調，泓瀚科技的墨水中不使用化學品全球調和制度(Globally Harmonized System, GHS)判定具有下列危害警告訊息之物質：H340(可能導致遺傳缺陷)、H341(懷疑導致遺傳缺陷)、H350(可能導致癌症)、H351(懷疑致癌)、H360(可能會損害生育能力或未出生的孩子)、H361(懷疑有生育能力或未出生的孩子)、H370(對器官造成傷害)、H371(可能對器官造成傷害)、H372(長期或反覆接觸會對器官造成傷害)、H373(長期或反覆接觸可能對器官造成傷害)，墨水中不含有汞、鉛、鎘、鎳及六價鉻，且甲醛、總多環芳香族碳氫化合物＊及總揮發性有機化合物＊＊含量符合管制限值。

化學品的使用有種種新限制，為了使新一代環保溶劑墨水噴印出來的圖像表現得色彩更飽和、更扎實，色階轉換更精細、滑順，圖型更鮮豔、更光亮，附著力更好、更耐刮、更耐摺、更好的延伸，噴品又要耐候好等等，泓瀚科技以17年噴墨墨水開發、製作經驗，嚴格慎選材料，用對的材料，落實全面電腦化投料管理系統；從材料著手，也生產管理著手，使新一代噴墨墨水不只能適應各種應用，如：室內外大型廣告看板、標示牌、燈箱片、汽車貼膜、冷裱膜、條幅布、旗幟布、高光紙、PP合成膜、帆布、燈片帆布、單透貼、PU轉移膜等等，更重要的是生產穩定，批次穩定，噴印穩定，價錢穩定，供貨穩定。

ECO環保型墨水之開發

噴墨墨水的主要成分包含：色料、溶劑、樹脂、界面活性劑及其他添加劑。其中，溶劑所占成分最重，亦由溶劑來區別墨水分類，色料是顏色來源，而樹脂、界面活性劑及其他添加劑等，為墨水靈魂。

為了耐候，新墨水採用光牢度8級的五色有機顏料色粉，其中紅色墨有藍口與黃口兩支；另外有些新機種所使用的有橘色、綠色、紅色、紫色，泓瀚科技也有對應的墨水可提供。顏料有較佳之耐候性與防水性，理想添加量為1.0-30%，顏料粒子粒徑在50~150奈米時，具有最佳之著色力、光澤、遮蓋力與耐候性。

色料部分，可使用之顏料眾多，有機顏料包含：Yellow 1、Yellow 3、Yellow 12、Yellow 13、Yellow 14、Yellow 17、Yellow 65、Yellow 73、Yellow 74、Yellow 75、Yellow 81、Yellow 83、Yellow 97、Yellow 126、Yellow 127、Yellow 139、Yellow 150、Yellow 151、Yellow 154、Yellow 174、Yellow 176、Yellow 180、Yellow 183、Yellow 188、Orange 5、Orange 13、Orange 16、Orange 34、Orange 36、Red 2、Red 3、Red 4、Red 8、Red 9、Red 12、Red 14、Red 21、Red 22、Red 23、Red 31、Red 48:1、Red 48:2、Red 48:3、Red 48:4、Red 49:1、Red 49:2、Red 52:1、Red 52:2、Red 53:1、Red 53:3、Red 57:1、Red 63:1、Red 81、Red 112、Red 122、Red 144、Red 146、Red 166、Red 170、Red 171、Red 175、Red 176、Red 177、Red 179、Red 184、Red 185、Red 208、Red 210、Red 243、Red 266、Violet 1、Violet 3、Violet 19、Violet 23、Violet 27、Blue 1、Blue 15:1、Blue 15:2、Blue 15:3、Blue 15:4、Blue 56、Blue 61、Green 7、Black 7；無機顏料包含：Pigment Yellow 32、Pigment Yellow 34、Pigment Yellow 36、Pigment Yellow 42、Pigment Red 101、Pigment Red 104、Pigment Blue 27、Pigment Blue 29、Pigment Green 17、Pigment Black 11、Pigment Orange 21。考量到產品在戶外使用，光牢度7-8級則只有Yellow 75、Yellow 127、Yellow 139、Yellow 150、Yellow 151、Yellow 154、Yellow 155、Yellow 183、Orange 5、Orange 36、Red 4、Red 48:2、Red 48:3、Red 48:4、Red 122、Red 144、Red 166、Red 171、Red 266、Violet 19、Violet 23、Blue 15:1、Blue 15:2、Blue 15:3、Blue 15:4、Green 7、Green36、Black 77等可挑選，搭配分散劑、合適粗細之研磨珠。

