CN107674494A - 一种使包装印刷呈立体感的环保油墨及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种使包装印刷呈立体感的环保油墨及制备方法，属于油墨制备技术领域。本发明解决的技术问题是提供一种使包装印刷呈立体感的环保油墨。该环保油墨由以下重量份的组分组成：水性聚氨酯树脂10～30份、钛白粉12～45份、干酪素树脂10～30份、分散剂5～20份、丙烯酰胺5～25份、微胶囊发泡剂1～10份。所述微胶囊发泡剂是将发泡剂和交联剂包裹在聚丙烯酸树脂中，得到微胶囊发泡剂。微胶囊发泡剂具有良好的分散性，发泡均匀、细腻，不同于直接将发泡剂和交联剂加入油墨，其显著的优势是水性油墨印刷后因受热胶囊发泡剂破裂缓慢释放出气体和交联剂，一方面将印刷的图案发泡形成立体状，同时交联剂辅助交联使得外层交联闭合，形成牢固饱满的图案。

Description

一种使包装印刷呈立体感的环保油墨及制备方法
技术领域
本发明涉及一种使包装印刷呈立体感的环保油墨及制备方法，属于油墨制备技术领域。
背景技术
油墨（ink，printing ink）是用于印刷的重要材料，它通过印刷或喷绘将图案、文字表现在承印物上。油墨中包括主要成分和辅助成分，它们均匀地混合并经反复轧制而成一种黏性胶状流体。由连结料（树脂）、颜料、填料、助剂和溶剂等组成。用于书刊、包装装潢、建筑装饰及电子线路板材等各种印刷。随着社会需求增大，油墨品种和产量也相应扩展和增长。随着人们对生活的要求越来越高，对油墨的功能要求也越来越多，要求油墨向功能化方向发展，诸如要求油墨的色彩丰富、色彩鲜艳、夜光效应、立体效应等。另一方面，人们对环保也越来越重视，要求油墨向环保方向发展，如开发水性墨、UV墨、水性UV墨和一些醇溶性墨等。其中，开发具有立体感的环保油墨是研究的一个热点。
目前，对于包装印刷品来说，具有立体感的油墨大多采用发泡油墨。发泡油墨是指印刷后的墨迹经加热、固化处理后会发起点阵状的泡体，使图纹、印迹产生凸起，且具有一定高度的油墨。发泡油墨主要有两种：一种是微球发泡油墨，另一种是沟底发泡油墨。沟底发泡油墨主要是以聚氯乙烯树脂为基础，将发泡剂溶解在液态的聚合物中。油墨受热后，发泡剂气化，使油墨层形成无数微小的气孔，图文发泡凸起。沟底发泡油墨的印刷工艺比较复杂，因此，目前常用的时微球发泡油墨。微球发泡油墨是利用微球的特有性能，将它分散到专用聚合物的连接料中，并加入一些其它原料而制成的。这种油墨通过丝网印刷方法印在纸张、纺织品等承印物上，经过低温干燥、烘道加热到120～140℃，几秒钟后油墨中的微球便会膨胀形成无数微小气孔，从而使图文呈现出立体效果。
申请号为201010210222.8发明专利公开了一种立体感胶印油墨及其制备方法，该油墨包括以下按重量计的组分：45号或200号机油：27.0～36.5份；150～170号机油：13.0～19.0份；松香：21.3～33.3份；聚酰胺树脂:1.0～5.0份；偶联剂:0.2～3.0份；蜡粉:0.2～3.0份；炭黑:10.0～15.0份；华兰（蓝颜料）:0.5～5.0份；膨润土:0.1～3.0份；氧化镁:0.1～0.6份；硅藻土:0.5～2.5份；120～200号溶剂油：0.8～2.8份；异丙醇：0.8～1.6份。采用该立体感胶印油墨可以使印刷品在平版胶印后产生一种微微凸起的图文形态而获得立体感，不仅美观而且可以保护读者的视力。但是，该油墨主要采用机油和溶剂油作为溶剂，其环保性能有待提高。
