CN108641472A - 通用型塑料凹版印刷用水性油墨及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种通用型塑料表面凹版印刷用水性油墨的制备方法，其组分如下：水性树脂连结料44％‑80％，去离子水10％‑45％，无水乙醇1％‑10％，颜料3％‑30％，润湿分散剂0.1％‑3％，流平剂1％‑6％，成膜助剂1％‑10％，表面活性剂0.1％‑2％，调节剂0.1％‑5％，水性消泡剂0.01％‑3％，抗紫外剂0.01％‑3以上组分之和为100％。本次发明的油墨适用于BOPP、OPP、PE、PET、PA等多种塑料薄膜凹版印刷，具有环保、无污染、干燥速度快等优势。

Description

通用型塑料凹版印刷用水性油墨及制备方法

技术领域

本发明属于油墨领域，涉及一种塑料凹版印刷用油墨，尤其一种通用型塑料凹版印刷用水性油墨及制备方法。

背景技术

随着人们对食品安全和环保意识的增强，国家在食品安全和卫生法等方面的完善，研发和推广塑料水性凹版印刷油墨替代溶剂型油墨已经成为新的趋势。

传统塑料凹版溶剂型油墨主要成分以有机溶剂为主，其VOC排放量大，对人体健康和环境造成不利的影响。水性油墨主要是由水性树脂、颜料、去离子水、分散剂等助剂配制而成的一种新型安全环保类油墨。与传统溶剂型油墨相比，水性油墨具有安全环保、无毒无害、不燃不爆、几乎不含VOC等优点。

水性油墨因其优良的环保性能，可以解决当前包装与印刷行业所存在的排放与污染问题，受到了越来越多的关注，成为了今后研究的主要对象，同时，它的使用也必将替代传统的溶剂型油墨。我国已明确将水性油墨及其相关原材料列为了今后发展研究的重点和油墨行业发展的主要方向。

根据检索，发现如下与本申请相关的专利文献，具体公开内容如下：

1、一种水性油墨的凹版印刷工艺(CN106956528A)，该工艺采用激光电雕的凹版版辊，设置版辊的网线为80-110线，针角为130-150度，设置版辊印刷过程的层次版深度为24-28u，实地专色版深度为28-34u。

2、一种塑料薄膜水性凹版印刷油墨(CN101029194B)，利用碱溶性树脂经胺化成为水溶性树脂液作为颜料的研磨分散介质制备色浆，所制成的色浆与Tg值 -16℃～37℃丙烯酸酯共聚物乳液、Tg值50℃～100℃丙烯酸酯共聚物乳液、硅改性丙烯酯共聚物乳液及助剂混和均匀，制得各组份彼此相溶的水性凹版印刷油墨。

上述专利没有采用本发明中的混合水性树脂连结料，与本发明获得的技术效果不同，不影响本发明的新颖性和创造性。

发明内容

本发明针对现有技术的不足之处。提供一种通用型塑料凹版印刷用水性油墨及制备方法，本油墨适用于BOPP、OPP、PE、PET、PA等多种塑料薄膜凹版印刷，具有环保、无污染、干燥速度快等优势。

本发明提供以下技术方案：

一种通用型塑料凹版印刷用水性油墨，按质量百分比有以下原料的有效组分组成：

所述水性UV树脂连接料包括环氧/有机硅改性水性聚氨酯丙烯酸树脂、纳米改性水性丙烯酸树脂、含氟超支化水性聚氨酯丙烯酸酯树脂，按照树脂总质量配比为，环氧/有机硅改性水性聚氨酯丙烯酸树脂为15％-35％，纳米改性水性丙烯酸树脂为23％-60％、含氟超支化水性聚氨酯丙烯酸酯树脂为25％-56％。

