一种塑料薄膜凹版表印油墨及其制备方法
技术领域
本发明属于油墨材料技术领域,尤其涉及一种塑料薄膜凹版表印油墨及其制备方法。
背景技术
印刷油墨分为凹版印刷油墨、凸版印刷油墨、苯胺印刷油墨、丝网印刷油墨四大类。塑料凹版油墨一般是用于印刷PE、PP、OPP、NY等塑膜的油墨,塑料凹版油墨的表面张力一般是36达因,而PE、PP、OPP、NY等塑膜的表面张力仅仅为32达因,为了增加承印物塑料表面的附着能力,传统的方法是对薄膜经过电晕处理,使塑料表面被处理的分子氧化和极化,离子电击侵蚀表面,使塑料表面变粗糙,由此提高薄膜表面张力至38达因以上,才能使油墨和薄膜亲和粘牢。因此,传统的薄膜凹版表印油墨方法,存在两个缺点:一是电晕处理薄膜,使成本增加;二是塑料表面由于电晕处理变粗糙,降低了塑料的质量和影响了美观。
由此,市场迫切需要发明新的附着力高,无需将承印面进行电晕处理,能直接用于印刷PE、PP、OPP、NY等塑膜的凹版表印油墨及其制备方法。
发明内容
有鉴于此,确有必要提供一种制备简单且附着力高的塑料薄膜凹版表印油墨及其制备方法,从而能直接印刷PE、PP、OPP、NY等塑膜表面。
为了解决现有技术存在的技术问题,本发明的技术方案为:
1.一种塑料薄膜凹版表印油墨,为共混物,该共混物包括连接料、有机溶剂、抗氧剂、油墨粘合剂、渗透剂、光引发剂和着色剂,上述各组分在塑料薄膜凹版表印油墨中的质量百分含量如下:
连接料:18~58%;
有机溶剂:8~21%;
抗氧剂:6~11%;
油墨粘合剂:4~9%;
渗透剂:3~8%;
光引发剂:2~10%;
着色剂:5~9%;
其中,所述连接料为聚甲基丙烯酸甲酯、甲基环戊二烯二聚体、双环戊二烯、聚乙二醇-聚乙烯醇共聚物、乙苯酚、间苯二酚、甲基丙烯酸、聚乙烯吡咯烷酮和叔辛基酚的一种或者多种;
所述渗透剂为月桂酰肌氨酸钠、聚羧酸醚、二棕榈酸磷脂酰胆碱、羧酸钠、聚丙烯酸钠、二烷基乙炔二羧酸酯、乙烯基酮、聚乙二醇醚和聚乙二醇的一种或者多种;
所述有机溶剂为如环己酮、锭子油、甘油酯油、乙二醇单丁醚、丙酸乙酯、液体石蜡、三丙二醇单丁醚、脂肪酸甲酯乙氧基化物、十二烷基甜菜碱、亚麻籽油、白果油、二乙二醇丁醚醋酸酯、乙二醇乙醚烷基醚衍生物和甘油单乙酸酯的一种或多种。
优选地,所述抗氧剂为2,4-庚二烯醛、2,4-己二烯醛、二特丁基对甲酚、叔丁基对甲基苯酚、琥珀酸钠和琥珀酸钾的一种或者多种。
优选地,所述油墨粘合剂为苹果酸、双羧酸、丙酮醇、酒石酸、柠檬酸、丙酮醇、乙偶姻、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、硅烷偶联剂、硅树脂、硅氧烷、乙烯-丙烯酸酯共聚物(EEA)、乙烯醋酸乙烯共聚物和三羧酸中的一种或者多种。
优选地,所述光引发剂为二苯甲酮、4-苯甲酰苯甲酸、乙酸乙酯、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、3-氨丙基三(甲氧基乙氧基乙氧基)硅烷、环己胺和乙二胺中的一种或者多种。
优选地,所述着色剂为偶氮颜料中的一种或者多种。
本发明还公开一种塑料薄膜凹版表印油墨的制备方法,该方法包括以下步骤:
步骤(1)、油墨混合
将质量百分含量如下的各组分混合;
步骤(2)、油墨球磨
将上述混合后的组分一起倒入行星式球磨机中研磨40~65分钟,使油墨彻底地混合均匀形成油墨混合物,由此制备本发明的塑料薄膜凹版表印油墨。
优选地,所述球磨机采用WJM-20型卧式搅拌球磨机。
优选地,在油墨球磨过程中,球磨机主盘转速为50-450r/min,球磨罐转速为:100~900r/min。
与现有技术相比较,本发明具有如下有益效果:
1.本发明通过改进油墨配方,尤其通过添加渗透剂中同时含有不对称的极性和非极性基团,其与本发明油墨采用的连接料、溶剂等吸引聚集形成胶束,形成定向排列的表面层,从而降低了油墨的表面张力。
2.经多次测试表面,本发明的凹版表印油墨附着力强,其表面张力为30达因左右,从而无需将承印面进行电晕处理,能直接用于印刷PE、PP、OPP、NY等塑膜表面。
3.本发明制备工艺简单,有利于产业化。
附图说明
图1为本发明4个实施例的凹版表印油墨的表面张力测试图。
