CN104804533A - 水性柔印刮开黑墨及其制备方法与应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水性柔印刮开黑墨及其制备方法与应用，属于印刷技术领域。该水性柔印刮开黑墨由如下按质量百分比计的成分组成：25.0-30.0％水性聚氨酯A、25.0-35.0％水性聚氨酯B、15.0-25.0％高色素炭黑、2.0-3.0％分散剂、0.1-0.3％消泡剂和10.0-20.0％水。本发明采用无溶剂水性聚氨酯，添加高色素炭黑，全过程没有有机溶剂，VOC近似零排放，可以有效的保护环境，并通过采用不同的水性聚氨酯混拼来满足印刷后的整体效果。本发明不含对人体造成危害的物质，车间无气味、无有毒气体，保证了工人的健康；终端消费者在刮开油墨时接触刮下来的油墨粉末，不会产生健康危害。

Description

水性柔印刮开黑墨及其制备方法与应用

【技术领域】

本发明属于印刷技术领域，特别涉及一种水性柔印刮开黑墨及其制备方法与应用。

【背景技术】

本发明技术主要应用于一种特殊产品印刷——彩票即开型刮开黑墨印刷。

即开型彩票经历了以下发展历程：溶剂型油墨丝网印刷、UV隔离油组合溶剂型油墨丝网印刷、溶剂型油墨凹版印刷、醇溶性水性油墨柔版印刷。不管哪种印刷方式，成品即开型彩票都是由如下部分组成：由内而外，1、彩票背面文字说明；2、彩票纸张；3、防投射层及防伪层；4、彩票数据；5、UV隔离层；6、刮开层，刮开层又可分为二部分，刮开黑层提供耐老化、与下面隔离层的层间附着力、上面印刷刮开白墨，刮开白层提供遮盖刮开黑、抗粘、打底，上面印刷图文等性能；7、图文层。印刷过程中，采用逐层印刷、逐层干燥的方式进行。

目前，由于高VOC排放、高能耗及生产效率低下，且设备难以改造，国内已经严令淘汰丝网印刷。国内生产商以溶剂型油墨凹版印刷和醇溶性水性油墨柔版印刷为主，其中，醇溶性柔版油墨完全依赖进口。虽然这两种方式提高了生产效率，但还是存在高VOC排放、易燃易爆等缺点和风险。

受制于即开型彩票的保密技术性能对刮开黑墨的特殊要求，一是需要遮盖必须能防透视中奖信息；二是需要一层硬度较高、表面平滑的隔离层(UV高滑隔离光油)，来保护彩票数据、分隔彩票数据和刮开层；三是为了能够与隔离层的低表面能相匹配，油墨的表面张力要尽量低，以解决印刷适性在平滑的隔离层上能印刷附着上去；四是同时还要防止刮开层和隔离层老化后相互融合而导致刮开困难或刮不开，油墨的组成成分需要尽量选择惰性差的材料因此，在逐层印刷中，为了得到和上一层匹配的油墨表面张力，通常都选择溶剂型油墨，才能获得相应的印刷适性、老化性能、刮开性能。而选用普通的柔印水性油墨作为与隔离层接触的刮开黑墨，则难度很大或根本不能满足要求，必须以全新的技术视角攻关解决；我们通过技术攻关已将这些问题成功解决，现在具有环保性能的水性柔印刮开黑墨完全可以替代溶剂型刮开黑墨。

【发明内容】

本发明的首要目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种水性柔印刮开黑墨。

本发明的另一目的在于提供所述的水性柔印刮开黑墨的制备方法。

本发明的再一目的在于提供所述的水性柔印刮开黑墨的应用。

本发明的目的通过如下技术方案实现：一种水性柔印刮开黑墨，由如下按质量百分比计的成分组成：25.0-30.0％水性聚氨酯A、25.0-35.0％水性聚氨酯B、15.0-25.0％高色素炭黑、2.0-3.0％分散剂、0.1-0.3％消泡剂和10.0-20.0％水。

