CN107337959B - 一种环保印刷水墨 - Google Patents

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Abstract

本发明属于印刷水墨制备技术领域，具体涉及一种环保印刷水墨。该印刷水墨包括以下重量百分比的各组分：水性聚氨酯树脂15～20％，改性水性聚氨酯树脂50～60％，润湿剂1～2％，消泡剂2～4％，增稠剂1～2％，消光剂1～2％，软水15～20％。由本申请提供的印刷水墨耐干湿擦、耐水耐化性优良，抗冻性良好，附着性、耐黄变耐候性能优异；成膜通透，亮度高、丰满度高，印刷图文的丰满、清晰程度高。

Description

一种环保印刷水墨
技术领域
本发明属于凹版印刷墨制备技术领域，具体涉及一种环保印刷水墨。
背景技术
目前PVC装饰材料印刷业内多采用溶剂型凹版印刷技术，该技术以溶剂型油墨为大宗。虽然溶剂型油墨在装饰材料印刷中表现出足够精美的印刷表现，但是使用过程中需要添加大量溶剂，其挥发性有机化合物(VOC)对人体健康有不良影响并对环境造成污染。根据环境保护局的报告，如果没有足够的通风设备使空气流通，并且VOC存在于室内，那么室内空气污染程度将会比室外空气严重10倍之多。当居室中的VOC达到一定浓度时，短时间内人们会感到头痛、恶心、呕吐、乏力等，长时间接触则会诱发各种疾病，如白血病。随着人们环保意识加强，国家下定决心对环境污染治理，各地政府部门出台各种政策来降低排放污染；加上全球原油供不应求，溶剂价格随着原油价格飙升，使得水墨制备技术研究势不可挡。
水墨是由水溶性树脂、颜料、水和助剂经科学复合加工研磨而成。水溶性树脂在水墨中主要起连接料的作用，使颜料颗粒均匀分散，使水墨具有一定的流动性，使水墨能在印刷后形成均匀的膜层并提供与承印物的附著力。水墨中的色相主要取决于颜料，颜料均匀地分布在连接料中，颜料颗粒能够对光线产生吸收、反射、折射和透射作用，因此能够呈现一定颜色。一般要求颜料具有鲜艳的色泽、适当的着色力和遮盖力，以及较高的儲存安定性。此外，根据使用目的不同，还可以具有不同的耐候性。
装饰材料的印刷水墨应具有优异的印刷适性，良好的附着力、干燥度和清晰度；印刷后的装饰材料应具有良好的浸渍(在三聚氰胺树脂中不跑色)适性；满足压贴条件，具有极高的热稳定性(200℃)和优良的耐黄变、耐候。
公开号为CN 102358810B的专利，公开一种环氧丙烯酸酯复合乳液制备的凹版水墨，其配方制作所致被之水性凹版油墨，附着力优异，抗水能力强、抗化性强、耐酸碱。由于环氧丙烯酸复合乳液，本身由环氧树脂改性丙烯酸而得到产物，因此具备环氧树脂原有具备的优点(如附着力好，耐酸碱)，此配方之水墨于印刷过程中，其版辊较难清洗，此配方适合应用于软包装薄膜印刷中。
公开号为CN 103031021B的专利，公开一种大豆蛋白凹版印刷水墨，配方中含有植物树脂、颜料、助剂和水，该配方制作的水性凹版油墨，其成本低，但是干燥速度有限、印刷过程中稳定性能及印刷效果还是具有相当大的改进空间。
公开号为CN 104231735A的中国专利公开一种水性烟标凹版油墨，采用一种改性丙烯酸树脂液、颜料、改性助剂、水和乙醇制备而成，其中乙醇含量3～10％，所制备的凹版水墨，由于其干燥速度关系，导致印刷速度无法提高、并造成后续印刷流平、网点转移不佳。
目前，凹版印刷的水墨组合物种类繁多，但大多存在印刷效果不稳定，干燥性、耐磨性、印刷速度及印刷品网点清晰度等需更进一步提升及精进的问题。
发明内容
