CN114958083B - 一种环保印刷油墨的印刷工艺及印刷油墨 - Google Patents

一种环保印刷油墨的印刷工艺及印刷油墨 Download PDF

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Abstract

本申请涉一种环保印刷油墨的印刷工艺及印刷油墨。包括以下步骤：按照重量份计，称取0.1‑0.3份固化剂、5‑15份色粉、100‑120份环保油墨以及35‑45份水，混合均匀，得到印刷油墨；将印刷油墨印刷在承印物上，固化，固化时间为5‑10s，固化温度为60‑80℃，实现印刷油墨印刷，得到印刷品；所述环保油墨，包括以下重量份的原料组成：水性油墨80‑100份；耐磨保色填料25‑35份；扩散剂0.5‑1份；所述水性油墨由水性丙烯酸树脂乳液、聚氨酯丙烯酸乳液以重量份之比3‑5：1组成，本申请的印刷油墨在印刷过程中不需要过胶，具有高环保性，且印刷得到的制品具有高光泽度、保色效果好且耐磨等。

Description

一种环保印刷油墨的印刷工艺及印刷油墨
技术领域
本申请涉及油墨的技术领域，更具体地说，它涉及一种环保印刷油墨的印刷工艺及印刷油墨。
背景技术
油墨是由有色体(如颜料、染料等)、连结料、填(充)料、附加料等物质组成的均匀混合物；能进行印刷，并在被印刷体上干燥；是有颜色、具有一定流动度的浆状胶粘体。因此，颜色(色相)、身骨(稀稠、流动度等流变性能)和干燥性能是油墨的三个最重要的性能。它们的种类很多，物理性质亦不一样，有的很稠、很粘；而有的却相当稀。有的以植物油作连结料；有的用树脂和溶剂或水等作连结料。这些都是根据印刷的对象即承印物、印刷方法、印刷版材的类型和干燥方法等来决定。
通常油墨在印刷后，为了保持印刷图案的光泽、持久性，通常会在印刷图案的表面过胶，提高了印刷品的光泽度和牢度，延长了印刷品的使用寿命，同时又起到防潮、防水、防污、耐磨、耐折、耐化学腐蚀等保护作用，该过胶是以透明塑料薄膜通过热压覆贴到印刷品表面，起保护及增加光泽的作用的贴膜，过胶常用的树脂有PVC、PMMA、PE等，上述的树脂材料的降解时间少则50年，多则上百年，长时间的不可将降解产生大量的废弃物，污染环境。
发明内容
为了提高印刷品的光泽度和牢度，同时提高印刷图案的光泽持久性，本申请提供一种环保印刷油墨的印刷工艺及印刷油墨。
第一方面，本申请提供的一种环保印刷油墨的印刷工艺采用如下的技术方案：
一种环保印刷油墨的印刷工艺，包括以下步骤：
按照重量份计，称取0.1-0.3份固化剂、5-15份色粉、100-120份环保油墨以及35-45份水，混合均匀，得到印刷油墨；将印刷油墨印刷在承印物上，固化，固化时间为5-10s，固化温度为60-80℃，实现印刷油墨印刷，得到印刷品；
所述环保油墨，包括以下重量份的原料组成：
水性油墨：80-100份
耐磨保色填料：25-35份
扩散剂：0.5-1份；
所述水性油墨由水性丙烯酸树脂乳液、聚氨酯丙烯酸乳液以重量份之比3-5：1组成。
上述的印刷工艺具有操作简单、生产效率高，且申请在印刷过程中不需要对印刷后的承印物不要进行过胶处理，减少环境受到污染，提高油墨印刷的环保性。印刷工艺中的印刷的方式可以采用凸板印刷、凹板印刷、平板印刷或孔板印刷；固化剂为，选用固化时间为5-10s，固化温度为60-80℃能够使印刷后的图案或文字固化，提高生产效率。
