CN102093781A - 一种水性金属油墨及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及油墨领域，公开了一种水性金属油墨，所述水性金属油墨包含金属颜料、水性树脂分散体、表面活性剂、聚乙烯微粉蜡、分散剂、抗氧化剂、消泡剂、去离子水，所述水性树脂分散体选用零酸值且不含有硫化物和氧化物的水性丙烯酸树脂溶液、水性聚氨酯树脂、水性硅丙树脂的中一种或其组合。本发明还公开了所述水性金属油墨的制备方法。本发明提供的水性金属油墨稳定性好、抗老化、附着力强，成本降低30％～40％，制备工艺简单。

Description

一种水性金属油墨及其制备方法

技术领域

本发明涉及油墨领域，具体地说是一种水性金属油墨及其制备方法。

背景技术

金属油墨一直以来以油性为主，在胶印油墨、溶剂型油墨中用量很大。而水性金属油墨在应用中存在以下方面的缺点：

其一，由于金属颜料其本身性能的特点——活泼易被氧化变暗、变黑而失去金属光泽，特别是在碱性水基体系，金属颜料更容易氧化变黑结块，使得水性金属油墨在应用中受到限制；

其二，水性金属颜料的包裹处理技术不够成熟，金属颜料不能够被很好的包裹，那么很容易被氧化；

其三，在水性连接料的合成过程中，丙烯酸或甲基丙烯酸水溶性单体的效果不是很好，但是却一直找不到有效的水溶性单体来替代丙烯酸或甲基丙烯酸，因而长期不能达到应用水平。

一直到上世纪九十年代，有研究人员发现了一种有效的水性抗氧化助剂，在水性金属油墨配制过程中加入一定份量，能缓解油墨的变暗和结块速度，但经过长时间印刷、贮存后，其稳定性依然不是很理想。

水性金属油墨通常用于柔版印刷技术领域上，但目前国内使用的水性金银墨树脂基本上是从国外进口的，价格相当昂贵。而国内虽然也有生产水性金银墨树脂，价格也比较便宜，但与国外同类产品相比，存在着稳定性差、易沉淀、易变色的缺点，质量始终不及进口的同类产品。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种稳定性好、抗老化、附着力强的水性金属油墨。

本发明提供的水性金属油墨，包含有金属颜料、连接料、表面活性剂和聚乙烯微粉蜡，所述金属油墨包含下列重量份的组份：

金属颜料            20～30％

水性树脂分散体      55～65％

表面活性剂          4～7％

聚乙烯微粉蜡        1～3％

分散剂              2～4％

抗氧化剂            0.2～0.5％

消泡剂              0.1～0.3％

去离子水            3～10％

所述水性树脂分散体选用零酸值且不含有硫化物和氧化物的水性丙烯酸树脂溶液、水性聚氨酯树脂、水性硅丙树脂的中一种或其组合。

优选的，所述金属颜料的细度在800目～1200目，金属颜料表面经处理，表面活性剂将金属颜料包裹。

优选的，所述金属颜料为铜金粉、铝银粉中任意一种，铜金粉包括青金粉、红金粉、青红金粉。

优选的，所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、烷基二苯醚二磺酸钠、烷基酚醚硫酸的铵盐、高碳脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酯、聚丙二醇的环氧乙烷加成物中的一种或其组合。

优选的，所述分散剂为聚乙二醇型多元醇、聚乙烯亚胺衍生物、脂肪酸环氧乙烷的加成物中一种或其组合。

优选的，所述抗氧化剂为带长链的偶联剂，其末端有金属离子的蝥定基团。更有选的，抗氧化剂为单烷氧基焦磷酸酯型钛酸酯偶联剂、螯合型钛酸酯偶联剂、单烷氧基型钛酸酯类偶联剂中的一种或其组合。

本发明的另一目的是提供一种制备所述水性金属油墨的方法。

本发明提供的制备水性金属油墨的方法包括下列步骤：

A、制备水性金属分散浆体：按所述的重量百分比，将部分水性树脂分散体、表面活性剂、分散剂、部分去离子水送入搅拌器，以300～500rpm的转速搅拌，保持时间0.5±0.25小时，然后加入金属颜料，以900～1300rpm的转速进行分散，保持时间1±0.25小时，制得均匀水性金属分散浆体；

