CN105153801A - 一种醇溶性丙烯酸油墨及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于印刷油墨领域，公开了一种醇溶性丙烯酸油墨，包括30~45%的丙烯酸树脂、0.3~0.8%的哑粉、0.2~0.5%的高岭土、0.2~0.5%的聚乙烯蜡、25~35%的金红石钛白粉、0.3~0.8%的附着力增强剂、0.5~1%的抗静电剂和19~35%的醇类溶剂。本发明还公开了该醇溶性丙烯酸油墨的制备方法。本发明的醇溶性丙烯酸复合油墨采用了环保性的醇类溶剂作为稀释溶剂，并且不含卤素，使印刷车间环境更加绿色环保，保障工人和消费者的身体健康；油墨的印刷适用性增强，印刷效能高；产品适合250m/min以下印刷速度，浅网过渡可以氯化聚丙烯体系媲美；产品复合强度高，适合常规（非蒸、非煮）BOPP食品包装；产品配方简化性强，操作便捷、生产成本低，适合大生产应用。

Description

一种醇溶性丙烯酸油墨及其制备方法

技术领域

本发明属于印刷油墨领域，具体是一种醇溶性丙烯酸油墨及其制备方法。

背景技术

在食品包装印刷行业，普通里印双向拉伸聚丙烯薄膜（BOPP）基材的复合油墨产品占据的市场份额有60%之多；国内众多食品印制公司在兼顾印制综合成本的情况下，主要用改性氯化聚丙烯体系油墨来印刷BOPP基材。

改性氯化聚丙烯体系复合油墨属于溶剂挥发干燥成膜一类，稀释溶剂以苯类、酮类、酯类为主。目前印制行业在高速印刷机上为了使印刷品呈现更加鲜艳细腻的颜色，依然是通过大量使用真溶剂甲苯、丁酮来实现。工作车间长时间不间断的印刷，即使存在VOC回收装置，苯类、酮类也会透过人体皮肤、呼吸道进入人体，日积月累后会对人体血液系统和肝脏造成永久性的伤害。而现在食品包装对绿色安全环保性的呼吁日益强烈，改性氯化聚丙烯体系复合油墨虽逐步使用酯类溶剂替代苯类、酮类溶剂，以降低对人体的毒害性，但是酯类溶剂的使用依然未能够达到绿色标准，追求绿色环保印刷及绿色环保食品包装依然需要不断革新产品，才能真正的做到绿色环保。

改性氯化聚丙烯体系复合油墨使用到的连接料，如氯醚树脂、氯化EVA树脂、氯化聚丙烯树脂，都属于高氯元素产品。油墨因耐热稳定性差，游离出的氯原子对人体健康和环境都有相当大的危害性；目前印刷行业为了降低生产成本，不惜长期将廉价的氯化聚丙烯体系油墨用于食品包装，从长远角度来看，会严重危害人类健康和生存环境；所以研究无卤素的替代品很有必要。

发明内容

本发明的目的是提供一种绿色环保、适用性强的醇溶性丙烯酸油墨。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种醇溶性丙烯酸油墨，按照质量百分比计算，包括30~45%的丙烯酸树脂、0.3~0.8%的哑粉、0.2~0.5%的高岭土、0.2~0.5%的聚乙烯蜡、25~35%的金红石钛白粉、0.3~0.8%的附着力增强剂、0.5~1%的抗静电剂和19~35%的醇类溶剂。

进一步地，按照质量百分比计算，该醇溶性丙烯酸油墨包括40%的丙烯酸树脂、0.5%的哑粉、0.2%的高岭土、0.2%的聚乙烯蜡、30%的金红石钛白粉、0.5%的附着力增强剂、0.5%的抗静电剂和28.1%的醇类溶剂，醇类溶剂为5.1%的异丙醇和23%的乙醇。

进一步地，按照质量百分比计算，该醇溶性丙烯酸油墨包括40%的丙烯酸树脂、0.5%的哑粉、0.2%的高岭土、0.2%的聚乙烯蜡、30%的金红石钛白粉、0.5%的附着力增强剂、0.5%的抗静电剂和28.1%的醇类溶剂，醇类溶剂为10.1%的异丙醇和18%的乙醇。

