CN104194477B - 一种全水基塑料膜凹版印墨 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种全水基塑料膜凹版印墨，属于工业印墨领域。由树脂、色浆、溶剂、助剂四个部分组配制备而成。但全水基塑料膜凹版印墨突出的差异在于溶剂部分彻底摒弃了低沸点有机挥发挥而改用水。围绕水而选择了水性丙烯酸树脂；可百分百溶于水的聚亚烷基二醇为主的助剂，以及选择可以用于制备全水性色浆的色淀/色源类、偶氮类、喹呀啶酮类有机颜料，金红石型琉酸法生产的钛白粉以及可以用于制备水性色浆的碳黑。本发明的优点为产品彻底摒弃了低沸点有机挥发物，极大降低了VOC排放；能适用于现有中、高端印刷设备，不需对现有中、高端印刷设备进行大幅度改造，可节约投资成本。

Description

一种全水基塑料膜凹版印墨

技术领域:

本发明涉及一种塑料膜凹版印墨，特别是一种全水基塑料膜凹版印墨。

背景技术:

长期以来，印刷、印墨制备行业，包括广大民众均将印刷用墨称之为“油墨”。这是因为传统印刷用墨中材料大多数是石油的附属品，具有极强的亲油疏水特性。传统油墨由树脂、色料、溶剂和助剂四个部分组配制备而成。其中“溶剂”占的比重很大，溶剂是用来溶解物质的，从而在化解树脂，研磨色浆，生产助剂和调整印墨粘度的各环节上均需使用溶剂。所以传统的油墨行业内也称之为“溶剂墨”，在凹版印墨中其溶剂所占比率均大于60％，且在印刷过程中还得加入大量的溶剂对印墨反复稀释。

传统印墨在制备过程中，所选用的溶剂种类很多，如有甲苯、二甲苯等苯类溶剂；有乙酯、丁酯等酯类溶剂；有丙酮、异丙酮等酮类溶剂；有甲醇、乙醇等醇类溶剂，这些溶剂在印墨中可独立的存在，但多数情况下是多种溶剂混合存在于印墨中。

值得关注的是，传统印墨中应用的溶剂绝大数均为低沸点有机挥发扬，属高危化学品，具有易燃、易爆、易中毒等特性。低沸点有机挥发物具有很强的释放挥发性，能产生大量VOC(有毒有害气体)排放，造成大气污染，产业工人身心伤害。还有部分溶剂是易制毒产品如苯和酮等，现已被国家严格管控。

本产品所攻克的技术难点：

1、水作为不具挥发性的溶剂，在没有吸收渗透性塑料膜等基材上，干燥难度大。

2、水基产品在非吸收性基材上附着牢度和揉搓牢度差。

3、水基产品在干燥成膜前需极度亲水，而快速成膜后又要求高强抗水，反差较大。

4、水的热潜能特性使水基产品易出现假干回粘现象而造成脱墨。

公开号为CN102648252A，申请号为201080055511.3的中国专利申请公开了一种能够防止亲底的发生、提高耐粉化性、提高印刷质量的凹版墨，并未在低沸点有机挥发物的降低上有所研究。

公开号为CN102993823A，申请号为201110265646.9的中国专利申请公开了一种喷墨打印直接制版的水基墨水,该发明中加入量一定的有机挥发物，生产该产品时对产业工人的身心有一定的伤害。

本发明的目的是要在塑料膜凹版印墨中彻底摒弃低沸点有机挥发物。本产品的定义是：在印墨制备和印刷过程中不添加低沸点有机挥发物。本申请人一直致力于寻找该种全水基印墨的配方及制备方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种全水基塑料膜凹版印墨及其方法，该产品由水性丙烯酸树脂、色料、水和助剂四个部分组成。本产品与传统溶剂型塑料凹版印墨的突出差异在于用水摒弃了低沸点有机挥发挥物。围绕水而选择了水性丙烯酸树脂；可百分百溶于水的助剂和可以用于制备全水性色浆的色淀/色源类、偶氮类、喹呀啶酮类有机颜料，金红石型琉酸法生产的钛白粉以及可以用于制备水性色浆的碳黑。

本发明的另一目的在于提供一种用于制备塑料膜凹版印墨的复合复配丙烯酸乳液，其制备方法按照下述步骤进行：选择玻璃化温度TG为0～30℃、玻璃化温度TG为30～70℃、玻璃化温度TG为-40～-10℃的三种丙烯酸树脂乳化液，三种乳化液的质量比为(5-7):(2-4):(1-2)，优选TG为20℃的乳化液：TG为50℃的乳化液：TG为-30℃的乳化液的质量比为6:3:1，将上述三种不同的乳化液按比例置入容器低速搅拌30-45分钟，即可得到复合复配丙烯酸乳液。

