CN107828277A - 一种环保型水性油墨及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种环保型水性油墨的组成及含量为：水性复合树脂30‑40份，水性碱性颜料8‑15份，分散剂1‑3份，消泡剂0.01‑0.1份，流平剂0.1‑0.5份，水性防沉剂0.1‑1份，催干剂0.05‑0.5份，PH稳定剂2‑3份，防脏版剂0.1‑1份，活性矿物质粉1‑2份，去离子水10‑40份；所述水性复合树脂为丙烯酸酯乳液或者醋酸乙烯酯—乙烯共聚乳液与碱溶性树脂形成的复合树脂体系；所述的环保型水性油墨其制备方法为：先将水性碱性颜料、部分水性复合树脂、分散剂、活性矿物质粉用分散机高速分散后，置于砂磨机研磨至细度小于5微米，细度合格后加入消泡剂、流平剂、部分去离子水、催干剂、防脏版剂、水性防沉剂以及剩余的另一部分水性复合树脂高速分散一个小时后得到环保型水性油墨。

Description

一种环保型水性油墨及其制备方法

技术领域

本发明属于水性油墨技术领域，具体涉及一种环保型水性油墨及其制备方法。

背景技术

目前，在印刷行业中，多数企业仍在大量的使用溶剂型油墨，虽保证了产品质量，但也存在诸多的潜在风险：一方面溶剂型油墨在使用过程中所排放的大量碳氢化合物对大气造成了极大的污染，日益带来环境的恶化；另一方面在食品包装以及人体接触的包装中，含有大量的溶剂残留，也对人体造成了直接的危害。因此在印刷油墨中要求减少甚至完全不用溶剂型油墨的呼声此起彼伏，目前发达国家和地区都在努力开发和使用水性油墨逐步取代溶剂型油墨，并且如今水性油墨在国外已经占据了市场的大部分份额，许多发达国家纷纷出台政策，限制溶剂型油墨在食品和医疗包装领域的应用，甚至有部分国家提出：凡是人的手直接接触的印刷物品都必须使用无公害印刷油墨。

然而目前市场上的水性油墨存在成本较高、光泽度低、抗水性差、稳定性差、不易干等缺点，而且柔印和凹印所用水墨通常分开使用，通用性较差，会产生较多残墨，同时需要大量库存，存在容易弄混、交货期麻烦等问题。现有的水性油墨为了提高干燥速度通常采用异丙醇等挥发性较好的醇类作为助溶剂，氨水作为稳定剂，这些材料在印刷过程中会产生较大的刺激气味，产生职业病。

油墨的黏度对印品质量有着很大的影响，如果凹印水性油墨黏度控制不好，在印刷中油墨易造成堵版、光泽度低以及纸张适应性差等问题。黏度也是柔印水性油墨应用中最主要的控制指标，影响油墨黏度的因素主要包括三个方面：温度、触变性及油墨的pH值。

另外树脂是水性油墨中的最主要成分，其性能好坏和成本直接决定着油墨的性能。目前水性油墨主要用丙烯酸树脂，采用单一的丙烯酸树脂很难满足印刷要求，通常需要对丙烯酸树脂进行改性。

发明内容

针对现有技术存在的水性油墨成本较高、光泽度低、抗水性差、稳定性差、不易干且通用性较差等问题，本发明以丙烯酸酯乳液或者醋酸乙烯酯—乙烯共聚乳液与碱溶性树脂形成的复合树脂体系作为水性复合树脂配以水性碱性颜料、分散剂、催干剂、活性矿物质粉等制得一种环保型水性油墨，解决了现有水性石墨光泽度低、稳定性差、不易干且无净化空气、保健等功能的问题。

一种环保型水性油墨，其包括如下质量份数的组分：水性复合树脂30-40份，水性碱性颜料8-15份，分散剂1-3份，消泡剂0.01-0.1份，流平剂0.1-0.5份，水性防沉剂0.1-1份，催干剂0.05-0.5份，PH稳定剂2-3份，活性矿物质粉1-2份，防脏版剂0.1-1份，去离子水10-40份；

