CN103113787A - 一种酒精可溶解聚氨酯树脂复合油墨及其制作方法 - Google Patents

Abstract

一种酒精可溶解聚氨酯树脂复合油墨及其制作方法，由醇溶性聚氨酯树脂液、聚乙烯醇缩丁醛树脂、哑粉、附着力增强剂、颜料、乙醇及乙酸乙酯经过加工工序制作而成；其中：所述的醇溶性聚氨酯树脂液的重量百分比为25～35%；聚乙烯醇缩丁醛树脂的重量百分比为1～3%；哑粉的重量百分比为1%；颜料的重量百分比可为8～33%；附着力增强剂的重量百分比为0～0.5%；乙醇的重量百分比为15～40%；乙酸乙酯的重量百分比为15～25%；在所述醇溶性聚氨酯树脂液中，聚氨酯树脂含量的重量百分比为30～35%；本发明具有更环保、更安全、应用范围广和热稳定性好等优点。

Description

一种酒精可溶解聚氨酯树脂复合油墨及其制作方法

技术领域

    本发明涉及油墨印染领域，特别涉及一种酒精可溶解聚氨酯树脂复合油墨及其制作方法。 

背景技术

我国塑料凹版印刷油墨已有三十多年的发展历史，其中，自上世纪八十年代初开始生产的氯化聚丙烯类油墨是目前应用最广泛的里印复合油墨，占有食品包装印刷半壁江山，但该类油墨存在难以克服的缺点，与人们对食品安全和环保日益提高的要求相背离，将会逐渐减少市场份额，直至退出历史舞台： 

    a：氯化聚丙烯树脂体系的非环保性：

    1）氯化聚丙烯树脂生产过程中，使用的四氯化碳是《关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约》（我国是签约国之一）中的禁用物；

    2）氯化聚丙烯树脂体系以甲苯等芳香烃为主溶剂，在油墨生产过程中需要大量使用，而该类溶剂在印刷过程中挥发到环境中，将会造成大气污染。

    b：氯化聚丙烯树脂体系的不安全性：甲苯等芳香烃属于慢干溶剂，极易残留在干燥的油墨膜层中，不仅会严重污染包装内的食品，还会逐渐挥发到空气中，直接危害消费者的健康；更不用说在生产过程中会挥发大量芳香烃，严重威胁生产线员工的健康。 

    c：氯化聚丙烯油墨的应用范围有限：它仅对BOPP（双向拉伸聚丙烯薄膜）的印刷适性比较好，而塑料复合软包装行业中最常使用的印刷薄膜除BOPP，还有PET（聚酯薄膜）及BOPA（双向拉抻尼龙薄膜）三种；氯化聚丙烯树脂的熔点和分解温度低，不适用于煮沸及蒸煮等食品的包装。 

    d：氯化聚丙烯油墨的热稳定性差：由于氯化聚丙烯树脂的热稳定性差，在油墨的生产和贮存过程中易释放出氯而形成氯化氢，使油墨成强酸性，从而影响到油墨的贮存稳定性及印刷使用。 

现有技术具有非环保、不安全性、应用范围有限和热稳定性差等不足。 

发明内容

为了克服现有技术的上述缺点，本发明的目的是提供一种环保、安全性能高、应用范围广、热稳定性好的酒精可溶解聚氨酯树脂复合油墨及其制作方法。 

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种酒精可溶解聚氨酯树脂复合油墨及其制作方法，由醇溶性聚氨酯树脂液、聚乙烯醇缩丁醛树脂、哑粉及辅助添加原料经过加工工序制作而成；其中：所述的醇溶性聚氨酯树脂液的重量百分比为25～35%；聚乙烯醇缩丁醛树脂的重量百分比为1～3%；哑粉的重量百分比为1%；在所述醇溶性聚氨酯树脂液中，聚氨酯树脂含量的重量百分比为30～35%。 

作为本发明的优化选择为：所述的辅助添加原料由钛白粉、附着力增强剂、乙醇及乙酸乙酯组成；所述的钛白粉的重量百分比可为25～33%；附着力增强剂的重量百分比为0～0.5%；乙醇的重量百分比为15～20%；乙酸乙酯的重量百分比为15～20%。 

