CN101942243A - 水性凹版印刷白色油墨 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种包含白色颜料、含有至少一种非丙烯酸、水可稀释的且与醇相容的聚合物的连接料体系、水、添加剂和任选的助溶剂的白色油墨，以及包括这种白色油墨和底涂成分的墨盒，其中所述底涂成分包含自交联丙烯酸连接料、水、助溶剂和添加剂，用于在基材，优选为烟草产品的包装表面上形成白色涂层。
Description
技术领域
本发明涉及一种适用于在金属化基材上印刷的白色油墨。
背景技术
近年来，烟草产品如香烟包装的生产对印刷机的要求越来越高。一方面，大面积的套印必须具备高印刷质量。另一方面，出于对环境的考虑，印刷油墨应该是水性的而不是基于溶剂的。
烟草包装印刷中普遍采用的工序如下：在适当的基材上，第一步印刷白色油墨层，接着印刷彩色层(黄、红、蓝、黑)。整个印刷品再方便地印一层上光油。为了提高白墨在基材上的附着力，可以在施用白墨之前，先在基材表面上施用底涂层。
普遍用于生产烟草产品包装的印刷方法是凹版印刷方法，其中通过雕刻滚筒将油墨转移到基材上。该印刷方法对于印刷油墨有特定的要求。所述要求(例如：适当的粘度)是技术人员已知的。
如果是用金属化的基材(例如烟草级卡纸)，就会出现第一层(白色油墨)的附着力的具体问题。通常是通过一个独立的步骤，如以PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)膜作为载体，通过真空沉积的方法，将金属层转移到基材表面上之后移去载体，从而实现基材的金属化。为了移去载体可以在载体与金属层之间使用一层防粘底涂层。结果，基材(例如卡纸)的表面上有金属层，并且金属层的上面有所述的防粘底涂层。因此，必须直接在所述的防粘底涂层上进行印刷。
这种防粘底涂层不适于随后的印刷过程。因为常规的防粘底涂层(例如，基于硝化纤维素/醋酸丁酸纤维素)是具有极低表面张力的非粘性表面，所以在此上面印刷白色油墨难于获得足够的附着力。并且由于水在防粘底涂层上面的润湿性相对较差，这使得水性油墨的应用尤其成问题。
因为白色油墨层是施用到基材上的第一层，它必须具有足够的适合于随后施用的彩色油墨层的套印能力以及快干速度，从而使整个印刷过程可以尽可能快地进行。
最后，在烟草包装领域中应用的水性油墨不能包含任何可能引发毒性问题的组分。
发明内容
本发明解决的问题是出于环境的原因提供一种水性白色油墨，它可以在凹版印刷过程中进行印刷，并且表现出令人满意的性质，例如在如防粘底涂层的不适宜表面上的充足附着力、多层结构中的低开裂性、颜色再润湿性以及防潮性能。
根据本发明，上述问题通过一种白色油墨很好地得以解决，该白色油墨包含：
白色颜料；
包含至少一种非丙烯酸、水可稀释的且与醇相容的聚合物的连接料体系；
水；
添加剂和任选的助溶剂。
本发明已经出人意料地发现，如果使用特定的连接料体系可以获得具有在不适宜的表面，如防粘底涂层上(例如，基于硝化纤维素/醋酸丁酸纤维素)令人满意的附着力的水性白色油墨。为了满足在烟草包装印刷应用中对白色油墨的上述要求，本发明认真地设计了所述的连接料体系。根据本发明，已经发现包含至少一种非丙烯酸水可稀释的且与醇相容的聚合物的连接料体系实现了性能的平衡，这种平衡使得生产用于烟草包装的水性白色油墨成为可能。
普通的白色油墨通常是以丙烯酸树脂作为单一的连接料组分。已经发现这种连接料体系不能配制成适用于烟草包装中金属化板材上的水性白色油墨。
根据本发明，术语“水可稀释的”是指聚合物可以与至少一定量的水，优选地以使用了该聚合物的全墨的重量计约5-25重量％的水混合，而不形成两相体系。
根据本发明，与醇相容是指聚合物可以与常见的小分子醇，如乙醇一起使用，而没有任何不利影响。
根据本发明优选的实施方案，白色油墨的连接料体系包含不同的水可稀释的且与醇相容的聚合物的混合物。所述混合物中使用的聚合物之一可以是丙烯酸树脂，优选为丙烯酸树脂的混合物。