所述水性复合树脂为丙烯酸酯乳液或者醋酸乙烯酯—乙烯共聚乳液与碱溶性树脂形成的复合树脂体系；所述丙烯酸酯乳液为甲基丙烯酸脂类共聚物乳液、醋酸乙烯/丙烯酸脂类共聚物乳液、苯乙烯/丙烯酸脂类共聚物乳液、水性聚氨酯改性丙烯酸酯共聚物乳液、有机硅改性丙烯酸共聚物乳液中的一种或两种；所述碱溶性树脂为氨基甲酸乙酯树脂、水性氨基树脂、碱溶性丙烯酸树脂中的一种。

进一步的，所述复合水性树脂中丙烯酸酯乳液或者醋酸乙酸酯—乙烯共聚乳液与碱溶性树脂的质量比为1:1-1:2。

进一步的，所述分散剂为醇胺类有机物，能够帮助水性复合树脂进行快速、稳定的分散颜料至合格的细度范围。

进一步的，所述消泡剂为聚硅氧烷类，能够消除水的表面张力大而带来的大量气泡。

进一步的，所述流平剂为丙烯酸酯类，能够消除水的表面张力大而带来的墨层铺展不良问题。

进一步的，所述水性防沉剂为聚酰胺类，能够提高水性油墨粘度低、长时间存储带来的颜料沉降问题，特别对于是白色油墨由于钛白粉密度大，很容易发生钛白粉沉降。

进一步的，所述防脏版剂成分为十二烷基苯磺酸钠，能够防止油墨脏拉条。

进一步的，所述pH稳定剂为三乙醇胺缓冲剂或二甲基乙酰胺缓冲剂，使油墨的pH值稳定在一定的范围内，减少油墨因为pH值变化造成的水性油墨粘度和干燥速度的改变，影响印刷效果。

进一步的，所述催干剂为有机金属盐，包括主催干剂和辅催干剂，主催干剂为水性钴催干剂、水性锰催干剂和水性铅催干剂中的一种或两种；所述辅催干剂为水性锆催干剂、水性钙催干剂和水性钡催干剂中的一种或两种；所述主催干剂与辅催干剂的质量比为：5:1-10:1。

进一步的，所述活性矿物质粉为锗石、萤石、电气石、锌尖晶石按重量比2.5：3：3.7：2的混合物，其中电气石为镁电气石和锂电气石按重量比5：3的混合物，所述活性矿物质粉的粒径≤13μm。

上述的环保型水性油墨的制备方法为：

步骤1)：按照各组分质量份数配比准备原料，先将水性碱性颜料、分散剂、活性矿物质粉、20-60％水性复合树脂加入分散缸中，以1000r/min的转速高速分散转1个小时，得到膏状混合物；

步骤2)：用卧式砂磨机研磨步骤1)中已分散好的膏状混合物至细度到小于5微米，砂磨机内温度控制在45到55摄氏度，流量控制在一分钟10公斤到15公斤之间，得到细度到小于5微米的色浆；

步骤3)：向将步骤2)磨好细度的色浆加入配方中消泡剂、流平剂、水性防沉剂、催干剂、防脏版剂、部分去离子水以及剩余40-80％研磨树脂，在分散机中以1000r/min的转速高速分散1小时后检测各项指标，其中黏度控制在10—14秒，若黏度高于标准值，加入配方剩余部分的去离子水进行调整；PH值控制在7.5—8.5，若测定的PH值不在标准范围内，加入用PH稳定剂进行调整。

本发明采用丙烯酸酯乳液或者醋酸乙烯酯—乙烯共聚乳液与碱溶性树脂形成的复合树脂作为连接料，结合碱溶性树脂作为水性油墨连接料的高剪切稳定性、润湿性以及丙烯酸酯乳液或者醋酸乙烯酯—乙烯共聚乳液的耐候性和热稳定性，能够有效改进油墨的色强度、光泽和透明度，提高水性油墨的着色力和墨色稳定性，使水性油墨体系的粘度小和干燥时间短，且无毒无刺激，对人体无害，抗粘连性能好，能改善单独使用碱溶性树脂所具有的抗回粘性能差、体系粘度较大的缺陷。本发明在成分中添加有效成分为十二烷基苯磺酸钠的防脏版剂能够有效防止油墨中大颗粒颜料的析出，造成脏版拉条的问题，从而使得颜料分散更均匀，提高稳定性。电气石是一种硅酸盐矿物，它与水分子接触在静电场作用下，便可将水分子电离成氢离子和氢氧根离子，氢氧根离子与水分子结合形成碱性羟基负离子，即为“空气负离子”，负离子不仅能促成人体合成和储存维生素，强化和激活人体的生理活动，对人体及其他生物的生命活动有着十分重要的影响。负离子有效吸附室内有害物质，如甲醛、甲苯等建筑装修有害物质，不仅自身不增加污染，而且清洁净化室内空气，从根本上消除建筑装修综合症，保障人体健康不受影响。本发明组分中加入催干剂，并通过主催干剂和辅催干剂的共同作用，最大程度的缩短了油墨的干燥时间。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果是：