申请号为201310340371.X的发明专利公开了一种发泡油墨，该发泡油墨，以质量份计含有以下成分：对甲苯磺酰胺5～30质量份，偶氮二甲酰胺10～25质量份，消泡剂0.1～0.2质量份，乙醇胺15～30质量份，交联剂1～2质量份，聚氯乙烯50～60质量份，聚偏二氯乙烯乳胶60～80质量份，环氧乙二醇5～10质量份，增稠剂0.5～1质量份，乙烯乙二醇10～20质量份，水分散型颜料1～3质量份。该发泡油墨，储存稳定，无毒无臭，富有立体感增强装饰艺术效果且不易破损，成本低廉，且可以缩短工艺流程和印刷成本，可大量快速印刷。但是，从其组成成分可以看出，该油墨的成分复杂，将会造成其制备成本较高，限制了该油墨的大规模应用。
申请号为201310242556.7的发明专利公开了一种环保立体油墨，该油墨由以下质量份数的原料经混合、搅拌、分散、研磨而得：粘合性树脂30-60份、颜料10-20份、增稠剂5-10份、固化剂1-5份、分散剂1-3份、消泡剂1-3份。该环保立体油墨生产工艺简单、成本低廉，不仅高效环保，而且具有良好的粘附力，印刷过程中能够获得一定立体成型的效果。但是，该油墨的立体成型性能有待提高，由该油墨制得的印刷品立体感较差。
发明内容
针对以上缺陷，本发明的目的是提供一种组分简单，成本较低，且包装印刷立体感强的环保油墨。
本发明解决的第一个技术问题是提供一种使包装印刷呈立体感的环保油墨。
本发明的环保油墨，由以下重量份的组分组成：水性聚氨酯树脂10～30份、钛白粉12～45份、干酪素树脂10～30份、分散剂5～20份、丙烯酰胺5～25份、微胶囊发泡剂1～10份;其中微胶囊发泡剂是由丙烯酸类树脂为壳体，内含发泡剂和交联剂的微球；所述发泡剂为聚磷酸铵、偶氮二异丁腈、对苯磺酰肼中的至少一种；所述交联剂为为三乙烯四胺、四乙烯五胺、过氧化苯甲酰、过氧化二异丙苯、2,5-二甲基-2,5 二叔丁基过氧化己烷中的至少一种。
优选的，该环保油墨由以下重量份的组分组成：水性聚氨酯树脂10～20份、钛白粉20～30份、干酪素树脂15～25份、分散剂10～15份、丙烯酰胺10～20份、微胶囊发泡剂3～8份。
作为优选方案，该环保油墨由以下重量份的组分组成：水性聚氨酯树脂15份、钛白粉25份、干酪素树脂21份、分散剂13份、丙烯酰胺16份、微胶囊发泡剂6份。
本发明的环保油墨，为采用特定的组分及特定的含量制备而成的乳状水性环保油墨，安全环保，且各个组分间相互协同增效，使得采用该油墨印刷出来的印刷品具有很好的立体感。下面对各个组分进行解释。
所述微胶囊发泡剂是采用常规方法制备而成，比如，采用乳化微球的制备方法，将发泡剂和交联剂包裹在聚丙烯酸树脂中，得到微胶囊发泡剂。微胶囊发泡剂具有良好的分散性，发泡均匀、细腻，不同于直接将发泡剂和交联剂加入油墨，其显著的优势是水性油墨印刷后因受热胶囊发泡剂破裂缓慢释放出气体和交联剂，一方面将印刷的图案发泡形成立体状，同时交联剂辅助交联使得外层交联闭合，形成牢固饱满的图案。
其中，水性聚氨酯是以水代替有机溶剂作为分散介质的新型聚氨酯体系，也称水分散聚氨酯、水系聚氨酯或水基聚氨酯。水性聚氨酯以水为溶剂，无污染、安全可靠、机械性能优良、相容性好、易于改性等优点。
钛白粉学名为二氧化钛，它是一种染料及颜料，其分子式为TiO2，分子量为79.8658。钛白粉是一种质地柔软的无嗅无味的白色粉末，遮盖力和着色力强，溶点1560～1580℃。不溶于水、稀无机酸、有机溶剂、油，微溶于碱，溶于浓硫酸。遇热变黄色，冷却后又变白色。
干酪素是动物乳汁中的含磷蛋白。结构式为NH2RCOOH，无臭、无味的白色至黄色粉末，相对密度1.25～1.31。干酪素几乎不溶于水、醇及醚。溶于稀碱液、碱性碳酸盐溶液和浓酸，在弱酸中沉淀。有吸湿性，干燥时稳定，潮湿时迅速变硬。
分散剂是一种在分子内同时具有亲油性和亲水性两种相反性质的界面活性剂。可均一分散那些难于溶解于液体的无机，有机颜料的固体及液体颗粒，同时也能防止颗粒的沉降和凝聚，形成安定悬浮液所需的两亲性试剂。分散剂的作用是使用润湿分散剂减少完成分散过程所需要的时间和能量，稳定所分散的油墨分散体，改性粒子表面性质，调整粒子的运动性。本发明的油墨中采用一定的分散剂可以很好的提升光泽，增加流平效果的同时防止浮色发花。优选的，本发明所述分散剂为聚乙烯蜡或聚乙二醇。
