一、绪论
(一)研究动机与背景
一般平版印墨的构成包含着剂、媒质和一些添加物，其中媒质主要是硬树脂、植物油和一些非植物性的成分。黄豆油墨中的植物油是一些黄豆油的成分，黄豆油成分多寡随着印刷方式而有所不同，它与石油基油墨的成分不大一样，虽然黄豆油墨含有与石油基油墨相同的颜料，大部分颜料是石化制品，然而黄豆油墨可部分再分解，石油基油墨却不可分解。 至于黄豆油墨的产生，是从1979年美国报纸出版者协会(Am erican N ewspape r Publisher Association，ANP A)提倡开发替代石油基的印刷油墨而来，当时适逢第二次石油危机，原油出口组织
(O PEC)对原油的输出间接影响原物料的供给，为降低对国外进口原油的依赖程度，发现到同时具备非挥发性和可分解性的植物油，可以制造植物性油墨替代石油基油墨，能够提升报纸的耐擦性。加上石油基油墨中的挥发性有机化合物(Volatit e O rganic C om pounds．VO C s)，造成生态危害，后来学者经过测试了两千多种的植物油之后，认为含有黄豆油的黄豆油墨无毒可用，因此1987年美国阳光化学公司开始生产黄豆油墨，后来引进报业使用。现在，黄豆油墨甚至已经推广至世界各地，后来还有标示含有黄豆油之油墨的黄豆标章因应而生，台湾也正在印刷业推广使用。
在黄豆油墨的印刷适性方面，有以下特性：
1.油墨乳化能力较弱，而且它可以在多于五万印的印刷中维持它的流变性质(rhe ological)与水宽容度。
2.在加相同水量时，黄豆油墨对于水的反应明显比矿物性油墨来得锐利，油墨转移回复得较干净也较快，而且黄豆油墨有比较低的抗分裂。
滑石粉母粒3.油墨黏度方面，Boris Fuchs等人研究显示浓缩的黄豆油墨有比较低的粘度，P.A．No ir ot(2004)的研究却提到，在23℃时黄豆油黏度比矿物油大得多。
黄豆油墨在印刷的应用上，具以下优点：
1.有良好的耐擦性，使读者不受手沾黑的困扰。
2.没有刺激异味。
3.油墨的彩浓厚而亮丽，以致印刷业可少用油墨，节省成本并增加印刷单位。
4.可以降低网点扩张。
5.就环保而言，黄豆油墨所含的VO C s成份是石油基油墨的17％，可说为无毒性的油墨。
6.有比较好的脱墨性，并能够回填在黑墨混合回收使用，利于环保且低成本。
至于缺点方面，黄豆油墨的价格，唯一比石油基油墨高的就属用于报业印刷的黑墨，大概贵25％，且黄豆油墨干燥得比矿物性油墨来得慢。黄豆油墨在平版印刷的应用仍面临一些问题，像是印刷成品表面易因油墨干燥未完成，造成印刷品表面沾脏之情况，并且相与定稿的差异大、彩光泽度不佳、图片表现层次不足、无立体感等，而且还发现有黑墨浓度不足、黄墨水墨平衡不佳的问题。
基于以上黄豆油墨的特性及问题，本研究拟对黄豆油墨在平版印刷的印刷适性，进行实验分析，比较黄豆油墨与一般平版油墨在印刷适性上的差异，对黄豆油墨在平版印刷上的特性进行探讨。
(二)研究目的
本研究将一组平版印刷黄豆油墨之青、洋红、黄、黑墨四，与一组一般平版印刷油墨四进行实验，以探讨黄豆油墨和一般油墨印刷适性上的差异，提供结果给印
环保黄豆油墨之平版印刷适性
文/陈忠辉周宜政
刷业界作为参考。本研究的目的包括：
1.探讨黄豆油墨与传统一般油墨在平版印刷适性的差异，包括油墨的抗分裂力稳定性、黏度、乳化率、粒度的差异。
2.探讨黄豆油墨与传统一般油墨在纸张展的浓度、相、光泽度之差异。
3.从油墨抗分裂力稳定性，计算出黄豆油墨抗分裂力稳定性趋势的回归曲线方程式。
(三)研究流程
本研究在于探讨黄豆油墨和一般油墨在平版印刷适性上的差异，所以研究以一组黄豆油墨为实验组，一组一般油墨作为对照组，来比较分析黄豆油墨的印刷适性。