顏料並非溶解於溶劑之中，而是均勻分散於溶劑中，因此這些多彩的顏料須搭配超微粒顏料研磨分散技術，將使墨水表現更出色，色域更廣闊。顏料研磨期間，必須加入適當之分散劑，使顏料固體被最佳地分散於液相，系統之狀態必須被穩定，透過分散劑使顏料間之吸引力抵消，以免色料粒子透過凡德瓦爾力吸引結合在一起，形成顏料團塊，稱為聚集體。聚集體之粒徑較大，可由肉眼觀察到，很容易凝結產生沉澱，除了造成顏色不平均之外，更會造成噴頭的阻塞。如何解決這些不同穩定機制，可用立體空間位置阻礙機制來穩定之，分散劑為帶官能基之高分子，高分子一端錨定在色料表面，另一部份則伸出，進入顏料表面之液體中，因此伸出之分子必須能很好的展開在樹脂與溶劑混和液中，當二個已濕潤之色料粒子互相靠近時，伸出之聚合物互相排斥，避免了聚集體產生，使分散的穩定性得以維持。

溶劑會選用高閃火點與高沸點之無味聚乙二醇醚酯類溶劑(R1-O(CH2CH2O)n-C(O)R2，R1與R2可個別為1-4個碳之烷基，n為2-4之重複單元)，例如：二乙二醇乙醚醋酸酯, DEEA、二乙二醇丁醚醋酸酯, DEBA、三乙二醇丁醚醋酸酯, TEBA等；與聚丙二醇醚酯類溶劑(R3-O(CH(CH3)CH2O)m-C(O)R4，R3與R4可個別為1-4個碳之烷基，m為2-4之重複單元)，例如：二丙二醇甲醚醋酸酯, DPMA、二丙二醇乙醚醋酸酯, DPEA、三丙二醇甲醚醋酸酯, TPMA等；可達到保濕之功能，防止噴頭阻塞；適時也可加入酮酸酯類溶劑，CH3COCH2COOR5，R5為1-4個碳之烷基，例如：乙醯乙酸丁酯(butyll acetoacetate)、乙醯乙酸乙酯(ethyl acetoacetate)等，能有效滲入基材，增加解析度；該等化合物具有與酮類相當之材質腐蝕性，但卻無刺鼻難聞之味道，反而顯示酯類化合物特有之香甜氣味，且均非致癌物質，在環境中具生物裂解(Biodegradable)之功能，對環境毒害低。該類化合物也應用於食品中之香料添加劑，顯示其對人體之危害性較一般有機溶劑低。

醚酯類溶劑其化學特殊性，能有效地穩定色料分子，具有高沸點、高極性、溶解力強等功能，因此常應用於製造墨水、染料、印刷油墨與清潔液等用途。本發明中所使用為高沸點之聚乙二醇醚酯類溶劑與聚丙二醇醚酯類溶劑，沸點最少都大於200°C，閉杯閃火點都大於86°C，而且不具有刺激氣味，且高沸點可使噴頭具有保濕效果，提高噴印穩定度。另外在加熱的條件時，對列印材質有腐蝕性，應用於噴墨列印時，通常列印材質會進行預熱動作，因此更可以增加列印解析度，提昇列印品質。該等聚乙二醇醚酯類溶劑與聚丙二醇醚酯類溶劑，兼具保濕與溶劑之功能，安全性則大幅的提昇，物質安全資料顯示均非為危險物質，且對人體與生物毒性低。