进一步地，所述丙烯酸树脂的固含量为50±2%，黏度为1500~2000mPa·s，细度≤5μm。

进一步地，所述哑粉是二氧化硅哑粉。

进一步地，所述醇类溶剂包括异丙醇和乙醇。

进一步地，所述醇类溶剂包括15~24.9%的乙醇和4~10.1%的异丙醇。

一种前面所述的醇溶性丙烯酸油墨的制备方法，具体是：将丙烯酸树脂、哑粉、高岭土、聚乙烯蜡、金红石钛白粉和乙醇混合，得到混合物A，加入质量为混合物A65~75%的玻璃珠，密封后置于分散摇摆机砂磨1.5~2.5h，至细度≤20μm，再加入丙烯酸树脂、附着力增强剂、抗静电剂、乙醇和异丙醇，混合后置于分散摇摆机，摇动分散10~15min至细度≤20μm，用滤网过滤即得醇溶性丙烯酸油墨。

一种前面所述的醇溶性丙烯酸油墨的制备方法，包括以下步骤：

1）加入丙烯酸树脂，以200~300转/分钟分散，同时加入哑粉、高岭土、聚乙烯蜡和乙醇，投料完毕后以800~1000转/分钟分散3~5min；

2）步骤1）所得混合物在400~600转/分钟的转速下加入金红石钛白粉，投料完毕后以1000~1200转/分钟分散20~30min；

3）将步骤2）所得混合物研磨至细度≤20μm，砂磨机温度为45~55℃，流量为500~600kg/h，研磨完成后用乙醇清洗研磨、分散设备；

4）研磨得到的物料以300~400转/分钟分散，同时加入丙烯酸树脂、附着力增强剂、抗静电剂、乙醇和异丙醇，投料完毕后以1000~1200转/分钟分散10~15min，最后加入乙醇调节浓度即得产品。

本发明具有以下有益效果：

醇溶性丙烯酸油墨旨在使传统油墨向环保油墨过渡，首先是促使印刷企业走绿色印刷环保路线，进一步减轻苯类、酮类溶剂对印刷工作者的危害，保障印刷操作员工的身体健康；其次，将环保型无卤素油墨产品应用于食品包装，安全环保；最后，毒害性挥发有机溶剂（苯类、醚类、酮类、烷烃）的大量减少，有利于社会生态的可持续发展。

1传统的氯化聚丙烯体系复合油墨无法使用醇类溶剂稀释溶解，只能依靠混合溶剂（苯类、酮类、酯类）溶解来展现更好的色泽；本发明的醇溶性丙烯酸复合油墨可以完全使用100%的乙醇溶解，并达到高标准印刷要求，乙醇稀释溶剂的使用使印刷行业更加环保，操作便利性加强。

2现在的食品包装领域用到的复合油墨主要有氯化聚丙烯体系和聚氨酯体系，为了体现印刷适应性，所使用的原材料都含有氯原子，做不到真正的食品安全环保标准；本发明的醇溶性丙烯酸复合油墨在配方上利用体质颜料对印刷适用性的调节，在油墨配方在不含卤素原材料的前提下，达到印刷适用性强。

3在食品包装行业，油墨印刷低气味残留性是重要指标，传统的丙烯酸树脂带有强烈的酸腐味，使之应用范围相当狭窄，无法应用于常规食品包装；本发明通过对该树脂进行改性之后，树脂在BOPP基材上的附着力已经完全消失，在平衡油墨配方整体稳定的同时，通过加入低分子聚丙烯附着力增强剂来保持该油墨体系对BOPP基材的粘附力。

4无论氯化聚丙烯复合油墨还是醇溶性丙烯酸复合油墨，基于印刷版面的特性浅网过渡是最为基本的性能要求，而丙烯酸复合油墨体系采用单一的丙烯酸树脂，整个配方需对溶剂挥发梯度性和溶解平衡性合理配比才能展现优良的浅网版面过渡，本发明在体系配方的设计过程中，对醇类混合溶剂在特定印刷速度区间的溶解参数与挥发梯度比做了合理调试，使醇溶性丙烯酸体系具有和比氯化聚丙烯体系一样的浅网过渡特性及印刷适应性。