进一步地，上述的原料组成和原料的重量份范围均为本申请较佳原料组成和用量范围；其中，水性丙烯树脂乳液的固含量优选为34-36％，粘度为800-1500CPS，品牌：吉田，型号：E0503，PH值6-7；丙烯树脂的涂膜性能优异、耐光、耐热、耐过度烘烤、耐化学品性、耐腐蚀等，且具有良好的保光保色性，能够提高印刷图案的光泽度和光泽持久性，同时减少印刷图案出现腐蚀等现象，水性丙烯酸树脂包括丙烯酸树脂乳液、丙烯酸树脂水分散体(亦称水可稀释丙烯酸)及丙烯酸树脂水溶液。进一步地，水性丙烯树脂乳液主要是由油性烯类单体乳化在水中在水性自由基偶氮二异丁腈引发下合成的，而树脂水分散体则是通过自由基溶液聚合或逐步溶液聚合等不同的工艺合成的。
聚氨酯丙烯酸乳液是一款聚氨酯和苯丙杂化分散体，所选用的品牌为巴斯夫，其中，固含量优选为42-44％，PH值为8，粘度为180-220mPa.s；选用该聚氨酯丙烯酸乳液能给高复合强度，与色粉和耐磨保色填料的相容性好，优异的转移性和印刷适性，高复合强度(是指油墨印刷后得到的图案或文字与承印物具有较好的连接性，该图案或文字与承印物结合性强，不易剥离；简而言之具有较好黏附性)，配制的油墨具有良好的印刷适性，在不同的基材(承印物)具有良好的印刷效果，因此通过聚氨酯丙烯酸乳液用于印刷油墨，便于印刷油墨进行印刷，同时印刷图案不易脱落。
而耐磨保色填料具有较好的保色效果，进一步提高移印油墨的保色效果，使印刷后的图案或文字的色彩鲜明、保色持久，同时还可以提高图案或文字在承印物上的牢固性。扩散剂可以提高环保油墨原料***的分散性，同时便于印刷油墨进行印刷，提高印刷效果。
本申请通过水性丙烯酸树脂乳液、聚氨酯丙烯酸乳液、耐磨保色填料、扩散剂制得环保油墨，不仅进一步提高印刷的环保性，同时移印放的图案不容易脱落、色彩鲜艳、保色持久以及耐酸碱等等。
优选的，所述耐磨保色填料由耐磨填料以及连接保色料以重量份之比为1:3-5组成。
通过耐磨填料能够提高油墨的耐磨性，而连接保色料能够提高印刷油墨的稠度和粘接性，且印刷的图案具有较好的保色效果，
优选的，所述耐磨填料由以下重量份的原料制得：
白炭黑5-10份
贝壳粉3-8份
云母粉2-5份
偶联剂1.5-2.5份。
上述中的白炭黑为气相白炭黑，气相白炭黑是极其重要的纳米级无机原材料之一，具有比表面积大、表面吸附力强、表面能大、分散性能好、热阻等方面具有特异的性能，以其优越的稳定性、补强性、增稠性和触变性，进而能够均匀分散于印刷油墨中，使印刷得到的图案具有较好的耐磨性；而贝壳粉是由天然的贝壳为原料，含有95％的成分是碳酸钙，以及甲壳素，还有少量氨基酸和多糖物质，具有补强、抗菌、抑菌作用；云母粉云母粉是一种新型功能性绿色环保填料，独特的二维片状阻隔、屏蔽紫外光、化学结构的稳定性等功能有效地提高印刷图案的抗渗透性、耐候性、耐磨性及耐腐蚀性，另外，不含任何放射性元素，绿色环保；白炭黑、云母粉以及贝壳粉的粒径均为100-200目，通过白炭黑、云母粉以及贝壳粉复合使用，起到协同作用，进而能够增强印刷图案或文字的耐磨性，偶联剂能够起到“架桥”作用，提高白炭黑、云母粉以及贝壳粉在聚合物种的相容性，进一步怒提高印刷图案或文字的耐磨性。
优选的，所述连接保色料，由以下重量份的原料制得：
质量分数为1-3％的黄原胶母液15-20份
羧甲基纤维素钠0.5-1份
羟乙基纤维素0.5-0.8份
光稳定剂3-5份
水20-30份。