二、文献探讨(一)植物性油墨
现今印刷所使用的油墨，除了传统油墨之外，还发展了许多环保型油墨。为了使油墨符合环保要求，首先应改变油墨成分，即采用环保型材料配制新型油墨。现今环保型油墨主要有水性油墨(water-based ink )、紫外线油墨(U V ink )以及植物性油墨(vegetable oil-based )三种。
1.沿革
在1980年代，美国新闻出版协会(AN PA)研发一系列的印墨调配，其将硬沥青和妥尔油脂肪酸(tall o il fatty acid)与碳黑颜料混合，但是这些油墨受限于价格以及妥尔油的可得性，再加上沥青难以清理，因此并没有完全被业界所接受。后来于1985年AN PA 改良后发展出一种适合平版新闻印墨的媒质(vehicles)，包含碱性提炼黄豆油、碳氢化合物树脂和颜料。
2.构造
植物性油墨中的植物油有三种基本型态：
①干性油：即印刷程序中，当油接触氧气时，自液态变成固态的转换，在此氧气控制催化剂的作用。过去，印墨工业所用者，大致集中于干性油方面。传统油墨里的媒质通常包含了亚麻仁油或其它干性油，另外还包含一些
石油物质当作媒质里的溶剂。
②半干性油：植物性油墨通常用黄豆油、玉米油、油菜籽油、妥尔油等的半干性油来取代油墨调配中的石油
物质。
③非干性油：从印墨的分子构造来看，植物油分子与
矿物油分子有很大的不同，矿物油分子在不考虑分支的情形小于植物油分子三到五倍。因分子结构之差异，植物油比矿物油重得多，所以植物油几乎不能在加热下固着
干燥。
3.特性
①黏度
传统油墨所用的油在23℃时黏度是5mP a.s ，而亚麻
仁油是44m Pa.s ，黄豆油是55mP a.s ，这个差异会影响到油墨在涂布纸张上的吸收。
②抗分裂力稳定性
在加同一水量之下，植物性油墨对于加水的反应较
锐利，而且转移恢复得较快，意指水是有限和快速的吸收，另外矿物性油墨表现出抗分裂力的下降，是不稳的水分吸收，假如没有适当管理印刷机的话可能会导致过度乳化。
(二)黄豆油墨的沿革与组成
1.沿革
黄豆油墨的产生，是从1979年美国报纸出版者协会(Ame rican Ne wspaper Publish Associatio n ，AN PA)提倡开发替代石油基的印刷油墨而来，为降低对国外进口原油的依赖程度，发现到同时具备非挥发性和可分解性的植物油，可以制造植物性油墨替代石油基油墨，能够提升报
研究开始
搜集相关文献资料
整理文献及资料
決定研究范围与限制
实验设计
取得印墨与仪器准备
进行实验
实验数据整理搜集相关文献资料
整理文献及资料
bs认证
实验数据分析
实验结果探讨与建议
图一研究流程图
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纸的耐擦性。加上石油基油墨的挥发性有机化合物(Volatile Or ganic C ompounds，VO C s)造成生态危害，后来学者经过测试了两千多种的植物油之后，认为包含黄豆油的黄豆油墨无毒可用，因此，1987年美国阳光化学公司开始生产黄豆油墨，后来引进报业使用。
2.组成
黄豆油墨不是指油墨由100％的黄豆油所构成，事实上只含有一小部分的黄豆油，仍含有一些石油衍生物质。不过，美国的农业研究部门(Agricultural R ese arch Ser-vice，AR S)已经发展出含有100％
黄豆油和颜料的黄豆油墨，这种新油墨不含任何石油或矿物油，具有高可分解性，与良好的脱墨性质。美国农业研究部门估计，未来此种油墨价格会比现在的油墨低，可能因为100％黄豆油墨使用较多的黄豆油与较少的颜料所致，因此黄豆油的舒展剂可以提供较明亮的彩，目前这项研发已经申请专利。以下分别对成分与制造过程进行叙述：
