CN106497221A - 用于印刷pvc装饰膜的纯水型凹印黑油墨及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于印刷PVC装饰膜的纯水型凹印黑油墨，主要由以下原料制得：以质量份数计，炭黑5‑20份，水性PVC胶50‑75份，水性聚氨酯树脂20‑30份，水性环氧树脂10‑30份，去离子水15‑35份，消泡剂1‑2份，分散剂1‑2份，表面活性剂1‑1.5份。制备方法包括：将所有原料混合搅拌均匀，研磨分散后，质检合格、过滤包装，即得。本发明实施例的纯水型凹印黑油墨通过采用水性PVC胶、水性聚氨酯树脂以及水性环氧树脂互配，配方中不含有任何有机溶剂，安全环保，并且增强了对炭黑的润湿效果，同时具有良好的耐磨性以及成膜性能。

Description

用于印刷PVC装饰膜的纯水型凹印黑油墨及其制备方法

技术领域

本发明涉及油墨加工领域，具体而言，涉及一种用于印刷PVC装饰膜的纯水型凹印黑油墨及其制备方法。

背景技术

PVC装饰膜，是一种应用十分广泛的表面装饰材料。首先在PVC上进行印刷，可有多种花纹及压纹，在双棍贴合机上，将完全干燥后的PVC印刷面面膜与一层PVC透明膜经加热、加压贴合在一起，贴合时贴合机大缸温度为180-200℃，然后将贴合好后的膜通过真空吸塑工艺牢牢吸附在建材表面，对建材起到装饰和保护的目的。高档办公家私、橱柜门、浴柜门、家装套门、装饰板等建材都可用其装饰，满足人们的日常不同需求。

PVC装饰膜具有如下优点：低投入、高产出；具有耐冲撞、不自燃、防虫蛀、防潮、防腐、好保养；施工方便，可切、可锯、可刨、可钉；具有原木肌理，多种色彩变化，现代感十足，因此其应用非常广泛。

但是，PVC装饰膜目前存在如下不足：目前的PVC装饰膜印刷多用PVC溶剂型油墨，溶剂型油墨有苯系、酮系、酯系、醇系等，含有大量的挥发性有机物，污染环境，危害人体健康，所以最好使用水性油墨代替溶剂型油墨，以减少VOCs的排放，更加环保。可是使用水性的油墨也存在有两个问题，一是水性油墨干燥速率低，不能快速干燥，无形之中延长了工时，费时费工，也延误了后续工序的顺利进行。二是印刷后PVC与透明膜PVC贴合后剥离强度差，真空吸塑时，两层PVC膜分离，不能达到装饰和保护的目的。一般PVC贴合时温度为180-200℃，所以要求油墨在高温环境下性能依然保持良好，但是一般采用水性的油墨后很容易发生剥离。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种专门用于印刷PVC装饰膜的纯水型凹印黑油墨，通过采用水性PVC胶、水性聚氨酯树脂以及水性环氧树脂互配，配方中不含有任何有机溶剂，安全环保，并且增强了对炭黑的润湿效果，同时具有良好的耐磨性以及成膜性能，在PVC塑料上印刷该油墨后，油墨的干燥速度快，附着牢度好，耐剥离强度高，高温条件下油墨颜色稳定，该油墨非常适用于印刷PVC装饰膜，增加了PVC装饰膜的产品附加值，更利于广泛推广应用。

本发明的第二目的在于提供上述专门用于印刷PVC装饰膜的纯水型凹印黑油墨的制备方法，制备方法具有能完整保留原料的有效成份的优点，而且具有方法简单易于操作，前后步骤衔接紧密，操作条件温和等优点。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

本发明提供了一种用于印刷PVC装饰膜的纯水型凹印黑油墨，主要由以下原料制得：以质量份数计，炭黑5-20份，水性PVC胶50-75份，水性聚氨酯树脂20-30份，水性环氧树脂10-30份，去离子水15-35份，消泡剂1-2份，分散剂1-2份，表面活性剂1-1.5份。

