純水型塑料凹印白油墨及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種純水型塑料凹印白油墨及其制備方法，屬于包裝印刷【技術(shù)領(lǐng)域】。該油墨包括如下的組成和重量配比：基墨55～59份、調(diào)稀樹脂20～26份、去離子水10～14份和聚乙烯醇水溶液7～9份；其中，基墨的組成和重量配比為：鈦白粉45～49份、水性丙烯酸樹脂20～25份、去離子水24～29份、消泡劑0.5～1.5份、分散劑1～2份和表面活性劑1～2份；聚乙烯醇水溶液的組成和重量配比為：聚乙烯醇5～10份、去離子水90～95份。本發(fā)明油墨的生產(chǎn)工藝簡單，附著力好，干燥速度快，流平性好，印刷速度范圍為100～200m/min，印刷適性和印刷性能良好；而且成本低，減少了對大氣環(huán)境的污染，安全環(huán)保。
【專利說明】純水型塑料凹印白油墨及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種純水型塑料凹印白油墨及其制備方法，該油墨為凹版印刷油墨， 屬于包裝印刷【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002] 目前用凹版印刷方式印刷塑料薄膜的油墨為溶劑型油墨，由于溶劑型油墨含有揮 發(fā)性有機(jī)溶劑，在油墨生產(chǎn)和印刷過程中會(huì)對大氣環(huán)境造成污染，存在易燃易爆的隱患，對 油墨生產(chǎn)人員和印刷機(jī)操作人員的健康有不良影響，并會(huì)對包裝商品造成污染，尤其是食 品藥品包裝、兒童玩具等。
[0003] 純水型油墨所用溶劑為水，由于其不含有揮發(fā)性溶劑，減少對環(huán)境造成污染，改善 了工作環(huán)境，完全消除了溶劑油墨中的有毒有害物質(zhì)，消除了溶劑油墨對包裝商品的污染， 是一種"綠色"環(huán)保油墨。采用純水型油墨印刷塑料薄膜，環(huán)保安全，油墨的附著力好，干燥 速度快，印刷質(zhì)量好，成本較低。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明提供了一種純水型塑料凹印白油墨及其制備方法，該油墨安全、無毒、衛(wèi) 生、環(huán)保。純水型塑料凹印白油墨采用凹版印刷方式，可用于BOPP、PET等塑料薄膜的里印 和表印。油墨的附著力好，干燥速度快，印刷質(zhì)量好且生產(chǎn)成本較低。安全指標(biāo)VOC檢測符 合國標(biāo)GB/T 26395-2011，重金屬檢測符合EN71-3,可滿足食品安全衛(wèi)生的標(biāo)準(zhǔn)。可替代溶 劑型油墨用于塑料薄膜印刷。
[0005] 為了達(dá)到以上目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：
[0006] -種純水型塑料凹印白油墨，由鈦白粉、樹脂、去離子水、助劑混合制備得到，其包 括如下的組成和重量配比：基墨55?59份、調(diào)稀樹脂20?26份、去離子水10?14份和 聚乙烯醇水溶液7?9份；其中，基墨的組成和重量配比為：鈦白粉45?49份、水性丙烯 酸樹脂20?25份、去離子水24?29份、消泡劑0. 5?1. 5份、分散劑1?2份和表面活 性劑1?2份；其中聚乙烯醇水溶液的組成和重量配比為：聚乙烯醇5?10份、去離子水 90?95份。
[0007] 優(yōu)選的，油墨的組成和重量配比為：基墨56?58份、調(diào)稀樹脂22?24份、去離子 水11?14份和聚乙烯醇水溶液7?8份；其中，基墨的組成和重量配比為：鈦白粉46?48 份、水性丙烯酸樹脂22?24份、去離子水25?27份、消泡劑0. 7?1. 3份、分散劑1. 3? 1. 7份和表面活性劑1. 4?1. 6份；其中聚乙烯醇水溶液的組成和重量配比為：聚乙烯醇 7?9份、去尚子水91?93份。
