CN105400291A - 具有耐磨性及耐粘性的喷码打印油墨及其制备方法与应用 - Google Patents

具有耐磨性及耐粘性的喷码打印油墨及其制备方法与应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种具有耐磨性及耐粘性的喷码打印油墨及其制备方法与应用。以该喷码打印油墨的总重量计，其原料组成包括：着色剂4-6％、聚合物树脂22-32％、有机溶剂61.5-73.7％以及表面助剂0.3-0.5％。该喷码打印油墨的制备方法包括以下步骤：在搅拌条件下采用部分或全部有机溶剂溶解聚合物树脂，混合均匀后；在搅拌条件下加入着色剂，待其完全溶解后；在搅拌条件下加入表面助剂，之后可选择地补齐剩余有机溶剂，并混合均匀，制备得到该喷码打印油墨。本发明的喷码打印油墨在保持了普通油墨的性能和功能的同时，特别适用于对难附着的聚烯烃材料喷印产品标识，在具有优异附着力的同时还具备很好的耐磨性及耐胶带粘性。

Description

具有耐磨性及耐粘性的喷码打印油墨及其制备方法与应用
技术领域
本发明涉及一种喷码打印油墨，尤其涉及一种具有耐磨性及耐粘性的喷码打印油墨及其制备方法与应用，属于喷码机打印用油墨领域。
背景技术
在BOPP/LDPE(即双向拉伸聚丙烯/低密度聚乙烯复合材料)包装物表面都有喷码机喷印的数字、英文字母或汉字信息，这些信息一般都是以条码的形式存在，它们明示了生产日期，同时也暗示了产品的生产批次、生产设备、发货地及销售地等详细信息。现有的喷码工艺都是喷明码，即可见光下可识别的信息，这样便于消费者识别。
由于BOPP/LDPE为材质的包装物表面自由能很低，导致油墨不易在其表面固着，所以在外力作用下(摩擦，胶带粘，手搓)容易脱落，致使喷印的标识信息残缺或消失。尤其在包装销售过程有可能被胶带粘贴，当去除胶带后，油墨信息被胶带粘离。为防止油墨被胶带粘离，提高油墨在低表面能材料的附着力，可以对材料本身进行电晕处理或在表面涂一层PP(即氯化聚丙烯)水，以增强一般油墨的附着力。但电晕处理会增加生产成本，表面涂PP水会大大增加油墨干燥的时间，会影响后续工艺。两者都会占用很大的工位，也会增加环境污染。此外，现有的应用于低表面能材料的喷印油墨解决了附着难的问题，例如CN101698764A公开的油墨，针对聚乙烯及聚丙烯材料的附着力进行了大力提升，但耐磨及耐胶带粘的问题没有很好地解决。
因此，在保持对低表面能材料的附着力的同时增强油墨的耐磨性及耐胶带粘性仍是本领域中亟待解决的问题之一。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种具有耐磨性及耐粘性的喷码打印油墨及其制备方法与应用。该具有耐磨性及耐粘性的喷码打印油墨通过各个原料组成的协同作用，对于低表面能材料有很好的附着力，同时兼具耐磨性及耐粘性。
为达到上述目的，本发明首先提供了一种耐磨性喷码打印油墨，以该喷码打印油墨的总重量计，其包括以下原料组成：着色剂4-6％、聚合物树脂22-32％、有机溶剂61.5-73.7％以及表面助剂0.3-0.5％。
在本发明提供的喷码打印油墨中，优选地，所采用的着色剂为能溶于所述有机溶剂的着色剂，即有机溶剂可溶性染料。更优选地，所采用的着色剂在所述有机溶剂中的溶解度在100g/L以上，尤为优选在300g/L以上，最优选在500g/L以上。
