CN106519944A - 一种印刷用水性转移涂料组合物及其应用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了水性涂料领域的一种印刷用水性转移涂料组合物及其应用方法；所述印刷用水性转移涂料组合物包括组分及相应重量份数如下：聚氨酯树脂18‑21份，乙醇1‑3份，正丙醇0.5‑2份，丙酮1‑4份，乙酸乙酯1‑4份，丁炔二醇0.1‑2份，癸炔二醇0.1‑1.5份，三乙烯四胺0.1‑1.4份，三甲基己二胺0.2‑0.7份，1,5‑戊二醇0.1‑5份，N,N‑二甲基乙醇胺0.2‑2份。本发明还提供了印刷用水性转移涂料组合物的用方法。与现有水性涂料相比，在实现环保效益的实现的基础的，涂料组合物还具备耐温、耐折、表面张力好、表面色差小、印刷性能优异的综合性能，具体体现在，耐温性能均在180℃以上，耐折性能大于30次，表面张力在可高达60dyn以上，表面色差控制在1.2以下。

Description

一种印刷用水性转移涂料组合物及其应用方法

技术领域

本发明实施例涉及水性涂料领域，特别是涉及一种印刷用水性转移涂料组合物及其应用方法。

背景技术

我国烟草包装印刷行业正在向国际化方向发展，包装环保化则是国际化发展的基本前提条件。为规避国际烟草贸易壁垒，积极降低和消除卷烟包装中有毒残留物是目前我国烟草行业发展的重点之一。烟包的环保化发展也是未来烟包发展的核心，绿色环保已成为烟包势不可挡的发展趋势，非环保烟包逐渐被淘汰已成定局。

转移涂料是将涂料涂到基材表面，并经过多道工序，然后将其原基材去掉，进而实现该涂料转到另一表面上。2015年卷烟销售额达1.4万亿元以上，其中卷烟的包装印制在卷烟行业中占据了重要地位，转移涂料因其具有高贵美观的金属质感、稳定可靠的印刷性能以及可降解、可回收的环保特性而在高档包装上得到广泛应用。目前市场上烟包所用印刷转移涂料绝大部分都是油性涂料，油性涂料易燃、易爆、静电大、气味重，特别是在生产过程中，即使有很好的通风和排风装置，操作工人仍然会吸入大量有机溶剂，对操作工人的身体极为不利。2016年烟草对烟包用材卫生安全标准提出了新要求，新标准结合YQ15和YQ69相关标准要求制定，标准对烟标材VOC各项指标要求更为严厉。

目前，烟包印刷行业所用的转移涂料几乎均是溶剂型树脂，尽管奥德美高分子材料有限公司开发了一种水性剥离转移涂料，并得到了应用和客户的认可，它具有环保、无溶剂挥发和易清洗等优点。但是，国内环保型烟包材料的应用与发展尚处于初级阶段，而且环保材料大多存在印刷适性不稳定、价格高等问题，这也是我国烟包环保化发展缓慢的一个重要原因。当前，烟包环保化的一个重要内容就是VOC控制，国内各烟包印刷企业正在如火如荼地开展着环保材料的推广与应用，以及烟包生产过程的环保化控制。

经检索发现，尽管国内对环保水性涂料进行了探究，但是在实际应用中还存在诸多问题：尽管在先申请CN101760121A公开了一种含有水性聚氨酯树脂的水性转移涂料，该涂料不含酯类、酮类、苯等有机溶剂，绿色环保，并且具有一定的耐温性能，但是该涂料在印刷应用中存在明显缺陷、表面张力不足；尽管在先申请CN101768398A公开了一种含有水性聚氨酯树脂组分的环保型水性转移涂料，且该涂料具备耐温、环保的性能，也适宜印刷用，但是该涂料色差较大，外观欠佳；尽管在先申请CN101407654A公开了一种含有水性聚氨酯树脂组分的高剥离性环保型水性转移涂料，该涂料在应用于轻薄纸张的情况下实现良好剥离效果，但是该涂料的耐折叠性能欠佳。

