CN102286229A - 一种环保型水性铝箔油墨及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种以纯丙乳液为基料的水性铝箔油墨及其制作方法，该油墨组成按质量比计算分为：纯丙乳液35-50％、颜料10-30％、去离子水5-30％、乙醇5-20％、三乙胺3-5％、润湿剂0-2％、消泡剂0-2％、流平剂0.1-0.5％、成膜助剂1-3％、附着力促进剂0.3-1％。将上述原料按质量比加入到反应釜中，室温下经搅拌、砂磨机研磨后，用0-1％pH调节剂调节pH＝7.0-8.5，即得水性铝箔油墨。与现有技术相比，本产品具有印刷图案清晰、干后耐水、耐乙醇、耐碱、不脱色、掉色的特点，而且生产工艺简单，反应工艺为常温常压下进行，所投入的原材料均转化为产品，产品挥发性有机物(VOC)含量极低对以及不存在对人体有害的溶剂残留，生产成本也得到了降低。

Description

一种环保型水性铝箔油墨及其制备方法

技术领域

本发明涉及水性铝箔油墨及其制作方法，尤其是涉及一种以纯丙乳液为基料的水性铝箔油墨及其制作方法。

背景技术

改革开放以来，随着我国印刷工业的日益发展，国内需求的油墨量越来越大，油墨品种越来越多，质量档次越来越高，环保意识越来越强。目前，印刷行业不断向高档包装印刷及环保印刷方向发展。但目前在我国，印刷过程中大量使用的油墨基本上是溶剂型油墨，这些溶剂型油墨的有机挥发物没有处理，直接排入车间空气中，不仅对生产环境造成一定的影响，对工人的健康也将有极大的危害。这是因为这些溶剂型油墨含有50-60％的有机挥发性物质，另外，在实际的生产过程中还通常加上调油墨粘度所需的稀释剂，那么在印品干燥时，油墨所散发出来的挥发性组分的总含量甚至高达70-80％。

水性油墨简称为水墨，它主要由水溶性树脂、有机颜料、溶剂及相关助剂经复合研磨加工而成，水性油墨特别适用于烟、酒、食品、饮料、药品、儿童玩具等卫生条件要求严格的包装印刷产品。水性油墨以水(45％-50％)为溶剂，VOC含量极低，对环境污染小；溶剂型油墨以有机溶剂(甲苯、二甲苯、工业酒精等)为溶剂。在软包装行业，由于溶剂型油墨均采用挥发性干燥为主的方式，溶剂的沸点越低，就越易挥发并释放出有毒气体污染环境，在印刷完成后其表面也有残留的有毒物质，而水性油墨使用的溶剂是水和从VOC名单中排除的乙醇等，可以大大降低VOC的排放。

水性油墨常用的基料是聚合物水溶液和聚合物乳液。可用的聚合物溶液有淀粉、改性淀粉、糊精、纤维素类、聚乙烯醇等物料的水溶液。由于水溶性聚合物有着分子量较低，粘度大，固含量小、涂膜耐水性差，力学性能及耐久性不尽人意等缺陷，所以目前档次较高的水性油墨所用的连接料多为聚合物乳液，如纯丙乳液、苯丙乳液、乙丙乳液、羧基丁苯胶乳、聚氨酯乳液、EVA乳液、环氧树脂微乳液、醇酸树脂微乳液等。其中纯丙乳液具有涂膜附着力大、光泽度高、色浅、透明度高、耐候性好等优异性能。

综上所述本发明所生产的油墨对解决以上生产和应用领域中问题具有非常现实的意义。

发明内容

本发明所解决的主要技术问题是提供一种以纯丙乳液为基料的环保型水性铝箔油墨及其制备方法，它具有无毒、无污染、不燃、不爆、使用安全性好、性能稳定、印刷适应性好、印刷品干后无有害残留物质、不脱色、掉色、制造成本低廉等特点。其***组份按质量百分比配方如下：

上述的润湿剂是指十二烷基磺酸钠、聚醚改性硅氧烷、聚醚改性聚二甲基硅氧烷、天然醇类润湿剂中的一种或几种，加入润湿剂可提高颜料和乳液的相容性、油墨中有机颜料的抗湿擦和抗干擦性能。