作为本发明的优化选择为：所述的辅助添加原料由颜料、附着力增强剂、乙醇及乙酸乙酯组成；颜料的重量百分比可为8～12%；附着力增强剂的重量百分比可为0～0.5%；乙醇的重量百分比可为35～40%；乙酸乙酯的重量百分比可为20～25%。 

作为本发明的优化选择为：所述的加工工序如下： 

①预分散工序：按配方规定的数量将聚乙烯醇缩丁醛树脂液、乙醇、乙酸乙酯按配方比例分别加入到预混合分散缸中，开动高速分散机将其完全溶解，然后在搅拌情况下逐渐加入配方量的颜料和哑粉，投完毕后提高分散机的转速，高速分散40-50分钟以对颜料进行充分的润湿，制得待研磨的预分散的色浆；

②砂磨工序：将上述预分散的色浆放进卧式砂磨机中进行研磨，利用卧式砂磨机当中的研磨介质在冲击和相互滚动或滑动时产生冲击力和剪切力对预分散的色浆进行研磨分散，经过研磨后的色浆的细度最大值为15μm；

③调整工序：按配方数量将余下的醇溶性聚氨酯树脂液、乙醇、乙酸乙酯加入到颜料色浆中，如果制备用于BOPP薄膜的油墨，此时还要加入0.5%的附着力增强剂，开动高速分散机搅拌20-30分钟以充分分散混合均匀，然后再对油墨的粘度、色相作调整，从而达到预定的质量要求，制成成品油墨；

    ④包装工序：将上述成品油墨通过过滤设备除去机械杂质及粗粒，进行磅称计量，包装后入库贮存。

与现有技术相比，本发明的有益效果是： 

1．更环保：醇溶性聚氨酯树脂体系使用乙醇和乙酸乙酯作为溶剂，不像氯化聚丙烯树脂体系需要使用芳香烃，本发明显著降低了甲苯、二甲苯等芳香烃类溶剂的使用量，改善了油墨制造以及印刷施工现场环境，极大地推动了油墨制品的生产与使用过程中存在的环境污染问题的解决，保障了生产线员工的身体健康；使食品和药品包装安全无异味，完全满足现今消费者对食品和药品包装安全性的要求，有助于实现油墨工业的健康与可持续发展；醇溶性聚氨酯复合油墨优良的性能使得它完全可取代现有的氯化聚丙烯树脂油墨，并且，其广泛的应用范围使得印刷厂家不需要贮备及使用多种类型的油墨，从而降低生产成本，为我国向低碳环保型社会发展做出贡献，环保优势是毋庸置疑的。

2．更安全：由于使用低毒性、易挥发的乙醇和乙酸乙酯作为溶剂，整个配方中也没有引入芳香烃类和酮类溶剂，加上所用树脂对溶剂的释放性极佳，醇溶性聚氨酯复合油墨的溶剂残留极低且无异味，完全满足现今人们对食品和药品包装安全性的要求，而且大大减少了生产过程中对员工的健康威胁，在正常使用情况下，本发明油墨溶剂残留量不会超过1.0 mg/㎡。 

3．应用范围广：醇溶性聚氨酯树脂对于塑料复合软包装行业中最常使用的印刷薄膜BOPP、PET及BOPA具有优良的附着力；醇溶性聚氨酯树脂热稳定性好，适用于煮沸及蒸煮等食品的包装；低温性能良好，更加适用于冷冻食品的包装。 