综上可知，国内现有烟包转移纸主要是以溶剂型涂料为主的转移烟包纸，其特点是溶剂使用量大、残留物质多，对人体健康造成一定隐患，其中酮类物质含量较高，直接威胁到人体健康。尽管水性涂料一直是研发热点，但依然无法解决现有烟包转移纸环保性与其他性能兼顾的问题。目前中国一年的烟包销量达到5千万大箱，烟包生产过程中向大气排放的有机溶剂近3万吨，是各地雾霾及呼吸道疾病的重要原因，加之在国家烟草VOC标准日趋严格的背景下，发展新型水性烟包转移纸势在必行。

发明内容

针对现有技术的上述缺陷，本发明的目的是提供一种印刷用水性转移涂料组合物及其应用方法，实现环保性与其他优势性能的兼顾。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

第一方面，本发明提供一种印刷用水性转移涂料组合物，包括原料组分及相应重量份数如下：

优选地，所述印刷用水性转移涂料组合物中，所述丙酮、乙酸乙酯、丁炔二醇、癸炔二醇、三乙烯四胺的重量份数比为1:1:0.5:0.5。

优选地，所述印刷用水性转移涂料组合物还包括如下原料附加组分中的一种或者几种：N，N－二甲基甲酰胺，N，N－二甲基乙酰胺，聚氧化乙烯，聚乙二醇，聚醚改性甲基硅氧烷，十二烷基硫酸钠，壬基酚聚氧乙烯醚，二氧化硅，二月桂酸聚乙二醇酯，月桂酰二乙醇胺，聚乙烯蜡，二氧化钛，氧化铝，巴西棕榈蜡，磷酸盐改性的氟碳表面活性剂，羟乙基纤维素，十八醇，聚甲基丙烯酸酯，甲基丙烯酸甲酯与苯乙烯共聚物，丙烯酸与氯化聚丙烯共聚物，环氧树脂。

进一步优选地，所述原料附加组分在所述印刷用水性转移涂料组合物中的重量份数具体为:N，N－二甲基甲酰胺≤0.6份，N，N－二甲基乙酰胺≤0.8份，聚氧化乙烯≤2份，聚乙二醇≤2份，聚醚改性甲基硅氧烷≤0.5份，十二烷基硫酸钠≤0.3份，壬基酚聚氧乙烯醚≤0.4份，二氧化硅≤0.2份，二月桂酸聚乙二醇酯≤0.6份，月桂酰二乙醇胺≤0.9份，聚乙烯蜡≤2份，二氧化钛≤0.2份，氧化铝≤0.2份，巴西棕榈蜡≤2份，磷酸盐改性的氟碳表面活性剂≤0.6份，羟乙基纤维素≤1.5份，十八醇≤1份，聚甲基丙烯酸酯≤6份，甲基丙烯酸甲酯与苯乙烯共聚物≤4份，丙烯酸与氯化聚丙烯共聚物≤2份，环氧树脂≤8份。

更优选地，所述N，N－二甲基甲酰胺与所述N，N－二甲基乙酰胺的重量份数比为1:1，或者所述聚氧化乙烯与所述聚乙二醇的重量份数比为1:1。

第二方面，本发明提供一种所述印刷用水性转移涂料组合物的应用方法,包括将所述转移涂料组合物涂布于基膜表面、烘干、固化成膜、真空镀铝，然后与纸张复合、烘干，冷却至室温后剥离去除基膜，即可。