樹脂會挑選耐磨、亮度高，如陶氏化學(Dow Chemical)所生產之UCAR溶劑型聚乙烯樹脂系列VYHH、VYNS-3、VYNC-P、VMCH、VAGD、VAGF、VAGC、VAGH、VYLF-X、VROH、VERR-40、VMCA等，能提昇墨水對材質之附著力，並具有耐磨損、增加亮度等功能。

在墨水配方中添加樹脂，除了用來調整墨水之黏度特性，其含量通常為10%以下，以符合各式噴頭與機型規格之要求外，還必須兼具有耐刮、防水、增加亮度等功能。坊間樹脂可選用之種類很多，我們可使用陶氏化學所生產之UCAR™ solution vinyl resins系列，該系列樹脂之使用安全性佳，可用來作為食品包裝材質，通過美國FDA認證。對本專利所使用溶劑之溶解度佳，具有適當之分子量22,000-50,000，在噴墨頭高壓高熱之環境處於軟化狀態，而噴出後於常溫下硬化，具耐刮防水特性。此外該系列樹脂對PVC材質有很好的附著性，形成之薄膜強度佳， 因目前坊間所使用之溶劑型列印材質，80%以上均使用PVC材質或PVC塗佈加工，使用該系列樹脂能達到最佳之效果。

在使用界面活性劑方面，則用來降低墨水之表面張力，使墨水具有優異的擴散塗佈功能，添加量為0.1-1.0%。主要可分為陰離子型、陽離子型、非離子型與兩性等類型，成分大多為含碳氫化合物、氟碳化合物或有機矽化合物。界面活性劑之特性為該分子同時具有極性基團和非極性基團，該分子結構使它可以在液體表面定向，分子之非極性部分指向空氣，極性之部分則保留在溶液中，液體的表面張力因此而降低。基材之表面均具有表面能，常見的底材如：聚酯 (43 mN/m)、聚乙烯 (36 mN/m)、聚丙烯 (30 mN/m)、石蠟 (26 mN/m)等，因此墨水之表面張力必須低於基材，才能有好的覆蓋塗佈效果。可採用無毒性之高分子平滑劑，如含有機矽高分子潤濕劑系列或有機矽潤濕/流平劑系列，可有效地使墨水表面張力降低至20-40 (mN/m)，對於PVC材質有很好的塗佈效果，且不易產生氣泡，降低噴頭因氣泡之形成，而有噴墨不順過熱損毀之情況。

添加含矽氧烷之平滑劑，如有機矽潤濕/流平劑系列，或不含矽流平劑系列，能有效地降低表面張力，使墨水具有優異的擴展散佈能力，不會有縮孔、塗膜附著力差之缺陷，提昇列印之品質。

在保濕劑之作用方面，由於噴頭長時間靜止使用時，仍暴露於大氣環境中，因此附著於噴頭部分之墨水，溶劑易揮發而導致色料、樹脂等沉積物產生，使噴墨頭阻塞，會造成噴頭塞孔、斜噴之情形產生。因此為避免上述之現象產生，品質優良之墨水會於墨水配方中加入保濕劑，通常為高沸點之溶劑或其他添加劑，含量為50%以下，以減緩噴頭墨水之揮發速率，避免沉積物產生。

泓瀚科技一直很關注生態環境優化，對於如何防止全球變暖，減少二氧化碳排放和控制化學物質，我們不斷努力。如廠房頂樓的太陽能板搭建，廠房週圍的綠地規劃與常綠植物的栽種，水資源再回收利用，廠區排氣完全吸覆過濾再排出，辦公區空調溫度控制等等；泓瀚在 2017 年取得了 ISO 14001 國際環境管理認證，它提供了一個管理架構，並進行定期審核，以確保我們持續保持規範，也提供持續改進方向，我們將不斷地成長，履行泓瀚對環境保護的堅持。展望未來，泓瀚期待有機會與您一起攜手合作，共創佳績!