优选地，所述丙烯酸树脂是阴离子树脂。根据特别优选的实施方案，所述丙烯酸树脂的混合物由硬丙烯酸树脂和软丙烯酸树脂组成。还根据本发明优选的实施方案，丙烯酸树脂应具有超过200,000道尔顿的分子量。
根据本发明，硬树脂能提高涂层的硬度(以及一些其它机械性质)(
Lexikon Lacke und Druckfarben，Thieme 1998，p.278)。一个例子是从巴斯夫公司(BASF)商购的苯乙烯-丙烯酸酯分散体Joncryl
根据本发明，软树脂是在室温下呈液态并且作为增塑剂在涂层组合物中起作用的树脂(
Lexikon Lacke und Druckfarben，Thieme 1998，p.278)。一个例子从巴斯夫公司(BASF)商购的丙烯酸酯分散体Joncryl
根据本发明，特别优选使用所述硬丙烯酸树脂和软丙烯酸酯树脂的混合物，组成比例为2∶1至1∶2，优选为1.5∶1至1∶1.5，特优选为1∶1。
根据本发明，还可以添加其它聚合物。这些添加的树脂的例子是聚酰胺树脂、苯乙烯-丙烯酸树脂、马来酸/富马酸树脂、虫胶、乙烯树脂和聚氨酯树脂。
根据本发明，合适的聚酰胺树脂例如CASAMID SP 1914、CASMID SP2705(均来自Thomas Swann)或者来自Huntsman的Eurelon
根据本发明，合适的苯乙烯-丙烯酸树脂例如NEOCRYL All25、NEOCRYL All27、JONCRYL FLX5000、JONCRYL 678、JONCRYL 690、JONCRYL 624、JONCRYL LMV7025、JONCRYL LMV 7085、JONCRYLHPD96、JONCRYL HPD 696、JONCRYL HPD296、INDUPRINT SR 60、HYDROREZ AD655、NEOCRYL B817、NEOCRYL B818、MORCYL 430+、MORCYL 133、MORCYL 460+、JONCRYL 682、JONCRYL ECO 684、JONCRYL DFC 3025、JONCRYL 74、JONCRYL 77、JONCRYL 90、JONCRYL 8050、JONCRYL 8052、CARBOSET GA 2300、Neocryl B819、Neocryl W-1200、Lucidene 610、Lucidene 605、Eco 36、Primal I1955SF、Joncryl HPE 2157、Joncryl ECO 2117、BT107、JONCRYL 661或者CRAYMUL 8312。
根据本发明，合适的马来酸/富马酸树脂，例如ERKAMAR 3070、ERKAMAR 3120、ERKAMAR 3130、ERKAMAR 3140、ERKAMAR 3230、ERKAMAR 3260、ERKAMAR 3265、ERKAMAR 3270、ERKAMAR 3280、ERKAMAR 3285、ERKAMAR 3300、ERKAMAR 3360、ERKAMAR 4150、ERKAMAR 4160、ERKAMAR 4170、ERKAMAR 4175、ERKAMAR VP2971、ERKAMAR VP 2975、ERKAMAR VP 3087、ERKAMAR VP 3892、RESIESTER F110或者RESIESTER C。
根据本发明，合适的虫胶树脂例如SSB63HYDRAM SW25％、SSBLUNA GR，GUM LAQ SUPER BLOND DEWAXED 290或者SSB63HEN。
根据本发明，合适的乙烯树脂例如MOWILITH DM130、MOWILITHDM131、MOWILITH DM130或者MOWILITH DM131。
根据本发明，聚氨酯树脂应是水性聚氨酯树脂。合适的聚氨酯树脂的例子是来自Cytec的Daotan VTM 6421/42