4．生产成本低：相对于酮溶性和酯溶性的聚氨酯树脂，醇溶性聚氨酯树脂体系的环保性更好，而且乙醇的价格比丁酮、乙酸丙酯便宜，挥发速度适中，在市场上更方便购得和使用。 

5．提升了塑料凹版印刷复合油墨的制造技术水平，有力地促进了我国油墨工业技术进步。 

具体实施方式

本发明是通过以下技术方案实现的： 

在一实施方案中，这种印刷油墨包含的各组分及其重量百分比为：

    醇溶性聚氨酯树脂液30～35%，

    聚乙烯醇缩丁醛树脂1～3%，

    哑粉1%，

    钛白粉25～33%，

    附着力增强剂0.5%（仅用于制备BOPP薄膜印刷油墨时添加），

    乙醇15～20%，

    乙酸乙酯15～20%，

所述醇溶性聚氨酯树脂液中，按重量百分比计，聚氨酯树脂含量为30～35%。

在另一实施方案中，这种印刷油墨包含的各组分及其重量百分比为： 

    醇溶性聚氨酯树脂液25～30%，

    聚乙烯醇缩丁醛树脂1～3%，

    哑粉1%，

    黑色或彩色颜料8～12%，

    附着力增强剂0.5%（仅用于制备BOPP薄膜印刷油墨时添加），

    乙醇35～40%，

    乙酸乙酯20～25%，

所述醇溶性聚氨酯树脂液中，按重量百分比计，聚氨酯树脂含量为30～35%。

上述酒精(乙醇)可溶解聚氨酯树脂复合油墨中各组分功能如下： 

1）醇溶性聚氨酯树脂液中使用的醇溶性聚氨酯树脂是油墨成膜的主要成分，提供油墨的主要性能，包括附着力、复合强度、溶解性、印刷适应性等等；醇溶性聚氨酯树脂液中按重量百分比计，其聚氨酯树脂固含量为30～35%，可完全溶解于乙醇，乙醇为45～50%，乙酸乙酯为15～25%。

2）聚乙烯醇缩丁醛树脂是一种研磨树脂，对颜料提供良好的分散性能；它具有优异的醇溶性，可完全溶解在乙醇当中，且与醇溶性聚氨酯树脂可完全相混容；另外它还具有催干作用，缩短油墨的干燥时间，从而改善油墨的成膜性与抗回粘性。 

3）哑粉是一种二氧化硅粉，用于使油膜表面粗糙，防止油墨在印刷后收卷过程中产生的返粘现象。 

4）钛白粉是一种白色颜料，一般选用金红石型的钛白粉，用于制造白色油墨时油墨颜色的调配；黑色颜料一般可选用碳黑，彩色颜料可选用酞菁蓝、偶氮色淀红、联苯胺黄等适应于聚氨酯体系的颜料，用于黑色或彩色油墨时油墨颜色的调配；但不局限于这几种。 

5）附着力增强剂是低分子量的氯化聚丙烯树脂液，固含量40%，溶剂是甲基环己烷和乙酸乙酯，仅用于制备BOPP薄膜印刷油墨时添加，因分子结构与BOPP结构类似，可以显著提高整个配方在BOPP薄膜上的附着牢度。 

6）乙醇是溶剂，作用是溶解聚氨酯树脂和聚乙烯醇缩丁醛树脂。 

7）乙酸乙酯是溶剂，作用之一是与乙醇共同溶解油墨，并将油墨稀释至合适的印刷粘度；另一作用是调节油墨的干燥速度，因为它的挥发速度比乙醇快，所以加大乙酸乙酯的用量，即可加快油墨的干燥速度。 

所述酒精(乙醇)可溶解聚氨酯树脂复合油墨的具体制作方法如下： 

1．预分散工序：将颜料在一定设备中先与部分树脂液混合，然后用高速分散机进行分散以制得颜料预分散色浆。

预分散是油墨生产的第一道工序，它的目的是： 

1）将颜料与树脂液、助剂等混合均匀；

2）使树脂液取代部分颜料表面所吸附的空气等，令颜料得到部分湿润；

3）初步打碎大的颜料聚集体。因而这道工序以混合为主，并起到部分分散作用，它是研磨分散的配套工序。

    具体操作是按配方规定的数量将聚乙烯醇缩丁醛树脂液、乙醇、乙酸乙酯按配方比例分别加入到预混合分散缸中，开动高速分散机将其完全溶解，然后在搅拌情况下逐渐加入配方量的颜料和哑粉，投完毕后提高分散机的转速，高速分散40分钟以对颜料进行充分的润湿，这时将制得待研磨的预分散色浆。 

    2．砂磨工序：是将上述预分散后的色浆，通过各种研磨设备进行细分散，颜料粒子分散在树脂液中，用外力打开和分离颜料的大的聚集体，使之成为符合油墨工艺要求的细小粒子，从而得到合格的颜料色浆，达到分散的目的。 