[0008] 采用的鈦白粉具有顆粒細(xì)、遮蓋力大，消色力高，耐酸堿、耐光耐熱，不易泛黃，親 水性好的特點(diǎn)。
[0009] 所述的水性丙烯酸樹脂對鈦白粉顏料的潤濕性好，在水中的分散性好；所述的水 性丙烯酸樹脂可選用天津阿托茲公司生產(chǎn)的AZR樹脂，對顏料的潤濕性好，在水中的分散 性好，耐磨性好，流動(dòng)性好，可防止油墨的絮凝沉降。
[0010] 所述的調(diào)稀樹脂成膜性好，所述的調(diào)稀樹脂可選擇東方亞科力公司生產(chǎn)的s-2919 樹脂（水性丙烯酸樹脂）。該樹脂通過改性處理，有很好的成膜性能，使用含有s-2919樹脂 的油墨在塑料上印刷，能顯著的提高油墨的干燥速度和附著牢度。
[0011] 所述的消泡劑為聚醚矽氧烷共聚合物。
[0012] 所述的分散劑為兩種，一種是含顏料親和基團(tuán)的共聚物水溶液，濃度即活性物含 量為40重量％，另一種是表面活性劑與含顏料親和基團(tuán)的聚合物的混合物的水溶液，濃度 即活性物含量為35重量％。不同的分散劑對鈦白粉的吸附作用是不同的，同時(shí)使用這兩種 分散劑，具有增效作用，使體系同時(shí)形成電荷作用和空間位阻作用，防止鈦白粉絮凝沉降， 使分散體系更穩(wěn)定。
[0013] 所述的表面活性劑為兩種，一種是聚硅氧烷-聚醚共聚物，另一種是矽氧烷雙效 界面活性劑。水性油墨的表面張力較高，而基材塑料的表面張力遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于水性油墨的表面 張力，若要油墨很好的鋪展到塑料上，必須使油墨的表面張力低于塑料的表面張力。使用這 兩種表面活性劑產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，使其成為高效表面活性劑，能很好的降低油墨的表面張力。
[0014] 上述純水型塑料凹印白油墨的制備方法，包括如下步驟：
[0015] (1)將鈦白粉、水性丙烯酸樹脂、去離子水、消泡劑、分散劑、表面活性劑按照所述 配比稱量混合，用機(jī)械攪拌機(jī)攪拌使之混合均勻，然后倒入砂磨機(jī)腔內(nèi)，用砂磨機(jī)研磨分 散，直到粒徑小于等于3微米，停止研磨，得到基墨；
[0016] (2)將聚乙烯醇用去離子水溶解，加熱攪拌均勻，得到聚乙烯醇水溶液；
[0017] ⑶將基墨、調(diào)稀樹脂、去離子水、聚乙烯醇水溶液按照所述配比稱量混合，用機(jī)械 攪拌機(jī)攪拌使之混合均勻；
[0018] (4)將分散好的樣品送入檢驗(yàn)室，檢測油墨的各項(xiàng)指標(biāo)和性能，經(jīng)檢驗(yàn)合格后過 濾、包裝。
[0019] 步驟⑴中，所述的基墨的攪拌時(shí)間為20?60min，攪拌速度為400?600r/min, 研磨時(shí)間為30?120min，研磨速度為1800?1900r/min。
[0020] 步驟⑵中，所述的聚乙烯醇水溶液的攪拌時(shí)間為20?60min，攪拌速度為800? 1000r/min，溫度為 50 ?90°C。
[0021] 步驟（3)中，所述的混合組分的攪拌時(shí)間為20?60min，攪拌速度為400?600r/ min〇