而且，所述分散剂为：BYK190、BYK193、BYK198种分散剂进行协同分散，平均粒径小于0.6μm。

而且，所用颜料为：酞菁蓝、立索尔红、柠檬黄、二氧化钛或炭黑；成膜助剂为：乙二醇丁醚。

而且，所述流平剂为：2-[2-(2-丁氧基乙氧基)乙氧基]乙醇。

而且，所述调节剂为：聚醚改性硅氧烷混合物。

而且，所述水性消泡剂组分为：2-氨基-2-甲基-1-丙醇和2-甲基-2-甲氨基 -1-丙醇。

而且，所述抗紫外剂为紫外吸收剂UV3860(德国毕克)和纳米二氧化钛功能性助剂。

而且，所述所述表面活性剂为硅氧烷或聚硅烷混合物。

一种通用型塑料凹版印刷用水性油墨的制备方法，其特征在于：步骤如下

(1)按照配方将水性聚氨酯树脂丙烯酸树脂、去离子水、无水乙醇、颜料、润湿分散剂、流平剂、成膜助剂、表面活性剂、调节剂和水性消泡剂等按照配方进行称取；

(2)在烧杯中加入称量好的水性聚氨酯树脂丙烯酸树脂、去离子水、无水乙醇、颜料、润湿分散剂和消泡剂等助剂，在数显电动搅拌机下进行预分散5-30min，转速1200-4000r/min；

(3)研磨分散是将润湿分散的半成品加入到立式砂磨机中行研磨分散，加入锆珠进行研磨，油墨和锆珠的质量百分比例为100％-300％，且直径0.5mm锆珠和直径1mm锆珠的质量百分比为50％-200％；转速3500-5500r/min,研磨时间分别为：蓝色油墨研磨3-7h、红色油墨研磨2-8h、黄色油墨研磨2-6h、白色油墨研磨 3-9h、黑色油墨研磨3-9h；

(4)采用200-400目聚酯网进行过滤并罐装。

所述环氧/有机硅改性水性聚氨酯丙烯酸树脂，乳液固含量(％)：30±1粘度(mPa.s/25℃)：200-400pH值(1/10)：7-8,胶膜技术性能指标：100％拉伸膜量(MPa)：10～12抗张强度(MPa)：≥40断裂伸长率(％)：≥500吸水率(％)：≤10脆折温度(℃)：≤-35热变形温度(℃)：≥140。推荐使用产自安庆市德诚化工有限公司，型号PUD-A303F。

所述纳米改性水性丙烯酸树脂固含，％：40±1，粘度(mPa·s，25℃)：10-200， pH值：7.0-9.0，MFFT(℃)：44，推荐使用：万华化学股份有限公司，烟台，型号6318；

所述含氟超支化水性聚氨酯丙烯酸酯树脂由脂肪族异氰酸酯与特种聚醚多元醇共聚而成的水分散体，成膜透明光亮、滑爽，与同类树脂相比显现出相当优异的伸长率、抗水解性、耐侯性、耐水性、耐低温等性能，粘度(mPa.s):50-150；酸碱度：7-8；固体量：35±1％；离子性：阴离子；伸长率：600％，推荐使用泰兴市中纺助剂厂，型号PU186-2耐强碱高弹水性聚氨酯树脂。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本次发明的油墨适用于BOPP、OPP、PE、PET、PA等多种塑料薄膜凹版印刷，具有环保、无污染、干燥速度快等优势。

根据实验检测，水性UV油墨粘度的测量使用涂4号杯按照国标 GB/T13217.4-1991进行测量，粘度为27s。室温下将打印好的色样在75℃左右热风下进行热风干燥，时间为7s。附着牢度的测定参照国标GBT13217.7-2009 在室温下使用3M胶带黏粘撕裂附着牢固度达到95％以上。

附图说明

图1蓝色油墨粒径分布图。

图2红色油墨粒径分布图。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

本发明提供的通用型塑料凹版印刷用水性油墨的成分及百分含量如下：

抗紫外剂0.01％-3％，以上组分之和为100％。

所述水性UV树脂连接料包括环氧/有机硅改性水性聚氨酯丙烯酸树脂、纳米改性水性丙烯酸树脂、含氟超支化水性聚氨酯丙烯酸酯树脂，按照树脂总质量配比为，环氧/有机硅改性水性聚氨酯丙烯酸树脂为15％-35％，纳米改性水性丙烯酸树脂为23％-60％、含氟超支化水性聚氨酯丙烯酸酯树脂为25％-56％。