为了解决上述现有技术中的问题，本发明提供一种环保印刷水墨，以改善水墨干燥过慢、印速过低等问题，并使制得的印刷品之印刷网点清晰并具有较好耐磨性能。
为了实现上述发明目的，本申请提供一种环保印刷水墨，其重量百分配比如下所述：
水性聚氨酯树脂15～20％，改性水性聚氨酯树脂50～60％，润湿剂1～2％，消泡剂2～4％，增稠剂1～2％，消光剂1～2％，软水15～20％。
优选地，所述水性聚氨酯树脂为水性脂肪族聚氨酯分散液。
进一步优选地，所述水性聚氨酯树脂的固含量为20-30％，100％模量为6-10MPa，粘度为20-100s；更进一步优选地，所述水性聚氨酯树脂的固含量为22-30％，100％模量为8-10MPa，粘度为30-100s；又进一步优选地，所述水性聚氨酯树脂的固含量为25-30％，100％模量为8-9MPa，粘度为50-100s。
优选地，所述改性水性聚氨酯树脂为水性脂肪族改性聚氨酯分散液。
进一步优选地，所述改性水性聚氨酯树脂的固含量为20-30％，100％模量为6-10MPa，粘度为20-100s；更进一步优选地，所述改性水性聚氨酯树脂的固含量为22-30％，100％模量为8-10MPa，粘度为30-100s；又进一步优选地，所述改性水性聚氨酯树脂的固含量为25-30％，100％模量为8-9MPa，粘度为50-100s。
试验结果表明，将水性聚氨酯树脂和改性水性聚氨酯树脂按重量比为(15～20％)：(50～60％)混合用作粘接树脂，与单独使用其中的一种相比，
1)具有更好的耐紫外线照射，成膜硬而韧，抗粘连、抗曲折，成膜通透，亮度高、丰满度高，耐干湿擦、耐水、耐化学性优良及抗冻性良好，可通过五次的冻融循环。2)将二者按1)所述的比例混合得到的树脂用于印刷水墨时，可明显提高印刷图文的丰满、清晰程度，以及印刷漆膜的基本特性，如附着性、耐磨性、耐黄变及耐候性、干燥速度方面均可提高20-50％；当二者的重量比小于15/60或大于20/50时，印刷图文的丰满和清晰程度，以及印刷漆膜的基本特性均呈现显著下降。
优选地，所述印刷水墨还包括分散剂1～2％。
进一步优选地，所述分散剂为高分子聚氨酯型分散剂，分子量为1-3万。
优选地，所述印刷水墨还包括不超过5％的色料。
优选地，所述印刷水墨还包括不超过1％的pH值调整剂。
优选地，所述消泡剂为有机硅消泡剂。
优选地，所述消泡剂包括非离子型消泡剂，且非离子型消泡剂占总消泡剂重量的50％。
进一步优选地，所述非离子型消泡剂为表面改性剂，兼具抑泡及润湿作用，结构中含有亲水基团羟基。
优选地，所述消光剂为未经表面处理的无定形SiO2。
优选地，所述消光剂的粒径为5-7nm；进一步优选为5-6.5nm；更进一步优选为5.1-6.5nm；再进一步优选为5.2-6.5nm；作为一种优选实施方式，所述消光剂的粒径为5.3-6.5nm。
优选地，所述消光剂的孔隙率为1-1.25mL/g；进一步优选为1.1-1.25mL/g；更进一步优选为1.15-1.22mL/g；再进一步优选为1.15-1.22mL/g；作为一种优选实施方式，所述消光剂的孔隙率1.2mL/g。
优选地，所述消光剂的吸油量为70-100g/100g；进一步优选为70-90g/100g；更进一步优选为70-80g/100g；作为优选实施方式，所述消光剂的吸油量为70g/100g；75g/100g或78g/100g。
优选地，所述润湿剂为聚醚硅氧烷润湿剂，粘度为22-28mPa.s，密度为20-30g/cm。
优选地，所述增稠剂为聚氨酯增稠剂。