黄原胶母液是由黄原胶溶解于水中得到的，黄原胶是由糖类经黄单胞杆菌发酵，产生的胞外微生物多糖。由于它的大分子特殊结构和胶体特性，因此可作为稳定剂、凝胶增稠剂、浸润剂、膜成型剂等，因此本申请通过采用质量分数为1-3％黄原胶母液能够起到便于印刷图案的成型，提高印刷图案与承印物的结合性，防止印刷图案脱落，羧甲基纤维素纳可作为黏结剂；而羟乙基纤维素粘合作用，进而通过黄原胶母液、羧甲基纤维素钠、羟乙基纤维素复合使用，起到协同作用，进而增强印刷图案与承印物的牢固性。
一般地，印刷的图案或者文字，在高温下或者在紫外照射后下，就会印刷的图案或者文字的色彩暗淡(不明亮、哑光等)，因此本申请通过加入光稳定剂来减少印刷的图案或者文字对紫外光的吸收，防止有害的紫外光对于颜色的破坏，或削弱其对颜色的破坏，进一步提高印刷的图案或者文字光择持久性。
优选的，所述光稳定剂由以下步骤制得：
按照重量份计，称取1-2份光稳定剂1130、1-3份壳聚糖、5-10份的水，搅拌10-20min,得到光稳定剂。
上述制备方法，得到光稳定剂用于印刷油墨的紫外吸收作用，提高印刷后图案或文字的色彩和光泽持久性。
光稳定剂1130是一种用于涂料工业的苯并三氮唑类紫外光吸收剂，其中，20℃时动力学黏度7400mPa.s，20℃密度1.17g/cm3。
优选的，所述耐磨保色填料，由以下步骤制得：
耐磨填料的制备：按照重量份计，称取偶联剂1.5-2.5份水解0.5-1h，得到改性液，备用；再称取白炭黑5-10份、贝壳粉3-8份、云母粉2-5份进行球磨1-3h，得到混合料，将混合料分散于改性液中，搅拌10-30min，过滤，将滤渣进行烘干，得到耐磨填料，备用；
连接保色料：按照重量份计，称取水20-30份加热至45-55℃，依次加入光稳定剂3-5份、羧甲基纤维素钠0.5-1份、羟乙基纤维素0.5-0.8份、搅拌均匀，震动30-50min，再加入质量分数为1-3％的黄原胶母液15-20份搅拌均匀，得到连接保色料，备用；
耐磨保色填料制备：以重量份之比为1:3-5称取耐磨填料和连接保色料，搅拌均匀，得到耐磨保色填料。
优选的，所述扩散剂为聚乙二醇、平平加、水性分散剂SN-5040中的一种或多种。
其中水性分散剂SN-5040的品牌为中国台湾中亚，固体成分43％，编号1803；聚乙二醇的平均分子量为200-400；平平加的生产厂家南通界诺化工有限公司，型号O-30；采用聚乙二醇、平平加、水性分散剂SN-5040中的一种或者两种组成，都能够使印刷油墨具有较好的扩散效果，提高印刷的适应性。
优选的，所述色粉为银粉、铁红、氧化铁黄、炭黑、酞菁蓝和酞菁绿中的一种。
优选的，所述环保油墨，由以下步骤制得：
按照重量份计，以重量份之比3-5：1水性丙烯酸树脂乳液、聚氨酯丙烯酸乳液，搅拌均匀，得到水性油墨；称取水性油墨80-100份、耐磨保色填料25-35份、扩散剂0.5-1份，混合均匀，加热至95-105℃，搅拌1-2h，得到环保油墨。
上述的制备方法具有操作简单，生产效率高，并且得到的环保油墨制得印刷油墨用于印刷，具有较好的印刷效果，使得印刷制品具有较好的光泽、光泽持久、耐磨以及耐溶剂等。
第二方面，本申请提供一种印刷油墨，采用如下的技术方案：
水性丙烯酸树脂乳液72份
聚氨酯丙烯酸乳液18份
耐磨保色填料30份
固化剂0.2份
扩散剂0.2份
色粉10份
水40份。