丙烯酰胺是一种白色晶体化学物质，是生产聚丙烯酰胺的原料。聚丙烯酰胺主要用于水的净化处理、纸浆的加工及管道的内涂层等。本发明的丙烯酰胺均可采用市售的。
综上，本发明通过特定的组分以及特定的配比，得到性能较好的环保油墨。该油墨可采用普通印刷方法印在纸张、纺织品等承印物上，通过微胶囊发泡剂的破裂，从而释放出气体和交联剂，将印刷的图案发泡成立体状，使得图案呈现较强的立体感，且色泽鲜亮，图案牢固饱满。
优选的，本发明中的微胶囊发泡剂内含有发泡剂和交联剂，且发泡剂与交联剂的质量比为1～3:1。特定的发泡剂与交联剂的配比，使得水性油墨印刷后的图案立体感更强，同时更加的牢固饱满。作为优选方案，发泡剂与交联剂的质量比为2:1。
本发明解决的第二个技术问题是提供本发明所述的使包装印刷呈立体感的环保油墨的制备方法。
本发明所述的使包装印刷呈立体感的环保油墨的制备方法，包括如下步骤：将水性聚氨酯树脂、钛白粉、干酪素树脂、分散剂和丙烯酰胺研磨分散后，加入微胶囊发泡剂，形成乳状水性环保油墨。
本发明的制备方法中，先将除了微胶囊发泡剂以外的其余成分混匀后研磨分散，充分的研磨不仅可以使原料充分混匀，还能增大该油墨的稳定性，使其可以储存较长的时间而不会变质。研磨可以采用普通的研磨方法及设备。由于在研磨时，摩擦生热将会使原料的温度升高而造成微胶囊发泡剂由于分解而破裂，同时受力过大也会使微胶囊发泡剂由于受力而破裂，因此微胶囊发泡剂需要在其余原料充分研磨分散后才加入。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1）本发明的使包装印刷呈立体感的环保油墨，成分简单，成本较低，且无需采用有机溶剂，为水性乳状，稳定性强，安全环保，可以长期储存而不会变质。
2）本发明的油墨，可采用普通方法印刷在纸张或者丝织品上，印刷后的图案成立体状，立体感强，图案色泽鲜亮，牢固饱满，品质较高。
3）本发明的油墨，其制备方法简单易行，制备过程中无需采用特殊的设备及溶剂，成本低廉，安全环保。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述方法思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应包含在本发明的范围内。
实施例1
1）制备微胶囊发泡剂：采用丙烯酸类树脂为壳体，发泡剂和交联剂为芯，乳化法制备得到微胶囊发泡剂；其中，发泡剂采用对苯磺酰肼；交联剂采用三乙烯四胺；发泡剂和交联剂的质量比为1:1。
2）准备原料：称取水性聚氨酯树脂10份、钛白粉45份、干酪素树脂10份、聚乙烯蜡20份、丙烯酰胺5份、微胶囊发泡剂1份，备用。
3）将水性聚氨酯树脂、钛白粉、干酪素树脂、聚乙烯蜡和丙烯酰胺研磨分散后，加入微胶囊发泡剂，形成乳状水性环保油墨，即本发明的使包装印刷呈立体感的环保油墨。
将该环保油墨印刷在纸张上，然后于60℃加热10min，得到印刷品。按《GB/T 13217.2-2009》测试其光泽。观察该印刷品的立体效果，按照以下方法进行分级：
一级：目视和用手触摸均有立体感，且图案牢固饱满无塌陷。
二级：目视和用手触摸均有立体感，图案饱满欠佳，有少许塌陷。
三级：目视不易看出凸起，用手触摸有少许凸起，图案饱满欠佳，有大量塌陷。
结果见表1。
实施例2
1）制备微胶囊发泡剂：采用丙烯酸类树脂为壳体，发泡剂和交联剂为芯，乳化法制备得到微胶囊发泡剂；其中，发泡剂采用聚磷酸铵；交联剂采用四乙烯五胺；发泡剂和交联剂的质量比为3:1。
2）准备原料：称取水性聚氨酯树脂30份、钛白粉12份、干酪素树脂30份、聚乙二醇5份、丙烯酰胺25份、微胶囊发泡剂10份，备用。
