CN102358810A - 一种环保型包装印刷用水性凹版油墨及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及水性油墨及其制备方法，尤其涉及一种环保型包装印刷用水性凹版油墨及其制备方法，该油墨由环氧丙烯酸酯复合乳液、颜料、去离子水、乙醇、三乙胺、蜡粉、润湿分散剂、消泡剂、流平剂、增稠剂、成膜助剂按照一定的质量比混合配制而成，其中环氧丙烯酸酯复合乳液是用环氧树脂来改性丙烯酸酯乳液，使环氧树脂与丙烯酸酯有机结合起来，具有良好的附着力、热稳定性、耐化学品性好等优点，作为水性油墨连接料具有一定的应用价值。本发明产品可适用于烟、酒、食品、饮料、药品、日化用品等包装为主的软包装领域的包装印刷，油墨无毒、无刺激味、不燃、不爆，符合环保要求，前景十分可观。

Description

一种环保型包装印刷用水性凹版油墨及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种环保型包装印刷用水性凹版油墨，以及该油墨的制备方法。

背景技术

随着人们对生活质量以及生存发展环境的要求不断提高，包装市场“绿色包装材料”的呼声越来越高，即提高环保性能，选择节能、低耗、无毒、无污染、易降解的无公害包装材料。“绿色包装材料”是未来包装印刷材料的发展趋势，日益受到人们的重视，而印刷油墨是包装材料中污染较为严重的原料之一，“绿色包装材料”呼吁环保型油墨产品，以满足高档产品的包装要求。溶剂型印刷油墨中含有大量有毒有害化学物质，包括重金属、残留溶剂、有机挥发物以及多环芳烃等。这些有毒有害物质可发生化学转移，对食品内容物造成污染，从而导致食品中含有甲苯、二甲苯、铅、汞、砷、铬等有害物质。在软包装印刷行业中，目前以水性油墨、醇溶型油墨、UV油墨为代表的环保型油墨正日益受到印刷厂商们的青睐。由于水性、UV等油墨所具有的优良环保特性，目前发达国家和地区都在努力开发和使用水性油墨和UV油墨，以逐步取代溶剂型油墨。以水性、UV油墨印刷为主要发展对象的包装印刷在国际上已经形成一种形式。从国际包装印刷的发展趋势来看，水性油墨和UV油墨已从单一的纸箱印刷油墨向各种基材、多色套印方向发展。

在一些发达国家类似甲苯的芳香族溶剂已被禁用于食品包装油墨，美国也有环保法律来控制挥发性有机化合物的释放。目前国内烟包印刷油墨主要以凹版油墨、平版油墨、丝网油墨及柔版油墨为主，其中凹版油墨占了相当比例。随着烟草工业的发展变化，未来烟包凹版油墨的技术要求和市场前景将会有新的变化。香烟包装风格的变化，包装质量的提高，对烟包凹版油墨也提出了新要求，凹版油墨的色彩、各种耐性也要相适应。香烟作为一种特殊食品，消费者在吸食过程中对气味十分敏感，而且其包装的安全性、环保型也十分重要。

由于水性油墨以水作溶解载体，因此具有显著的环保安全特点：安全、无毒无害、不燃不爆，几乎无挥发性有机气体产生，主要表现在以下几个方面：

1.不污染大气环境

溶剂型油墨会散发出大量的低浓度挥发性有机气体，由于水性油墨用水作溶解载体，所以无论是在其生产过程中，还是被用于印刷时，几乎不会向大气散发挥发性有机气体，这是溶剂型油墨所无法比拟的。

2.减少印刷品表面残留毒物

由于水性油墨不含有机溶剂，使得印刷品表面残留的有毒物质大大减少，这一特性，在烟、酒、食品、饮料、药品、儿童玩具等卫生条件要求严格的包装印刷产品中更体现了良好的健康安全性。

3.降低成本、提高作业环境的安全性

印刷相同数量和规格的印刷品，水性油墨的消耗量较溶剂型油墨减少了约10％，而且溶剂型油墨在印刷时需要用大量有机溶剂清洗液清洗印版，从资源消耗角度看，水性油墨更加经济，符合当今世界提倡的节约型社会的主题；有机溶剂和溶剂型油墨本身是易燃液体，有机溶剂很容易挥发，在空气中会形成爆炸性混合气体，达到爆炸极限浓度后遇到火星即会发生爆炸，水性油墨溶剂的时候可以避免危险，保证生产作业人员的健康安全。

