CN103314061B - 包含聚碳酸丙烯酯的转轮凹版印刷热熔墨组合物 - Google Patents
包含聚碳酸丙烯酯的转轮凹版印刷热熔墨组合物 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了环保的转轮凹版印刷热熔墨组合物。更具体地，本发明通过使用以二氧化碳作为原料制备的聚碳酸丙烯酯作为载体，提供了满足碳足迹系统的要求的转轮凹版印刷热熔墨组合物。由本发明的组合物制备的转轮凹版印刷热熔墨与根据相关技术的聚醋酸乙烯基热熔墨相比具有更高的打印密度并且更容易在低温下进行打印。
Description
技术领域
本发明涉及转轮凹版印刷(rotogravure)热熔墨组合物，更具体地，涉及包含着色剂和载体的转轮凹版印刷热熔墨组合物，其中所述载体包含聚碳酸丙烯酯，即由二氧化碳和环氧丙烷的聚合反应得到的树脂。根据本发明示例性实施方案的热熔墨产品具有优异的适印性，同时是满足碳足迹系统的环保型热熔墨。
背景技术
凹版印刷是用墨覆盖通过腐蚀平板形成的凹板并且用刮墨刀片刮擦额外的墨的印刷类型。本文使用的墨是指凹版墨。与使用溶剂的普通凹版墨不同，转轮凹版印刷热熔墨使用通过加热融化的墨。因此，转轮凹版印刷墨是环保的凹版墨，其不释放挥发性有机化合物或有害的空气污染物。
凹版印刷已经被广泛应用于塑料包装业，例如用于食品、药品、饲料、农产品和家庭用品的塑料包装。特别地，凹版印刷主要用于食品包装等。但是，由于墨使用的溶剂引起环境危害，所以需要向环保产品转变。作为能够使用凹版印刷的优点同时克服环境危害的替代物，已经提出了转轮凹版印刷热熔墨。
热熔墨由着色剂和载体制备。作为载体，一般使用聚(乙基醋酸乙烯酯)基树脂。日本专利公开特许公报No.2000-072992公开了使用聚(乙基醋酸乙烯酯)基树脂作为载体并且使用醇和蜡控制粘度和颜料分散性等的热熔墨。通常，使用约60至70％的软化点为160至170℃的聚(乙基醋酸乙烯酯)基树脂、约10至20％的熔点为80至90℃的蜡、和约20至30％的高沸点醇如硬脂醇。这些载体混合物可包含少量添加剂，例如分散剂、抗氧化剂、紫外线吸收剂等。载体与包括添加剂的色素的比率为约98∶1至80∶20。特别地，组合物中的蜡和醇是决定热熔墨的熔点的重要因素。用于控制熔化速度的蜡和高沸点的醇用于降低粘附性，这使得难以增加使用聚(乙基醋酸乙烯酯)基树脂作为载体的热熔墨的色密度。
发明内容
技术问题
本发明的一个目的是提供环保的转轮凹版印刷热熔墨组合物，其包含具碳酸亚丙酯作为载体以在低温实施印刷，同时增加了颜料的分散稳定性和对印刷品的粘附性。
技术方案
本发明涉及使用来源于二氧化碳的聚碳酸丙烯酯作为载体的转轮凹版印刷热熔墨组合物，更具体地，涉及包含着色剂和载体的热熔墨组合物，其中所述载体包含(a)聚碳酸丙烯酯；和(b)增粘剂，其选自松香基化合物、妥尔油基化合物、天然或合成的萜烯化合物、萜烯-苯酚基树脂和C5-C9石油基树脂。根据本发明的一个示例性实施方案的热熔墨组合物可具有凹版印刷的优点，同时使用环保树脂。
本发明涉及具有使用聚碳酸丙烯酯作为载体的新组成的转轮凹版印刷热熔墨，更具体地，涉及环保的热熔墨，其没有VOC或HAP的危害，同时优于相关领域中使用的基于聚(乙基醋酸乙烯酯)基树脂的热熔墨的适印性。