B、制成品：按所述的重量百分比，将部分水性树脂分散体、聚乙烯微粉蜡、抗氧化剂、消泡剂、部分去离子水送入搅拌器，以300～500rpm的转速搅拌，温度控制在45℃以下，保持时间0.5±0.25小时，然后将步骤A制得的水性金属分散浆体送入搅拌器，以600～800rpm的转速进行搅拌，保持时间0.5±0.25小时，调节粘度后，制得水性金属油墨；

所述步骤A和步骤B中所采用的水性树脂分散体总和为100％，其总和占所有成分的重量百分比为55～65％，所述步骤A和步骤B中所采用的去离子水总和为100％，其总和占所有成分的重量百分比为3～7％。

优选的，步骤A所采用的水性树脂分散体为水性树脂溶液，其重量占水性树脂分散体溶液总量的30～40％，步骤B所述的水性树脂分散体为水性聚合物乳液，其重量占水性树脂分散体溶液总量的60～70％。

优选的，搅拌过程中采用方钢蝶形搅拌叶进行搅拌。

本发明的水性金属油墨中除了采用常规用到的抗氧化剂，还采用了零酸值且不含有硫化物和氧化物的水性树脂分散体，这样水性树脂分散体就不会破坏金属颜料表面的保护层，避免了金属裸露于空气中被氧化的现象发生，从而增强了水性金属油墨的稳定性，缓解油墨的变暗和结块速度。

与现有技术相比，本发明提供的水性金属油墨具有如下有益效果：

(1)稳定性好、抗老化、易贮存，攻克了当今水性金属油墨中的金属颜料容易被氧化、水性金属油墨容易结块、变暗的难题；

(2)成本大幅降低，与外国同等产品相比，成本降低30％～40％，性能却与外国同等产品一致，部分参数甚至还比国外同等产品的优越，

(3)不易燃、不易爆，有机挥发物(VOC)的排放少，绿色环保；

(4)对各类纸制品附着力强，颜色鲜艳，印刷适应性能优良，可以对各种纸张进行印刷，印刷设备容易清洗；

(5)本发明提供的水性金属油墨生产工艺简单，所采用原料价格便宜，适用于规模化生产。

具体实施方式

实施例1～5：

采用铜金粉作为金属颜料，铜金粉包括青金粉、红金粉、青红金粉，按照下述表格配方和含量进行制备：

表1：实施例1～5配方表

实施例1～5中，水性树脂分散体可以是零酸值且不含有硫化物和氧化物的水性丙烯酸树脂溶液、水性聚氨酯树脂、水性硅丙树脂的中一种，或者以上几种的组合。采用零酸值且不含有硫化物和氧化物的水性树脂分散体，这样水性树脂分散体就不会破坏金属颜料表面的保护层，避免了金属裸露于空气中被氧化的现象发生，从而增强了水性金属油墨的稳定性，缓解油墨的变暗和结块速度。

为了使得金属颜料更好的被包裹，增强油墨的稳定性，本实施例中选用细度为800目～1200目的金属颜料，而且其表面经过处理后，可以被表面活性剂很好的包裹(可以选择ECKART LITHOFLEX和

Hydroxal系列的金属颜料)。

表面活性剂可以为十二烷基苯磺酸钠、烷基二苯醚二磺酸钠、烷基酚醚硫酸的铵盐、高碳脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酯、聚丙二醇的环氧乙烷加成物中的一种或其组合。

分散剂可以为聚乙二醇型多元醇、聚乙烯亚胺衍生物、脂肪酸环氧乙烷的加成物中一种或其组合。

抗氧化剂可以为带长链的偶联剂，其末端有金属离子的蝥定基团。更优选单烷氧基焦磷酸酯型钛酸酯偶联剂、螯合型钛酸酯偶联剂、单烷氧基型钛酸酯类偶联剂中的一种或其组合。

实施例1～5提供的水性金属油墨的制备过程是：

A、制备水性金属分散浆体：按表1中的配方，将部分水性树脂分散体、表面活性剂、分散剂、部分去离子水送入搅拌器，以300～500rpm的转速搅拌，本实施例中优选采用钢蝶形搅拌叶进行搅拌，保持时间0.5±0.25小时，然后加入金属颜料，以900～1300rpm的转速进行分散，保持时间1±0.25小时，制得均匀水性金属分散浆体；