现有技术中，PVC装饰膜在印刷时多采用的是PVC溶剂型油墨，这种油墨中含有大量有害物质，比如苯系、酮系、酯系、醇系等，含有大量的挥发性有机物，污染环境，危害人体健康，所以最好使用水性油墨代替溶剂型油墨，以减少VOCs的排放，更加环保，但是水性油墨也存在有如下问题：一是水性油墨干燥速率低，不能快速干燥，无形之中延长了工时，费时费工，也延误了后续工序的顺利进行。二是印刷后PVC与透明膜PVC贴合后剥离强度差，真空吸塑时，两层PVC膜分离，不能达到装饰和保护的目的，由于PVC贴合时温度为180-200℃，所以要求油墨在高温环境下依然性能良好。

本发明为了解决以上出现的诸多技术问题，提供了一种专门用于印刷PVC装饰膜的纯水型凹印黑油墨，该油墨中主要原料为水性PVC胶、水性聚氨酯树脂以及水性环氧树脂，其中水性PVC胶能提供油墨所要求的粘度，并可以保证油墨的剥离强度，且在高温条件下PVC胶性能稳定，与常温下的性能一样，水性聚氨酯树脂和水性环氧树脂具有协助增效的效果，采用该油墨在PVC塑料上印刷后，具有良好的抗撕裂以及耐磨性能，各方面力学性能都比较优异，附着力也比较强，使用寿命也比较长，稳定性良好。

本发明的纯水型凹印黑油墨只适用于PVC塑料上印刷制装饰膜用，并不适用于其他方面，具有特定性，比如食品或者药品行业就并不适用于本发明的油墨，发明人在进行具体实践时也是具体针对PVC装饰膜领域进行合理配料的，其油墨各方面的性能也比较适用于该领域，其他行业粘度、强度等性能指标要求标准不同，则在进行油墨的原料配料时，其配方的种类以及用量肯定也是需要做相应的调整的。

为了进一步优化原料配方，原料用量为：炭黑8-15份，水性PVC胶60-70份，水性聚氨酯树脂22-28份，水性环氧树脂15-25份，去离子水20-30份，消泡剂1.5-1.8份，分散剂1.5-1.8份，表面活性剂1.2-1.4份。

原料用量还可以为：炭黑9-12份，水性PVC胶65-67份，水性聚氨酯树脂22-28份，水性环氧树脂15-25份，去离子水20-22份，消泡剂1.6-1.8份，分散剂1.4-1.6份，表面活性剂1.1-1.3份。

更优的，炭黑10份，水性PVC胶65份，水性聚氨酯树脂26份，水性环氧树脂20份，去离子水25份，消泡剂1.6份，分散剂1.6份，表面活性剂1.3份。

其中，采用的炭黑具有较小的粒径，含氧基团含量较高和吸油量较低，具有较高的黑度和较强的着色力，较高的光泽度和较好的润湿性，较低的粘度和较大的流动度的特点。水性PVC胶最好选择上海瑞图化工有限公司生产的树脂，该树脂通过改性处理，对炭黑的润湿效果比较好，同时具有较好的耐磨性和成膜性，能满足油墨的研磨性能和成膜性能，并且使用水性PVC胶的油墨在PVC塑料上印刷，能显著的提高油墨的干燥速度和贴合后的剥离强度。

优选地，本发明中的消泡剂选择为炔二醇乙氧基化合物，这样通过在生产油墨的过程中降低原料的表面张力，从而达到抑制泡沫的产生的目的。

优选地，分散剂选择为含颜料亲和基团的共聚物水溶液，所含的活性组分浓度为40wt％以上，可以达到减少完成分散过程所需要的时间和能量，稳定所分散的颜料分散体的效果，并且还能改性颜料粒子表面性质，调整颜料粒子的运动性，通过实验发现活性组分的含量在40wt％以上效果更优。