(1)本发明的水性油墨为环保型水性油墨，不添加任何挥发性有机化合物，对环境无污染，本身无任何异味，并且安全系数高，对操作人员以及用户身体健康不造成任何伤害；

(2)本发明采用丙烯酸酯乳液或者醋酸乙烯酯—乙烯共聚乳液与碱溶性树脂形成的复合树脂作为连接料，解决单独使用碱溶性树脂所产生的抗回粘性能差、体系粘度较大的缺陷，提高水性油墨的着色力和稳定性，使水性油墨体系的粘度小、干燥时间短、稳定性好；

(3)本发明组分中加入三乙醇胺缓冲剂或二甲基乙酰胺缓冲剂作为pH稳定剂，减少油墨印刷过程中因为pH值改变造成的水性油墨粘度和干燥速度的改变，得到更稳定的印刷效果；

(4)本发明组分中的聚酰胺类水性防沉剂能够提高水性油墨粘度，防止长时间存储带来的颜料沉降问题；组分中加入适宜量的防脏版剂，可有效防止油墨在使用过程中脏拉条，保证产品质量。

(5)本发明组分中加入活性矿物质粉，能够与水作用长期释放空气负离子，负离子不仅能促成人体合成和储存维生素，强化和激活人体的生理活动，对人体及其他生物的生命活动有着十分重要的影响，且负离子有效吸附室内有害物质，如甲醛、甲苯等建筑装修有害物质，不仅自身不增加污染，而且清洁净化室内空气，从根本上消除建筑装修综合症，保障人体健康不受影响，增强了本发明水性油墨的保健功能。

具体实施方式

实施例1

一种环保型水性油墨，其包括如下质量份数的组分：甲基丙烯酸脂类共聚物乳液15份，氨基甲酸乙酯树脂15份，水性碱性颜料8份，分散剂1份，消泡剂0.02份，流平剂0.2份，水性防沉剂0.8份，水性钴催干剂0.3份，水性钙催干剂0.03份，三乙醇胺缓冲剂3份，活性矿物质粉2份，十二烷基苯磺酸钠0.1份，去离子水20份；

所述活性矿物质粉为锗石、萤石、电气石、锌尖晶石按重量比2.5：3：3.7：2的混合物，其中电气石为镁电气石和锂电气石按重量比5：3的混合物，所述活性矿物质粉的粒径为10μm。

上述的环保型水性油墨的制备方法为：

步骤1)：按照各组分质量份数配比准备原料，先将水性碱性颜料、分散剂、活性矿物质粉、30％水性复合树脂加入分散缸中，以1000r/min的转速高速分散转1个小时，得到膏状混合物；

步骤2)：用卧式砂磨机研磨步骤1)中已分散好的膏状混合物至细度到小于5微米，砂磨机内温度控制在45到55摄氏度，流量控制在一分钟10公斤到15公斤之间，得到细度到小于5微米的色浆；

步骤3)：向将步骤2)磨好细度的色浆加入配方中消泡剂、流平剂、水性防沉剂、催干剂、十二烷基苯磺酸钠、1/3去离子水以及剩余70％水性复合树，在分散机中以1000r/min的转速高速分散1小时后检测各项指标，其中黏度控制在14秒；PH为8.2。

实施例2

一种环保型水性油墨，其包括如下质量份数的组分：醋酸乙烯/丙烯酸脂类共聚物乳液12份，水性氨基树脂24份，水性碱性颜料10份，分散剂2份，消泡剂0.04份，流平剂0.3份，水性防沉剂0.5份，水性锰催干剂0.4份，水性锆催干剂0.08份，二甲基乙酰胺缓冲剂2.5份，活性矿物质粉1.5份，十二烷基苯磺酸钠0.3份，去离子水25份；