[0022] 基墨中，鈦白粉在油墨中主要起顯色作用，水性丙烯酸樹脂是油墨中的主要成分 之一，起分散鈦白粉的作用，具有很好的耐磨性，在機(jī)械攪拌和研磨時(shí)形成具有一定粘度的 流體。分散劑是界面活性劑，能降低液/固之間的界面張力，增強(qiáng)顏料的親液性，提高機(jī)械 研磨效率，并且分散劑吸附在顏料表面上構(gòu)成電荷作用和空間位阻效應(yīng)，防止鈦白粉絮凝 沉降，使油墨處于穩(wěn)定狀態(tài)。由于油墨是堿性體系，在機(jī)械攪拌和研磨時(shí)極易產(chǎn)生氣泡，影 響研磨的效率和效果，故在油墨體系中應(yīng)加入消泡劑。在印刷時(shí)，要求油墨的表面張力要低 于水松紙的表面張力，這樣油墨對塑料有較好的潤濕性和附著力，故需要加入表面活性劑， 降低油墨體系的表面張力。
[0023] 調(diào)稀時(shí)使用s-2919樹脂，油墨在印刷后能形成均勻的薄層，干燥后形成有一定強(qiáng) 度的膜層，對顏料起保護(hù)作用，使其難以脫落。使用聚乙烯醇，是為了增加油墨對塑料的潤 濕性和附著牢度。樹脂的耐磨性極差，在研磨時(shí)易破乳，在基墨中加入調(diào)稀樹脂，可以減少 對樹脂破壞，最大可能地發(fā)揮樹脂的性能。
[0024] 本發(fā)明的油墨具有良好的印刷適性，其粒徑為1?3μπι，粘度為10?20s。
[0025] 該油墨具有良好的印刷質(zhì)量，用其印刷的產(chǎn)品色彩鮮艷，光澤度高，采用膠帶法測 試附著牢度為93 %?100%，印刷速度范圍為100?200m/min。
[0026] 該油墨使用凹版淺版印刷，可節(jié)約油墨用量的1/4?1/3(重量）。
[0027] 同時(shí)，該油墨安全指標(biāo)VOC檢測符合國標(biāo)GB/T 26395-2011，重金屬檢測符合 EN71-3。
[0028] 本發(fā)明油墨采用的樹脂為水溶性樹脂，在水中的溶解性和對顏料的潤濕性較好。 而且采用去離子水做溶劑，不使用任何有機(jī)溶劑，減少對大氣環(huán)境的污染，印刷中僅用去離 子水稀釋即可，并且使用淺版印刷，降低成本，安全、衛(wèi)生、環(huán)保，安全指標(biāo)VOC檢測符合國 標(biāo)GB/T 26395-2011，重金屬檢測符合EN71-3。本發(fā)明生產(chǎn)的純水型塑料凹印白油墨適用 于凹版印刷，可適用于BOPP、PET等塑料薄膜的里印和表印，油墨的生產(chǎn)工藝簡單，附著力 好，干燥速度快，流平性好，印刷速度可達(dá)到100?200m/min，印刷適性和印刷性能良好。一 般水性油墨最容易出現(xiàn)的問題之一是干燥速度很慢（如50-60m/min)，不能達(dá)到印刷機(jī)的 要求。而本發(fā)明通過原材料的組合和配重，很好地解決了這一問題。

【具體實(shí)施方式】
[0029] 下列實(shí)施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步的解釋和說明，對本發(fā)明不構(gòu)成任何限制。下列 實(shí)施例中所述份數(shù)均為重量計(jì)。在以下實(shí)施例中，基墨的機(jī)械攪拌速率控制在400?600r/ min之間；研磨速度控制在1800?1900r/min之間。聚乙烯醇水溶液的攪拌速度控制在 800?1000r/min之間，溫度控制在50?90°C之間。各組分混合后攪拌攪拌速度控制在 400 ?600r/min 之間。
[0030] 實(shí)施例1
[0031] 用天平秤取45份鈦白粉、22. 5份水性丙烯酸樹脂（AZR樹脂）、29份去離子水、0. 5 份聚醚矽氧烷共聚合物（含量IOOwt. % )、1. 