表面活性剂最好选择为聚硅氧烷-聚醚共聚物，可以显著降低表面张力，增加油墨对基材的润湿性。

需要注意的是，从各原料用量上可以看出，水性PVC胶的加量比较大，其即是主料也是主要提供油墨所需粘度的主要物质，因此其加量比较大，如果加量太小可能达不到本发明所要求的使用性能，另外两种树脂起到配合其性能的目的，因此加量相对较小，要知道因为这些原料的具体加量均是经过发明人大量的创造性劳动才得以确定的，只有控制在适宜的范围内才能使得制备出的纯水型凹印黑油墨满足所要求的使用性能，如果某一种原料加量过大或过小均会影响最终油墨的力学性能，除此之外炭黑以及各种添加剂虽然为本领域中常用原料，在其他凹形黑油墨配料中也会相应的添加，但是其用量上为了适应本发明的特定原料体系也进行了相关的调整，需要严格按照本发明的方案来执行操作配料，而不要随意更换配料用量。

本发明除了提供了一种用于印刷PVC装饰膜的纯水型凹印黑油墨，还提供了该凹印黑油墨的制备方法，包括如下步骤：

将所有原料混合搅拌均匀，研磨分散后，质检合格、过滤包装，即得。

本发明实施例凹印黑油墨的制备方法具有能完整保留原料的有效成份的优点，而且具有方法简单易于操作，前后步骤衔接紧密，操作条件温和等优点，发明人也是通过反复实验最终采取的较优的制备路线。

本发明在整个操作过程中无任何废渣产生，绿色环保，操作流程比较简单，易于工业化。上述制备方法也只是众多的制备方法中较优的一种，并不代表是是唯一的制备方法，只要通过采用本发明的原料制备出具有本发明这种效果的油墨的制备方法，均在本发明的保护范围内。

其中，炭黑在油墨中主要起显色作用，水性PVC胶是油墨中的主要成分之一，起分散润湿炭黑的作用，并且使油墨在印刷后形成均匀的薄层，干燥后形成有一定强度的膜层，对颜料起保护作用，使其难以脱落，水性聚氨酯树脂与水性环氧树脂具有协同增效的效果，并同时提升那个油墨的抗撕裂能力以及稳定性等。分散剂是界面活性剂，能降低液/固之间的界面张力，增强颜料的润湿性，提高混合搅拌效率，分散剂吸附在颜料表面上构成电荷作用或空间位阻效应，防止炭黑絮凝沉降，使油墨处于稳定状态。由于油墨是碱性体系，在搅拌和研磨时极易产生气泡，影响研磨的效率和效果，故在油墨体系中应加入消泡剂。在印刷时，要求油墨的表面张力要低于PVC的表面张力，这样油墨对PVC有较好的润湿性、附着力和剥离强度，故需要加入表面活性剂，降低油墨体系的表面张力。

其中，所有原料混合搅拌的速率控制在700-800rpm之间，搅拌时间控制在45-60min之间。

优选地，在研磨过程中采用的为砂磨机，其中砂磨机的隔膜泵工作压力为0.25-0.3MPa之间，反复研磨4-5遍，使其油墨成品粒度更加均一，平整度更好。

此外，本发明的油墨具有良好的印刷适用性，研磨的颗粒度控制在1μm以下，优选为0.5-0.8μm之间。

本发明的油墨具有良好的印刷质量，印刷花纹清晰、色泽稳定、耐晒度高、平整度好、收缩率少、吸塑粘力强、产品手感好，印刷速度可达到200-300m/min。本发明的油墨使用凹版浅版印刷，可节约1/4-1/3(重量)的油墨用量。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

(1)本发明油墨的配方中，采用的树脂为水溶性树脂，在水中的溶解性和对颜料的润湿性较好，而且采用去离子水做溶剂，不使用任何有机溶剂，减少对大气环境的污染，印刷中仅用去离子水稀释即可，并且使用浅版印刷，降低成本，安全环保，安全指标VOC检测符合国标GB/T26395-2011，重金属检测符合EN71-3；