上述的消泡剂是指聚醚改性有机硅，它有消泡迅速，抑泡时间长和安全无毒、耐高温、耐强碱性强等优点。

上述的流平剂是指有机硅、丙烯酸酯类或有机改性聚二甲基硅氧烷溶液等水性油墨用流平剂，产品属高活性，易溶于水的表面活性，能有效降低水性体系的表面张力，提高展布能力，增进流平、流动性及对底材的润湿性，防止缩孔的产生，消除手扫刷痕，提高抗粘贴性。

上述的成膜助剂是指单酯类有机化合物、高碳醇酯有机化合物、2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇单异丁酸酯等，该助剂能被吸附在乳液粒子上，可以有效地聚合、软化融合乳液粒子，降低成膜温度，具有良好的水解稳定性，低的凝固点，适宜的挥发效率，高效的聚结效率。

上述的附着力促进剂是指以钛酸酯偶联剂为主，辅以多种添加剂的水性涂料、水性油墨专用附着力促进剂，它能改进水性涂料、水性油墨对各种基材的黏结性，同时能提高水性涂料、水性油墨的多种物理性能、鲜艳度、耐磨性等。

上述的pH调节剂指氨水，通过氨水的添加量可以对水性油墨的pH值进行调节，所述水性油墨的pH值可控制在7.0-8.5之间。

上述的纯丙乳液是指丙烯酸与甲基丙烯系单体之间进行乳液共聚合反应所制备的一类共聚物乳液，粘度25-50(涂4杯)，最低成膜温度20℃，固形物含量45-60％，Tg25-27℃。根据本发明所述，纯丙乳液聚合物具有良好的力学性能、耐侯性、耐老化性和成膜性，所述纯丙乳液的原料及其占乳液质量百分比如下：

其余部分为去离子水，采用不同原料配比，可以取得理想的产品性能。

上述的硬单体是指甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、丙烯酸、甲基丙烯酸羟丙酯中的一种或几种；上述的软单体是指丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸-2-乙基己酯、丙烯酸羟乙酯中的一种或几种；上述的功能单体是指α-甲基丙烯酸；上述的乳化剂是指OP、十二烷基苯磺酸钠等；上述的引发剂是指过硫酸盐引发剂；上述的调节剂是指碳酸氢钠、氨水。

本发明所述的基料纯丙乳液采用预乳化法制备，其制备方法包括以下步骤：

(1)将4/5的去离子水、全部单体、引发剂、乳化剂投入反应容器中，在室温下快速搅拌乳化30min，制得预乳化液。

(2)将1/3的上述预乳化液和1/5的去离子水投入另一反应容器中搅拌，升温至80-90℃，反应0.5-1h后滴加余下的预乳化液，在3h内滴完，恒温至转化率＞98％，降温调节pH值，即得所制备的纯丙乳液。

生产后的纯丙乳液个指标检测结果如下：

本发明所述一种以纯丙乳液为基料的水性铝箔油墨制备方法，包括以下步骤：

将质量比为35-50％纯丙乳液、10-30％颜料、5-30％去离子水、5-20％乙醇、3-5％三乙胺、0-2％润湿剂、0-2％消泡剂、0.1-0.5％流平剂、1-3％成膜助剂、0.3-1％附着力促进剂加入到反应釜中，室温下经搅拌、砂磨机研磨后，用0-1％pH调节剂调节pH＝7.0-8.5，即得水性铝箔油墨。

生产好的水性铝箔油墨的主要指标如下：

颜色：对色样偏差±5％以内

细度：＜15μm

着色力：90-110

粘度：30±5(涂4杯)

pH值：7.0-8.5

干燥速度：150-200m/min

耐乙醇、耐碱、耐水：干后浸泡24h良好。

本发明提出了一种水性铝箔油墨，适用于在各种型号的凹版轮转印刷机上的使用。与现有技术相比，本发明以纯丙乳液为基料的水性铝箔油墨具有以下优点：

(1)本发明油墨在环保和成本上具有优势，以水作为主要分散介质，只含有很少量的有机溶剂，产品挥发性有机物(VOC)含量极低对以及不存在对人体有害的溶剂残留，生产成本也得到了降低。