5因氯化聚丙烯体系和醇溶性丙烯酸体系对有机颜料的分散性、连接料溶剂释放性不尽相同，故两种体系的油墨表面自由能有各自的特点和兼容限度；套印在低表面自由能的氯化聚丙烯油墨时，可加入表面活性助剂放大高分散性的醇溶性丙烯酸油墨表面自由能来对接低自由能的氯化聚丙烯体系，以进一步提高溶剂释放性来减少自身或与氯化聚丙烯套印所造成的溶剂残留，所以醇溶性丙烯酸体系复合油墨具有强兼容性，体现出绿色印刷过渡性强的优点。

6印刷行业大批量使用传统改性氯化聚丙烯体系复合油墨，主要是基于该类油墨相比于聚氨酯复合油墨有很大的成本优势，可应用于常规（非蒸非煮类）食品包装；本发明的醇溶性丙烯酸复合油墨在配方上作了革新化的调整，以最少的分量体现最大效能，从配方简化性到生产便利性方面使油墨配方成本趋于氯化聚丙烯体系油墨，从而具有成本优势。

综上所述，本发明的醇溶性丙烯酸复合油墨采用了环保性的醇类溶剂作为稀释溶剂，并且不含卤素，使印刷车间环境更加绿色环保，保障工人和消费者的身体健康；油墨的印刷适用性增强，印刷效能高，不易产生印刷故障；油墨表面特性加强，适合绿色复合工艺（无溶剂复合、水胶复合）；产品适合250m/min以下印刷速度，浅网过渡可以氯化聚丙烯体系媲美；产品复合强度高，适合常规（非蒸、非煮）BOPP食品包装；产品复合后溶剂残留量低，符合国标GB/T10004-2008环保法规；产品配方简化性强，操作便捷、生产成本低，适合大生产应用。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明：

实施例1~3为实验室制备方案，实施例4~6为工业化制备方案。

以下实施例所用的丙烯酸树脂，应满足以下要求：

细度指标：细度版刮样，细度≤5μm，树脂版面没有颗粒感；

气味、外观指标：无特殊气味，极低气味；无色澄清透明；

粘度指标：旋转粘度计测试，黏度要求1500~2000mPa·s；

固含量：烘箱125℃，60分钟，固含量50%±2；

热黏连：3kg压力于7cm²树脂上，50℃恒温8小时，不黏连、不黏花；

溶解性：50g丙烯酸树脂液于100g乙醇中，放置48小时，无树脂析出分层现象。

所用的哑粉、高岭土、聚乙烯蜡、红石钛白粉、附着力增强剂、抗静电剂，除有特别说明外，均为本领域的通用种类。

实施例1

将30g丙烯酸树脂、0.5g哑粉（二氧化硅）、0.2g高岭土、0.2g聚乙烯蜡、30g金红石钛白粉和10g乙醇混合后置于150g规格铁罐中，加入质量为该部分原料70%的玻璃珠，密封后置于分散摇摆机砂磨2h，砂磨完后取样检测细度，标准为≤20μm，再加入10g丙烯酸树脂、0.5g附着力增强剂、0.5g抗静电剂、13g乙醇和5.1g异丙醇，混合后置于分散摇摆机，摇动分散10min取样复检细度，标准为≤20μm，细度达标后采用150目滤网过滤即得醇溶性丙烯酸油墨。

性能测试

将实施例1的醇溶性丙烯酸油墨进行性能检测，结果如表1所示：

表1性能测试结果

实施例2

将33g丙烯酸树脂、0.8g哑粉、0.5g高岭土、0.5g聚乙烯蜡、32.9g金红石钛白粉和7g乙醇混合，置于铁罐中，加入质量为该部分原料65%的玻璃珠，密封后置于分散摇摆机砂磨1.5h，砂磨完后取样检测细度，标准为≤20μm，再加入12g丙烯酸树脂、0.3g附着力增强剂、1g抗静电剂、8g乙醇和4g异丙醇，混合后置于分散摇摆机，摇动分散15min后取样复检细度，标准为≤20μm，细度达标后采用150目滤网过滤即得醇溶性丙烯酸油墨。