5份含顏料親和基團(tuán)的共聚物水溶液（濃度 為40wt. %，以下同）和表面活性劑與含顏料親和基團(tuán)的聚合物的混合物的水溶液（濃度為 35wt. %，以下同）（兩者的重量比為2:1)、1.5份聚硅氧烷-聚醚共聚物（含量IOOwt. % ) 和矽氧烷雙效界面活性劑（含量IOOwt. % )(重量比1:1)，將上述各組分倒入攪拌裝置 內(nèi)，用機(jī)械攪拌機(jī)攪拌20min使之混合均勻，然后倒入砂磨機(jī)研磨腔內(nèi)，用砂磨機(jī)研磨分散 75min，測試其粒徑，粒徑小于等于3微米，停止研磨，得到基墨，若粒徑大于3微米，繼續(xù)研 磨，直到粒徑小于等于3微米；向90份去離子水中加入10份的聚乙烯醇，加熱攪拌均勻，溫 度為50°C，攪拌時(shí)間為60min，得到聚乙烯醇水溶液；將55份基墨、26份s-2919調(diào)稀樹脂、 12份的去離子水、7份聚乙烯醇水溶液，用機(jī)械攪拌機(jī)攪拌60min使之混合均勻，檢測油墨 各項(xiàng)指標(biāo)和性能，合格后過濾、包裝，得到該油墨。
[0032] 實(shí)施例2
[0033] 用天平秤取49份鈦白粉、20份水性丙烯酸樹脂（AZR樹脂）、26. 5份去離子水、1. 5 份聚醚矽氧烷共聚合物、1份含顏料親和基團(tuán)的共聚物水溶液和表面活性劑與含顏料親和 基團(tuán)的聚合物的混合物的水溶液（重量比2:1)、2份聚硅氧烷-聚醚共聚物和矽氧烷雙效 界面活性劑（重量比I: I)，將上述各組分倒入攪拌裝置內(nèi)，用機(jī)械攪拌機(jī)攪拌40min使之 混合均勻，然后倒入砂磨機(jī)研磨腔內(nèi)，用砂磨機(jī)研磨分散30min，測試其粒徑，粒徑小于等于 3微米，停止研磨，得到基墨，若粒徑大于3微米，繼續(xù)研磨，直到粒徑小于等于3微米；向95 份去離子水中加入5份的聚乙烯醇，加熱攪拌均勻，溫度為70°C，攪拌時(shí)間為40min，得到聚 乙烯醇水溶液；將59份基墨、23份s-2919調(diào)稀樹脂、10份的去離子水、8份聚乙烯醇水溶 液，用機(jī)械攪拌機(jī)攪拌40min使之混合均勻，檢測油墨各項(xiàng)指標(biāo)和性能，合格后過濾、包裝， 得到該油墨。
[0034] 實(shí)施例3
[0035] 用天平秤取47份鈦白粉、25份水性丙烯酸樹脂（AZR樹脂）、24份去離子水、1份聚 醚矽氧烷共聚合物、2份含顏料親和基團(tuán)的共聚物水溶液和表面活性劑與含顏料親和基團(tuán) 的聚合物的混合物的水溶液（重量比2:1)、1份聚硅氧烷-聚醚共聚物和矽氧烷雙效界面 活性劑（重量比1:1)，將上述各組分倒入攪拌裝置內(nèi)，用機(jī)械攪拌機(jī)攪拌60min使之混合均 勻，然后倒入砂磨機(jī)研磨腔內(nèi)，用砂磨機(jī)研磨分散120min，測試其粒徑，粒徑小于等于3微 米，停止研磨，得到基墨，若粒徑大于3微米，繼續(xù)研磨，直到粒徑小于等于3微米；向92. 5 份去離子水中加入7. 5份的聚乙烯醇，加熱攪拌均勻，溫度為90°C，攪拌時(shí)間為20min，得到 聚乙烯醇水溶液；將57份基墨、20份s-2919調(diào)稀樹脂、14份的去離子水、9份聚乙烯醇水溶 液，用機(jī)械攪拌機(jī)攪拌20min使之混合均勻，檢測油墨各項(xiàng)指標(biāo)和性能，合格后過濾、包裝， 得到該油墨。
[0036] 實(shí)施例4
[0037] 用天平秤取46份鈦白粉、23份水性丙烯酸樹脂（AZR樹脂）、27份去離子水、0. 7份 聚醚矽氧烷共聚合物、1. 7份含顏料親和基團(tuán)的共聚物水溶液和表面活性劑與含顏料親和 基團(tuán)的聚合物的混合物的水溶液（重量比2:1)、1. 6份聚硅氧烷-聚醚共聚物和矽氧烷雙 效界面活性劑（重量比1:1)，將上述各組分倒入攪拌裝置內(nèi)，用機(jī)械攪拌機(jī)攪拌60min使之 混合均勻，然后倒入砂磨機(jī)研磨腔內(nèi)，用砂磨機(jī)研磨分散30min，測試其粒徑，粒徑小于等于 3微米，停止研磨，得到基墨，若粒徑大于3微米，繼續(xù)研磨，直到粒徑小于等于3微米；向93 份去離子水中加入7份的聚乙烯醇，加熱攪拌均勻，溫度為50°C，攪拌時(shí)間為60min，得到聚 乙烯醇水溶液；將56份基墨、23份s-2919調(diào)稀樹脂、14份的去離子水、7份聚乙烯醇水溶 液，用機(jī)械攪拌機(jī)攪拌40min使之混合均勻，檢測油墨各項(xiàng)指標(biāo)和性能，合格后過濾、包裝， 得到該油墨。