3）将水性聚氨酯树脂、钛白粉、干酪素树脂、聚乙二醇和丙烯酰胺研磨分散后，加入微胶囊发泡剂，形成乳状水性环保油墨，即本发明的使包装印刷呈立体感的环保油墨。
将该环保油墨印刷在纸张上，然后于60℃加热10min，得到印刷品。测试其光泽，观察该印刷品的立体效果，其结果见表1。
实施例3
1）制备微胶囊发泡剂：采用丙烯酸类树脂为壳体，发泡剂和交联剂为芯，乳化法制备得到微胶囊发泡剂；其中，发泡剂采用偶氮二异丁腈；交联剂采用过氧化苯甲酰；发泡剂和交联剂的质量比为2:1。
2）准备原料：称取水性聚氨酯树脂15份、钛白粉25份、干酪素树脂21份、聚乙二醇13份、丙烯酰胺16份、微胶囊发泡剂6份，备用。
3）将水性聚氨酯树脂、钛白粉、干酪素树脂、聚乙二醇和丙烯酰胺研磨分散后，加入微胶囊发泡剂，形成乳状水性环保油墨，即本发明的使包装印刷呈立体感的环保油墨。
将该环保油墨印刷在纸张上，然后于60℃加热10min，得到印刷品。测试其光泽，观察该印刷品的立体效果，其结果见表1。
实施例4
1）制备微胶囊发泡剂：采用丙烯酸类树脂为壳体，发泡剂和交联剂为芯，乳化法制备得到微胶囊发泡剂；其中，发泡剂采用对苯磺酰肼；交联剂采用过氧化二异丙苯；发泡剂和交联剂的质量比为3:1。
2）准备原料：称取水性聚氨酯树脂10份、钛白粉30份、干酪素树脂15份、聚乙二醇15份、丙烯酰胺10份、微胶囊发泡剂3份，备用。
3）将水性聚氨酯树脂、钛白粉、干酪素树脂、聚乙二醇和丙烯酰胺研磨分散后，加入微胶囊发泡剂，形成乳状水性环保油墨，即本发明的使包装印刷呈立体感的环保油墨。
将该环保油墨印刷在纸张上，然后于60℃加热10min，得到印刷品。测试其光泽，观察该印刷品的立体效果，其结果见表1。
实施例5
1）制备微胶囊发泡剂：采用丙烯酸类树脂为壳体，发泡剂和交联剂为芯，乳化法制备得到微胶囊发泡剂；其中，发泡剂采用聚磷酸铵；交联剂采用2,5-二甲基-2,5 二叔丁基过氧化己烷；发泡剂和交联剂的质量比为2.5:1。
2）准备原料：称取水性聚氨酯树脂20份、钛白粉20份、干酪素树脂25份、聚乙二醇10份、丙烯酰胺20份、微胶囊发泡剂8份，备用。
3）将水性聚氨酯树脂、钛白粉、干酪素树脂、聚乙二醇和丙烯酰胺研磨分散后，加入微胶囊发泡剂，形成乳状水性环保油墨，即本发明的使包装印刷呈立体感的环保油墨。
将该环保油墨印刷在纸张上，然后于60℃加热10min，得到印刷品。测试其光泽，观察该印刷品的立体效果，其结果见表1。
实施例6
1）制备微胶囊发泡剂：采用丙烯酸类树脂为壳体，发泡剂和交联剂为芯，乳化法制备得到微胶囊发泡剂；其中，发泡剂采用聚磷酸铵；交联剂采用四乙烯五胺；发泡剂和交联剂的质量比为1.5:1。
2）准备原料：称取水性聚氨酯树脂30份、钛白粉12份、干酪素树脂30份、聚乙烯蜡5份、丙烯酰胺25份、微胶囊发泡剂10份，备用。
3）将水性聚氨酯树脂、钛白粉、干酪素树脂、聚乙烯蜡和丙烯酰胺研磨分散后，加入微胶囊发泡剂，形成乳状水性环保油墨，即本发明的使包装印刷呈立体感的环保油墨。
将该环保油墨印刷在纸张上，然后于60℃加热10min，得到印刷品。测试其光泽，观察该印刷品的立体效果，其结果见表1。
对比例1
1）制备微胶囊发泡剂：采用丙烯酸类树脂为壳体，发泡剂为芯，乳化法制备得到微胶囊发泡剂；其中，发泡剂采用偶氮二异丁腈。
2）准备原料：称取水性聚氨酯树脂15份、钛白粉25份、聚乙二醇13份、丙烯酰胺16份、微胶囊发泡剂6份，备用；
3）将水性聚氨酯树脂、钛白粉、分散剂和丙烯酰胺研磨分散后，加入微胶囊发泡剂，形成乳状水性环保油墨，即本发明的使包装印刷呈立体感的环保油墨。
将该环保油墨印刷在纸张上，然后于60℃加热10min，得到印刷品。测试其光泽，观察该印刷品的立体效果，其结果见表1。
对比例2