NEOREZ R650、NEOREZR967、DAOTAN WVT6421、WATERSOL PU3110、VERSAMID PUR9033、HYBRIDUR 870、NEOPAC E106或者INCOREZ W835/494。
根据本发明，优选的连接料体系包括比例为1∶0.1-0.75∶0.1-1，优选为1∶0.1-0.25∶0.1-0.4的至少三种上述聚合物。最优选地，丙烯酸树脂，优选的丙烯酸树脂的混合物是主要的聚合物，并且所述连接料体系中的其它聚合物选自上述的聚酰胺树脂、苯乙烯-丙烯酸树脂、马来酸/富马酸树脂、虫胶、乙烯树脂和聚氨酯树脂。根据本发明非常优选的实施方案，上述连接料体系包含以下组分：
由硬丙烯酸树脂和软丙烯酸树脂组成的丙烯酸树脂的混合物；
选自聚酰胺树脂、苯乙烯-丙烯酸树脂、马来酸/富马酸树脂、虫胶和乙烯树脂的第二组分；
和作为第三组分的聚氨酯树脂。
以油墨的总重量计，本发明的白色油墨的所述连接料体系的优选含量为20至60重量％，更优选为30至50重量％。
本发明的白色油墨是水性的。优选地，以油墨的总重量计，它包含5至20重量％，优选为10至15重量％的水。
除了水，白色油墨还可以包含助溶剂，如小分子醇，例如乙醇、正丙醇、异丙醇或甲氧基丙醇。根据优选的实施方案，以油墨的总重量计，白色油墨包含0至20重量％，优选为5至15重量％的助溶剂。
白色油墨还包含白色颜料。根据本发明，可以使用任何常规使用的白色颜料。合适的白颜料的例子是二氧化钛(TiO2)。根据优选的实施方案，以油墨的总重量计，白色油墨包含10至40重量％，优选为20至30重量％的白色颜料。
本发明的白色油墨还可以包含常规的添加剂，如蜡、消泡剂、润湿剂等。已经发现添加蜡，如聚乙烯蜡是特别有利的，以油墨的总重量计，蜡的用量为0.5至5重量％。根据优选的实施方案，以油墨的总重量计，白色油墨包含0.5至10重量％，优选为0.5至7重量％的添加剂。
已经发现如果在施用白色油墨之前，在所述不适宜的表面上施用特定的底涂层，可以进一步改善本发明的白色油墨对上述不适宜的表面的附着力。
本发明所述的特定底涂成分的特征在于一种自交联丙烯酸连接料作为主要成分。优选地，所述连接料是与低级醇，如乙醇相容的阴离子自交联丙烯酸聚合物。合适的丙烯酸聚合物的例子是来自DSM的商品NeocrylA-
根据优选的实施方案，以底涂成分的总重量计，底涂成分包含20至60重量％，优选为30至50重量％的所述自交联丙烯酸连接料。
本发明的底涂成分也是水性的，并且因此以底涂成分的总重量计，包含10至30重量％，优选为20至30重量％的水。
本发明的底涂成分还包含助溶剂，优选为小分子醇，例如乙醇、正丙醇或异丙醇。根据优选的实施方案，以底涂成分的总重量计，底涂成分包含5至30重量％，优选为10至30重量％的所述助溶剂。
本发明的底涂成分还可以包含在这种组合物中常用的添加剂。例如，本发明的底涂成分可以包含蜡或消泡剂。本发明也已经发现添加蜡，如聚乙烯蜡是特别有利的，以底涂成分的总重重量计，蜡的用量为3至12重量％。根据优选的实施方案，以底涂成分的总重量计，底涂成分包含3至15重量％，优选为5至10重量％的添加剂。
因此，本发明还涉及用于施用白色涂层的墨盒，所述墨盒包括上述白色油墨和上述底涂成分。
如上文已经提到的，本发明的白色油墨是通过凹版印刷方法印刷的。所述印刷方法是技术人员熟知的，此处无需详细解释。
因此，本发明还涉及将白色涂层施用到基材上的方法，该方法包括将上述的白色油墨印刷到所述基材的表面上的步骤。
如上所述，根据本发明，不直接将所述白色油墨层印刷到不适宜表面上，而首先施用底涂层，将所述油墨层印刷到该底涂层上，这样是有利的。因此，根据本发明的优选实施方案，上述方法包括这样的额外步骤，通过将上述底涂成分施用到所述基材的表面上从而将底涂层施用到所述基材的表面上，其中所述白色油墨随后施用到所述底涂层上。