优选地，所述的烘干温度为100-110℃。

优选地，所述的烘干的时间为10-15s。

优选地，所述的基膜为PET膜。

优选地，所述真空镀铝是在真空镀铝机中完成；所述复合具体是通过常用胶水进行复合。

与现有技术相比较，本发明有益效果是：与油性涂料相比，VOC溶剂残留总量下降30％，其中酮类物质下降50％。

具体实施例

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

下述实施例及对比例采用的原料具体为：乙醇(CAS号：64-17-5)、正丙醇(CAS号：102910-31-6)、丙酮(CAS号：67-64-1)、乙酸乙酯(CAS号：141-78-6)、N，N－二甲基甲酰胺(CAS号：68-12-2)、N，N－二甲基乙酰胺(CAS号：127-19-5)、聚氧化乙烯(CAS号：6441-17-8)、聚乙二醇(CAS号：25322-68-3)、十二烷基硫酸钠(CAS号：151-21-3)、壬基酚聚氧乙烯醚(CAS号：9016-45-9)、二氧化硅(CAS号：7631-86-9)、二月桂酸聚乙二醇酯(CAS号：9004-81-3)、月桂酰二乙醇胺(CAS号：120-40-1)、聚乙烯蜡(CAS号：9002-88-4)、二氧化钛(CAS号：13463-67-7)、氧化铝(CAS号：1344-28-1)、巴西棕榈蜡(CAS号：8015-86-9)、羟乙基纤维素(CAS号：9004-62-0)、十八醇(CAS号：112-92-5)、丁炔二醇(CAS号：110-65-6)、癸炔二醇(CAS号：126-86-3)、聚甲基丙烯酸酯(CAS号：9011-14-7)、甲基丙烯酸甲酯与苯乙烯共聚物(CAS号：26588-80-7)、三乙烯四胺(CAS号：112-24-3)、三甲基己二胺(CAS号：25513-64-8)、环氧树脂(CAS号：61788-97-41)、5-戊二醇(CAS号：111-29-5)、N,N-二甲基乙醇胺(CAS号：108-01-0)。

实施例1-5

实施例1-5分别提供了一种印刷用水性转移涂料组合物，具体组分及重量份数见表1；其中：

实施例1和实施例2分别提现了涂料组合物中基础组分的种类及重量上限和下限；

实施例3是实施例1的变化例，变化之处仅在于：给出了对基础组分中的较优的配比；

实施例4是实施例1的变化例，变化之处仅在于：还在基础组分的基础上加入了附加组分；

实施例5是实施例4的变化例，变化之处仅在于：还对附加组分中的部分组分用量进行了优化。

表1

对比例1-5

对比例1-5分别提供了一种水性转移涂料组合物，具体组分及重量份数见表2；其中：

对比例1是实施例1的对比例，对比之处在于：聚氨酯树脂在组合物中占的重量份数超出了本发明限定的下限，乙醇在组合物中占的重量份数超出了本发明限定的上限；

对比例2是实施例2的对比例，对比之处在于：聚氨酯树脂在组合物中占的重量份数超出了本发明限定的上限，乙醇在组合物中占的重量份数超出了本发明限定的下限；

对比例3是实施例3的对比例，对比之处在于：对比例3采用的聚氨酯树脂是经过丙烯酸改性的聚氨酯树脂；

对比例4是实施例4的对比例，对比之处在于：部分附加组分，具体指二氧化钛、丙烯酸与氯化聚丙烯共聚物在组合物中占的重量份数超出了本发明限定的上限；

对比例5是实施例5的对比例，对比之处在于：对比例5不含有十八醇和环氧树脂。

表2

性能测试

对上述实施例1-5及对比例1-5提供的涂料组合物的性能进行测定，测定方法均采用本领域常用的检测标准或方法，检测结果见表3。

表3

经检测验证，实施例1-5所述提供的水性涂料均具备以下环保效果：与油性涂料相比，VOC溶剂残留总量下降30％，其中酮类物质下降50％。

在上述环保效果实现的基础的，涂料组合物还具备耐温、耐折、表面张力好、表面色差小、印刷性能优异的综合性能，具体体现在，耐温性能均在180℃以上，耐折性能大于30次，表面张力在可高达60dyn以上，表面色差控制在1.2以下。

通过实施例1和实施例3比较可知，本发明的涂料组合物存在优选方案，当丙酮、乙酸乙酯、丁炔二醇、癸炔二醇、三乙烯四胺的重量份数比为1:1:0.5:0.5时，组合物的耐温、耐折性能有所提升。通过实施例1和实施例4比较可知，本发明涂料组合物中还可加入辅助组分，从而使得耐温、耐折、表面张力性能有所优化。通过实施例4和实施例5的比较可知，可加入本发明的辅助组分中也可优选出较优的方案，从而实现对色差的控制。实施例方案之间的上述变化技术特征及其对应效果对本发明来讲是至关重要的，本发明关于技术特征的应用并非是本领域的常规应用，取得的对应效果也不是可以预料的。