更具体地，在本发明提供的喷码打印油墨中，所采用的着色剂(即有机溶剂可溶性染料)可以包括金属络合染料、蒽醌染料、偶氮染料、杂环染料和有色荧光染料等中的一种或几种的组合。金属络合染料具有优秀的着色力，在有机溶剂中具有良好的溶解性以及带电性，非常适合作为着色剂添加到本发明的喷码打印油墨中；另外，可溶性的偶氮染料和蒽醌染料等也适合。本发明所采用的染料可以包括：Brown42(ORASOLBrown2GL(Ciba))、Brown43(ORASOLBrown2RL(Ciba))、Brown44(ORASOLBrown6RL(Ciba))、Red24、Red25、Red118、Red125(ORASOLRedG(Ciba))、Red130(ORASOLRed3GL(Ciba))，Red233(ORASOLRed2B(Ciba))、Blue5、Blue35、Blue67(ORASOLBlueGN(Ciba))、Blue70(ORASOLBlueGL(Ciba))、Blue136(ORASOLBlueBL(Ciba))、Yellow14、Yellow146(ORASOLYellow4GN(Ciba))、Yellow25(ORASOLYellow3R(Ciba))、Yellow89(ORASOLYellow2RLN(Ciba))、solventYellow16、solventYellow56、solventYellow93、solventYellow163、disperseYellow16、Orange2、Orange11、Black27(VALIFASTBlack3830(OrientChemical))、Black28(ORASOLBlackCN(Ciba))、Black29(ORASOLBlackRLI(Ciba))、solventBlack3(NeptunBlackX60(Basf))、solventBlack5、solventBlack7等。根据需要，可以将以上染料中的一种或多种复配成所需的颜色。上述染料在至少一年的时间内不会出现结晶、析出等问题。这些染料(即本发明的着色剂)在喷码打印油墨中的含量(重量百分比)以2-10％为宜，优选为3-8％，更优选为4-6％。
在本发明提供的喷码打印油墨中，所占比例最多的是溶剂，所采用的溶剂为有机溶剂。优选地，该有机溶剂可以包括酮类溶剂、酯类溶剂、醚类溶剂和环烷烃类溶剂等中的一种或几种的组合。例如，上述酮类溶剂可以包括：丙酮、丁酮、甲基异丁基酮、环己酮、戊酮、环戊酮、N-甲基吡咯烷酮等；上述酯类溶剂可以包括：醋酸乙酯、醋酸丁酯、醋酸丙酯、醋酸异丙酯、丙二醇甲醚醋酸酯等；上述醚类溶剂可以包括：乙二醇乙醚、乙二醇丁醚、丙二醇甲醚、二乙二醇乙醚、二乙二醇丁醚等；上述环烷烃类溶剂可以包括：环己烷、甲基环己烷等。上述有机溶剂能够溶解染料和聚合物树脂，能够在不影响溶解性的前提下使油墨保持一定的喷涂粘度，还能够为油墨提供适当的表面张力，并保证适当的干燥速度。同时，根据对染料和聚合物树脂的溶解性能，以及对被喷涂物件(即基材或底材)的相容性，以及干燥快慢，并考虑对喷头的保护，可以选择上述一种或几种溶剂进行复配使用。
在本发明提供的喷码打印油墨中，优选地，所采用的聚合物树脂可以包括醛酮树脂、氯醚树脂和氯化无规聚丙烯树脂等中的一种或几种的组合，更优选为醛酮树脂、氯醚树脂和氯化无规聚丙烯树脂三种的组合，三者的重量比可以为(8-9):(2.5-3):1(醛酮树脂：氯醚树脂：氯化无规聚丙烯树脂)。尤为优选地，上述醛酮树脂的重均分子量为350-1550，羟基值为50-240，软化点为80-130℃(更优选地，上述醛酮树脂的重均分子量为1200，羟基值为50，软化点为120℃)；上述氯醚树脂的含氯量为44％(重量百分比)；上述氯化无规聚丙烯树脂的含氯量为41％(重量百分比)。上述聚合物树脂都具备良好的墨点分裂性和可充电性，聚合物树脂的含量可以控制为占本发明的喷码打印油墨总重量的22-32％。
在本发明提供的喷码打印油墨中，优选地，所采用的表面助剂包括聚醚改性聚硅氧烷聚合物和/或非离子聚合型含氟表面活性剂等，更优选为聚醚改性聚硅氧烷聚合物和非离子聚合型含氟表面活性剂的组合。该聚醚改性聚硅氧烷聚合物具有良好的流平耐磨性，其含量可以控制为占本发明的喷码打印油墨总重量的0.1-0.2％；该非离子聚合型含氟表面活性剂能够使油墨表面能降低，提高油墨与低表明能底材的接触角，从而达到提高树脂与底材的密着性，其含量可以控制为占本发明的喷码打印油墨总重量的0.2-0.3％。