上述印刷油墨的原料和原料的重量份为本申请较佳选择，选用以上重量份的原料得到的印刷油墨具有较好的印刷效果，并且印刷后的图案或文字不易脱落、光泽度较好、保色较持久、耐酸碱较好等。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、由于本申请采用水性丙烯酸树脂乳液、聚氨酯丙烯酸乳液、耐磨保色填料、扩散剂制得环保油墨，不仅提高印刷的环保性，同时移印放的图案不容易脱落、色彩鲜艳、保色持久以及耐酸碱等，同时通过本申请的印刷工艺，不仅操作简单、生产效率高，而且印刷过程中不需要对印刷后的图案或文字进行过胶处理，减少环境受到污染，提高油墨印刷的环保性。
2、本申请中优选采用本申请通过黄原胶母液、羧甲基纤维素钠、羟乙基纤维素复合使用来使印刷油墨印刷的图案或文字稳定黏附在承印物上，这样即使不对印刷的图案或文字进行过胶，也能减少印刷的图案或文字脱落，同时加入的光稳定剂能够提高印刷油墨对紫外光的吸收，同时也提高印刷的图案或文字对紫外光的吸收，减少印刷后的图案或文字的颜色变暗，提高颜色的持久性。
具体实施方式
以下制备例和实施例对本申请作进一步详细说明。
光稳定剂的制备例
制备例1
一种光稳定剂，由以下步骤制得：
步骤1：称取1Kg光稳定剂1130、1Kg壳聚糖、5Kg的水，搅拌10min,得到光稳定剂。
制备例2-3
制备例2-3与制备例1的不同之处在于：原料的用量和工艺参数不同，具体如表1所示；
表1制备例1-3的原料的用量(Kg)和工艺参数
原料/工艺参数 制备例1 制备例2 制备例3
光稳定剂1130 1 1.5 2
壳聚糖 1 2 3
水 5 8 10
搅拌时间(min) 10 15 20
耐磨保色填料的制备例
制备例4
一种耐磨保色填料，由以下步骤制得：
耐磨填料的制备：按照重量份计，称取偶联剂1.5-2.5份水解0.5-1h，得到改性液，备用；再称取白炭黑5-10份、贝壳粉3-8份、云母粉2-5份进行球磨1-3h，得到混合料，将混合料分散于改性液中，搅拌10-30min，过滤，将滤渣进行烘干，得到耐磨填料，备用；
连接保色料：按照重量份计，称取水20-30份加热至45-55℃，依次加入光稳定剂3-5份、羧甲基纤维素钠0.5-1份、羟乙基纤维素0.5-0.8份、搅拌均匀，震动30-50min，再加入质量分数为1-3％的黄原胶母液15-20份搅拌均匀，得到连接保色料，备用；
耐磨保色填料制备：以重量份之比为1:3-5称取耐磨填料和连接保色料，搅拌均匀，得到耐磨保色填料。
制备例5-6
制备例5-6与制备例4得不同之处在于：原料的用量和工艺参数不同，具体如表2所示；
表2制备例4-6的原料用量(Kg)和工艺参数
制备对比例
制备对比例1
制备对比例1与制备例4的不同之处在于：黄原胶母液等量替换成水。
制备对比例2
制备对比例2与制备例4的不同之处在于：羟乙基纤维素等量替换成水。
制备对比例3
制备对比例3与制备例4的不同之处在于：光稳定剂等量替换成水。
制备对比例4
制备对比例4与制备例4的不同之处在于：贝壳粉等量替换成白炭黑。
印刷油墨的制备例
制备例7
一种印刷油墨，由以下步骤制得：
以重量份之比3-5：1水性丙烯酸树脂乳液、聚氨酯丙烯酸乳液，搅拌均匀，得到水性油墨；称取水性油墨80-100份、制备例4耐磨保色填料25-35份、扩散剂0.5-1份，混合均匀，加热至95-105℃，搅拌1-2h，得到环保油墨。
制备例7-9
制备例7-9与制备例1的不同之处在于：原料的用量、搅拌时间、加热温度的不同，具体如表3所示；
表3制备例7-9的原料用量(Kg)、搅拌时间、加热温度
制备例10-13