优选地，所述色料为钛白粉、永固红和碳黑中的一种或多种。
其中，所述印刷水墨的制备方法包括如下步骤：
在搅拌机内依次加入配方量消泡剂、水性聚氨酯树脂、改性水性聚氨酯树脂、润湿剂、消泡剂、增稠剂、消光剂、软水，高速搅拌100-200分钟即得目标印刷水墨。
优选地，当印刷水墨中含有色料和分散剂时，其制备方法包括如下步骤：
(a)在搅拌机内依次加入配方量的消泡剂、分散剂、色料和软水，高速搅拌100-150分钟；
(b)在步骤(1)得到的均匀混合物中依次加入配方量的水性聚氨酯树脂、改性水性聚氨酯树脂、润湿剂、消泡剂、增稠剂、和消光剂，高速搅拌50-100分钟即得目标印刷水墨。
其中，所述印刷水墨的pH值为8-10，粘度为96～100cst。
本发明提供的印刷水墨具有以下技术效果：
1)本申请提供的印刷水墨耐干湿擦、耐水耐化性优良，抗冻性良好，附着性、耐黄变、耐候性能优异；而且成膜通透，亮度高、丰满度高，印刷图文的丰满、清晰程度高；
2)本申请提供的印刷水墨具有较高的耐低温和高温稳定性。
附图说明
图1为其它品牌印刷水墨的印刷效果图；
图2为本申请实施例2制得的印刷水墨的印刷效果图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步阐述。这些实施例仅是出于解释说明的目的，而不限制本发明的范围和实质。
实施例1
一种环保印刷水墨，其中，所述印刷水墨包括以下重量份的各组分：
水性聚氨酯树脂19份，改性水性聚氨酯树脂57份，润湿剂1份，消泡剂2份，增稠剂1份，消光剂2份，软水18份。
其中，该实施例的印刷水墨的制备方法包括如下步骤：
在搅拌机内依次加入上述配方量的消泡剂、水性聚氨酯树脂、改性水性聚氨酯树脂、润湿剂、消泡剂、增稠剂、消光剂、软水，高速搅拌150分钟即得目标印刷水墨。
其中，本实施例中所涉及的各组分水性聚氨酯树脂为EFPUMER 1273，购于德巨企业有限公司；
改性水性聚氨酯树脂为QU-5448，购于三晃股份有限公司；
润湿剂为BLUESIL SP-3308，购于广州高态化工贸易有限公司；
消泡剂为TegoAirex 902W，购于TEGO；和非离子型消泡剂EnviroGem AD01，购于空气化工产品(中国)投资有限公司；二者的重量比为1：1；
增稠剂为TegoViscoPlus 3030，购于EGO；
消光剂为Syloid W300，购于协铨企业有限公司，所述消光剂的粒径为5.3-6.5nm。
经测定，所述印刷水墨的pH值为8.5，粘度为96cst。
实施例2
一种环保印刷水墨，其中，所述印刷水墨包括以下重量份的各组分：
水性聚氨酯树脂19份，改性水性聚氨酯树脂50份，润湿剂1份，消泡剂2份，增稠剂1份，消光剂2份，软水20份，色料3份，分散剂2份。
其中，该实施例的印刷水墨的制备方法包括如下步骤：
(a)在搅拌机内依次加入配方量的消泡剂、分散剂、色料和软水，高速搅拌120分钟；
(b)在步骤(1)得到的均匀混合物中依次加入配方量的水性聚氨酯树脂、改性水性聚氨酯树脂、润湿剂、消泡剂、增稠剂、和消光剂，高速搅拌120分钟即得目标印刷水墨。
经测定，所述印刷水墨的pH值为9，粘度为98cst。
实施例3
一种环保印刷水墨，其中，所述印刷水墨包括以下重量份的各组分：
水性聚氨酯树脂25份，改性水性聚氨酯树脂44，润湿剂1份，消泡剂2份，增稠剂1份，消光剂2份，软水20份，色料3份，分散剂2份。
该实施例的制备方法同实施例2。
经测定，所述印刷水墨的pH值为9，粘度为98cst。
实施例4