全水基塑料膜凹版印墨的制备过程均采用冷工艺，没有高温、高压程序，通过简单物理架桥方式完成。

全水基塑料膜凹版印墨的制备共分四个步骤：

(a)制备研磨树脂；(b)研磨制备色浆；

(c)复合复配丙烯酸乳液；(d)配制印墨。

其具体工艺步骤如下：

(a)制备研磨树脂(丙烯酸水溶液树脂液)

首先在器具中放入一定量的50℃热水，加入设计用量的固体丙烯酸树脂，开启搅拌机，加入胺化剂，1000转/分钟，120分钟，待树脂溶解均匀后测定pH值为8-9，待用。

其中固体丙烯酸树脂的酸值大于230；

其中固体丙烯酸树脂、胺化剂和水的用量的质量百分比分别为：固体丙烯酸树脂20％-40％，胺化剂5％-10％和水55％-70％，优选酸值为240的固体丙烯酸树脂30％，胺化剂二甲基乙醇胺8％，水62％。

(b)研磨制备色浆

按设计配方量将水、色粉、润湿分散剂、步骤(a)所得的研磨树脂和消泡剂投入容器，置高速搅拌机下高速搅拌10-15分钟，然后上磨砂机，待细度5微米以下，即得备用色浆。

各个不同颜色色浆的配方表(单位：重量百分比％)

优选配方如下(单位：重量百分比％)

其中润湿分散剂为聚亚烷基二醇类润湿分散剂，消泡剂为聚亚烷基二醇类消泡剂。

分别得到色含40％的R、Y、B、BLK色浆和60-66％色含的白色浆W备用。

(c)复合复配丙烯酸乳液

选择玻璃化温度(TG)为0～30℃、玻璃化温度(TG)为30～70℃、玻璃化温度(TG)为-40～-10℃的三种丙烯酸树脂乳化液，三种乳化液的质量比为(5-7):(2-4):(1-2)，优选TG为20℃的乳化液：TG为50℃的乳化液：TG为-30℃的乳化液的质量比为6:3:1；

将上述三种不同的乳化液按比例置入容器低速搅拌30-45分钟，至液面成动态，即可得到复合复配丙烯酸乳液。

(d)制备印墨

按制备印墨的设计配方，分别将步骤(b)所得色浆，步骤(c)所得的复合复配丙烯酸乳液，投入容器开机搅拌后加入流平剂、消泡剂和底材润湿剂等助剂，搅拌30-60分钟(优选45分钟)后取样检测，粘贴牢度、揉搓牢度、抗水性、流平性、展色性等指标合格后，加入步骤(a)制备所得的丙烯酸水溶液搅拌10-15分钟，测定粘度后过滤，灌装，待售待用。

不同颜色的印墨配方如下：(单位：重量百分比％)

其中流平剂为聚亚烷基二醇类流平剂；消泡剂为聚亚烷基二醇类消泡剂；底材润湿剂为氟碳类底材润湿剂。

不同颜色的印墨配方优选配方如下(单位：重量百分比％)

有益效果

产品运用先进的技术手段，工艺程序和全新材料，在有利环保，确保安全的前提下，有效地解决了全水基塑料膜凹版印墨的干燥性能，揉搓牢度，回粘现象及抗水性的问题，经测试在可附印塑料膜基材上，如：OPP,PE,PET,BOPP,PVC,LDEP,HDEP,PEP镀铝膜都有较好的效果。

产品技术有点综述：

1.产品彻底摒弃了低沸点有机挥发物，极大降低了VOC排放；

2.产品中的成份，不具燃烧和***性，非常安全；

3.产品气味低，可使印墨制备环境印刷作业环境极大改善，有效保障产业工人身心健康；

4.能适用于现有中、高档凹印设备，不需对现有中、高档凹印设备进行大幅度改造，可节约投资成本。

5.产品中不会发(固体含量)均达42％以上，而传统塑料膜凹版印墨的32％左右(彩墨)高出30％以上，没有印刷过程中的稀释剂添加，故没有后续成本的增加，经初步上机印刷对比的测定全水基塑料膜凹版印墨较传统印墨可降低30％的单位印刷成本，且印量较大，印时越长单位印刷成本降低幅度越大。