所述环氧/有机硅改性水性聚氨酯丙烯酸树脂，乳液固含量(％)：30±1粘度(mPa.s/25℃)：200-400pH值(1/10)：7-8,胶膜技术性能指标：100％拉伸膜量(MPa)：10～12抗张强度(MPa)：≥40断裂伸长率(％)：≥500吸水率(％)：≤10脆折温度(℃)：≤-35热变形温度(℃)：≥140。推荐使用产自安庆市德诚化工有限公司，型号PUD-A303F。

所述纳米改性水性丙烯酸树脂固含，％：40±1，粘度(mPa·s，25℃)：10-200， pH值：7.0-9.0，MFFT(℃)：44，推荐使用：万华化学股份有限公司，烟台，型号6318；

所述含氟超支化水性聚氨酯丙烯酸酯树脂由脂肪族异氰酸酯与特种聚醚多元醇共聚而成的水分散体，成膜透明光亮、滑爽，与同类树脂相比显现出相当优异的伸长率、抗水解性、耐侯性、耐水性、耐低温等性能，粘度(mPa.s):50-150；酸碱度：7-8；固体量：35±1％；离子性：阴离子；伸长率：600％，推荐使用泰兴市中纺助剂厂，型号PU186-2耐强碱高弹水性聚氨酯树脂。

所述颜料为：酞菁蓝、立索尔红、柠檬黄、二氧化钛或炭黑。

所述润湿分散剂为：BYK190、BYK193、BYK198。

所述流平剂为：2-[2-(2-丁氧基乙氧基)乙氧基]乙醇。

所述成膜助剂为：乙二醇丁醚。

所述表面活性剂为：硅氧烷和聚硅烷混合物。

所述调节剂为：聚醚改性硅氧烷混合物。

所述水性消泡剂组分为：2-氨基-2-甲基-1-丙醇和2-甲基-2-甲氨基-1-丙醇。

所述抗紫外剂为紫外吸收剂UV3860和纳米二氧化钛功能性助剂，能够赋予油墨在BOPP、OPP、PE、PET等薄膜材料表面获得优越的凹耐紫外老化的高耐抗性能。

所述水性树脂连结料、去离子水、无水乙醇、颜料、润湿分散剂、流平剂、成膜助剂、表面活性剂、调节剂、水性消泡剂和抗紫外剂等助剂按照配方称取配料如表1所示。

表1 一种通用型塑料凹版水性油墨配方

本发明提供的通用型塑料凹版印刷用水性油墨的制备方法如下：

⑴首先按照配方将水性聚氨酯树脂丙烯酸树脂、去离子水、无水乙醇、颜料、润湿分散剂、流平剂、成膜助剂、表面活性剂、调节剂和水性消泡剂等按照配方进行称取，具体用量见表1。

⑵然后在烧杯中加入称量好的水性聚氨酯树脂丙烯酸树脂、去离子水、无水乙醇、颜料、润湿分散剂和消泡剂等助剂，在数显电动搅拌机下进行预分散 5-30min，转速1200-4000r/min。

⑶研磨分散是将润湿分散的半成品加入到立式砂磨机中行研磨分散，加入锆珠进行研磨，油墨和锆珠的质量百分比例为100％-300％，且直径0.5mm锆珠和直径1mm锆珠的质量百分比为50％-200％；转速3500-5500r/min,研磨时间分别为：蓝色油墨研磨3-7h、红色油墨研磨2-8h、黄色油墨研磨2-6h、白色油墨研磨 3-9h、黑色油墨研磨3-9h。

⑷最后采用200-400目聚酯网进行过滤并罐装。

⑸油墨性能检测：油墨性能检测包括油墨粒径、干燥速度、油墨粘度。

⑹印刷打样和质量评价：印刷打样指使用IGT F1印刷适性仪打印出印刷色样，印刷质量检测是指对油墨色密度、油墨附着牢固性进行测量检验。

⑺调整：调整是指根据油墨性能参数及印刷性能检测指标，对油墨配方和工艺条件进行优化改善。

所述水性UV树脂连接料包括环氧/有机硅改性水性聚氨酯丙烯酸树脂(安庆市德诚化工有限公司，型号PUD-303F)