(2)本发明的PVC装饰膜印刷用纯水型黑油墨适用于凹版印刷，该油墨的生产工艺简单，流平性好，印刷速度可达到200-300m/min，性能良好。一般水性油墨最容易出现的问题之一是干燥速度很慢(如50-60m/min)，不能达到印刷机的要求，而本发明通过原材料合理的组合和配比，很好地解决了这一技术问题；

(3)本发明的PVC装饰膜的制备方法具有能完整保留原料的有效成份的优点，而且具有方法简单易于操作，前后步骤衔接紧密，操作条件温和等优点，发明人也是通过反复实验最终采取的较优的制备路线。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

实施例1

用于印刷PVC装饰膜的纯水型凹印黑油墨制备方法如下：

1)按照如下质量称取各原料：炭黑5kg，水性PVC胶50kg，水性聚氨酯树脂20kg，水性环氧树脂10kg，去离子水15kg，炔二醇乙氧基化合物1kg，含颜料亲和基团的共聚物水溶液(浓度为40wt％)1kg，聚硅氧烷-聚醚共聚物1kg；

2)将上述组分称量后倒入搅拌装置中，机械搅拌机搅拌40min，再用砂磨机砂磨分散，研磨至粒径在1μm以下，如若粒径不达标则需要继续研磨，最后检测油墨的各项指标和性能，达标后过滤、包装即得成品。

实施例2

用于印刷PVC装饰膜的纯水型凹印黑油墨制备方法如下：

1)按照如下质量称取各原料：炭黑20kg，水性PVC胶(上海瑞图化工有限公司)75kg，水性聚氨酯树脂20kg，水性环氧树脂10kg，去离子水20kg，炔二醇乙氧基化合物1.5kg，含颜料亲和基团的共聚物水溶液(浓度为40wt％)1.5kg，聚硅氧烷-聚醚共聚物1.2kg；

2)将上述组分称量后倒入搅拌装置中，机械搅拌机800rpm转速下搅拌45min，再用砂磨机砂磨分散，隔膜泵工作压力为0.25MPa，反复研磨4-5遍，研磨至粒径在0.8μm以下，如若粒径不达标则需要继续研磨，最后检测油墨的各项指标和性能，达标后过滤、包装即得成品。

实施例3

用于印刷PVC装饰膜的纯水型凹印黑油墨制备方法如下：

1)按照如下质量称取各原料：炭黑8kg，水性PVC胶(上海瑞图化工有限公司)70kg，水性聚氨酯树脂28kg，水性环氧树脂25kg，去离子水20kg，炔二醇乙氧基化合物1.8kg，含颜料亲和基团的共聚物水溶液(浓度为40wt％)1.8kg，聚硅氧烷-聚醚共聚物1.4kg；

2)将上述组分称量后倒入搅拌装置中，机械搅拌机700rpm转速下搅拌60min，再用砂磨机砂磨分散，隔膜泵工作压力为0.30MPa，反复研磨4-5遍，研磨至粒径在0.5-0.8μm之间，如若粒径不达标则需要继续研磨，最后检测油墨的各项指标和性能，达标后过滤、包装即得成品。

实施例4

用于印刷PVC装饰膜的纯水型凹印黑油墨制备方法如下：

1)按照如下质量称取各原料：炭黑15kg，水性PVC胶(上海瑞图化工有限公司)60kg，水性聚氨酯树脂30kg，水性环氧树脂30kg，去离子水30kg，炔二醇乙氧基化合物2kg，含颜料亲和基团的共聚物水溶液(浓度为40wt％)2kg，聚硅氧烷-聚醚共聚物1.5kg；

2)将上述组分称量后倒入搅拌装置中，机械搅拌机750rpm转速下搅拌50min，再用砂磨机砂磨分散，隔膜泵工作压力为0.28MPa，反复研磨4-5遍，研磨至粒径在0.5μm以下，如若粒径不达标则需要继续研磨，最后检测油墨的各项指标和性能，达标后过滤、包装即得成品。