[0038] 實(shí)施例5
[0039] 用天平秤取48份鈦白粉、22份水性丙烯酸樹脂（AZR樹脂）、26份去離子水、1. 3 份聚醚矽氧烷共聚合物、1. 3份含顏料親和基團(tuán)的共聚物水溶液和表面活性劑與含顏料親 和基團(tuán)的聚合物的混合物的水溶液（重量比2:1)、1. 4份聚硅氧烷-聚醚共聚物和矽氧烷 雙效界面活性劑（重量比1:1)，將上述各組分倒入攪拌裝置內(nèi)，用機(jī)械攪拌機(jī)攪拌40min使 之混合均勻，然后倒入砂磨機(jī)研磨腔內(nèi)，用砂磨機(jī)研磨分散75min，測試其粒徑，粒徑小于等 于3微米，停止研磨，得到基墨，若粒徑大于3微米，繼續(xù)研磨，直到粒徑小于等于3微米；向 91份去離子水中加入9份的聚乙烯醇，加熱攪拌均勻，溫度為70°C，攪拌時(shí)間為40min，得 到聚乙烯醇水溶液；將58份基墨、22份s-2919調(diào)稀樹脂、12. 5份的去離子水、7. 5份聚乙 烯醇水溶液，用機(jī)械攪拌機(jī)攪拌20min使之混合均勻，檢測油墨各項(xiàng)指標(biāo)和性能，合格后過 濾、包裝，得到該油墨。
[0040] 實(shí)施例6
[0041] 用天平秤取47份鈦白粉、24份水性丙烯酸樹脂（AZR樹脂）、25份去離子水、1份 聚醚矽氧烷共聚合物、1. 5份含顏料親和基團(tuán)的共聚物水溶液和表面活性劑與含顏料親和 基團(tuán)的聚合物的混合物的水溶液（重量比2:1)、1. 5份聚硅氧烷-聚醚共聚物和矽氧烷雙 效界面活性劑（重量比1:1)，將上述各組分倒入攪拌裝置內(nèi)，用機(jī)械攪拌機(jī)攪拌20min使之 混合均勻，然后倒入砂磨機(jī)研磨腔內(nèi)，用砂磨機(jī)研磨分散120min，測試其粒徑，粒徑小于等 于3微米，停止研磨，得到基墨，若粒徑大于3微米，繼續(xù)研磨，直到粒徑小于等于3微米；向 92份去離子水中加入8份的聚乙烯醇，加熱攪拌均勻，溫度為90°C，攪拌時(shí)間為20min，得到 聚乙烯醇水溶液；將57份基墨、24份s-2919調(diào)稀樹脂、11份的去離子水、8份聚乙烯醇水溶 液，用機(jī)械攪拌機(jī)攪拌60min使之混合均勻，檢測油墨各項(xiàng)指標(biāo)和性能，合格后過濾、包裝， 得到該油墨。
[0042] 取實(shí)施例1-6所生產(chǎn)的純水型塑料凹印油墨進(jìn)行印刷性能測試，并用生產(chǎn)的油墨 在塑料薄膜上印刷，測試其印刷質(zhì)量。
[0043] 以上實(shí)施例所得純水型塑料凹印白油墨的印刷性能和印刷質(zhì)量指標(biāo)見表1。
[0044] 表 1
[0045]

【權(quán)利要求】
1. 一種純水型塑料凹印白油墨，其特征在于：該油墨包括如下的組成和重量配比：基 墨55?59份、調(diào)稀樹脂20?26份、去離子水10?14份和聚乙烯醇水溶液7?9份；其 中，基墨的組成和重量配比為：鈦白粉45?49份、水性丙烯酸樹脂20?25份、去離子水 24?29份、消泡劑0. 5?1. 5份、分散劑1?2份和表面活性劑1?2份；聚乙烯醇水溶 液的組成和重量配比為：聚乙烯醇5?10份、去離子水90?95份。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的純水型塑料凹印白油墨，其特征在于：所述的油墨的組成和 重量配比為：基墨56?58份、調(diào)稀樹脂22?24份、去離子水11?14份和聚乙烯醇水溶 液7?8份；其中，基墨的組成和重量配比為：鈦白粉46?48份、水性丙烯酸樹脂22?24 份、去離子水25?27份、消泡劑0. 