所述纳米改性水性丙烯酸树脂为万华化学股份有限公司，烟台，型号 Cryso6318)

所述含氟超支化水性聚氨酯丙烯酸酯树脂为泰兴市中纺助剂厂，型号 PU186-2。

为了详细说明本发明的效果，提供以下具体的实施例。

实施例1

(1)配料

按照油墨配方对水性聚氨酯树脂丙烯酸树脂、去离子水、无水乙醇、酞菁蓝、润湿分散剂、消泡剂等进行称取，具体用量见表2所示。

表2蓝色塑料凹版水性油墨配方

其中水性树脂连结料为：环氧/有机硅改性水性聚氨酯丙烯酸树脂16％、纳米改性水性丙烯酸树脂30％、含氟超支化水性聚氨酯丙烯酸酯树脂54％混合加入。

(2)润湿分散。

采用数显电动搅拌机将称取药品进行润湿分散，分散条件为分散时间15min，转速2600r/min。

(3)研磨分散

将润湿分散好的油墨半成品，加入立式磨砂机中，然后按照油墨与锆珠质量百分比为200％，在搅拌过程中添加锆珠，且直径0.5mm锆珠和直径1mm锆珠的质量百分比为150％，研磨5h。

(4)过滤

使用280目聚酯网过滤得到油墨，并罐装。

(5)油墨性能检测

①油墨粒径测量

将油墨成品通过Malvern Mastersizer 3000E系列激光粒度仪测量其粒径大小和分布用于表征油墨分散性能，分布图如图1所示。

②油墨黏度测量

油墨的粘度特性，是决定了油墨质量好坏的关键，也在一定程度上影响了油墨的流动性，进而影响到油墨的渗透作用。水性UV油墨粘度的测量使用涂4号杯按照国标GB/T13217.4-1991进行测量，粘度为28s。

③干燥速度

室温下将打印好的色样在75℃左右热风下进行热风干燥，时间为8s。

(6)印刷打样和质量评价

①色密度检测

使用爱丽色分光密度仪X-rite528对不同深度色块的色密度进行测量，并记录数据，如表3。

表3蓝色油墨不同网孔深度色密度

②附着牢固检测

附着牢度的测定参照国标GBT13217.7-2009在室温下使用3M胶带黏粘撕裂附着牢固度达到95％以上。

(7)调整

所述调整是指根据油墨性能参数及印刷性能检测指标，对油墨配方和工艺条件进行优化改善。

实施例2

(1)配料

按照油墨配方对水性聚氨酯丙烯酸树脂、去离子水、无水乙醇、立索尔红、润湿分散剂、流平剂、成膜助剂、表面活性剂、调节剂和水性消泡剂等，进行称取，具体用量见表4。

表4红色塑料凹版水性油墨配方

其中水性树脂连结料为：环氧/有机硅改性水性聚氨酯丙烯酸树脂16％、纳米改性水性丙烯酸树脂30％、含氟超支化水性聚氨酯丙烯酸酯树脂54％混合加入。

(2)润湿分散

采用数显电动搅拌机将称取药品进行润湿分散，分散条件为分散时间15min，转速2600r/min。

(3)研磨分散

将润湿分散好的油墨半成品，加入立式磨砂机中，然后按照油墨与锆珠质量百分比为200％，再搅拌过程中添加锆珠，且直径0.5mm锆珠和直径1mm锆珠的质量百分比为150％，研磨时间3h。

(4)过滤

使用280目聚酯网过滤得到油墨，并罐装。

(5)油墨性能检测

①油墨粒径测量

将油墨成品通过Malvern Mastersizer 3000E系列激光粒度仪测量其粒径大小和分布用于表征油墨分散性能，分布图如图2所示。

②油墨黏度测量

油墨的粘度特性，是决定了油墨质量好坏的关键，也在一定程度上影响了油墨的流动性，进而影响到油墨的渗透作用。水性UV油墨粘度的测量使用涂4号杯按照国标GB/T13217.4-1991进行测量，粘度为27s。