根据本发明的具体实施方式，优选地，本发明的喷码打印油墨的粘度可以控制为3.0-6.2CP/25℃(BROOKFIELDDV-E，转子S00)，导电率可以控制为500-1600μS(HANNAHI98331)，表面张力可以控制为30-35dyn/cm(20℃)(BP2100)。
另一方面，本发明还提供了上述具有耐磨性及耐粘性的喷码打印油墨的制备方法，其包括以下步骤：在搅拌条件下采用有机溶剂(一部分或全部有机溶剂)溶解聚合物树脂，混合均匀后；在搅拌条件下加入着色剂，待其完全溶解后；在搅拌条件下加入表面助剂(若采用一部分有机溶剂溶解聚合物树脂，则加入表面助剂之后补齐剩余有机溶剂)，并混合均匀，制备得到所述的耐磨性喷码打印油墨。
在上述制备方法中，优选地，采用有机溶剂溶解聚合物树脂的搅拌条件为600-800转/分钟。
在上述制备方法中，优选地，加入着色剂的搅拌条件为600-800转/分钟。
在上述制备方法中，优选地，加入表面助剂的搅拌条件为100-200转/分钟。之后的补齐剩余有机溶剂并混合均匀的步骤也可以在该搅拌条件下进行。
在上述制备方法中，优选地，当所述聚合物树脂为醛酮树脂、氯醚树脂和氯化无规聚丙烯树脂的组合时，可以先采用有机溶剂将氯化无规聚丙烯树脂配制成溶液，再采用有机溶剂将氯醚树脂和醛酮树脂溶解，之后按照本发明的油墨的原料组成中有机溶剂、聚合物树脂的配比，将这些树脂溶液混合均匀。这些步骤均可以在600-800转/分钟的搅拌条件下进行。其中，所述氯化无规聚丙烯树脂溶液中氯化无规聚丙烯树脂的重量含量优选为20％左右。溶解所述氯化无规聚丙烯树脂采用的有机溶剂优选为重量比为1:1的甲基环己烷和丁酮的组合。参与到本发明的油墨制备过程的氯化无规聚丙烯树脂溶液中的有机溶剂的重量可以为本发明的有机溶剂总重量的11.2-11.6％。溶解所述氯醚树脂和醛酮树脂采用的有机溶剂的重量可以为本发明的喷码打印油墨中的有机溶剂总重量的87％以上。
根据本发明的具体实施方式，优选地，上述具有耐磨性及耐粘性的喷码打印油墨的制备方法可以具体包括以下步骤：
在600-800转/分钟的搅拌条件下，采用重量比为1:1甲基环己烷和丁酮将氯化无规聚丙烯树脂溶解成重量含量为20％的氯化无规聚丙烯树脂溶液，其中甲基环己烷和丁酮的总用量可以为有机溶剂总重量的11.2-11.6％；
然后在600-800转/分钟的搅拌条件下，采用占有机溶剂总重量87％以上的有机溶剂将氯醚树脂和醛酮树脂依次溶解，待其完全溶解后，加入配制的重量含量为20％的氯化无规聚丙烯树脂溶液，继续以600-800转/分钟的速度搅拌，直至混合均匀；
然后在600-800转/分钟的搅拌条件下，加入着色剂，待其完全溶解后；
在100-200转/分钟的搅拌条件下，加入表面助剂，之后补齐剩余有机溶剂(可视情况省略该步骤)，并混合均匀，制备得到所述的具有耐磨性及耐粘性的喷码打印油墨。
根据本发明的具体实施方式，优选地，上述制备方法还包括以下步骤：对制备得到的具有耐磨性及耐粘性的喷码打印油墨进行粘度测试并调整粘度(由于生产过程环境温度高使溶剂挥发，导致粘度升高，调整粘度即补充挥发的溶剂)，再进行过滤(可以采用1μm、0.45μm过滤膜两级过滤)。
此外，本发明还提供了上述耐磨性喷码打印油墨在质量追溯系统中的应用，其中，该应用是指质量追溯系统所针对的产品标识是由本发明提供的上述具有耐磨性及耐粘性的喷码打印油墨通过喷码打印的方法制成的。
在上述应用中，优选地，由本发明提供的上述具有耐磨性及耐粘性的喷码打印油墨通过喷码打印的方法制成的产品标识是喷印在低表面能的材料上。更优选地，所述低表面能的材料包括聚烯烃材料，例如聚丙烯材料、聚乙烯材料、聚酰胺材料、BOPP/LDPE复合材料(即双向拉伸聚丙烯/低密度聚乙烯复合材料)等。