所述的水性柔印刮开黑墨的粒径≤15μm。

所述的水性柔印刮开黑墨的粘度为13-15〃。

所述的水性柔印刮开黑墨的着色力≥98％。

所述的水性柔印刮开黑墨的pH值为8.0-8.2。

所述的水性聚氨酯是以水代替有机溶剂作为分散介质的新型聚氨酯体系，也称水分散聚氨酯、水系聚氨酯或水基聚氨酯；水性聚氨酯以水为溶剂，无污染、安全可靠、机械性能优良、相容性好、易于改性等优点。

所述的水性聚氨酯A优选为PU-208水性聚氨酯。

所述的水性聚氨酯B优选为充皮纸塑胶化纤用树脂HMP-1302。

所述的分散剂优选为BYK190分散剂。

所述的消泡剂优选为有机硅消泡剂。

所述的水优选为纯净水。

所述的水性柔印刮开黑墨的制备方法，包括如下步骤：将25.0-30.0％水性聚氨酯A倒入料缸，在800rpm搅拌下加入2.0-3.0％分散剂和10.0-20.0％水及15.0-25.0％高色素炭黑，于800rpm搅拌均匀后，得到混合料；将所述的混合料研磨至粒径≤15μm，得到色浆，调节色浆pH值为8.0-8.2，往色浆中加入25.0-35.0％水性聚氨酯B和0.1-0.3％消泡剂，搅拌均匀，得到水性柔印刮开黑墨；所述的百分比均为质量百分比。

所述的研磨优选在砂磨机中进行。

所述的水性柔印刮开黑墨可应用于印刷彩票及需要刮开兑奖的发票。

所述的彩票优选为福利彩票或体育彩票。

本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：

(1)本发明采用无溶剂水性聚氨酯，添加高色素炭黑，全过程没有有机溶剂，VOC近似零排放，可以有效的保护环境。改用聚氨酯体系以增加油墨柔韧性及耐候性，接近溶剂型刮开墨的性能。由于聚氨酯可以做到极硬和极软的特性，因此我们采用不同的水性聚氨酯混拼来满足印刷后的整体效果。由软的水性聚氨酯实现润湿性，在UV隔离层上良好铺展，干燥成膜后柔韧，刮开手感良好，不脏手；由硬的水性聚氨酯提高表面硬度，印刷品面对面不粘连。并且，使用水性聚氨酯体系，能够获得与传统溶剂型油墨接近的惰性，保证印刷成品保存稳定，不会发生层间融合，获得优异的老化性能。

(2)本发明采用高色素炭黑和高效分散剂制备水性柔印刮开黑墨，解决了水性聚氨酯体系包裹性差、色粉含量低的问题，提供了高效遮盖力，能够有效解决即开型彩票数据保密问题，在50W冷光源下，看不到彩票内部喷码数据。

(3)低能耗和低噪音：本发明的水性柔印刮开黑墨可采用热风加红外的干燥方式，采用少量高温热风即可实现干燥，降低了能耗。同时，在干燥过程中需要的风量不大，可有效减少风机、风筒的噪音。

(4)高效率：本发明的水性柔印刮开黑墨采用柔版印刷，制版效率高、费用低，生产效率亦可随印刷机烘干效率持续提高。

(5)本发明不含对人体造成危害的物质，车间无气味、无有毒气体，保证了工人的健康；终端消费者在刮开油墨时接触刮下来的油墨粉末，不会产生健康危害。

【具体实施方式】

下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。

老化测试：80湿度80温度加速老化24小时(恒温恒湿箱)，铅笔硬度仪硬度测试6B铅笔50克砝码可以从隔离层刮开印刷品，且隔离层上干净无残留。

粘背测试：印刷样面对面，加压200-400公斤力/米²，印刷品在80湿度80温度下存放24小时不粘。

水性丙烯酸树脂包括丙烯酸树脂乳液、丙烯酸树脂水分散体(亦称水可稀释丙烯酸)及丙烯酸树脂水溶液。乳液主要是由油性烯类单体乳化在水中在水性自由基引发剂引发下合成的，而树脂水分散体则是通过自由基溶液聚合或逐步溶液聚合等不同的工艺合成的。从粒子粒径看：乳液粒径>树脂水分散体粒径>水溶液粒径。