1）制备微胶囊发泡剂和微胶囊交联剂：采用丙烯酸类树脂为壳体，发泡剂和交联剂分别为芯，乳化法制备得到微胶囊发泡剂和微胶囊交联剂；其中，发泡剂采用偶氮二异丁腈；交联剂采用过氧化苯甲酰；
2）准备原料：称取水性聚氨酯树脂15份、钛白粉25份、干酪素树脂21份、聚乙二醇13份、微胶囊发泡剂4份、微胶囊交联剂2份，备用；
3）将水性聚氨酯树脂、钛白粉、干酪素树脂和分散剂研磨分散后，加入微胶囊发泡剂和微胶囊交联剂，形成乳状水性环保油墨，即本发明的使包装印刷呈立体感的环保油墨。
将该环保油墨印刷在纸张上，然后于60℃加热10min，得到印刷品。测试其光泽，观察该印刷品的立体效果，其结果见表1。
对比例3
1）准备原料：称取水性聚氨酯树脂15份、钛白粉25份、干酪素树脂21份、聚乙二醇13份、丙烯酰胺16份、偶氮二异丁腈2份、氧化苯甲酰1份，备用。
2）将水性聚氨酯树脂、钛白粉、干酪素树脂、分散剂和丙烯酰胺研磨分散后，加入偶氮二异丁腈和过氧化苯甲酰，形成乳状水性环保油墨，即本发明的使包装印刷呈立体感的环保油墨。
将该环保油墨印刷在纸张上，然后于60℃加热10min，得到印刷品。测试其光泽，观察该印刷品的立体效果，其结果见表1。
表1
编号 油墨发泡率 印刷表面 光泽/60度
实施例1 8倍 细腻平滑 97
实施例2 7倍 细腻平滑 97
实施例3 8倍 细腻平滑 98
实施例4 9倍 细腻平滑 96
实施例5 8倍 细腻平滑 95
实施例6 8倍 细腻平滑 95
对比例1 8倍 粗糙微孔 71
对比例2 7倍 细腻但不平 82
对比例3 4倍 粗糙大孔 36
从表1可以看出，本发明的组分及配比，得到的环保油墨其立体效果较好，且光泽度好。

Claims (9)

1.一种使包装印刷呈立体感的环保油墨，其特征在于，由以下重量份的组分组成：水性聚氨酯树脂10～30份、钛白粉12～45份、干酪素树脂10～30份、分散剂5～20份、丙烯酰胺5～25份、微胶囊发泡剂1～10份；其中，所述微胶囊发泡剂内含有发泡剂和交联剂。
2.根据权利要求1所述的使包装印刷呈立体感的环保油墨，其特征在于，由以下重量份的组分组成：水性聚氨酯树脂10～20份、钛白粉20～30份、干酪素树脂15～25份、分散剂10～15份、丙烯酰胺10～20份、微胶囊发泡剂3～8份。
3.根据权利要求1所述的使包装印刷呈立体感的环保油墨，其特征在于，由以下重量份的组分组成：水性聚氨酯树脂15份、钛白粉25份、干酪素树脂21份、分散剂13份、丙烯酰胺16份、微胶囊发泡剂6份。
4.根据权利要求1所述的使包装印刷呈立体感的环保油墨，其特征在于：所述分散剂为聚乙烯蜡或聚乙二醇。
5.根据权利要求1～3任一项所述的使包装印刷呈立体感的环保油墨，其特征在于：发泡剂和交联剂的质量比为1～3:1。
6.根据权利要5所述的使包装印刷呈立体感的环保油墨，其特征在于：发泡剂和交联剂的质量比为2:1。
7.根据权利要求1所述的使包装印刷呈立体感的环保油墨，其特征在于：所述发泡剂为聚磷酸铵、偶氮二异丁腈、对苯磺酰肼中的至少一种；所述交联剂为为三乙烯四胺、四乙烯五胺、过氧化苯甲酰、过氧化二异丙苯、2,5-二甲基-2,5 二叔丁基过氧化己烷中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的使包装印刷呈立体感的环保油墨，其特征在于：所述微胶囊发泡剂是由丙烯酸类树脂为壳体，内含发泡剂和交联剂的微球。
9.权利要求1～8任一项所述的使包装印刷呈立体感的环保油墨的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将水性聚氨酯树脂、钛白粉、干酪素树脂、分散剂和丙烯酰胺研磨分散后，加入微胶囊发泡剂，形成乳状水性环保油墨。
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