本发明的白色油墨和墨盒可以用于在任何适宜的表面上应用。然而，主要的应用是在烟草产品的包装上形成白色涂层。如上文所概述的，这种包装可能具有低表面张力的防粘底涂层的不适宜表面。常规的白色油墨在这种表面上印刷可能不具有令人满意的结果，而采用本发明的白色油墨和墨盒却使之成为可能。
现在参考非限制性实施例对本发明进行更详细的解释。
具体实施方式
实施例1：第一种白色油墨的制备
采用以下组分制备白色油墨：
| 组分 | 含量(重量％) |
| TiO2白色颜料(SACHTLEBEN RDI S) | 26.6％ |
| 硬丙烯酸树脂(JONCRYL90) | 15.0％ |
| 软丙烯酸树脂(JONCRYL 8052) | 15.2％ |
| 马来酸树脂(ERKAMAR 3270) | 3.85％ |
| 聚氨酯树脂(DAOTAN VTW 6421/42W) | 7.0％ |
| 水 | 10.2％ |
| 助溶剂(乙醇) | 9.1％ |
| 助溶剂(正丙醇) | 3.0％ |
| 助溶剂(甲氧基丙醇) | 0.8％ |
| 蜡(AQUACER 552) | 1.5％ |
| 消泡剂(BYK 028A/BYK 028) | 0.25％ |
| SURFYNOL DF-75 | 0.1％ |
| TEGO GLIDE 482 | 0.1％ |
| 氨水 | 1.6％ |
将白色颜料添加到固体马来酸树脂中并且在高速下分散。此后，添加其它组分，搅拌得到混合物。
实施例2：第二种白色油墨的制备
采用以下组分制备白色油墨
| 组分 | 含量(重量％) |
| TiO2白色颜料(SACHTLEBEN RDI S) | 26.6％ |
| 硬丙烯酸树脂(JONCRYL 90) | 15.0％ |
| 软丙烯酸树脂(JONCRYL FLX 5000) | 20.9％ |
| 马来酸树脂(ERKAMAR 3270) | 3.85％ |
| 聚氨酯树脂(DAOTAN VTW 6421/42W) | 7.0％ |
| 水 | 10.2％ |
| 助溶剂(乙醇) | 9.1％ |
| 助溶剂(正丙醇) | 3.0％ |
| 助溶剂(甲氧基丙醇) | 0.8％ |
| 蜡(AQUACER 552) | 1.5％ |
| 消泡剂(BYK 028A/BYK 028) | 0.25％ |
| SURFYNOL DF-75 | 0.1％ |
| TEGO GLIDE 482 | 0.1％ |
| 氨水 | 1.6％ |
将白色颜料添加到固体马来酸树脂中并且在高速下分散。此后，添加其它组分，搅拌得到混合物。
实施例3：底涂成分的制备
使用以下组分制备底涂成分：
| 组分 | 含量(重量％) |
| 自交联丙烯酸树脂(Neocryl A-1127) | 43.0 |
| 水 | 25.0 |
| 助溶剂(异丙醇) | 24.98 |
| 蜡(ULTRALUBE E-842N 35) | 7.0 |
| 消泡剂(Drewplus TS-4481) | 0.02 |
将组分一同加到容器中，并且搅拌得到混合物。
实施例4：凹版印刷
在常规凹版印刷机上(Bost Lemanic 82H或Fuji press)以130-190m/分钟的速度进行凹版印刷，并且干燥温度设置为80-90℃。
采用凹版印刷机的第一印刷单元，将实施例3的底涂成分直线施用到金属化的板材上(具有金属化表面的烟草级卡纸，它是通过将铝层(预先真空沉积在随后除去的PET膜上)转移到所述基材上形成的)，目的是形成底涂。随后，立即将实施例1的白色油墨或者实施例2的白色油墨在线印刷到底涂上，从而使得到的基材表面覆盖80％的白色油墨。
得到的印刷品的表面上表现出非常好的印刷质量和在底材上非常好的附着力。此外，印刷的白墨层具有柔韧性，在板材折叠制成烟草包装时不开裂。
对比例