一种环保印刷水墨，其中，本实施例与实施例2的不同点在于：润湿剂为脂肪醇聚氧乙烯醚。
经测定，所述印刷水墨的pH值为8.9，粘度为98cst。
实施例5
一种环保印刷水墨，其中，本实施例与实施例2的不同点在于：所述消光剂的粒径为7.5-8.6nm。
经测定，所述印刷水墨的pH值为8.9，粘度为98cst。
实施例6
一种环保印刷水墨，其中，本实施例与实施例2的不同点在于：所述消泡剂为TegoAirex 902W。
经测定，所述印刷水墨的pH值为8.9，粘度为98cst。
效果测定试验
取本申请上述实施例1-6制得的以上各印刷水墨，用凹版打稿机，在双面铜版纸上展样，待其充分干燥后，分别进行光泽、附着力测试、流平性。测试结果如下表1所示。
其中，附着力参照GB/T 13217.7进行检测
耐热性参照GB/T 26395-2011进行测试
VOCs检测参照YC/T 207-2014进行检测。
表1
力学性能测定
将本申请实施例1-6提供的印刷水墨印刷成膜后进行力学性能检测(测定方法根据聚合物成膜物的力学性能测定方法)，测定结果如下表2.其中，磨耗测定方法采用在磨耗仪上500g荷载量1000次。
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 实施例6
拉伸强度/MPa 20 25 17 18 22 20
弯曲强度/MPa 15 19 12 14 16 17
冲击强度/J/M 12 15 9 10 11 12
磨耗/mg 10 12 7 8 10 8
而且，经测定，本申请实施例1-6提供的印刷水墨细度小于15微米。
实用效果测定
1、印刷适性分析
通过在实际印刷条件下测试，利用本发明配方得到的印刷水墨流动度大、粘度小，油墨传递性好，油墨细度小，印刷网点饱满，由附图1、2对比可以看出，本申请提供的印刷水墨印刷得到的印刷图文网点饱满、清晰。
2、耐水性、耐酸碱性
印刷水墨的耐水性、耐酸性和耐碱性等技术指标主要影响印刷过程中水墨平衡控制。耐水性、耐酸性、耐碱性差会增大水墨乳化，使印刷品上脏，影响印刷品的质量。经测定，本申请实施例1-6提供的印刷水墨的耐水性、耐酸性和耐碱性级别如下表3.
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 实施例6
耐水性 5级 5级 3级 4级 5级 3级
耐酸性 5级 5级 3级 3级 5级 3级
耐碱性 5级 5级 3级 4级 5级 3级
上述实施例仅作为解释本发明的目的，本发明的范围不受此限制。对本领域的技术人员来说所做的修改是显而易见的，本发明仅受所附权利要求范围的限制。

Claims (1)

1.一种环保印刷水墨，其中，所述印刷水墨包括以下重量百分比的各组分：水性聚氨酯树脂15～20％，改性水性聚氨酯树脂50～60％，润湿剂1～2％，消泡剂2～4％，增稠剂1～2％，消光剂1～2％，软水15～20％；
所述水性聚氨酯树脂为水性脂肪族聚氨酯分散液；
所述改性水性聚氨酯树脂为水性脂肪族改性聚氨酯分散液；
所述印刷水墨还包括不超过5％的色料；
所述印刷水墨还包括分散剂1～2％；
所述消泡剂为有机硅消泡剂和
非离子型消泡剂，且非离子型消泡剂占总消泡剂重量的50％；
所述非离子型消泡剂为非离子型表面改性剂；
所述润湿剂为聚醚硅氧烷润湿剂，粘度为22-28mPa.s，密度为20-30g/cm3；
所述增稠剂为聚氨酯增稠剂。
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