    具体操作是将上述预分散色浆进入卧式砂磨机中进行研磨，利用卧式砂磨机当中的研磨介质玻璃珠或锆珠等，在冲击和相互滚动或滑动时产生冲击力和剪切力进行研磨分散。一般需要研磨两次或三次才能使色浆的细度达到要求，对于油墨色浆的细度要求最大值为15μm。 

    3．调整工序：将研磨得到的合格颜料色浆，加入余下的组成，必要时进行粘度和色相的调整，以达到油墨的质量要求。 

    具体操作是按配方数量将余下的醇溶性聚氨酯树脂液、乙醇、乙酸乙酯，加入到颜料色浆中，如果制备用于BOPP薄膜的油墨，此时还要加入0.5%的附着力增强剂，开动高速分散机搅拌20-30分钟以充分分散混合均匀，然后再对油墨的粘度、色相作调整，从而达到预定的质量要求，制成成品油墨。 

    4． 包装工序：通过过滤设备除去机械杂质及粗粒，然后包装。 

    具体操作是将上述油墨成品用150目砂网过滤净化后，进行磅称计量，人手包装后入库贮存。 

  

    实施例1

    先配备以下原料：醇溶性聚氨酯树脂液320克，聚乙烯醇缩丁醛树脂10克，哑粉10克，钛白粉300克，乙醇170克，乙酸乙酯190克。在此醇溶性聚氨酯树脂液中，按重量百分比计，聚氨酯树脂含量为35%，乙醇含量为45%，乙酸乙酯含量为20%。

    然后将乙醇、乙酸乙酯与聚乙烯醇缩丁醛树脂混合，高速搅拌使其完全溶解，加入钛白粉和哑粉分散、研磨使细度达到15μm以下，即制得1000克白色印刷油墨。 

    批量生产按上述比例配备生产。 

    实施例2 

    先配备以下原料：醇溶性聚氨酯树脂液300克，聚乙烯醇缩丁醛树脂25克，哑粉10克，碳黑100克，乙醇360克，乙酸乙酯205克。在此醇溶性聚氨酯树脂液中，按重量百分比计，聚氨酯树脂含量为33%，乙醇含量为47%，乙酸乙酯含量为20%。

    然后将乙醇、乙酸乙酯与聚乙烯醇缩丁醛树脂混合，高速搅拌使其完全溶解，加入碳黑和哑粉分散、研磨使细度达到15μm以下，即制得1000克黑色印刷油墨。 

    批量生产按上述比例配备生产。 

    实施例3 

    先配备以下原料：醇溶性聚氨酯树脂液300克，聚乙烯醇缩丁醛树脂20克，哑粉10克，酞菁蓝100克，乙醇360克，乙酸乙酯210克。在此醇溶性聚氨酯树脂液中，按重量百分比计，聚氨酯树脂含量为33%，乙醇含量为45%，乙酸乙酯含量为22%。

    然后将乙醇、乙酸乙酯与聚乙烯醇缩丁醛树脂混合，高速搅拌使其完全溶解，加入酞菁蓝颜料和哑粉分散、研磨使细度达到15μm以下，即制得1000克蓝色印刷油墨。 

    批量生产按上述比例配备生产。 

    实施例4 

    先配备以下原料：醇溶性聚氨酯树脂液280克，聚乙烯醇缩丁醛树脂25克，哑粉10克，偶氮色淀红90克，乙醇380克，乙酸乙酯215克。在此醇溶性聚氨酯树脂液中，按重量百分比计，聚氨酯树脂含量为30%，乙醇含量为45%，乙酸乙酯含量为25%。

    然后将乙醇、乙酸乙酯与聚乙烯醇缩丁醛树脂混合，高速搅拌使其完全溶解，加入偶氮色淀红和哑粉分散、研磨使细度达到15μm以下，即制得1000克红色印刷油墨。 

    批量生产按上述比例配备生产。 

    实施例5 

    先配备以下原料：醇溶性聚氨酯树脂液260克，聚乙烯醇缩丁醛树脂30克，哑粉10克，联苯胺黄80克，乙醇370克，乙酸乙酯250克。在此醇溶性聚氨酯树脂液中，按重量百分比计，聚氨酯树脂含量为32%，乙醇含量为48%，乙酸乙酯含量为20%。