①成分
●着剂
彩是由颜料所提供，是有机、合成的粉末，经研磨进入媒质使颜料的粒子，小于0.1微米，颜料的成分约占印墨12～20％。
●媒质
主要由硬树脂、植物油和一些非植物性的成分组成。硬树脂主要是从松树松香(pine tre e ro s in)衍生的众合物，约占印墨25％，是可再生的资源。植物油，由亚麻仁油或黄豆油组成，约占印墨的20％，部分的油也许不以自然的型态被使用，而像是预聚合(pre polym erize d)的型态，称作醇酸树脂，其最多可达植物油80％的量。印墨非植物性的成分约占20～25％，称作矿物油、石油提炼物，是从石油特别提炼出来的，属于不可再利用的物质。
●添加物
像是干燥剂、抗氧化剂和蜡等物质。
②制造过程
制造黄豆油墨所需要的配备和制造石油基油墨的一样，生产黄豆油墨有三个过程，顺序如下：
●首先必须煮这些媒质。这里也就是指运载颜料的黄豆油，然后再添加一些染料(dyes)加以搅拌。
弹性夹头●再来用辊筒磨碎要到媒质的颜料。
●最后必须借由油墨媒质来除去湿颜料泥中的水分。
●最后油墨的调制，其配方因基质与印刷方式的要求不同而异。
(三)黄豆油墨在印刷的应用
黄豆油墨主要用在平版印刷，包括新闻印刷、书本和杂志，同时也能用在包装印刷、商业表格或其它商业印刷的应用。黄豆油墨在印刷的应用，油墨制造商必须针对不同类型的印刷方式做因应，油份含量也有所差异，图二是各式油墨所含黄豆油百分比直方图。自从黄豆油墨成功进入报业印刷后，也考
虑到其它印刷方面的应用，以下将作简单描述。
1.张页式油墨(s h e e t-fe d in k)
张页式油墨使用亚麻仁油当作印墨的成分已有许多年，会使用亚麻仁油，是因为它会让墨有良好的流动性质，但干燥需要花很长一段时间。植物油中最受欢迎的是亚麻仁油，因为它的干燥较黄豆油或红花油快速、墨膜较坚硬。为加快干燥的过程，通常需要添加锰等添加物。张页式油墨的干燥通常是借由氧化或聚合，使用在像商业印刷机比较小的印刷机，通常一次印刷在一张涂布或未经涂布的纸张。这种类型的油墨含有比新闻油墨多的树脂，在印刷涂布纸张时需要干燥得比轮转印刷还快。通常黄豆油墨含有20～30％的黄豆油，但仍至少含有10％的矿物油。
2.轮转式油墨(we b ink)
①热固式油墨(heat-set ink)
热固式油墨通常是由加热的动作来干燥。很多轮转印刷机都使用大型纸滚来出版杂志，此种类型印刷的纸张通常是涂布的，吸收油墨里比较少的油。为解决这个问题，于是让纸张通过高温炉让油墨固着在纸张上。因此这种热固式油墨的液体组成，必须易于蒸发形成热固型的
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图二各式油墨使用所含黄豆油百分比直
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干燥。
然而植物油并不蒸发，可能无法在热固型干燥下得到助益，因为印刷品必须在通过冷却辊之后干燥，
若藉氧化作用干燥却需花费数小时，所以不能以氧化作用干燥的植物油特性，来利用于热固型印墨。热固式印墨含有少量植物油，以及藉由化学反应自植物油制造而来的醇酸树脂，这些原料乃用于颜料湿润、加强光泽以及改善印刷性能。热固式油墨使用树脂来让油墨硬化干燥时，通常需要约10％的植物油制成的树脂添加到油墨来干燥，多年来都是利用亚麻仁油来达成的，然而经过测试黄豆油以及其它植物油后，发现油墨都不易硬化，因此得知包含黄豆油等植物油，都不易蒸发，所以不适合用来取代热固式油墨中挥发性成分。如今制造商已渐用黄豆油来取代亚麻仁油作为热固式油墨的凡力油(var nishe s)，通常此类型的黄豆油墨至少需要7％的黄豆油。