实施例3

将22g丙烯酸树脂、0.3g哑粉、0.4g高岭土、0.4g聚乙烯蜡、32.3g金红石钛白粉和9.9g乙醇混合，置于铁罐中，加入质量为该部分原料75%的玻璃珠，密封后置于分散摇摆机砂磨2.5h，砂磨完后取样检测细度，标准为≤20μm，再加入8g丙烯酸树脂、0.8g附着力增强剂、0.8g抗静电剂、15g乙醇和10.1g异丙醇，混合后置于分散摇摆机，摇动分散12min后取样复检细度，标准为≤20μm，细度达标后采用150目滤网过滤即得醇溶性丙烯酸油墨。

实施例4

按照以下步骤制备醇溶性丙烯酸油墨：

1）加入300kg丙烯酸树脂，启动分散机，以300转/分钟分散，同时加入5kg哑粉、2kg高岭土、2kg聚乙烯蜡和50kg乙醇，投料完毕后，将分散机提速至800转/分钟分散5min，充分混合物料；

2）步骤1）所得混合物在500转/分钟的转速下边分散边加入300kg金红石钛白粉，投料完毕后提速至1000转/分钟分散30min；

3）将步骤2）所得混合物研磨至细度≤20μm，砂磨机温度为45~55℃，流量为600kg/h，采用3机联磨/1遍方式，研磨完成后用50kg乙醇清洗研磨、分散设备，研磨时要严格控制温度和流量，因为温度对颜色和透明度有较大影响，流量调整超标会引发研磨温度变化、影响研磨效率；

4）研磨得到的物料以300转/分钟分散，同时加入100kg丙烯酸树脂、5kg附着力增强剂、5kg抗静电剂、50kg乙醇和101kg异丙醇，投料完毕后提速至1000转/分钟分散15min，最后加入30kg乙醇调节浓度，经检测合格后即得产品，检测的项目包括：常规检测：色相、粘度、细度、BOPP附着力、表面张力、初干性；化验检测：A类重金属环保指标、苯酮指标、塑化剂指标、无卤素指标。

性能测试

实施例4的醇溶性丙烯酸油墨用1：1（质量比）的乙醇稀释后进行印刷，最大印刷速度250m/min。

结果：油墨对溶剂释放性较好，溶剂残留低，油墨遮盖力强、流平性好，图文清晰、印刷适应性强；采用无溶剂（280~300m/min，上胶量1.3~1.6g）、水胶（150m/min，上胶量1.5~2.0g）复合工艺，没有出现白点或者起泡现象。因此本发明的醇溶性丙烯酸油墨可完全使用乙醇溶剂来稀释溶解，印刷呈现刮版性能优异。

实施例5

按照以下步骤制备醇溶性丙烯酸油墨：

1）加入280kg丙烯酸树脂，启动分散机，以200转/分钟分散，同时加入4kg哑粉、3kg高岭土、3kg聚乙烯蜡和40kg乙醇，投料完毕后，将分散机提速至1000转/分钟分散3min，充分混合物料；

2）步骤1）所得混合物在400转/分钟的转速下边分散边加入350kg金红石钛白粉，投料完毕后提速至1200转/分钟分散20min；

3）将步骤2）所得混合物研磨至细度≤20μm，砂磨机温度为45~55℃，流量为500kg/h，采用3机联磨/1遍方式，研磨完成后用40kg乙醇清洗研磨、分散设备；

4）研磨得到的物料以400转/分钟分散，同时加入120kg丙烯酸树脂、4kg附着力增强剂、6kg抗静电剂、40kg乙醇和80kg异丙醇，投料完毕后提速至1200转/分钟分散10min，最后加入30kg乙醇调节浓度，经检测合格后即得产品。

实施例6

按照以下步骤制备醇溶性丙烯酸油墨：

1）加入310kg丙烯酸树脂，启动分散机，以250转/分钟分散，同时加入4kg哑粉、3kg高岭土、3kg聚乙烯蜡和60kg乙醇，投料完毕后，将分散机提速至900转/分钟分散4min，充分混合物料；