    然后将乙醇、乙酸乙酯与聚乙烯醇缩丁醛树脂混合，高速搅拌使其完全溶解，加入联苯胺黄和哑粉分散、研磨使细度达到15μm以下，即制得1000克黄色印刷油墨。 

    批量生产按上述比例配备生产。 

以上是本发明的几个实施例，但本发明并不限于实施例涉及的几种油墨，当要制造某种颜色的油墨时，可选用相应的合适颜料，依照上述的技术方案进行，即可制造出相应颜色的油墨。 

    本发明的酒精(乙醇)可溶解聚氨酯树脂复合油墨，可达到的各项性能指标： 

项目	实施例1
		颜色	近似标样
着色力 (%)	95～105
		细度 (mm)	<15
粘度 (涂4杯/秒/25℃)	25～35
		附着牢度 (BOPP)	90～95
附着牢度 (PET) ≥	100
		附着牢度 (BOPA) ≥	98～100
初干性 (mm)	30～35
		耐水煮 (100℃/30min)	不变色、不分离
溶剂残留量 (mg/㎡)	<1.0

综上所述，本领域的普通技术人员阅读本发明文件后，根据本发明的技术方案和技术构思无需创造性脑力劳动而作出其他各种相应的变换方案，均属于本发明所保护的范围。

Claims (4)

1.一种酒精可溶解聚氨酯树脂复合油墨及其制作方法，由醇溶性聚氨酯树脂液、聚乙烯醇缩丁醛树脂、哑粉及辅助添加原料经过加工工序制作而成；其特征是：所述的醇溶性聚氨酯树脂液的重量百分比为25～35%；聚乙烯醇缩丁醛树脂的重量百分比为1～3%；哑粉的重量百分比为1%；在所述醇溶性聚氨酯树脂液中，聚氨酯树脂含量的重量百分比为30～35%。

2.如权利要求1所述的一种酒精可溶解聚氨酯树脂复合油墨，其特征是：所述的辅助添加原料由钛白粉、附着力增强剂、乙醇及乙酸乙酯组成；所述的钛白粉的重量百分比可为25～33%；附着力增强剂的重量百分比为0～0.5%；乙醇的重量百分比为15～20%；乙酸乙酯的重量百分比为15～20%。

3. 如权利要求1所述的一种酒精可溶解聚氨酯树脂复合油墨，其特征是：所述的辅助添加原料由颜料、附着力增强剂、乙醇及乙酸乙酯组成；颜料的重量百分比可为8～12%；附着力增强剂的重量百分比可为0～0.5%；乙醇的重量百分比可为35～40%；乙酸乙酯的重量百分比可为20～25%。

4.如权利要求1所述的一种酒精可溶解聚氨酯树脂复合油墨的制作方法，其特征是：所述的加工工序如下：

①预分散工序：按配方规定的数量将聚乙烯醇缩丁醛树脂液、乙醇、乙酸乙酯按配方比例分别加入到预混合分散缸中，开动高速分散机将其完全溶解，然后在搅拌情况下逐渐加入配方量的颜料和哑粉，投完毕后提高分散机的转速，高速分散40-50分钟以对颜料进行充分的润湿，制得待研磨的预分散的色浆；

②砂磨工序：将上述预分散的色浆放进卧式砂磨机中进行研磨，利用卧式砂磨机当中的研磨介质在冲击和相互滚动或滑动时产生冲击力和剪切力对预分散的色浆进行研磨分散，经过研磨后的色浆的细度最大值为15μm；

③调整工序：按配方数量将余下的醇溶性聚氨酯树脂液、乙醇、乙酸乙酯加入到颜料色浆中，如果制备用于BOPP薄膜的油墨，此时还要加入0.5%的附着力增强剂，开动高速分散机搅拌20-30分钟以充分分散混合均匀，然后再对油墨的粘度、色相作调整，从而达到预定的质量要求，制成成品油墨；

    ④包装工序：将上述成品油墨通过过滤设备除去机械杂质及粗粒，进行磅称计量，包装后入库贮存。