③干燥速度

室温下将打印好的色样在75℃左右热风下进行热风干燥，时间为7s。

(6)印刷打样和质量评价

①色密度检测

使用爱丽色分光密度仪X-rite528对不同深度色块的色密度进行测量，以此记录数据如表5所示。

表5红色油墨不同网孔深度色密度

②附着牢固检测

附着牢度的测定参照国标GBT13217.7-2009在室温下使用3M胶带黏粘撕裂附着牢固度达到95％以上。

(7)调整

所述调整是指根据油墨性能参数及印刷性能检测指标，对油墨配方和工艺条件进行优化改善。

Claims (9)

1.一种通用型塑料凹版印刷用水性油墨，其特征在于：按质量百分比有以下原料的有效组分组成：

所述水性UV树脂连接料包括环氧/有机硅改性水性聚氨酯丙烯酸树脂、纳米改性水性丙烯酸树脂、含氟超支化水性聚氨酯丙烯酸酯树脂，按照树脂总质量配比为，环氧/有机硅改性水性聚氨酯丙烯酸树脂为15％-35％，纳米改性水性丙烯酸树脂为23％-60％、含氟超支化水性聚氨酯丙烯酸酯树脂为25％-56％。

2.根据权利要求书1所述的通用型塑料凹版印刷用水性油墨，其特征在于：所述分散剂为：BYK190、BYK193、BYK198种分散剂进行协同分散，平均粒径小于0.6μm。

3.根据权利要求书1所述的通用型塑料凹版印刷用水性油墨，其特征在于：所用颜料为：酞菁蓝、立索尔红、柠檬黄、二氧化钛或炭黑；成膜助剂为：乙二醇丁醚。

4.根据权利要求书1所述的通用型塑料凹版印刷用水性油墨，其特征在于：所述流平剂为：2-[2-(2-丁氧基乙氧基)乙氧基]乙醇。

5.根据权利要求书1所述的通用型塑料凹版印刷用水性油墨，其特征在于所述调节剂为：聚醚改性硅氧烷混合物。

6.根据权利要求书1所述的通用型塑料凹版印刷用水性油墨，其特征在于：所述水性消泡剂组分为：2-氨基-2-甲基-1-丙醇和2-甲基-2-甲氨基-1-丙醇。

7.根据权利要求书1所述的通用型塑料凹版印刷用水性油墨，其特征在于：所述抗紫外剂为紫外吸收剂UV3860(德国毕克)和纳米二氧化钛功能性助剂。

8.根据权利要求书1所述的通用型塑料凹版印刷用水性油墨，其特征在于：所述所述表面活性剂为硅氧烷或聚硅烷混合物。

9.一种如权利要求1所述的通用型塑料凹版印刷用水性油墨的制备方法，其特征在于：步骤如下

(1)按照配方将水性聚氨酯树脂丙烯酸树脂、去离子水、无水乙醇、颜料、润湿分散剂、流平剂、成膜助剂、表面活性剂、调节剂和水性消泡剂等按照配方进行称取；

(2)在烧杯中加入称量好的水性聚氨酯树脂丙烯酸树脂、去离子水、无水乙醇、颜料、润湿分散剂和消泡剂等助剂，在数显电动搅拌机下进行预分散5-30min，转速1200-4000r/min；

(3)研磨分散是将润湿分散的半成品加入到立式砂磨机中行研磨分散，加入锆珠进行研磨，油墨和锆珠的质量百分比例为100％-300％，且直径0.5mm锆珠和直径1mm锆珠的质量百分比为50％-200％；转速3500-5500r/min,研磨时间分别为：蓝色油墨研磨3-7h、红色油墨研磨2-8h、黄色油墨研磨2-6h、白色油墨研磨3-9h、黑色油墨研磨3-9h；

(4)采用200-400目聚酯网进行过滤并罐装。