B、制成品：按表1中的配方，将部分水性树脂分散体、聚乙烯微粉蜡、抗氧化剂、消泡剂、部分去离子水送入搅拌器，以300～500rpm的转速搅拌，本实施例中优选采用钢蝶形搅拌叶进行搅拌，温度控制在45℃以下，保持时间0.5±0.25小时，然后将步骤A制得的水性金属分散浆体送入搅拌器，以600～800rpm的转速进行搅拌，保持时间0.5±0.25小时，调节粘度后，制得水性金属油墨；

其中，步骤A和步骤B中所采用的水性树脂分散体总和为100％，其总和占所有成分的重量百分比为55～65％，本实施例中优选在步骤A中采用水性树脂分散体为水性树脂溶液，其重量占水性树脂分散体溶液总量的30～40％，步骤B采用水性树脂分散体为水性聚合物乳液，其重量占水性树脂分散体溶液总量的60～70％。

其中，步骤A和步骤B中所采用的去离子水总和为100％，其总和占所有成分的重量百分比为3～7％。

上述各原料都是已知的物质，均可以购买到。

实施例6～10：

采用铝银粉作为金属颜料，按照下述表格配方和含量进行制备：

表2：实施例6～10

实施例6～10中，水性树脂分散体可以是零酸值且不含有硫化物和氧化物的水性丙烯酸树脂溶液、水性聚氨酯树脂、水性硅丙树脂的中一种，或者以上几种的组合。采用零酸值且不含有硫化物和氧化物的水性树脂分散体，这样水性树脂分散体就不会破坏金属颜料表面的保护层，避免了金属裸露于空气中被氧化的现象发生，从而增强了水性金属油墨的稳定性，缓解油墨的变暗和结块速度。

为了使得金属颜料更好的被包裹，增强油墨的稳定性，本实施例中选用细度为800目～1200目的金属颜料，而且其表面经过处理后，可以被表面活性剂很好的包裹。

表面活性剂可以为十二烷基苯磺酸钠、烷基二苯醚二磺酸钠、烷基酚醚硫酸的铵盐、高碳脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酯、聚丙二醇的环氧乙烷加成物中的一种或其组合。

分散剂可以为聚乙二醇型多元醇、聚乙烯亚胺衍生物、脂肪酸环氧乙烷的加成物中一种或其组合。

抗氧化剂可以为带长链的偶联剂，其末端有金属离子的蝥定基团。更优选单烷氧基焦磷酸酯型钛酸酯偶联剂、螯合型钛酸酯偶联剂、单烷氧基型钛酸酯类偶联剂中的一种或其组合。

实施例6～10提供的水性金属油墨的制备过程是：

A、制备水性金属分散浆体：按表2中的配方，将部分水性树脂分散体、表面活性剂、分散剂、部分去离子水送入搅拌器，以300～500rpm的转速搅拌，本实施例中优选采用钢蝶形搅拌叶进行搅拌，保持时间0.5±0.25小时，然后加入金属颜料，以900～1300rpm的转速进行分散，保持时间1±0.25小时，制得均匀水性金属分散浆体；

B、制成品：按表2中的配方，将部分水性树脂分散体、聚乙烯微粉蜡、抗氧化剂、消泡剂、部分去离子水送入搅拌器，以300～500rpm的转速搅拌，本实施例中优选采用钢蝶形搅拌叶进行搅拌，温度控制在45℃以下，保持时间0.5±0.25小时，然后将步骤A制得的水性金属分散浆体送入搅拌器，以600～800rpm的转速进行搅拌，保持时间0.5±0.25小时，调节粘度后，制得水性金属油墨；

其中，步骤A和步骤B中所采用的水性树脂分散体总和为100％，其总和占所有成分的重量百分比为55～65％，本实施例中优选在步骤A中采用水性树脂分散体为水性树脂溶液，其重量占水性树脂分散体溶液总量的30～40％，步骤B采用水性树脂分散体为水性聚合物乳液，其重量占水性树脂分散体溶液总量的60～70％。

其中，步骤A和步骤B中所采用的去离子水总和为100％，其总和占所有成分的重量百分比为3～7％。

上述各原料都是已知的物质，均可以购买到。

比较试验：

选择ECKART

aqua FP 02系列的水性金属油墨作为参照物，与实施例3提供的青金墨、红金和青红金墨及实施例8提供的银墨进行水性金属油墨的应用试验。ECKART

aqua FP 02系列的水性金属油墨是德国ECKART公司提供的优质水性金属油墨，稳定性好，不容易变暗，但是其所需成本高，价格昂贵。

水性金属油墨基本性能参数见表3：

表3：水性金属油墨基本性能参数

序号	性能	指标
			1	着色力，％	95～105
2	细度，μm	小于25
			3	粘度，涂4杯，25℃/s	40～60
4	pH值，25℃	7.0～9.5