制备例10-13与制备例1的不同之处在于：耐磨保色填料的来源不同，具体如表4所示；
表4制备例7-13耐磨保色填料的来源
制备例 耐磨保色填料的来源
制备例7 制备例4
制备例8 制备例5
制备例9 制备例6
制备例10 制备对比例1
制备例11 制备对比例2
制备例12 制备对比例3
制备例13 制备对比例4
制备对比例
制备对比例5
制备对比例5与制备例7的不同之处在于：聚氨酯丙烯酸乳液等量替换成水性丙烯酸树脂乳液。
制备对比例6
制备对比例6与制备例7的不同之处在于：耐磨保色填料等量替换成水性丙烯酸树脂乳液。
实施例1
一种环保印刷油墨的印刷工艺，包括以下步骤：
称取0.1Kg固化剂、10Kg铁红、100Kg制得例7得到的环保油墨以及35Kg水，放入油墨搅拌罐中进行混合均匀，得到印刷油墨；将印刷油墨印刷在承印物上，固化，固化时间为5s，固化温度为60℃，实现印刷油墨印刷，得到印刷品。
实施例2-3
实施例2-3与实施例1的不同之处在于：原料的用量、环保油墨的来源、固化时间、固化温度的不同，具体如表5所示；
表5实施例1-3的原料的用量、环保油墨的来源、固化时间、固化温度
实施例4-8
实施例4-8与实施例1的不同之处在于：环保油墨的来源不同，具体如表6所示；
表6实施例1-8环保油墨的来源
对比例
对比例1
对比例1与实施例1的不同之处在于：将印刷油墨印刷后的图案或者文字，进一步过胶，具体本步骤如下：将PVC(透明级；品牌：亚庆塑料)加热至135℃熔融，得到胶液，将胶液涂布于图案或者文字上，涂布量为30g/m2,常温冷却，固化，得到过胶的印刷产品。
对比例2
对比例2与实施例1的不同之处在于：环保油墨采用制备对比例6的油墨。
对比例3
对比例3与实施例1的不同之处在于：印刷油墨采用温州灏瑞印刷材料有限公司生产的油墨，粘度200-280PCS。
性能检测试验
1、光泽度
参考GB/T 9754-2007采用光泽度检测仪(型号：HG268)将实施例1-8和制备例1-3得到的印刷品进行检测光泽度，记为A1，检测角度为60°；再将实施例1-8和制备例1-3得到的印刷品放入80℃的烘箱中4h，再检测光泽度，记为A2。
2、耐水性
将实施例1-8和制备例1-3得到的印刷品，浸没于50℃的水中4h，观察图案，若出现起皮或脱落的现象，为不合格，不出现起皮或脱落的现象为合格。
3、耐酒精性
将实施例1-8和制备例1-3得到的印刷品，耐酒精性，用质量分数为99％的酒精进行来回擦拭5次，观察是否褪色，当出现褪色为不合格，不褪色为合格；
4、耐摩擦性
采用油墨耐磨测试仪(型号：RT-01；测试方法为干磨擦；参考ASTM D5264-98(2004)用苏瑟兰德摩擦试验机对印刷材料抗磨性的标准试验方法)将实施例1-8和制备例1-3得到的印刷品进行耐磨性检测，用5N的力橡皮来回擦拭，当出现透底或磨损为不合格，未出现磨损或透底为合格；
表7实施例1-8和制备例1-3实验数据