本发明的组分及重量配比的选择是发明人创造性劳动的结果，组分的常规更换、含量的相对变更将会对本发明产生显著的负面效果。具体证明如下：通过实施例1和对比例1、实施例2和对比例2的比较可知，如果聚氨酯树脂、乙醇的组分重量配比过多或者过少，均将会导致涂料组合物整体性能下降，特别是耐温、耐折、表面张力，这就意味着在本发明涂料组合物中组分含量之间发生了相互作用，协同调节了组合物的性能；通过对比例3和实施例3的对比可知，本发明的聚氨酯树脂为普通常见、非改性聚氨酯树脂，该组分对本发明组合物具有不可替代性，即便用性能比较接近的其他聚氨酯树脂替代，也无法实现本发明的预期目的；通过对比例4和实施例4对比可知，附加组分在含量限定范围内加入的前提下，对本发明具有积极作用，但是如果超范围加入，将适得其反；由对比例5和实施例5比较可知，虽然本发明的附加组分中部分组分之间存在优选用量，但是该优选特征对组合物整体的影响也同时受到其他组分的调控。

通过上述分析比较可知，本发明的组分及其含量对本发明涂料组合物至关重要，二者之间协同作用，获得了非显而易见的综合效果。

本发明印刷用水性转移涂料组合物可以通过本领域已经公开的乳液聚合法制备得到。

上述实施例1-5提供的印刷用水性转移涂料组合物的应用方法为：将所述转移涂料组合物涂布于PET基膜表面、100-110℃烘10-15s、固化成膜、真空镀铝机中镀铝，然后与纸张通过常用胶水复合、烘干，冷却至室温后剥离去除基膜，即可。针对应用方法，现有技术公开了水性涂料通常的烘干条件为90-140℃、6-20s，但申请人通过大量的实践发现，如果将烘干的条件控制在100-110℃、10-15s内，那么将会使得烟包的光泽度高、外观漂亮，并具备特别优异的印刷适应性，适应各种印刷方式，如胶印、凹版、柔版等。综上可知，本发明提供的应用方法实属对现有水性转移涂料实用方法的进一步优选。

本发明实施例的有益效果是：

1、低VOC，更环保，符合国家及中烟发展规划。目前中国一年的烟包产销量达到5千万大箱，烟包生产过程中向大气排放的有机溶剂近3万吨，是各地雾霾及呼吸道疾病的重要原因。水性化是明确的发展趋势，走在前面的企业会获得先发优势，占据更有利的竞争位置。

2、消除外延风险及降低隐性成本。油性涂料在施工过程中，即使有很好的通风和排气装置，操作工人仍然会吸入大量有机溶剂，长期下来会对呼吸和神经系统造成较大损害，企业会面临职业病的索赔风险，隐性成本巨大。水性涂料的主要溶剂是水和醇类，不会对人体有毒副作用，可有效降低职业健康风险和成本。同时，工厂气味的外泄还会引起周边居民的不满和投诉，从而可能导致高昂的法律及赔偿风险，甚至可能停查封和停产。

3、施工及储存安全。油性涂料属易燃易爆品，储存和使用过程中，爆燃风险巨大，轻则导致财物损失，重则可能导致人员伤亡甚至是重大消防事故。水性涂料无论是液态还是蒸汽态都是非易燃物质，即使用明火引燃都不会爆燃，安全优势明显。

4、平方成本更低。本发明水性涂料组合物固含22％，高于市场上常见的油性涂料固含，可以用较低的湿涂量达到同样的性能要求。据我司现有客户测算，应用水性涂料成本比油性要低0.05元/平方左右。

5、更好的印刷适性和介质结合力。水性涂料的极性比油性涂料高，表面张力可以达到42-44达因，因此对油墨的附着力更强。目前油性涂料转移后，在印刷前通常需要上一道清漆以提高油墨附着力，胶印配方的水性涂料可省略此道工序。高表面张力的另一个好处是，对于镀介质应用，可省略油性涂料在镀介质前的电晕工序，既省时更省成本。