所述活性矿物质粉为锗石、萤石、电气石、锌尖晶石按重量比2.5：3：3.7：2的混合物，其中电气石为镁电气石和锂电气石按重量比5：3的混合物，所述活性矿物质粉的粒径为12μm。

上述的环保型水性油墨的制备方法为：

步骤1)：按照各组分质量份数配比准备原料，先将水性碱性颜料、分散剂、活性矿物质粉、50％水性复合树脂加入分散缸中，以1000r/min的转速高速分散转1个小时，得到膏状混合物；

步骤2)：用卧式砂磨机研磨步骤1)中已分散好的膏状混合物至细度到小于5微米，砂磨机内温度控制在45到55摄氏度，流量控制在一分钟10公斤到15公斤之间，得到细度到小于5微米的色浆；

步骤3)：向将步骤2)磨好细度的色浆加入配方中消泡剂、流平剂、水性防沉剂、催干剂、十二烷基苯磺酸钠、1/3去离子水以及剩余50％水性复合树，在分散机中以1000r/min的转速高速分散1小时后检测各项指标，其中黏度控制在14秒；PH值为7.2，测定的PH值不在标准范围内，加入用PH稳定剂进行调整PH值为8.5。

实施例3

一种环保型水性油墨，其包括如下质量份数的组分：水性聚氨酯改性丙烯酸酯共聚物乳液14份，碱溶性丙烯酸树脂24份，水性碱性颜料12份，分散剂2.2份，消泡剂0.2份，流平剂0.4份，水性防沉剂0.8份，水性钴催干剂0.36份，水性锆催干剂0.04份，二甲基乙酰胺缓冲剂2.5份，活性矿物质粉2份，十二烷基苯磺酸钠0.8份，去离子水30份；所述活性矿物质粉为锗石、萤石、电气石、锌尖晶石按重量比2.5：3：3.7：2的混合物，其中电气石为镁电气石和锂电气石按重量比5：3的混合物，所述活性矿物质粉的粒径为12μm。

上述的环保型水性油墨的制备方法为：

步骤1)：按照各组分质量份数配比准备原料，先将水性碱性颜料、分散剂、活性矿物质粉、60％水性复合树脂加入分散缸中，以1000r/min的转速高速分散转1个小时，得到膏状混合物；

步骤2)：用卧式砂磨机研磨步骤1)中已分散好的膏状混合物至细度到小于5微米，砂磨机内温度控制在45到55摄氏度，流量控制在一分钟10公斤到15公斤之间，得到细度到小于5微米的色浆；

步骤3)：向将步骤2)磨好细度的色浆加入配方中消泡剂、流平剂、水性防沉剂、催干剂、十二烷基苯磺酸钠、1/3去离子水以及剩余40％水性复合树，在分散机中以1000r/min的转速高速分散1小时后检测各项指标，其中黏度为15秒，黏度高于标准值，加入配方剩余部分的水进行调整至黏度为13秒；PH值为8.0。

取现有技术中37国际水性油墨作为对比例一，取中圆品牌GPO2T-308橙水性油墨作为对比例二，对上述对比例一、对比例二以及本发明上述实施例所制备的环保型水性油墨进行测试，测试结果如下表1所示。

表1

从上述测试结果可得，通过本发明的配方及制备方法制得水性油墨经检测细度均控制在10微米以下；光泽度以标准样为准，±5度；遮盖力目测近似标样；色相与标样色差小于1；油墨存储一个月，油墨无分层，蜡浆上浮，细度无反粗等不良现象，符合环保型水性油墨的测试标准。而对比例一和对比例二的水性油墨细度均大于10微米，光泽度以标准样为准大于+5度，色相大于1，且在存储一个月后，油墨有分层的现象出现；因此通过测试结果可知，本发明的水性油墨细度均控制在10微米以下，证明通过本发明的配方及制备方法制得的水性油墨的颜料分散性好，光泽度好，稳定性好。

对上述实施例和对比例的水性油墨做负离子释放量和常温表干测试，其中常温表干测试方法为利用喷墨打印机，以纸张为基材，对产品进行常温表干时间测试，测试结果如下表2所示。