水性聚氨酯是以水代替有机溶剂作为分散介质的新型聚氨酯体系，也称水分散聚氨酯、水系聚氨酯或水基聚氨酯。水性聚氨酯以水为溶剂，无污染、安全可靠、机械性能优良、相容性好、易于改性等优点。

表面张力是液体表面层由于分子引力不均衡而产生的沿表面作用于任一界线上的张力。通常，由于环境不同，处于界面的分子与处于相本体内的分子所受力是不同的。在水内部的一个水分子受到周围水分子的作用力的合力为0，但在表面的一个水分子却不如此。因上层空间气相分子对它的吸引力小于内部液相分子对它的吸引力，所以该分子所受合力不等于零，其合力方向垂直指向液体内部，结果导致液体表面具有自动缩小的趋势，这种收缩力称为表面张力。

表面能，同理应用于固体物理学，由于表面层原子朝向外面的键能没有得到补偿，使得表面质点比体内质点具有额外的势能，称为表面能。

实施例1

将30.0％水性聚氨酯A(广州祥聚化工产品有限公司、PU-208)倒入料缸、在800rpm搅拌下加入3.0％分散剂(比克化学，BYK190)、20.0％水及15.0％高色素炭黑(美国卡博特公司、250B)，于800rpm搅拌均匀后，得到混合料；将所述的混合料置于砂磨机(凯悉科机械设备有限公司、BT4)中研磨至粒径≤15μm，得到色浆，调节色浆的pH值为8.0-8.2，往色浆中加入31.7％水性聚氨酯B(佛山海顺科技有限公司、HMP-1302)和0.3％有机硅消泡剂(广州辰辉贸易有限公司、DC65)，搅拌均匀，得到水性柔印刮开黑墨；所述的百分比均为质量百分比。

所述的水性柔印刮开黑墨外观为黑色，其粒径≤15μm(50μm双槽刮板细度计)，粘度为13-15〃(日本4#杯)，着色力≥98％(与标准样对比)，pH值为8.0-8.2(pH值测试仪)。

实施例2

将28.0％水性聚氨酯A(广州祥聚化工产品有限公司、PU-208)倒入料缸、在800rpm搅拌下加入2.9％分散剂(比克化学，BYK190)、20.0％水及17.0％高色素炭黑(美国卡博特公司、250B)，于800rpm搅拌均匀后，得到混合料；将所述的混合料置于砂磨机(凯悉科机械设备有限公司、BT4)中研磨至粒径≤15μm，得到色浆，调节色浆的pH值为8.0-8.2，往色浆中加入31.7％水性聚氨酯B(佛山海顺科技有限公司、HMP-1302)和0.2％有机硅消泡剂(广州辰辉贸易有限公司、DC65)，搅拌均匀，得到水性柔印刮开黑墨；所述的百分比均为质量百分比。

所述的水性柔印刮开黑墨外观为黑色，其粒径≤15μm(50μm双槽刮板细度计)，粘度为13-15〃(日本4#杯)，着色力≥98％(与标准样对比)，pH值为8.0-8.2(pH值测试仪)。