聚碳酸丙烯酯是用以下化学式1表示的环保聚合物，由二氧化碳和环氧丙烷的共聚作用得到。由于使用二氧化碳作为聚合物的原料，生产过程期间的碳平衡是用负号(-)表示的树脂。
[化学式1]
聚碳酸丙烯酯可使用在韩国专利公开特许公报No.2009-0090154、2010-067593或2010-0013255等中周知的方法来制备。
本发明涉及包含着色剂和载体的转轮凹版印刷墨组合物，其以聚碳酸丙烯酯作为载体。在下文中，将详细描述本发明。
(a)用作根据本发明的热熔墨组合物的载体的聚碳酸丙烯酯通过二氧化碳和环氧丙烷的聚合反应得到，其中聚碳酸丙烯酯可具有10000g/摩尔至50000g/摩尔的重均分子量。重均分子量大于50000g/摩尔的聚碳酸丙烯酯具有高熔体粘度并且与增粘剂的相容性低，这使难以得到均匀的载体组成。重均分子量小于10000g/摩尔的聚碳酸丙烯酯在塑化时具有连续的表面粘性和低抗张强度。分子量在该范围内的聚碳酸丙烯酯可提高转轮凹版印刷热熔墨组合物的粘附性，将组合物的熔体粘度降低至70至90℃，使得适印性、颜色稳定性和分散性优异。另外，由于聚碳酸丙烯酯的特性，在燃烧凹版印刷热熔墨废料时不产生NOx，当填埋凹版印刷热熔墨废料时，其可容易地被离子分解以额外实现环保特性。
根据本发明的热熔墨组合物的载体(其是用于增加热熔粘合剂和聚碳酸丙烯酯的粘附性的材料)包括增粘剂，其中增粘剂选自松香基化合物、妥尔油基化合物、天然或合成的萜烯化合物、萜烯-苯酚基树脂和C5-C9石油基树脂。增粘剂的软化点可以为70至150℃。当软化点高于150℃时，与低分子量聚碳酸丙烯酯的相容性降低，并且热熔墨组合物的熔体粘度增加。另一方面，当软化点低于70℃时，熔体粘度太低，并且即使在印刷后降低温度粘性依然保持。特别地，松香基化合物具有改善的墨透明度、良好的着色剂溶解度以及与介质良好的粘附性。更优选地，对于松香基化合物，可使用松香酯、氢化松香酯、歧化松香酯、经二元酸改性的松香酯、聚合松香酯和经苯酚改性的松香酯。更优选地，可使用软化点为70至90℃的松香基化合物。
根据本发明的载体可包含60至95重量％聚碳酸丙烯酯和5至40重量％增粘剂。更特别地，载体可包含80至90重量％聚碳酸丙烯酯和10至20重量％增粘剂。
根据本发明的热熔墨组合物包含载体和着色剂，其中着色剂可以是2至20重量％，载体可以是80至90重量％。如果着色剂是周知的染料和周知的颜料，可使用任何着色剂而无任何问题。作为颜料，可使用一般用于印刷的所有颜料，而不管是无机颜料和有机颜料。在本发明中，作为可使用的颜料，可使用例如碳黑、镉红、钼红、铬黄、镉黄、钛黄、氧化铬、钛钴绿、青蓝、钴蓝、偶氮基颜料、酞菁颜料、喹吖啶酮基颜料、异吲哚啉酮基颜料、二萘嵌苯基颜料、硫靛基颜料、金属络合物颜料等，其可单独使用或可作为多种颜料的混合物使用。另外，作为染料，可使用例如金属络合物盐染料、萘酚染料、蒽醌染料、靛蓝染料、正碳离子染料、醌亚胺染料、花青染料、喹啉染料、硝基染料、亚硝基染料、苯醌染料、萘醌染料、酞菁染料、金属酞菁染料等，其可单独使用或可作为多种染料的混合物使用。