具体实施方式

实施例1制备研磨树脂(丙烯酸水溶液树脂液)

首先在器具中放入一定量的50℃热水，加入设计用量的固体丙烯酸是树脂，开启搅拌机，加入胺化剂，1000转/分钟，120分钟，待树脂溶解均匀后测定pH值为8-9，待用。按质量百分比分别加入酸值240的固体丙烯酸树脂(购自保定兰竹化工有限公司，7016)30％，胺化剂(日本三菱化学株式会社，二甲基乙醇胺)8％和水62％，溶解均匀检测pH值8.4。

实施例2制备研磨树脂(丙烯酸水溶液树脂液)

首先在器具中放入一定量的50℃热水，加入设计用量的固体丙烯酸是树脂，开启搅拌机，加入胺化剂，1000转/分钟，120分钟，待树脂溶解均匀后测定pH值为8-9，待用。按质量百分比分别加入酸值240的固体丙烯酸树脂(购自保定兰竹化工有限公司，7016)20％，胺化剂(日本三菱化学株式会社，二甲基乙醇胺)10％和水70％。

实施例3制备研磨树脂(丙烯酸水溶液树脂液)

首先在器具中放入一定量的50℃热水，加入设计用量的固体丙烯酸是树脂，开启搅拌机，加入胺化剂，1000转/分钟，120分钟，待树脂溶解均匀后测定pH值为8-9，待用。按质量百分比分别加入酸值240的固体丙烯酸树脂(购自保定兰竹化工有限公司，7016)40％，胺化剂(日本三菱化学株式会社，二甲基乙醇胺)5％和水55％。

实施例4研磨制备色浆

按设计配方量将水、色粉、润湿分散剂、实施例1所得的研磨树脂和消泡剂投入容器，置高速搅拌机下高速搅拌10-15分钟，然后上磨砂机，待细度5微米以下，即得备用色浆。

各个不同颜色色浆的配方表如下(单位：重量百分比％)

	红色浆R	黄色浆Y	蓝色浆B	黑色浆BLK	白色浆W
						色粉	红色粉40	黄色粉40	蓝色粉40	黑色粉40	白色粉66
研磨树脂	16	14	12	10	10
						润湿分散剂	1.6	1.4	1.2	1	1
消泡剂	0.3	0.3	0.3	0.3	0.3

水	42.1	44.3	46.5	48.7	22.7
							100	100	100	100	100

其中红色粉购自(购自东莞市彩田化工有限公司，R-57：1)，黄色粉购自(购自东莞市彩田化工有限公司,Y-12)，蓝色粉购自(购自东莞市彩田化工有限公司，B-15：3)，黑色粉购自(购自东莞市彩田化工有限公司，BLK-7)，白色粉购自(购自东莞市彩田化工有限公司，W-6)；润湿分散剂为聚亚烷基二醇类润湿分散剂，购自(购自荷兰ABD.APP公司，200R)，消泡剂为聚亚烷基类消泡剂，购自(购自自荷兰ABD.APP公司,600N)。

实施例5复合复配丙烯酸乳液的制备

将TG为20℃的国产丙烯酸乳化液(购自广州米洋工贸有限公司，M-209)、TG为50℃的国产丙烯酸乳化液(购自保定兰竹化工有限公司，SL-506)、TG为-30℃的国产丙烯酸树脂(购自保定兰竹化工有限公司，ZL-3107)按质量比为6:3:1的比例置入容器低速搅拌45分钟，至液面成动态，即可得到复合复配丙烯酸乳液。

实施例6制备印墨

分别将实施例4所得色浆，实施例5所得的复合复配丙烯酸乳液，投入容器开机搅拌后加入流平剂(购自自荷兰ABD.APP公司，450R)、消泡剂(购自自荷兰ABD.APP公司，600N)和底材润湿剂(购自自荷兰ABD.APP公司，6039)等助剂，搅拌45分钟后取样检测，粘贴牢度、揉搓牢度、抗水性、流平性、展色性等各项指标合格，加入实施例1制备所得的丙烯酸水溶液搅拌10-15分钟，测定粘度后过滤，灌装，分别得到五种不同颜色的印墨，待售待用。

不同颜色的印墨配方如下：(单位：重量百分比％)