发明内容

为适应包装市场的发展要求，解决现有水性凹版印刷油墨存在的技术缺陷，本发明的目的是提供一种安全性好、抗水性好、不脱色掉色、印刷性能优良、绿色环保的包装印刷用水性凹版油墨，并提供这种包装印刷用水性凹版油墨的制备方法。

本发明中水性凹版油墨，按质量百分比计该水性油墨由以下的成分组成：

上述的环氧丙烯酸酯复合乳液是用环氧树脂来改性丙烯酸酯乳液，使环氧树脂与丙烯酸酯有机结合起来，具有良好的附着力、热稳定性、耐化学品性好等优点，作为水性油墨连接料具有一定的应用价值。其主要反应原料如下：

丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、环氧树脂E-44、丙烯酸、α-甲基丙烯酸、偶氮二异丁腈、过硫酸铵、氨水、碳酸氢钠、辛基酚聚氧乙烯醚、十二烷基硫酸钠等。

本发明所述的环氧丙烯酸酯复合乳液的制备，其制备方法包括以下步骤：

(1)将一定量的去离子水、乳化剂及单体投入预乳化罐中，在激烈搅拌下配制城单体预乳化液。

(2)将pH缓冲剂等组分投入聚合釜中，开动搅拌，通气升温至78-80℃，快速加入引发剂溶液，过5min后，加入占总量5％的单体预乳化液，不久，成核聚合反应即开始，釜内物料由乳白色变为蓝色。

(3)待釜内温度趋于平稳后，在81-83℃温度下，开始同时滴加余下的单体预乳化液和滴加引发剂溶液，约在2.5h内滴完。

(4)待冷却至50℃后，加入消泡剂溶液，并用氨水调pH值至7-8，然后保温搅拌30min，出料。

上述的颜料是指印刷油墨技术领域所用的有机颜料、无机颜料、填充料中的一种或多种，如有机颜料、无机颜料、填充料中的黄、红、桔、兰、黑、绿、白、二氧化钛、二氧化硅、碳酸钙、高岭土、膨润土、铝或银粉、铜或金粉、荧光颜料等，这些颜料可以单独使用或多种配合使用。

上述的蜡粉是指天然蜡、合成蜡或改性蜡中的一种或几种，如聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡、氯化蜡、高分子脂肪酰胺、棕榈蜡、微晶蜡等，它能增强涂膜光滑度、抗粘连、耐磨损并具有良好的柔软性，适用于木器涂料、工业涂料、粉末涂料、印刷油墨等。

上述的润湿分散剂是指用于水性和溶剂型体系的无溶剂高分子润湿分散剂，是具有优良润湿和防絮凝性能的无溶剂聚氨酯低聚物。该助剂可以促进颜料的润湿，缩短分散过程，通过空间位阻效应有效地防止颜料絮凝。由于分散的颜料的微小粒度，体系可以获得优异的色度和光泽度，可以在长时间贮存中防止油墨的絮凝和沉降。

上述的消泡剂是指环氧化合物、聚醚改性的甲基聚硅氧烷、矿物烃类及表面活性剂、二氧化硅及表面活性剂等。该助剂在树脂乳液、水性涂料、水性油墨、粘合剂等体系中抑泡、破泡效果突出，效率高而持久，能长期防治体系产生泡沫，不影响光泽、颜色，不会使涂膜产生缩孔及鱼眼。

上述的流平剂是指有机硅、丙烯酸酯类水性涂料流平剂，如AC-900。该流平剂与各种乳液及助剂有良好的相容性，可以提高涂膜的平滑性，消除刷痕，并同时具有抗粘连、防刮伤、抗磨损等特性。

上述的增稠剂是指无机增稠剂、有机纤维素增稠剂、水溶性聚合物和合成高分子增稠剂范围内的一种或几种，增稠剂对水性油墨的增稠、稳定及流变性能均有调节作用和改善功能，在贮存阶段，增稠剂将水性油墨中的颜料粒子包覆于增稠剂的单分子层中，并由于粘度的增加而减缓颜料粒子的沉降，改善了油墨的稳定性，并提高其抗冻融性和抗机械性能，同时还能延缓墨膜在印刷机上的干燥速度，提高油墨的流平性和传递性能。

上述的成膜助剂是指醇醚类化合物、单酯类有机化合物、高碳醇酯有机化合物等，使用成膜助剂能促进油墨成膜速度，降低成膜温度，提高油墨附着力、平整度、抗擦洗性及光亮度。

本发明所述一种环保型包装印刷用水性凹版油墨的具体制备方法，包括以下步骤：

先按照配方量将去离子水、乙醇、三乙胺投入反应釜中，再将环氧丙烯酸酯复合乳液按配方量投入反应釜中混合，充分混匀后，投入颜料、蜡粉、润湿分散剂、消泡剂、流平剂、增稠剂、成膜助剂按配方量加入，以900-1400r/min的搅拌速度高速分散，最后经过砂磨机研磨至小于10μm的成品水性油墨。