本发明提供的具有耐磨性及耐粘性的喷码打印油墨通过各个原料组成的协同作用，在保持了普通油墨的性能和功能的同时，使采用该喷码打印油墨喷印得到的产品标识(即条码信息)可以在低表面能材料(例如BOPP/LDPE包装物)有很好的附着力，同时兼具耐磨性及耐胶带粘性，保障油墨信息在运输过程中不会因彼此间的摩擦而脱落，亦不会因胶带粘、手搓等外力而残缺或消失。此外，采用本发明提供的具有耐磨性及耐粘性的喷码打印油墨，可以省去对低表面能材料本身进行的繁琐的前处理过程，节约了生产成本，简化了生产工艺。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。
实施例1
本实施例提供了一种具有耐磨性及耐粘性的喷码打印油墨，以该喷码打印油墨的总重量为100％计，其具有以下原料组成：
本实施例提供的耐磨性喷码打印油墨是通过以下步骤制备得到的：
利用高速搅拌机在600-800转/分钟的搅拌条件下，采用占喷码打印油墨总重量4％的丁酮和占喷码打印油墨总重量4％的甲基环己烷溶解占喷码打印油墨总重量2％的氯化无规聚丙烯树脂814HS，配制成重量含量为20％的氯化无规聚丙烯树脂814HS溶液；
利用高速搅拌机在600-800转/分钟的搅拌条件下，采用占有机溶剂总重量87％的有机溶剂(即占喷码打印油墨总重量61.77％的丁酮)将氯醚树脂MP45溶解，待其完全溶解后，加入醛酮树脂，待其完全溶解后，加入配制的重量含量为20％的氯化无规聚丙烯树脂814HS溶液，继续以600-800转/分钟的速度搅拌，直至混合均匀；
然后在600-800转/分钟的搅拌条件下，加入着色剂Black29，待其完全溶解后；
将搅拌转速调低至100-200转/分钟，加入表面助剂聚醚改性聚硅氧烷聚合物BNK410和非离子聚合型含氟表面活性剂FC4430，之后补齐剩余有机溶剂，并混合均匀，制备得到所述的具有耐磨性及耐粘性的喷码打印油墨。
对制备得到的具有耐磨性及耐粘性的喷码打印油墨进行粘度测试并调整粘度(由于生产过程环境温度高使溶剂挥发，导致粘度升高，调整粘度即补充挥发的溶剂)，再进行1μm、0.45μm过滤膜两级过滤，然后测试油墨的导电率、表面张力、粘度的数值。测试结果如下：该喷码打印油墨的粘度为4.2CP/25℃(BROOKFIELDDV-E，转子S00)，导电率为660μS(HANNAHI98331)，表面张力为31.4dyn/cm(20℃)(BP2100)。
实施例2
本实施例提供了一种具有耐磨性及耐粘性的喷码打印油墨，以该喷码打印油墨的总重量为100％计，其具有以下原料组成：
本实施例提供的具有耐磨性及耐粘性的喷码打印油墨的制备过程与实施例1相同。
对制备得到的具有耐磨性及耐粘性的喷码打印油墨进行粘度测试并调整粘度，再进行1μm、0.45μm过滤膜两级过滤，然后测试油墨的导电率、表面张力、粘度的数值。测试结果如下：该喷码打印油墨的粘度为4.26CP/25℃(BROOKFIELDDV-E，转子S00)，导电率为560μS(HANNAHI98331)，表面张力为32.5dyn/cm(20℃)(BP2100)。
比较例1-7
采用不同的原料制备喷码打印油墨，具体的原料组成如表1所示。
比较例1、2分别为CN101698764A的实施例4及实施例5，比较例3为JP2012-72236中的实施例1，比较例4、5(制备方法与实施例1基本相同)针对聚合物树脂的选择及添加对油墨物性的影响进行比较，比较例6、7(制备方法与实施例1基本相同)针对助剂的添加对油墨物性的影响进行对比。
测试例
对比较例1-7和实施例1-2提供的喷码打印油墨进行下述性能测试，结果如表1所示。
连续喷印性：使用以带电偏转方式的喷码机，连续喷印设定的信息8小时内12万次，观察有无花码，喷嘴、偏转板、回收器有无积墨，次日正常开机有无故障，判定标准(有х、无◎)。