7?1. 3份、分散劑1. 3?1. 7份和表面活性劑1. 4? 1. 6份；聚乙烯醇水溶液的組成和重量配比為：聚乙烯醇7?9份、去離子水91?93份。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的純水型塑料凹印白油墨，其特征在于：所述的水性丙烯酸樹 脂為AZR樹脂，所述的調(diào)稀樹脂為s-2919樹脂。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的純水型塑料凹印白油墨，其特征在于：所述的消泡劑為聚醚 矽氧烷共聚合物。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的純水型塑料凹印白油墨，其特征在于：所述的分散劑為含顏 料親和基團(tuán)的共聚物水溶液，和表面活性劑與含顏料親和基團(tuán)的聚合物的混合物的水溶 液。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的純水型塑料凹印白油墨，其特征在于：所述的表面活性劑為 聚硅氧烷-聚醚共聚物和矽氧烷雙效界面活性劑。
7. 權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的純水型塑料凹印白油墨的制備方法，包括如下步驟： (1) 將鈦白粉、水性丙烯酸樹脂、去離子水、消泡劑、分散劑和表面活性劑按照配比稱量 混合，用機(jī)械攪拌機(jī)攪拌使之混合均勻，然后倒入砂磨機(jī)腔內(nèi)，用砂磨機(jī)研磨分散，直到粒 徑小于等于3微米，停止研磨，得到基墨； (2) 將聚乙烯醇用去離子水溶解，加熱攪拌均勻，得到聚乙烯醇水溶液； (3) 將基墨、調(diào)稀樹脂、去離子水和聚乙烯醇水溶液按照配比稱量混合，用機(jī)械攪拌機(jī) 攪拌使之混合均勻； (4) 將分散好的樣品送入檢驗(yàn)室，檢測油墨的各項(xiàng)指標(biāo)和性能，經(jīng)檢驗(yàn)合格后過濾、包 裝。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的純水型塑料凹印白油墨的制備方法，其特征在于：所述的基 墨的攬拌速度為400?600r/min，攬拌時(shí)間為20?60min ;研磨速度為1800?1900r/min， 研磨時(shí)間為30?120min。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的純水型塑料凹印白油墨的制備方法，其特征在于：所述的聚 乙烯醇水溶液的攪拌速度為800?1000r/min，攪拌時(shí)間為20?60min，溫度為50?90°C。
10. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的純水型塑料凹印白油墨的制備方法，其特征在于：基墨、調(diào) 稀樹脂、去離子水和聚乙烯醇水溶液的混合組分的攪拌速度為400?600r/min，攪拌時(shí)間 為 20 ?60min。
【文檔編號】C09D11/107GK104312287SQ201410539693
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年10月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月13日
【發(fā)明者】魏先福, 黃蓓青, 徐英杰, 閆繼芳, 張復(fù)忠, 劉江浩, 顧靈雅, 左曉燕 申請人:北京印刷學(xué)院