根据本发明的墨组合物的载体还可包含增塑剂以赋予聚碳酸丙烯酯弹性、易工作性和拉伸性能，其中可基于聚碳酸丙烯酯添加5至15重量％的增塑剂。增塑剂包括脂肪族二元酸酯基增塑剂、磷酸酯基增塑剂等。脂肪族二元酸酯通过具有3至7个碳原子的二元酸脂肪酸和具有4个以下碳原子的醇的缩合反应得到。优选地，将1至4摩尔环氧丙烷加入到二元酸脂肪酸的正羧基上，然后在具有4个以下碳原子的醇上进行缩合反应，其用以下化学式2的化合物表示。
[化学式2]
[在以上化学式2中，a表示1至5的整数，b表示0至4的整数，r表示氢或(C1-C4)烷基]。
磷酸酯基增塑剂可以是磷酸三甲苯酯(tricrecyl phosphate)。由于聚碳酸丙烯酯与松香基混合物如经苯酚改性的松香酯等之间的相容性低，所以其他增塑剂在热熔墨制备后可能分离。
根据本发明的热熔墨组合物还可包含选自氧化稳定剂和紫外线吸收剂中的至少之一，可基于聚碳酸丙烯酯添加0.5至10重量％。抗氧化剂增加热稳定性的物质，可使用市售的那些，紫外线吸收剂防止墨褪色和树脂分解，并且也可使用市售的那些。
用于根据本发明的热熔墨的添加剂的一个实例可包括分散剂、润滑剂、消泡剂等，并且但单独使用或作为其混合物使用。
有益效果
本发明可提供具有聚碳酸丙烯酯的高粘附性、与增粘剂如经苯酚改性的松香酯等的优异相容性、以及增加印刷后颜色密度的优异适印性的凹版印刷热熔墨组合物，同时通过提供具有新组成的转轮凹版印刷热熔墨(用聚碳酸丙烯酯代替相关领域使用的聚醋酸乙酯基转轮凹版印刷热熔墨)满足了碳足迹系统，并且通过使用可填埋处理的可生物降解树脂实现了环保的优点。
附图说明
通过以下结合附图给出的优选实施方案的描述，本发明的上述和其他的目的、特征和优点将变得明显，其中：
图1是示出转轮凹版印刷热熔墨的印刷方法的图示。
具体实施方式
在下文中，将参照以下实施例详细描述本发明。但是，以下实施例仅以举例的方式描述本发明。因此本发明不限于以下实施例。
基于韩国专利公开特许公报No.2009-0090154、2010-067593和2010-0013255的描述来制备本发明中使用的聚碳酸丙烯酯。
[实施例1]
如下制备载体：将14g经苯酚改性的松香酯加入到75g重均分子量为20000g/摩尔的聚碳酸丙烯酯中，加入10g通过2个当量的二丙二醇甲醚与脂肪族二元酸(即戊二酸)缩合得到的酯[化学式2的化合物，其中a＝3，b-＝2，R＝CH3]，向其中加入0.5g丁基羟基甲苯(BHT)作为苯酚基抗氧化剂和0.5g2，4-二羟基二苯甲酮作为紫外线吸收剂，使用Brabender混合器将其在160℃混合5分钟。如下制备厚2mm的样品：在向100g上述载体中加入3g颜料(酞菁蓝)后热压(加热PBHss)，并且再次用Brabender混合器将其混合。在120℃测量所制备的热熔墨样品的粘度，并且在0℃和100℃储存3天，确认2，4-二羟基二苯甲酮与颜料的分离程度，通过切割样品的横截面并通过扫面电子显微镜观察其表面来确认载体组分之间的均匀表面。另外，使用UTM测量伸长率以测量可塑性。使用K-PrintingProofer进行印刷，然后测量颜色反射密度，借此测量适印性。上述测量结果在表1给出。
实施例2
通过与实施例1相同的方法制备热熔墨样品，不同之处在于使用磷酸三甲苯酯作为增塑剂。
实施例3
通过与实施例1相同的方法制备热熔墨样品，不同之处在于使用重均分子量为50000g/摩尔的聚碳酸丙烯酯。