其中流平剂为聚亚烷基二醇类流平剂；消泡剂为聚亚烷基二醇类消泡剂；底材润湿剂为氟碳类底材润湿剂。

至此，分别获得固体含量为＞42.5的红色墨；固体含量＞42.5的黄色墨；固体含量＞42.5的蓝色墨；固体含量＞42.5的黑色墨；固体含量＞52的白色墨。

实施例7五色(红、黄、蓝、黑、白)印墨检测及印刷测试

上述实施例6所得的五色墨检测结果：

1.涂布于钢板纸上60度角光泽度仪检测红、黄、蓝、黑色印墨光泽大于80；

2.涂布于OPP，PEP塑料膜上常温(25℃-30℃)初干30-35秒，指压无痕，手指不粘墨；

3.在OPP，PEP塑料膜上彻干后，3M胶带15角度撕扯和90角度撕扯，不掉墨；

4.在OPP，PEP塑料膜上彻干后，湿搓100次以上不掉墨；

5.涂布热风吹干后对折重物压，48小时不掉墨无回粘现象。

上述实施例6的印刷实例如下：

1.国产强生5色机

2.原溶剂墨印版，实地网穴深度48微米

3.烘箱高度1米

4.印序黑、蓝、黄、红、白

5.烘箱温度按印序设置为：65,65,68,70,75度

6.付印基材为OPP

7.印刷方式复合里印

测定：

1.印刷速度100米/分钟

2.五色成像完整

3.3m胶带撕扯不掉墨

4.复膜良好

整个印刷进程中没有添加稀释剂，印后用自来水洗版顺畅干净。

上述实施例6配方的五色墨经SGS(通标标准技术服务有限公司)检测，镉、铅、汞、六价铬、多溴联苯(PBB)、多溴二笨醚(PBDE)的测试结果符合欧盟RoHS指令2002/95/EC的重订指令2011/65/EU附录Ⅱ的限值要求。

检测方法参考IEC62321:2008：

(1)用ICP-0ES测定镉的含量；

(2)用ICP-0ES测定铅的含量；

(3)用ICP-0ES测定汞的含量；

(4)用紫外-可见分光光度计比色法测定六价铬的含量；

(5)用GC-MS测定PBBs(多溴联苯)和PBDEs(多溴二苯醚)的含量。

Claims (6)

1.一种全水基塑料膜凹版印墨，其制备方法按照下述步骤进行：

(a)制备研磨树脂

在器具中放入50℃热水，加入固体丙烯酸树脂，搅拌，加入胺化剂，1000转/分钟，120分钟，待树脂溶解均匀后测定pH值，得研磨树脂，即丙烯酸水溶液；

其中固体丙烯酸树脂、胺化剂和水的用量按质量百分比分别为：固体丙烯酸树脂20％-40％，胺化剂5％-10％和水55％-70％；

其中固体丙烯酸树脂的酸值为230<酸值≤240；

(b)研磨制备色浆

按设计配方量将水、色粉、润湿分散剂、步骤(a)所得的研磨树脂和消泡剂投入容器，置高速搅拌机下高速搅拌10-15分钟，然后上磨砂机，待细度5微米以下，即得备用色浆；

其中各个不同颜色色浆的配方如下，单位：重量百分比％；

红色浆R：色粉40％、研磨树脂10-16％、润湿分散剂0.5-3％、消泡剂0.2-0.5％以及水42-49％；

黄色浆Y：色粉40％、研磨树脂10-16％、润湿分散剂0.5-3％、消泡剂0.2-0.5％以及水42-49％；

蓝色浆B：色粉40％、研磨树脂10-16％、润湿分散剂0.5-3％、消泡剂0.2-0.5％以及水42-49％；

黑色浆BLK：色粉40％、研磨树脂10-16％、润湿分散剂0.5-3％、消泡剂0.2-0.5％以及水42-49％；

白色浆W：色粉60-66％、研磨树脂10-15％、润湿分散剂1％、消泡剂0.3％以及水22.7-28.7％；

其中润湿分散剂为聚亚烷基二醇类润湿分散剂，消泡剂为聚亚烷基二醇类消泡剂；

分别得到色含40％的R、Y、B、BLK色浆和60-66％色含的W白色浆备用；

(c)复合复配丙烯酸乳液

选择玻璃化温度(Tg)为0～30℃、玻璃化温度(Tg)为30～70℃、玻璃化温度(Tg)为-40～-10℃的三种丙烯酸树脂乳化液，三种乳化液的质量比为(5-7):(2-4):(1-2)；

将上述三种不同的乳化液按比例置入容器低速搅拌30-45分钟，即可得到复合复配丙烯酸乳液；

(d)制备印墨

按制备印墨的设计配方，分别将步骤(b)所得色浆，步骤(c)所得的复合复配丙烯酸乳液，投入容器搅拌后加入流平剂、消泡剂和底材润湿剂，搅拌30-60分钟后取样检测，然后加入步骤(a)制备所得的丙烯酸水溶液搅拌10-15分钟，得到各种不同颜色的印墨；