②冷固式油墨(c old-set ink)
新闻油墨是最容易来结合黄豆油的，因为平版印墨之干燥特性实际上是靠印墨渗入基质孔隙，快速吸收而干燥，或者利用氧化方式干燥，这里的油墨通常是低黏度的。黑新闻印刷的标准接着剂，是从高氧化柏油(high oxidized bitum en )或天然沥青溶解在高沸点矿物油获得的溶液———凡立油。相同的途径，沥青也可能被溶解在像黄豆油等植物油中。然而，这样所完成的接着剂，相较于矿物油性接着剂，似乎无法提供技术上的优点。像是报纸的夹报、目录、电话号码簿等吸收性的纸张，通常是使用冷固式油墨，因此这种类型的油墨通常至少含有30％的黄豆油。
3.商业表格油墨(bus ine s s form s ink )
这种油墨使用于印刷机时，通常是印刷表格的长滚筒、未经涂布的纸张，这种类型的油墨至少含有20％的黄豆油。因为黄豆油墨在干燥时，黄豆油不会蒸发，会在墨硬化时聚合，因此在大量商业印刷中是不利的。
4.弹性凸版油墨(fle xog ra phic ink)
此类弹性凸版油墨是水基或溶剂基的油墨，并不含黄豆油等植物油成分，但是却含有植物蛋白(黄豆蛋白)，它可使颜料附着在纸张上完成印刷，通常黄豆蛋白含量为15～20％。
5.其它———工业涂料
多年来，黄豆油主要是用来做成醇酸树脂(alkyd )，它溶解在载体(C ar rier )溶剂里来制造出油性颜料。然而在生产出醇酸树脂，完成颜料和涂料的调配前，必须将黄豆油
经过加热和加压的基本化学转换，才能变成醇酸树脂。同时，粉末涂料和热固涂料已增加用于工业用的涂料，逐渐取代液态的醇酸树脂颜料。这些新涂料它们大部分干燥都是透过热、电子光、紫外线等形式，由输入能量来干燥的。
(四)黄豆油墨的印刷适性
1.乳化特性
水烟乳化作用是植物性新闻油墨优于矿物性油墨的一个特性。F uchs ，Lindqvist ＆W allstro m 的研究中发现，超浓缩(supe r conc ．)黄豆新闻油墨与其它种油墨相比，有很弱的乳化倾向。他们认为印墨有高相关离子性的话，其乳化水槽液会比低离子性的来得慢，从图三可以看出超浓缩黄豆新闻油墨(ink 8)有明显较弱的乳化倾向。另外，像是黄豆油的植物性油墨，经研发测试发现它可以在多于五万印的印刷中，维持它的流变性质(rhe ological )与水宽容度(water toler ance )，因为有许多油墨的调配顶多只能维持于一万印或更少，否则就会因油墨中溶剂蒸发或因乳化时间过长，而有难以维持印刷品质的问题。
2.抗分裂力
P.A ．Noiro t (2004)的研究中得知，在加相同的水量时，植物性油墨中包括黄豆油墨，对于加水的反应明显比矿物性油墨来得锐利，油墨转移回复得较干净也较快。在Fuch s ，Lindqvist ＆Wallstr om 的研究中，他们使用DI AF-tackme ter 与I nkomat 仪器测量了多种植物性与矿物性平版新闻油墨的抗分裂力变化，结果得到超浓缩黄豆油墨有明显比其它所有油墨低的抗分裂力。当在印刷地图时，黄豆油墨在印刷机辊筒有优良的抗分裂力稳定性，因此当印刷许多线条的地图时，能维持彩的强度。
3.黏度
F ，L q ＆W 的研究中显示超浓
缩
图三植物性与矿物性油墨乳化倾向图
uchs ind vist allstr om
黄豆新闻油墨有比其它油墨低的黏度。因为黄豆油为植物油的一种，而植物油与矿物油两种油的化学架构有很大的不同，在分子大小的差异上，不考虑分支的情况，矿物油是比植物性油小三到五倍，所以植物油分子比矿物的大很多，也几乎不能在热固型干燥器下蒸发。