实施例3提供的青金墨、红金和青红金墨及实施例8提供的银墨与参照物产品的性能比较见表4：

表4：不同水性金属油墨产品性能比较

从表4可见，本发明的水性金属油墨和ECKARTaqua FP 02系列性能基本一致，各参数指标都近似，部分产品的粘度甚至还比ECKART

aqua FP 02系列的好，本发明提供的水性金属油墨完全可替代ECKART

aqua FP 02系列的水性金属油墨。但是本发明提供的水性金属油墨所需要的原料成本低，而且可以采用价格低的铜金粉或者铝银粉，不需要像现有技术一样需要采用价格昂贵的金银粉，成本大大降低。而且本发明提供的水性金属油墨的制备方法也简单。

以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种水性金属油墨，包含有金属颜料、连接料、表面活性剂和聚乙烯微粉蜡，其特征在于：所述金属油墨包含下列重量份的组份：

金属颜料            20～30％

水性树脂分散体      55～65％

表面活性剂          4～7％

聚乙烯微粉蜡        1～3％

分散剂              2～4％

抗氧化剂            0.2～0.5％

消泡剂              0.1～0.3％

去离子水            3～10％

所述水性树脂分散体选用零酸值且不合有硫化物和氧化物的水性丙烯酸树脂溶液、水性聚氨酯树脂、水性硅丙树脂的中一种或其组合。

2.如权利要求1所述的水性金属油墨，其特征在于：所述金属颜料的细度在800目～1200目，金属颜料表面经处理，表面活性剂将金属颜料包裹。

3.如权利要求2所述的水性金属油墨，其特征在于：所述金属颜料为铜金粉、铝银粉中任意一种，铜金粉包括青金粉、红金粉、青红金粉。

4.如权利要求1～3之一所述的水性金属油墨，其特征在于：所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、烷基二苯醚二磺酸钠、烷基酚醚硫酸的铵盐、高碳脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酯、聚丙二醇的环氧乙烷加成物中的一种或其组合。

5.如权利要求4所述的水性金属油墨，其特征在于：所述分散剂为聚乙二醇型多元醇、聚乙烯亚胺衍生物、脂肪酸环氧乙烷的加成物中一种或其组合。

6.如权利要求5所述的水性金属油墨，其特征在于：所述抗氧化剂为带长链的偶联剂，其末端有金属离子的蝥定基团。

7.如权利要求6所述的水性金属油墨，其特征在于：所述抗氧化剂为单烷氧基焦磷酸酯型钛酸酯偶联剂、螯合型钛酸酯偶联剂、单烷氧基型钛酸酯类偶联剂中的一种或其组合。

8.一种制备权利要求1～7之一所述的水性金属油墨的方法，其特征在于：所述制备方法包括下列步骤：

A、制备水性金属分散浆体：按所述的重量百分比，将部分水性树脂分散体、表面活性剂、分散剂、部分去离子水送入搅拌器，以300～500rpm的转速搅拌，保持时间0.5±0.25小时，然后加入金属颜料，以900～1300rpm的转速进行分散，保持时间1±0.25小时，制得均匀水性金属分散浆体；

B、制成品：按所述的重量百分比，将部分水性树脂分散体、聚乙烯微粉蜡、抗氧化剂、消泡剂、部分去离子水送入搅拌器，以300～500rpm的转速搅拌，温度控制在45℃以下，保持时间0.5±0.25小时，然后将步骤A制得的水性金属分散浆体送入搅拌器，以600～800rpm的转速进行搅拌，保持时间0.5±0.25小时，调节粘度后，制得水性金属油墨；

所述步骤A和步骤B中所采用的水性树脂分散体总和为100％，其总和占所有成分的重量百分比为55～65％，所述步骤A和步骤B中所采用的去离子水总和为100％，其总和占所有成分的重量百分比为3～7％。

9.如权利要求8所述的水性金属油墨的方法，其特征在于：步骤A所采用的水性树脂分散体为水性树脂溶液，其重量占水性树脂分散体溶液总量的30～40％，步骤B所述的水性树脂分散体为水性聚合物乳液，其重量占水性树脂分散体溶液总量的60～70％。

10.如权利要求8所述的水性金属油墨的方法，其特征在于：搅拌过程中采用方钢蝶形搅拌叶进行搅拌。