对比例1
通过与实施例1相同的方法制备热熔墨样品，不同之处在于使用重均分子量为5000g/摩尔的聚碳酸丙烯酯。
对比例2
通过与实施例1相同的方法制备热熔墨样品，不同之处在于使用重均分子量为100000g/摩尔的聚碳酸丙烯酯。
对比例3
通过与实施例1相同的方法制备热熔墨样品，不同之处在于使用太酸二辛脂作为增塑剂。
对比例4
通过与实施例1相同的方法制备热熔墨样品，不同之处在于在载体组分中使用石油树脂代替经苯酚改性的松香酯。
对比例5
如下制备载体：向65g聚乙基醋酸乙烯酯(其中醋酸乙烯酯含量为28％)中加入0.5g丁基羟基甲苯(BHT)作为抗氧化剂，0.5g2，4-二羟基二苯甲酮作为紫外线吸收剂，加入25g软化点为165℃的硬脂醇和10g软化点为85℃的巴西棕榈蜡，之后通过Brabender混合器将其混合。然后，向100g载体中加入3g颜料(酞菁蓝)，之后混合。用与实施例1相同的方法使用所得混合物制备热熔墨样品，然后测量样品的物理性质用于比较。
表1
工业实用性
本发明可提供具有高聚碳酸丙烯酯粘附性，与增粘剂如经苯酚改性的松香酯等的优异相容性，以及增加了印刷后颜色密度的优异适印性的凹版印刷热熔墨组合物，同时通过提供具有新的组成的转轮凹版印刷热熔墨(用聚碳酸丙烯酯代替相关领域使用的聚醋酸乙酯基转轮凹版印刷热熔墨)满足了碳足迹系统，并且通过使用可填埋处理的可生物降解树脂实现了环保的优点。
Claims (10)
1.一种热熔墨组合物，其包含：
着色剂和载体，
其中所述载体包含：
(a)聚碳酸丙烯酯；
(b)增粘剂，其选自松香基化合物、妥尔油基化合物、天然或合成的萜烯化合物、萜烯-苯酚基树脂和C5-C9石油基树脂；和
(c)一种或更多种增塑剂，其选自磷酸酯基化合物和脂肪族二元酸酯基化合物。
2.根据权利要求1所述的热熔墨组合物，其中所述载体包含60至95重量％的聚碳酸丙烯酯和5至40重量％的增粘剂。
3.根据权利要求1所述的热熔墨组合物，其中所述热熔墨组合物包含2至20重量％的着色剂和80至98重量％的载体。
4.根据权利要求1所述的热熔墨组合物，其中所述聚碳酸丙烯酯的重均分子量为10000g/摩尔至50000g/摩尔。
5.根据权利要求1所述的热熔墨组合物，其中所述载体还包含基于所述聚碳酸丙烯酯为5至15重量％的增塑剂。
6.根据权利要求1所述的热熔墨组合物，其中所述载体还包含基于所述聚碳酸丙烯酯为0.5至10重量％的选自氧化稳定剂和紫外线吸收剂中的至少之一。
7.根据权利要求1所述的热熔墨组合物，其中所述增塑剂是磷酸三甲苯酯或具有以下化学式2的脂肪族二元酸酯基化合物，
化学式2
在以上化学式2中，a表示1至5的整数，b表示0至4的整数，R表示氢或C1-C4烷基。
8.根据权利要求1所述的热熔墨组合物，其中所述松香基化合物选自松香酯、氢化松香酯、歧化松香酯、经二元酸改性的松香酯、聚合松香酯和经苯酚改性的松香酯。
9.根据权利要求1所述的热熔墨组合物，其中所述增粘剂的软化点为70至150℃。
10.根据权利要求4所述的热熔墨组合物，其中所述聚碳酸丙烯酯通过二氧化碳和环氧丙烷的聚合反应获得。
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