结合实施例1和对比例1-3并结合表7可以看出，对比例1对本申请实施例1制备的印刷制品进一步过胶，其过胶后的光泽度并未提高太多，说明本申请印刷的油墨具有较好的光泽，而对比例1的印刷品放入烘箱中进行光泽度明显降低很多(对比例1烘箱烘烤后光泽度从95.5％降低至92.3％，降低了3.2％；而实施例1烘箱烘烤后光泽度从95.3％降低至94.5％，降低了0.8％)，可见实施例1在高温烘烤下能够减少光泽度降低，说明本申请的印刷油墨能够保持光泽持久；对比例2中采用制备对比例6的油墨，而制备对比例6的油墨中不含有耐磨保色填料，进而使得印刷品的光泽度、耐磨性、耐溶剂性以及耐水性等降低，同时烘箱烘烤后光泽度从90.3％降低至75.2％，降低了25.1％，光泽度如此大幅度的降低，说明耐磨保色填料的加入能够起到较好的保色作用和提高光泽度；而对比例3中采用市售的油墨，得到的印刷制品的光泽度明显较差，并且不耐磨、不耐溶剂、不耐水等，同时保色效果也没有本申请的好。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (2)

1.一种环保印刷油墨的印刷工艺，其特征在于，包括以下步骤：
按照重量份计，称取0.1-0.3份固化剂、5-15份色粉、100-120份环保油墨以及35-45份水，混合均匀，得到印刷油墨；将印刷油墨印刷在承印物上，固化，固化时间为5-10s，固化温度为60-80℃，实现印刷油墨印刷，得到印刷品；
所述环保油墨，包括以下重量份的原料组成：
水性油墨：80-100份
耐磨保色填料：25-35份
扩散剂：0.5-1份；
所述水性油墨由水性丙烯酸树脂乳液、聚氨酯丙烯酸乳液以重量份之比3-5：1组成；
所述耐磨保色填料由耐磨填料以及连接保色料以重量份之比为1:3-5组成；
所述耐磨填料由以下重量份的原料制得：
白炭黑5-10份
贝壳粉3-8份
云母粉2-5份
偶联剂1.5-2.5份；
所述连接保色料，由以下重量份的原料制得：
质量分数为1-3%的黄原胶母液15-20份
羧甲基纤维素钠0.5-1份
羟乙基纤维素0.5-0.8份
光稳定剂3-5份
水20-30份；
所述光稳定剂由以下步骤制得：
按照重量份计，称取1-2份光稳定剂1130、1-3份壳聚糖、5-10份的水，搅拌10-20min，得到光稳定剂；
所述耐磨保色填料，由以下步骤制得：
耐磨填料的制备：按照重量份计，称取偶联剂1.5-2.5份水解0.5-1h，得到改性液，备用；再称取白炭黑5-10份、贝壳粉3-8份、云母粉2-5份进行球磨1-3h，得到混合料，将混合料分散于改性液中，搅拌10-30min，过滤，将滤渣进行烘干，得到耐磨填料，备用；
连接保色料：按照重量份计，称取水20-30份加热至45-55℃，依次加入光稳定剂3-5份、羧甲基纤维素钠0.5-1份、羟乙基纤维素0.5-0.8份、搅拌均匀，震动30-50min，再加入质量分数为1-3%的黄原胶母液15-20份搅拌均匀，得到连接保色料，备用；
耐磨保色填料制备：以重量份之比为1:3-5称取耐磨填料和连接保色料，搅拌均匀，得到耐磨保色填料；
所述扩散剂为聚乙二醇、平平加、水性分散剂SN-5040中的一种或多种；
所述色粉为银粉、铁红、氧化铁黄、炭黑、酞菁蓝和酞菁绿中的一种；
所述环保油墨，由以下步骤制得：
按照重量份计，以重量份之比3-5：1水性丙烯酸树脂乳液、聚氨酯丙烯酸乳液，搅拌均匀，得到水性油墨；称取水性油墨80-100份、耐磨保色填料25-35份、扩散剂0.5-1份，混合均匀，加热至95-105℃，搅拌1-2h，得到环保油墨。
2.一种如权利要求1所述的印刷油墨，其特征在于，由以下重量份的原料制得：
水性丙烯酸树脂乳液72份
聚氨酯丙烯酸乳液18份
耐磨保色填料30份
固化剂0.2份
扩散剂0.2份
色粉10份
水40份。
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