通过刮板细度计对油墨的细度和初干性进行检测，通过旋转粘度计对油墨的粘度进行检测，通过pH计对油墨的pH值进行检测，通过GB/T14624.2-93的方法对油墨的着色力进行检测。本发明的水性凹版油墨达到的指标如下：油墨颗粒度≤10μm；油墨的初干性为10-20mm/15s；油墨的pH值为8-9；油墨的着色力为90-110。完全符合油墨技术要求。

本发明所得产品可适用于烟、酒、食品、饮料、药品、日化用品等包装为主的软包装领域的包装印刷，油墨无毒、无刺激味、不燃、不爆，符合环保要求，能够在一定程度上保障工人的身体健康，有助于安全生产；印刷效果较好，文字清晰、发色性强、光泽度高、附着力强；抗化学性强、耐酸碱、抗水性能好，市场潜力十分可观。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。除非特别限定，实施例中“％”表示“质量％”

实施例1

制备一种包装印刷用水性凹版油墨，本实施例的原料组成成份如下：

根据以上的具体配方数据进行包装印刷用水性凹版油墨的制备，配方中的颜料是指耐晒桃红色原；配方中的蜡粉是指氧化聚乙烯蜡；配方中的润湿分散剂是指用于水性和溶剂型体系的高分子润湿分散剂Disperbyk-183；配方中的消泡剂是指环氧化合物Tetronic 50RL；配方中的流平剂是指有机硅、丙烯酸酯类水性涂料流平剂AC-900；配方中的增稠剂是指用于水溶性涂料的聚氨酯增稠剂；配方中的成膜助剂是指醇醚类化合物。

本发明所述的环氧丙烯酸酯复合乳液，其制备方法包括以下步骤：

将一定量的去离子水、乳化剂及单体投入预乳化罐中，在激烈搅拌下配制城单体预乳化液，然后将pH缓冲剂等组分投入聚合釜中，开动搅拌，通气升温至78℃，快速加入引发剂溶液，过5min后，加入占总量5％的单体预乳化液，不久，成核聚合反应即开始，釜内物料由乳白色变为蓝色。待釜内温度趋于平稳后，在81℃温度下，开始同时滴加余下的单体预乳化液和滴加引发剂溶液，约在2.5h内滴完，待冷却至50℃后，加入消泡剂溶液，并用氨水调pH值至8，然后保温搅拌30min，出料。

本发明所述一种环保型包装印刷用水性凹版油墨的具体制备方法，包括以下步骤：

先按照配方量将去离子水、乙醇、三乙胺投入反应釜中，再将环氧丙烯酸酯复合乳液按配方量投入反应釜中混合，充分混匀后，投入颜料、蜡粉、润湿分散剂、消泡剂、流平剂、增稠剂、成膜助剂按配方量加入，以1000r/min的搅拌速度高速分散，最后经过砂磨机研磨至小于10μm的成品水性油墨。

通过刮板细度计对油墨的细度和初干性进行检测，通过旋转粘度计对油墨的粘度进行检测，通过pH计对油墨的pH值进行检测，通过GB/T14624.2-93的方法对油墨的着色力进行检测。本发明的水性凹版油墨达到的指标如下：油墨颗粒度≤10μm；油墨的初干性为15mm/15s；油墨的pH值为8；油墨的着色力为90。完全符合油墨技术要求。

实施例2

制备一种包装印刷用水性凹版油墨，本实施例的原料组成成份如下：

根据以上的具体配方数据进行包装印刷用水性凹版油墨的制备，配方中的颜料是指钛菁蓝BGS；配方中的蜡粉是指微晶蜡；配方中的润湿分散剂是指用于水性和溶剂型体系的高分子润湿分散剂Disperbyk-185；配方中的消泡剂是指矿物烃类及表面活性剂CF268；配方中的流平剂是指有机硅、丙烯酸酯类水性涂料流平剂AC-900；配方中的增稠剂是指用于水溶性涂料的聚氨酯增稠剂；配方中的成膜助剂是指单酯类有机化合物。