重复实施例4，使用的白色油墨不包含本发明的连接料体系，而仅是两种丙烯酸树脂(Joncryl 90/Joncryl 1585，对比例1)的混合物，或者仅是一种丙烯酸树脂(Neocryl A1091，对比例2)。
在对比例1中，得到的印刷品的附着力、脏版、涂覆和干燥速度都不令人满意。在对比例2中，得到的印刷品的附着力和耐刮擦性都不令人满意。
Claims (17)
1.一种白色油墨，其包含：
白色颜料；
包含至少一种非丙烯酸水可稀释的且与醇相容的聚合物的连接料体系；
水；
添加剂和任选的助溶剂。
2.根据权利要求1所述的白色油墨，其特征在于所述白色油墨包含不同的水可稀释的且与醇相容的聚合物的混合物。
3.根据权利要求1所述的白色油墨，其特征在于所述混合物中使用的聚合物之一是丙烯酸树脂，优选为丙烯酸树脂的混合物。
4.根据权利要求2或3所述的白色油墨，其特征在于所述连接料体系还包含选自聚酰胺树脂、苯乙烯-丙烯酸树脂、马来酸/富马酸树脂、虫胶、乙烯树脂和聚氨酯树脂的聚合物。
5.根据权利要求4所述的白色油墨，其特征在于所述连接料体系包含比例为1∶0.1-0.75∶0.1-1，优选为1∶0.1-0.25∶0.1-0.4的至少三种聚合物。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的白色油墨，其特征在于所述油墨包含以油墨的总重量计，0.5至5重量％的作为一种添加剂的蜡，优选为聚乙烯蜡。
7.根据权利要求1至6中任一项所述白色油墨，其特征在于所述油墨包含以油墨的总重量计，10至40重量％，优选为20至30重量％的白色颜料，以油墨的总重量计，20至60重量％，更优选为30至50重量％的连接料体系，以油墨的总重量计，5至20％重量，优选为10至15重量％的水，以油墨的总重量计，0至20重量％，优选为5至15重量％的助溶剂，以及以油墨的总重量计，0.5至10重量％，优选为0.5至7重量％的添加剂，其中上述含量总计达100％。
8.一种施用白色涂层的墨盒，其包括根据权利要求1至7中任一项所述的白色油墨和底涂成分，其中所述底涂成分包含自交联丙烯酸连接料、水、助溶剂和添加剂。
9.根据权利要求8所述的墨盒，其特征在于所述自交联丙烯酸连接料为阴离子自交联丙烯酸聚合物。
10.根据权利要求8或9所述的墨盒，其特征在于所述底涂成分包含以底涂成分的总重量计，3至12重量％的作为一种添加剂的蜡，优选为聚乙烯蜡。
11.根据权利要求8至10中任一项所述的墨盒，其特征在于所述底涂成分包含以底涂成分的总重量计，20至60重量％，优选为30至50重量％的所述自交联丙烯酸连接料，以底涂成分的总重量计，10至30重量％，优选为20至30重量％的水，以底涂成分的总重量计，5至30重量％，优选为10至30重量％的助溶剂以及以底涂成分的总重量计，3至15重量％，优选为5至10重量％的添加剂，其中上述含量总计达100％。
12.一种将白色涂层施用到基材上的方法，其包括将根据权利要求1至7中任一项所述的白色油墨印刷到所述基材的表面上的步骤。
13.根据权利要求12所述的方法，其还包括通过将根据权利要求8至11中任一项所述的底涂成分施用到所述基材的表面上的步骤，其中所述白色油墨随后施用到所述底涂层上。
14.根据权利要求12或13所述的方法，其中所述基材表面为具有极低表面张力的防粘底涂层。
15.根据权利要求1至7中任一项所述的白色油墨用于在基材，优选为烟草产品的包装表面上形成白色涂层的用途。
16.根据权利要求8至11中任一项所述的墨盒用于在基材，优选为烟草产品的包装表面上形成白色涂层的用途。
17.一种产品，优选为烟草产品的包装，其包括根据权利要求1至7中任一项所述的白色油墨制备的印刷层，或者一系列底涂层以及根据权利要求8至11中任一项所述的墨盒制备的白色涂层。
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