表2

从上述测试结果可知，通过本发明的配方及制备方法制得水性油墨长期释放空气负离子，负离子不仅能促成人体合成和储存维生素，强化和激活人体的生理活动，对人体及其他生物的生命活动有着十分重要的影响，且负离子有效吸附室内有害物质，解决了现有水性油墨功能单一，缺少保健功能的问题；另外，通过本发明的配方及制备方法制得水性油墨与现有技术的水性油墨相比干燥时间明显缩短，解决了现有水性油墨干燥慢的问题。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种环保型水性油墨，其特征在于，其包括如下质量份数的组分：

水性复合树脂30-40份，水性碱性颜料8-15份，分散剂1-3份，消泡剂0.01-0.1份，流平剂0.1-0.5份，水性防沉剂0.1-1份，催干剂0.05-0.5份，PH稳定剂2-3份，活性矿物质粉1-2份，防脏版剂0.1-1份，去离子水10-40份；

所述水性复合树脂为丙烯酸酯乳液或者醋酸乙烯酯—乙烯共聚乳液与碱溶性树脂形成的复合树脂体系；所述丙烯酸酯乳液为甲基丙烯酸脂类共聚物乳液、醋酸乙烯/丙烯酸脂类共聚物乳液、苯乙烯/丙烯酸脂类共聚物乳液、水性聚氨酯改性丙烯酸酯共聚物乳液、有机硅改性丙烯酸共聚物乳液中的一种或两种；所述碱溶性树脂为氨基甲酸乙酯树脂、水性氨基树脂、碱溶性丙烯酸树脂中的一种。

2.根据权利要求1所述的环保型水性油墨，其特征在于，所述复合水性树脂中丙烯酸酯乳液或者醋酸乙酸酯—乙烯共聚乳液与碱溶性树脂的质量比为1:1-1:2。

3.根据权利要求1所述的环保型水性油墨，其特征在于，所述分散剂为醇胺类有机物。

4.根据权利要求1所述的环保型水性油墨，其特征在于，所述消泡剂为聚硅氧烷类。

5.根据权利要求1所述的环保型水性油墨，其特征在于所述流平剂为丙烯酸酯类。

6.根据权利要求1所述的环保型水性油墨，其特征在于，所述水性防沉剂为聚酰胺类；所述防脏版剂成分为十二烷基苯磺酸钠。

7.根据权利要求1所述的环保型水性油墨，其特征在于，所述pH稳定剂为三乙醇胺缓冲剂或二甲基乙酰胺缓冲剂。

8.根据权利要求1所述的环保型水性油墨，其特征在于，所述催干剂为有机金属盐，包括主催干剂和辅催干剂，主催干剂为水性钴催干剂、水性锰催干剂和水性铅催干剂中的一种或两种；所述辅催干剂为水性锆催干剂、水性钙催干剂和水性钡催干剂中的一种或两种；所述主催干剂与辅催干剂的质量比为：5:1-10:1。

9.根据权利要求1所述的环保型水性油墨，其特征在于，所述活性矿物质粉为锗石、萤石、电气石、锌尖晶石按重量比2.5：3：3.7：2的混合物，其中电气石为镁电气石和锂电气石按重量比5：3的混合物，所述活性矿物质粉的粒径≤13μm。

10.一种权利要求1-9中任一项所述的环保型水性油墨，其特征在于，其制备方法为：

步骤1)：按照各组分质量份数配比准备原料，先将水性碱性颜料、分散剂、活性矿物质粉、20-60％水性复合树脂加入分散缸中，以1000r/min的转速高速分散转1个小时，得到膏状混合物；

步骤2)：用卧式砂磨机研磨步骤1)中已分散好的膏状混合物至细度到小于5微米，砂磨机内温度控制在45到55摄氏度，流量控制在一分钟10公斤到15公斤之间，得到细度到小于5微米的色浆；

步骤3)：向将步骤2)磨好细度的色浆加入配方中消泡剂、流平剂、水性防沉剂、催干剂、防脏版剂、部分去离子水以及剩余40-80％研磨树脂，在分散机中以1000r/min的转速高速分散1小时后检测各项指标，其中黏度控制在10—14秒，若黏度高于标准值，加入配方剩余部分的去离子水进行调整；PH值控制在7.5—8.5，若测定的PH值不在标准范围内，加入用PH稳定剂进行调整。