不同颜色的印墨配方如下：单位：重量百分比％；

红色墨：红色浆20-40％、丙烯酸水溶液2-6％、流平剂0.3-0.5％、消泡剂0.3-0.5％、底材润湿剂0.01-0.1％、复合复配丙烯酸乳液55-70％以及水2-6％；

黄色墨：黄色浆20-40％、丙烯酸水溶液2-6％、流平剂0.3-0.5％、消泡剂0.3-0.5％、底材润湿剂0.01-0.1％、复合复配丙烯酸乳液55-70％以及水2-6％；

蓝色墨：蓝色浆20-40％、丙烯酸水溶液2-6％、流平剂0.3-0.5％、消泡剂0.3-0.5％、底材润湿剂0.01-0.1％、复合复配丙烯酸乳液55-70％以及水2-6％；

黑色墨：黑色浆20-40％、丙烯酸水溶液2-6％、流平剂0.3-0.5％、消泡剂0.3-0.5％、底材润湿剂0-0.1％、复合复配丙烯酸乳液55-70％以及水2-6％；

白色墨：白色浆20-40％、丙烯酸水溶液2-6％、流平剂0.3-0.5％、消泡剂0.3-0.5％、底材润湿剂0.01-0.2％、复合复配丙烯酸乳液55-70％以及水2-6％；

其中流平剂为聚亚烷基二醇类流平剂；消泡剂为聚亚烷基二醇类消泡剂；底材润湿剂为氟碳类底材润湿剂。

2.根据权利要求1所述的一种全水基塑料膜凹版印墨，其特征在于：步骤(a)所述的固体丙烯酸树脂为酸值为240的固体丙烯酸树脂，胺化剂为二甲基乙醇胺。

3.根据权利要求1所述的一种全水基塑料膜凹版印墨，其特征在于：步骤(a)所述的固体丙烯酸树脂、胺化剂和水按质量百分比分别为30％、8％和62％。

4.根据权利要求1所述的一种全水基塑料膜凹版印墨，其特征在于：步骤(b)所述的其中各个不同颜色色浆的配方如下，单位：重量百分比％；

红色浆R：色粉40％、研磨树脂16％、润湿分散剂1.6％、消泡剂0.3％以及水42.1％；

黄色浆Y：色粉40％、研磨树脂14％、润湿分散剂1.4％、消泡剂0.3％以及水44.3％；

蓝色浆B：色粉40％、研磨树脂12％、润湿分散剂1.2％、消泡剂0.3％以及水46.5％；

黑色浆BLK：色粉40％、研磨树脂10％、润湿分散剂1％、消泡剂0.3％以及水48.7％；

白色浆W：色粉66％、研磨树脂10％、润湿分散剂1％、消泡剂0.3％以及水22.7％。

5.根据权利要求1所述的一种全水基塑料膜凹版印墨，其特征在于：步骤(c)所述的三种乳化液的质量比为6:3:1；三种乳化液分别为Tg为20℃的乳化液：Tg为50℃的乳化液：Tg为-30℃的乳化液。

6.根据权利要求1所述的一种全水基塑料膜凹版印墨，其特征在于：步骤(d)所述的不同颜色的印墨配方如下：单位：重量百分比％；

红色墨：红色浆30％、丙烯酸水溶液4％、450R流平剂0.5％、600N消泡剂0.3％、6039底材润湿剂0.05％、复合复配丙烯酸乳液61.15％以及水4％；

黄色墨：黄色浆30％、丙烯酸水溶液4％、450R流平剂0.5％、600N消泡剂0.3％、6039底材润湿剂0.01％、复合复配丙烯酸乳液61.19％以及水4％；

蓝色墨：蓝色浆30％、丙烯酸水溶液4％、450R流平剂0.5％、600N消泡剂0.3％、6039底材润湿剂0.08％、复合复配丙烯酸乳液61.12％以及水4％；

黑色墨：黑色浆30％、丙烯酸水溶液4％、450R流平剂0.5％、600N消泡剂0.3％、6039底材润湿剂0％、复合复配丙烯酸乳液61.2％以及水4％；

白色墨：白色浆35％、丙烯酸水溶液3％、450R流平剂0.5％、600N消泡剂0.3％、6039底材润湿剂0.12％、复合复配丙烯酸乳液59.08％以及水2％。