(2)本发明油墨克服了原水性油墨的主要缺点，印刷图案清晰、干后耐水、耐乙醇、耐碱、不脱色、掉色，而且生产工艺简单，反应工艺为常温常压下进行，所投入的原材料均转化为产品，无任何三废排放。

(3)本发明油墨水基体系比溶剂体系易于清洗，使用肥皂水或弱碱性洗液洗刷就可完成印刷机部件的整个清洗工作，从而提高了生产效率。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。除非特别限定，实施例中“％”表示“质量％”

实施例1

本实施例的原料组成成份：

制备一种环保水性铝箔油墨，以上的数据是具体的配方，

上述的润湿剂是指十二烷基磺酸钠；上述的消泡剂是指聚醚改性有机硅；上述的流平剂是指有机硅、丙烯酸酯类水性油墨用流平剂；上述的成膜助剂是指单酯类有机化合物；上述的附着力促进剂是指以钛酸酯偶联剂为主，辅以多种添加剂的水性涂料、水性油墨专用附着力促进剂；上述的pH调节剂指氨水。

本实施例纯丙乳液，粘度25-50(涂4杯)，最低成膜温度20℃，固形物含量45-60％，Tg25-27℃；润湿剂为十二烷基磺酸钠；消泡剂为聚醚改性有机硅；pH调节剂为氨水。

所述纯丙乳液的原料及其占乳液质量百分比如下：

其余部分为去离子水

上述的硬单体是指甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸羟丙酯；上述的软单体是指丙烯酸丁酯；上述的功能单体是指α-甲基丙烯酸；上述的乳化剂是指OP、十二烷基苯磺酸钠等；上述的引发剂是指过硫酸盐引发剂；上述的调节剂是指碳酸氢钠、氨水。

本发明所述的基料纯丙乳液采用预乳化法制备，其制备方法包括以下步骤：

(1)将4/5的去离子水、全部单体、引发剂、乳化剂投入反应容器中，在室温下快速搅拌乳化30min，制得预乳化液。

(2)将1/3的上述预乳化液和1/5的去离子水投入另一反应容器中搅拌，升温至80℃，反应1h后滴加余下的预乳化液，在3h内滴完，恒温至转化率＞98％，降温调节pH值，即得所制备的纯丙乳液。

本实施例的具体操作制备方法为：

将质量比为35％纯丙乳液、20％颜料、25％去离子水、10％乙醇、4.5％三乙胺、1.5％润湿剂、1.5％消泡剂、0.5％流平剂、1％成膜助剂、0.5％附着力促进剂加入到反应釜中，室温下经搅拌、砂磨机研磨后，用0.5％pH调节剂调节pH＝7.5，即得水性铝箔油墨。

实施例2

本实施例的原料组成成份：

制备一种环保水性铝箔油墨，以上的数据是具体的配方，上述的润湿剂是指天然醇类润湿剂；上述的消泡剂是指聚醚改性有机硅；上述的流平剂是指有机改性聚二甲基硅氧烷溶液水性油墨用流平剂；上述的成膜助剂是指2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇单异丁酸酯；上述的附着力促进剂是指以钛酸酯偶联剂为主，辅以多种添加剂的水性涂料、水性油墨专用附着力促进剂；上述的pH调节剂指氨水。

本实施例纯丙乳液，粘度25-50(涂4杯)，最低成膜温度20℃，固形物含量45-60％，Tg25-27℃；润湿剂为十二烷基磺酸钠；消泡剂为聚醚改性有机硅；pH调节剂为氨水。

所述纯丙乳液的原料及其占乳液质量百分比如下：

其余部分为去离子水

上述的硬单体是指甲基丙烯酸甲酯；上述的软单体是指丙烯酸丁酯、丙烯酸羟乙酯；上述的功能单体是指α-甲基丙烯酸；上述的乳化剂是指OP、十二烷基苯磺酸钠等；上述的引发剂是指过硫酸盐引发剂；上述的调节剂是指碳酸氢钠、氨水。