6、施工更方便。水性涂料对湿度的敏感性低，无需苛刻的湿度控制；施工过程中不存在因溶剂大量挥发而导致的粘度变化，所以无需添加溶剂；施工完成后清洗方便，只要用水冲洗及酒精擦洗即可。

需要说明的是，本发明的说明书中给出了本发明的较佳的实施例，但是，本发明可以通过许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例，这些实施例不作为对本发明内容的额外限制，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。并且，上述各技术特征继续相互组合，形成未在上面列举的各种实施例，均视为本发明说明书记载的范围；进一步地，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种印刷用水性转移涂料组合物，其特征在于，包括原料组分及相应重量份数如下：

2.根据权利要求1所述的印刷用水性转移涂料组合物，其特征在于，所述丙酮、乙酸乙酯、丁炔二醇、癸炔二醇、三乙烯四胺的重量份数比为1:1:0.5:0.5。

3.根据权利要求1或2所述的印刷用水性转移涂料组合物，其特征在于，还包括如下原料附加组分中的一种或者几种：N，N－二甲基甲酰胺，N，N－二甲基乙酰胺，聚氧化乙烯，聚乙二醇，聚醚改性甲基硅氧烷，十二烷基硫酸钠，壬基酚聚氧乙烯醚，二氧化硅，二月桂酸聚乙二醇酯，月桂酰二乙醇胺，聚乙烯蜡，二氧化钛，氧化铝，巴西棕榈蜡，磷酸盐改性的氟碳表面活性剂，羟乙基纤维素，十八醇，聚甲基丙烯酸酯，甲基丙烯酸甲酯与苯乙烯共聚物，丙烯酸与氯化聚丙烯共聚物，环氧树脂。

4.根据权利要求3所述的印刷用水性转移涂料组合物，其特征在于，所述原料附加组分在所述印刷用水性转移涂料组合物中的重量份数具体为:N，N－二甲基甲酰胺≤0.6份，N，N－二甲基乙酰胺≤0.8份，聚氧化乙烯≤2份，聚乙二醇≤2份，聚醚改性甲基硅氧烷≤0.5份，十二烷基硫酸钠≤0.3份，壬基酚聚氧乙烯醚≤0.4份，二氧化硅≤0.2份，二月桂酸聚乙二醇酯≤0.6份，月桂酰二乙醇胺≤0.9份，聚乙烯蜡≤2份，二氧化钛≤0.2份，氧化铝≤0.2份，巴西棕榈蜡≤2份，磷酸盐改性的氟碳表面活性剂≤0.6份，羟乙基纤维素≤1.5份，十八醇≤1份，聚甲基丙烯酸酯≤6份，甲基丙烯酸甲酯与苯乙烯共聚物≤4份，丙烯酸与氯化聚丙烯共聚物≤2份，环氧树脂≤8份。

5.根据权利要求4所述的印刷用水性转移涂料组合物，其特征在于，所述N，N－二甲基甲酰胺与所述N，N－二甲基乙酰胺的重量份数比为1:1，或者所述聚氧化乙烯与所述聚乙二醇的重量份数比为1:1。

6.一种根据权利要求1至5任一项所述的印刷用水性转移涂料组合物的应用方法，其特征在于，包括将所述转移涂料组合物涂布于基膜表面、烘干、固化成膜、真空镀铝，然后与纸张复合、烘干，冷却至室温后剥离去除基膜，即可。

7.根据权利要求6所述的印刷用水性转移涂料组合物的应用方法，其特征在于，所述的烘干温度为100-110℃。

8.根据权利要求6所述的印刷用水性转移涂料组合物的应用方法，其特征在于，所述的烘干的时间为10-15s。

9.根据权利要求6所述的印刷用水性转移涂料组合物的应用方法，其特征在于，所述的基膜为PET膜。

10.根据权利要求6所述的印刷用水性转移涂料组合物的应用方法，其特征在于，所述真空镀铝是在真空镀铝机中完成；所述复合具体是通过常用胶水进行复合。