过去美国黄豆协会(AN PA)为了使油墨在抗分裂力或黏度能够有较广范围的调整，后来有一些新型植物性油墨的出现，主要是希望能够达到价格上能与石油性油墨竞争，不需要任何石油衍生成分，能有抗磨擦性，且能依照各种印刷的应用需求来达到比较广的黏度调整，因此陆续研发出方法，将媒质经过一个像是黄豆油的热转换程序，这个程序能够使调墨得到较宽广的性质，像是黏度、抗分裂力等，进而能有各种方面的应用。而且它在颜料的使用比例低于工业上的标准，媒质也能完整地与黑墨中的碳黑兼容。
(五)黄豆油墨的优缺点
1.优点
①耐摩擦性佳
黄豆油墨具有耐擦性，使报纸读者不受手沾黑的困扰，同时没有刺激异味。因为传统石油基油墨印刷的耐擦性不良，而容易沾黑读者的手。油墨的耐磨擦性质是由油墨的本质及蜡的量所控制的，当油墨
经过一到两天的完全氧化后，植物性油墨的墨膜比矿物性油墨的墨膜来得坚硬，矿物油的惰性材料一点都不会氧化。Fuchs，Lindqvist＆W allstrom的研究显示超浓缩黄豆新闻油墨在任何浓度下，可以有比其它油墨更薄的墨膜厚度，且多种类型植物性油墨都比矿物性油墨来得耐磨擦，其中特别是亚麻仁油墨与超浓缩黄豆油墨的耐磨擦表现最好。
②彩浓厚亮丽、减少用墨量
由于黄豆油墨可展现更为浓厚而且亮丽的颜效果，以致印刷业者可少用油墨，成本降低而且增加单位印刷量，大约可提升10～l5％，而利于降低成本。在相同墨量印刷下，彩较清晰，而且可以制造出特别锐利的影像，因此在印刷地图时，能详细地表现出轮廓线、河流、道路和不同的彩，能符合地图印刷清晰与彩必须容易区分的需求。
③降低网点扩大
有些印刷机试验指出，改善了印墨转移，降低了网点扩张，增加了印刷机的稳定性，并且可让制程时间缩短，提升生产效率，更能满足客户需求，还能确保员工健康与安全。
④耐镭射
黄豆油的沸点比石油挥发性成分高很多，当油分受镭射印刷机或复印机加热时，不会挥发而粘在纸上，
亦不会污染印刷机零件。
⑤挥发性有机成分少
黄豆油墨里所产生的易挥发性有机成分较少，它所含的挥发性有机化合物是石油基油墨的17％，可说为无毒性的油墨，利于环保。因挥发性有机化合物中的芳香族多环碳氢化合物是为最强烈致癌物质之一，严重危害健康。所以当制造油墨时、印刷干燥时，或是清洗制造设备及印刷设备，若采用黄豆油墨，不会排放挥发性有机化合物，可降低空气污染。
⑥废纸脱墨性佳
它在废纸的脱墨较容易而且纸纤维的损伤较少。黄豆油墨的这种特性，是在废纸回收(再生纸)作业上一个重要因素。黄豆油墨比传统石油系油墨印刷容易去除油墨(即脱油墨)，以致回收再生纸的损伤较少，而再生纸质较佳、较白，产生的废料没有毒害且易分解，制程较容易且便宜，废料少而且回收成本较低。
⑦废墨可回收使用
黄豆油墨可以回填在黑油墨混合回收使用，作为减废措施，利于环保。这种印墨回收方法，主要的好处就是能聚合像是黄豆油的植物油，成为高品质回收植物性印墨，且印墨能有广范围的黏度调整。
这里的植物性油墨能够在印刷机直接回收，是利用未聚合的植物油到印刷机溶解剩余的植物性油墨，接着从印刷机移去剩余的植物性油墨，后来形成污染的印墨，然后将这些印墨过滤掉一些粒子，再把这个印墨与一些新的颜料与新的植物油印墨的媒质相混合，于是得到一些有预定的彩且至少粘度有20poises的植物性印墨。
2.缺点
①现今的黄豆油墨的价格，唯一比石油基油墨高的就属于报业印刷的黑墨，大概贵25％，因为黄豆油墨的油分比颜料贵，更因黄豆油墨所含的油成分多，约占80％，因此价格就高。
(六)黄豆油墨的使用近况
1.美国
①黄豆标章(soy seal)
为了使用黄豆标章，油墨里的黄豆油就必须达到一定的百分比。依照美国黄豆协会订定的标准，必须在平
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