本发明所述的环氧丙烯酸酯复合乳液，其制备方法包括以下步骤：

将一定量的去离子水、乳化剂及单体投入预乳化罐中，在激烈搅拌下配制城单体预乳化液，然后将pH缓冲剂等组分投入聚合釜中，开动搅拌，通气升温至80℃，快速加入引发剂溶液，过5min后，加入占总量5％的单体预乳化液，不久，成核聚合反应即开始，釜内物料由乳白色变为蓝色。待釜内温度趋于平稳后，在83℃温度下，开始同时滴加余下的单体预乳化液和滴加引发剂溶液，约在2.5h内滴完，待冷却至50℃后，加入消泡剂溶液，并用氨水调pH值至7.5，然后保温搅拌30min，出料。

本发明所述一种环保型包装印刷用水性凹版油墨的具体制备方法，包括以下步骤：

先按照配方量将去离子水、乙醇、三乙胺投入反应釜中，再将环氧丙烯酸酯复合乳液按配方量投入反应釜中混合，充分混匀后，投入颜料、蜡粉、润湿分散剂、消泡剂、流平剂、增稠剂、成膜助剂按配方量加入，以1400r/min的搅拌速度高速分散，最后经过砂磨机研磨至小于10μm的成品水性油墨。

通过刮板细度计对油墨的细度和初干性进行检测，通过旋转粘度计对油墨的粘度进行检测，通过pH计对油墨的pH值进行检测，通过GB/T14624.2-93的方法对油墨的着色力进行检测。本发明的水性凹版油墨达到的指标如下：油墨颗粒度≤10μm；油墨的初干性为20mm/15s；油墨的pH值为8.5；油墨的着色力为100。完全符合油墨技术要求。

Claims (6)

1.一种环保型包装印刷用水性凹版油墨及其制作方法，其特征在于该水性凹版油墨，由以下质量比的原料组成：

2.根据权利要求1所述的水性凹版油墨，其特征在于，所述的环氧丙烯酸酯复合乳液是由环氧树脂改性丙烯酸酯乳液制成，其主要反应原料如下：

丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、环氧树脂E-44、丙烯酸、α-甲基丙烯酸、偶氮二异丁腈、过硫酸铵、氨水、碳酸氢钠、辛基酚聚氧乙烯醚、十二烷基硫酸钠等。

3.根据权利要求2所述的环氧丙烯酸酯复合乳液，其特征在于，其制备方法包括以下步骤：

将一定量的去离子水、乳化剂及单体投入预乳化罐中，在激烈搅拌下配制城单体预乳化液，将pH缓冲剂等组分投入聚合釜中，开动搅拌，通气升温至78-80℃，快速加入引发剂溶液，过5min后，加入占总量5％的单体预乳化液，不久，成核聚合反应即开始，釜内物料由乳白色变为蓝色，待釜内温度趋于平稳后，在81-83℃温度下，开始同时滴加余下的单体预乳化液和滴加引发剂溶液，约在2.5h内滴完，待冷却至50℃后，加入消泡剂溶液，并用氨水调pH值至7-8，然后保温搅拌30min，出料。

4.根据权利要求1所述的水性凹版油墨，其特征在于，所述的颜料是指有机颜料、无机颜料、填充料中的一种或多种，所述的蜡粉是指天然蜡、合成蜡或改性蜡中的一种或几种；所述的润湿分散剂是指用于水性和溶剂型体系的高分子润湿分散剂；所述的消泡剂是指环氧化合物、聚醚改性的甲基聚硅氧烷、矿物烃类及表面活性剂、二氧化硅及表面活性剂等；所述的流平剂是指有机硅、丙烯酸酯类水性涂料流平剂；所述的增稠剂是指无机增稠剂、有机纤维素增稠剂、水溶性聚合物和合成高分子增稠剂范围内的一种或几种；所述的成膜助剂是指醇醚类化合物、单酯类有机化合物、高碳醇酯有机化合物等。

5.一种环保型包装印刷用水性凹版油墨的制备方法包括以下步骤：

先按照配方量将去离子水、乙醇、三乙胺投入反应釜中，再将环氧丙烯酸酯复合乳液按配方量投入反应釜中混合，充分混匀后，投入颜料、蜡粉、润湿分散剂、消泡剂、流平剂、增稠剂、成膜助剂按配方量加入，以900-1400r/min的搅拌速度高速分散，最后经过砂磨机研磨至小于10μm的成品水性油墨。

6.根据权利要求1所述的包装印刷用水性凹版油墨，其特征在于，所得产品的主要指标如下：油墨颗粒度≤10μm；油墨的初干性为10-20mm/15s；油墨的pH值为8-9；油墨的着色力为90-110。