2）步骤1）所得混合物在600转/分钟的转速下边分散边加入250kg金红石钛白粉，投料完毕后提速至1100转/分钟分散25min；

3）将步骤2）所得混合物研磨至细度≤20μm，砂磨机温度为45~55℃，流量为600kg/h，采用3机联磨/1遍方式，研磨完成后用60kg乙醇清洗研磨、分散设备；

4）研磨得到的物料以350转/分钟分散，同时加入80kg丙烯酸树脂、4kg附着力增强剂、6kg抗静电剂、60kg乙醇和100kg异丙醇，投料完毕后提速至1100转/分钟分散12min，最后加入60kg乙醇调节浓度，经检测合格后即得产品。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种醇溶性丙烯酸油墨，其特征在于，按照质量百分比计算，包括30~45%的丙烯酸树脂、0.3~0.8%的哑粉、0.2~0.5%的高岭土、0.2~0.5%的聚乙烯蜡、25~35%的金红石钛白粉、0.3~0.8%的附着力增强剂、0.5~1%的抗静电剂和19~35%的醇类溶剂。

2.根据权利要求1所述的醇溶性丙烯酸油墨，其特征在于，按照质量百分比计算，包括40%的丙烯酸树脂、0.5%的哑粉、0.2%的高岭土、0.2%的聚乙烯蜡、30%的金红石钛白粉、0.5%的附着力增强剂、0.5%的抗静电剂和28.1%的醇类溶剂，醇类溶剂为5.1%的异丙醇和23%的乙醇。

3.根据权利要求1所述的醇溶性丙烯酸油墨，其特征在于，按照质量百分比计算，包括40%的丙烯酸树脂、0.5%的哑粉、0.2%的高岭土、0.2%的聚乙烯蜡、30%的金红石钛白粉、0.5%的附着力增强剂、0.5%的抗静电剂和28.1%的醇类溶剂，醇类溶剂为10.1%的异丙醇和18%的乙醇。

4.根据权利要求1~3任意一项所述的醇溶性丙烯酸油墨，其特征在于，所述丙烯酸树脂的固含量为50±2%，黏度为1500~2000mPa·s，细度≤5μm。

5.根据权利要求1~3任意一项所述的醇溶性丙烯酸油墨，其特征在于，所述哑粉是二氧化硅哑粉。

6.根据权利要求1所述的醇溶性丙烯酸油墨，其特征在于，所述醇类溶剂包括异丙醇和乙醇。

7.根据权利要求6所述的醇溶性丙烯酸油墨，其特征在于，所述醇类溶剂包括15~24.9%的乙醇和4~10.1%的异丙醇。

8.一种权利要求1或2所述的醇溶性丙烯酸油墨的制备方法，其特征在于，将丙烯酸树脂、哑粉、高岭土、聚乙烯蜡、金红石钛白粉和乙醇混合，得到混合物A，加入质量为混合物A65~75%的玻璃珠，密封后置于分散摇摆机砂磨1.5~2.5h，至细度≤20μm，再加入丙烯酸树脂、附着力增强剂、抗静电剂、乙醇和异丙醇，混合后置于分散摇摆机，摇动分散10~15min至细度≤20μm，用滤网过滤即得醇溶性丙烯酸油墨。

9.一种权利要求1或3所述的醇溶性丙烯酸油墨的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）加入丙烯酸树脂，以200~300转/分钟分散，同时加入哑粉、高岭土、聚乙烯蜡和乙醇，投料完毕后以800~1000转/分钟分散3~5min；

2）步骤1）所得混合物在400~600转/分钟的转速下加入金红石钛白粉，投料完毕后以1000~1200转/分钟分散20~30min；

3）将步骤2）所得混合物研磨至细度≤20μm，砂磨机温度为45~55℃，流量为500~600kg/h，研磨完成后用乙醇清洗研磨、分散设备；

4）研磨得到的物料以300~400转/分钟分散，同时加入丙烯酸树脂、附着力增强剂、抗静电剂、乙醇和异丙醇，投料完毕后以1000~1200转/分钟分散10~15min，最后加入乙醇调节浓度即得产品。