实施例3

将25.0％水性聚氨酯A(广州祥聚化工产品有限公司、PU-208)倒入料缸、在800rpm搅拌下加入3.0％分散剂(比克化学，BYK190)和17.0％水及23.0％高色素炭黑(美国卡博特公司、250B)，于800rpm搅拌均匀后，得到混合料；将所述的混合料置于砂磨机(凯悉科机械设备有限公司、BT4)中研磨至粒径≤15μm，得到色浆，调节色浆的pH值为8.0-8.2，往色浆中加入31.6％水性聚氨酯B(佛山海顺科技有限公司、HMP-1302)和0.2％有机硅消泡剂(广州辰辉贸易有限公司、DC65)，搅拌均匀，得到水性柔印刮开黑墨；所述的百分比均为质量百分比。

所述的水性柔印刮开黑墨外观为黑色，其粒径≤15μm(50μm双槽刮板细度计)，粘度为13-15〃(日本4#杯)，着色力≥98％(与标准样对比)，pH值为8.0-8.2(pH值测试仪)。

实施例4

将28.0％水性聚氨酯A(广州祥聚化工产品有限公司、PU-208)倒入料缸、在800rpm搅拌下加入2.0％分散剂(比克化学，BYK190)和17.8％水及17.0％高色素炭黑(美国卡博特公司、250B)，于800rpm搅拌均匀后，得到混合料；将所述的混合料置于砂磨机(凯悉科机械设备有限公司、BT4)中研磨至粒径≤15μm，得到色浆，调节色浆的pH值为8.0-8.2，往色浆中加入35.0％水性聚氨酯B(佛山海顺科技有限公司、HMP-1302)和0.2％有机硅消泡剂(广州辰辉贸易有限公司、DC65)，搅拌均匀，得到水性柔印刮开黑墨；所述的百分比均为质量百分比。

所述的水性柔印刮开黑墨外观为黑色，其粒径≤15μm(50μm双槽刮板细度计)，粘度为13-15〃(日本4#杯)，着色力≥98％(与标准样对比)，pH值为8.0-8.2(pH值测试仪)。

以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所作出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种水性柔印刮开黑墨，其特征在于，由如下按质量百分比计的成分组成：25.0-30.0％水性聚氨酯A、25.0-35.0％水性聚氨酯B、15.0-25.0％高色素炭黑、2.0-3.0％分散剂、0.1-0.3％消泡剂和10.0-20.0％水。

2.根据权利要求1所述的水性柔印刮开黑墨，其特征在于，所述的水性柔印刮开黑墨的粒径≤15μm。

3.根据权利要求1所述的水性柔印刮开黑墨，其特征在于，所述的水性柔印刮开黑墨的粘度为13-15〃。

4.根据权利要求1所述的水性柔印刮开黑墨，其特征在于，所述的水性柔印刮开黑墨的着色力≥98％；所述的水性柔印刮开黑墨的pH值为8.0-8.2。

5.根据权利要求1所述的水性柔印刮开黑墨，其特征在于，所述的水性聚氨酯A为PU-208水性聚氨酯。

6.根据权利要求1所述的水性柔印刮开黑墨，其特征在于，所述的水性聚氨酯B为充皮纸塑胶化纤用树脂HMP-1302。

7.根据权利要求1所述的水性柔印刮开黑墨，其特征在于，所述的分散剂为BYK190分散剂；所述的消泡剂为有机硅消泡剂。

8.权利要求1-7任一项所述的水性柔印刮开黑墨的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将25.0-30.0％水性聚氨酯A倒入料缸，在800rpm搅拌下加入2.0-3.0％分散剂和10.0-20.0％水及15.0-25.0％高色素炭黑，于800rpm搅拌均匀后，得到混合料；将所述的混合料研磨至粒径≤15μm，得到色浆，调节色浆pH值为8.0-8.2，往色浆中加入25.0-35.0％水性聚氨酯B和0.1-0.3％消泡剂，搅拌均匀，得到水性柔印刮开黑墨；所述的百分比为质量百分比。

9.权利要求1-7任一项所述的水性柔印刮开黑墨应用于印刷彩票及需要刮开兑奖的发票。

10.根据权利要求9所述的水性柔印刮开黑墨的应用，其特征在于，所述的彩票为福利彩票或体育彩票。