本发明所述的基料纯丙乳液采用预乳化法制备，其制备方法包括以下步骤：

(1)将4/5的去离子水、全部单体、引发剂、乳化剂投入反应容器中，在室温下快速搅拌乳化30min，制得预乳化液。

(2)将1/3的上述预乳化液和1/5的去离子水投入另一反应容器中搅拌，升温至85℃，反应0.5h后滴加余下的预乳化液，在3h内滴完，恒温至转化率＞98％，降温调节pH值，即得所制备的纯丙乳液。

本实施例的具体操作制备方法为：

将质量比为40％纯丙乳液、15％颜料、21％去离子水、15％乙醇、3.5％三乙胺、1.0％润湿剂、1.0％消泡剂、0.2％流平剂、2％成膜助剂、0.8％附着力促进剂加入到反应釜中，室温下经搅拌、砂磨机研磨后，用0.5％pH调节剂调节pH＝8.0，即得水性铝箔油墨。

Claims (7)

1.一种以纯丙乳液为基料的水性铝箔油墨及其制作方法，其特征在于该水性铝箔油墨，由以下质量比的原材料组成：

2.根据权利要求1所述的水性铝箔油墨，其特征在于，所述的纯丙乳液，粘度25-50(涂4杯)，最低成膜温度20℃，固形物含量45-60％，Tg25-27℃，原料及其占乳液质量百分比如下：

其余部分为去离子水

3.根据权利要求2所述的纯丙乳液，其特征在于，所述的硬单体甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、丙烯酸、甲基丙烯酸羟丙酯中的一种或几种；上述的软单体是指丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸-2-乙基己酯、丙烯酸羟乙酯中的一种或几种；上述的功能单体是指α-甲基丙烯酸；上述的乳化剂是指OP、十二烷基苯磺酸钠等；上述的引发剂是指过硫酸盐引发剂；上述的调节剂是指碳酸氢钠、氨水。

4.一种纯丙乳液的制备方法，其特征在于按照权利要求2中的组分配方，其制作方法包括以下步骤：

(1)将4/5的去离子水、全部单体、引发剂、乳化剂投入反应容器中，在室温下快速搅拌乳化30min，制得预乳化液；

(2)将1/3的上述预乳化液和1/5的去离子水投入另一反应容器中搅拌，升温至80-90℃，反应0.5-1h后滴加余下的预乳化液，在3h内滴完，恒温至转化率＞98％，降温调节pH值，即得所制备的纯丙乳液。

5.根据权利要求1所述的水性铝箔油墨，其特征在于，所述的润湿剂为十二烷基磺酸钠、聚醚改性硅氧烷、聚醚改性聚二甲基硅氧烷、天然醇类润湿剂中的一种或几种；所述的消泡剂为聚醚改性有机硅；所述的流平剂为有机硅、丙烯酸酯类或有机改性聚二甲基硅氧烷溶液等水性油墨用流平剂；所述的成膜助剂是指单酯类有机化合物、高碳醇酯有机化合物、2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇单异丁酸酯等；所述的附着力促进剂为以钛酸酯偶联剂为主，辅以多种添加剂的水性涂料、水性油墨专用附着力促进剂；所述的pH调节剂为指氨水。

6.一种以纯丙乳液为基料的水性铝箔油墨的制备方法，其特征在于按照权利要求1中任意一项的组分配方，其制作方法包括以下步骤：

将质量比为35-50％纯丙乳液、10-30％颜料、5-30％去离子水、5-20％乙醇、3-5％三乙胺、0-2％润湿剂、0-2％消泡剂、0.1-0.5％流平剂、1-3％成膜助剂、0.3-1％附着力促进剂加入到反应釜中，室温下经搅拌、砂磨机研磨后，用0-1％pH调节剂调节pH＝7.0-8.5，即得水性铝箔油墨。

7.根据权利要求1所述的水性铝箔油墨，其特征在于，所得产品水性铝箔油墨的主要指标如下：

颜色：对色样偏差±5％以内

细度：＜15μm

着色力：90-110

粘度：30±5(涂4杯)

pH值：7.0-8.5

干燥速度：150-200m/min

耐乙醇、耐碱、耐水：干后浸泡24h良好