油墨干燥性：喷印在PP底材或PE底材表面，立即用手指触碰油墨信息，无脱落的时间为干燥时间。
往返耐磨擦性：GB/T7706-2008所涉及的摩擦试验机，在PP底材或PE底材信息喷印处，负载700克的重量，往返20次，判定标准(信息脱落无法识别х、信息部分脱落识别困难△、信息有脱落但可以识别○、信息完整◎)。
耐胶带粘性：在PP底材或PE底材信息喷印处，用胶带覆盖，然后剥离胶带，重复三次，判定标准(信息脱落无法识别х、信息部分脱落识别困难△、信息有脱落但可以识别○、信息完整◎)。
表1(各原料的含量是以重量百分比计)
由表1可以看出，实施例1和2制备的喷码打印油墨通过各个原料组成的协同作用，具有优异的连续喷印性、油墨干燥性、往返耐磨擦性以及耐胶带粘性，而比较例1-7制备的喷码打印油墨均无法达到实施例1、2所达到的技术效果。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种具有耐磨性及耐粘性的喷码打印油墨，以该喷码打印油墨的总重量计，其包括以下原料组成：着色剂4-6％、聚合物树脂22-32％、有机溶剂61.5-73.7％以及表面助剂0.3-0.5％。
2.如权利要求1所述的具有耐磨性及耐粘性的喷码打印油墨，其中，所述着色剂为能溶于所述有机溶剂的着色剂，并且所述着色剂在所述有机溶剂中的溶解度在100g/L以上。
3.如权利要求1所述的具有耐磨性及耐粘性的喷码打印油墨，其中，所述着色剂包括金属络合染料、蒽醌染料、偶氮染料、杂环染料和有色荧光染料中的一种或几种的组合。
4.如权利要求1所述的具有耐磨性及耐粘性的喷码打印油墨，其中，所述有机溶剂包括酮类溶剂、酯类溶剂、醚类溶剂和环烷烃类溶剂中的一种或几种的组合。
5.如权利要求1所述的具有耐磨性及耐粘性的喷码打印油墨，其中，所述聚合物树脂包括醛酮树脂、氯醚树脂和氯化无规聚丙烯树脂中的一种或几种的组合；优选地，所述聚合物树脂为醛酮树脂、氯醚树脂和氯化无规聚丙烯树脂的组合。
6.如权利要求5所述的具有耐磨性及耐粘性的喷码打印油墨，其中，所述醛酮树脂的重均分子量为350-1550，羟基值为50-240，软化点为80-130℃；所述氯醚树脂的含氯量为44重量％；所述氯化无规聚丙烯树脂的含氯量为41重量％。
7.如权利要求1所述的具有耐磨性及耐粘性的喷码打印油墨，其中，所述表面助剂包括聚醚改性聚硅氧烷聚合物和/或非离子聚合型含氟表面活性剂；优选地，所述表面助剂为聚醚改性聚硅氧烷聚合物和非离子聚合型含氟表面活性剂的组合，其中，所述聚醚改性聚硅氧烷聚合物的含量为占所述的耐磨性喷码打印油墨总重量的0.1-0.2％，所述非离子聚合型含氟表面活性剂的含量为占所述的耐磨性喷码打印油墨总重量的0.2-0.3％。
8.如权利要求1所述的具有耐磨性及耐粘性的喷码打印油墨，其中，该耐磨性喷码打印油墨的的粘度为3.0-6.2CP/25℃，导电率为500-1600μS，表面张力为30-35dyn/cm,20℃。
9.权利要求1-8任一项所述的具有耐磨性及耐粘性的喷码打印油墨的制备方法，其包括以下步骤：在搅拌条件下采用一部分或全部有机溶剂溶解聚合物树脂，混合均匀后；在搅拌条件下加入着色剂，待其完全溶解后；在搅拌条件下加入表面助剂，之后可选择地补齐剩余有机溶剂，并混合均匀，制备得到所述的耐磨性喷码打印油墨。
10.权利要求1-8任一项所述的具有耐磨性及耐粘性的喷码打印油墨在质量追溯系统中的应用，其中，该应用是指质量追溯系统所针对的产品标识是由所述具有耐磨性及耐粘性的喷码打印油墨通过喷码打印的方法制成的；优选地，由所述具有耐磨性及耐粘性的喷码打印油墨通过喷码打印的方法制成的产品标识是喷印在低表面能的材料上；更优选地，所述低表面能的材料包括聚烯烃材料。
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