实施例5

用于印刷PVC装饰膜的纯水型凹印黑油墨制备方法如下：

1)按照如下质量称取各原料：炭黑10kg，水性PVC胶(上海瑞图化工有限公司)65kg，水性聚氨酯树脂26kg，水性环氧树脂20kg，去离子水25kg，炔二醇乙氧基化合物1.6kg，含颜料亲和基团的共聚物水溶液(浓度为40wt％)1.6kg，聚硅氧烷-聚醚共聚物1.3kg；

2)将上述组分称量后倒入搅拌装置中，机械搅拌机800rpm转速下搅拌45min，再用砂磨机砂磨分散，隔膜泵工作压力为0.25MPa，反复研磨4-5遍，研磨至粒径在0.5μm以下，如若粒径不达标则需要继续研磨，最后检测油墨的各项指标和性能，达标后过滤、包装即得成品。

比较例1

申请号为201410539692.7的专利中具体实施方式中实施例1制备得到的凹印黑油墨。

实验例1

将本发明实施例1-5、比较例1所生产的纯水型凹形黑油墨进行印刷性能检测，用生产的黑油墨在在PVC塑料上印刷制成PVC装饰膜，并测试其印刷质量，具体检测结果见下表1所示：

表1检测结果

从上表中可以看出，本发明的油墨粘度适宜，粒度均一，平整度好，与PVC贴合后剥离强度高，印刷性能良好，具有这样的效果与本发明采用的特定原料配方是分不开的，相反比较例1的凹印黑油墨其剥离强度比较差，并不适用于PVC装饰膜的印刷。

尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，在不背离本发明的精神和范围的情况下可以作出许多其它的更改和修改。因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些变化和修改。

Claims (10)

1.一种用于印刷PVC装饰膜的纯水型凹印黑油墨，其特征在于，主要由以下原料制得：以质量份数计，炭黑5-20份，水性PVC胶50-75份，水性聚氨酯树脂20-30份，水性环氧树脂10-30份，去离子水15-35份，消泡剂1-2份，分散剂1-2份，表面活性剂1-1.5份。

2.根据权利要求1所述的纯水型凹印黑油墨，其特征在于，炭黑8-15份，水性PVC胶60-70份，水性聚氨酯树脂22-28份，水性环氧树脂15-25份，去离子水20-30份，消泡剂1.5-1.8份，分散剂1.5-1.8份，表面活性剂1.2-1.4份。

3.根据权利要求1或2所述的纯水型凹印黑油墨，其特征在于，炭黑10份，水性PVC胶65份，水性聚氨酯树脂26份，水性环氧树脂20份，去离子水25份，消泡剂1.6份，分散剂1.6份，表面活性剂1.3份。

4.根据权利要求1或2所述的纯水型凹印黑油墨，其特征在于，所述消泡剂为炔二醇乙氧基化合物。

5.根据权利要求1或2所述的纯水型凹印黑油墨，其特征在于，所述分散剂为含颜料亲和基团的共聚物水溶液，所含的活性组分浓度为40wt％以上。

6.根据权利要求1或2所述的纯水型凹印黑油墨，其特征在于，所述表面活性剂为聚硅氧烷-聚醚共聚物。

7.权利要求1-6任一项所述的纯水型凹印黑油墨的制备方法，其特征在于，主要包括如下步骤：

将所有原料混合搅拌均匀，研磨分散后，质检合格、过滤包装，即得。

8.根据权利要求7所述的纯水型凹印黑油墨的制备方法，其特征在于，所有原料混合搅拌的速率控制在700-800rpm之间，搅拌时间控制在45-60min之间。

9.根据权利要求7所述的纯水型凹印黑油墨的制备方法，其特征在于，研磨分散采用的砂磨机，其中砂磨机的隔膜泵工作压力为0.25-0.3MPa之间，反复研磨4-5遍。

10.根据权利要求7所述的纯水型凹印黑油墨的制备方法，其特征在于，研磨的粒径控制在1μm以下，优选为0.5-0.8μm之间。