图2为本发明4个实施例的凹版表印油墨的扫描电子显微镜图。
如下具体实施例将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明提供的塑料薄膜凹版表印油墨及其制备方法作进一步说明。
本发明提出一种塑料薄膜凹版表印油墨,为共混物,包括连接料、有机溶剂、抗氧剂、油墨粘合剂、渗透剂、光引发剂和着色剂,上述各组分在塑料薄膜凹版表印油墨中的质量百分含量如下:
连接料:18~58%;
有机溶剂:8~21%;
抗氧剂:6~11%;
油墨粘合剂:4~9%;
渗透剂:3~8%;
光引发剂:2~10%;
着色剂:5~9%;
其中,连接料为聚甲基丙烯酸甲酯、甲基环戊二烯二聚体、双环戊二烯、聚乙二醇-聚乙烯醇共聚物、乙苯酚、间苯二酚、甲基丙烯酸、聚乙烯吡咯烷酮和叔辛基酚的一种或者多种;
渗透剂为月桂酰肌氨酸钠、聚羧酸醚、二棕榈酸磷脂酰胆碱、羧酸钠、聚丙烯酸钠、二烷基乙炔二羧酸酯、乙烯基酮、聚乙二醇醚和聚乙二醇的一种或者多种;
述有机溶剂为如环己酮、锭子油、甘油酯油、乙二醇单丁醚、丙酸乙酯、液体石蜡、三丙二醇单丁醚、脂肪酸甲酯乙氧基化物、十二烷基甜菜碱、亚麻籽油、白果油、二乙二醇丁醚醋酸酯、乙二醇乙醚烷基醚衍生物和甘油单乙酸酯的一种或多种。
抗氧剂为2,4-庚二烯醛、2,4-己二烯醛、二特丁基对甲酚、叔丁基对甲基苯酚、琥珀酸钠和琥珀酸钾的一种或者多种。
油墨粘合剂为苹果酸、双羧酸、丙酮醇、酒石酸、柠檬酸、丙酮醇、乙偶姻、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、硅烷偶联剂、硅树脂、硅氧烷、乙烯-丙烯酸酯共聚物(EEA)、乙烯醋酸乙烯共聚物和三羧酸中的一种或者多种。
光引发剂为二苯甲酮、4-苯甲酰苯甲酸、乙酸乙酯、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、3-氨丙基三(甲氧基乙氧基乙氧基)硅烷、环己胺和乙二胺中的一种或者多种。
着色剂为偶氮颜料中的一种或者多种。
在上述技术方案中,连接料是决定印刷油墨的流变性、黏度、干燥性、成膜性以及印刷性能的主要因素,油墨中的黏度主要依靠连接料来完成印刷过程的传递转移,在薄膜上依靠连结料的干燥成膜性使印迹形成光泽的牢度的墨膜而保护颜料。在上述连接料中,聚甲基丙烯酸甲酯,甲基环戊二烯二聚体,双环戊二烯,聚乙二醇-聚乙烯醇共聚物均能溶于有机溶剂,通过旋涂可以形成良好的薄膜,具有良好的介电性能。乙苯酚,间苯二酚,甲基丙烯酸,聚乙烯吡咯烷酮均具有水溶性高分子化合物的一般性质,胶体保护作用、成膜性、粘结性、吸湿性良好。因此,选用上述连接料能够提高本发明中油墨的附着力。
溶剂是塑料薄膜凹印油墨的一个组成部分,同时也是塑料薄膜凹印工艺中最重要的辅助材料。凹版印刷油墨是在各种印刷油墨中干燥速度最快的油墨这是由溶剂的性能所决定的。本发明中使用有机溶剂:如环己酮,锭子油,甘油酯油,乙二醇单丁醚,丙酸乙酯,液体石蜡,三丙二醇单丁醚,脂肪酸甲酯乙氧基化物,十二烷基甜菜碱,亚麻籽油,白果油,二乙二醇丁醚醋酸酯,乙二醇乙醚烷基醚衍生物,甘油单乙酸酯。这些有机溶剂不仅能很好地溶解树脂,调节油墨的干燥速度,而且避免了普通油墨中的异味,保持油墨的芳香。
抗氧剂用于延缓或抑制聚合物氧化过程的进行,从而阻止油墨的老化并延长其使用寿命,本发明优选地,2,4-庚二烯醛、2,4-己二烯醛、二特丁基对甲酚等用作本油墨中的抗氧剂,以延缓本发明的凹版表印油墨干性油的氧化聚合。
粘合剂是油墨制备最重要的辅助材料之一。本发明中采用的粘合剂苹果酸、双羧酸、丙酮醇、酒石酸,其中特别优选酒石酸,可以控制的油墨的干燥速度,获得非常均一的油墨层。
渗透剂有对改变凹版表印油墨体系的作用,能增大该发明的凹版表印油墨粘度使其变稠。本发明中使用月桂酰肌氨酸钠,聚羧酸醚,二棕榈酸磷脂酰胆碱,羧酸钠,聚丙烯酸钠,二烷基乙炔二羧酸酯,乙烯基酮,聚乙二醇醚,聚乙二醇为表面活性剂,能增加本发明凹版表印油墨的相容性和稳定性。
光引发剂是吸收辐射能,经过化学变化产生具有引发聚合能力的活性中间体的物质,它是任何固化体系都需要的主要成分。本发明中选用:二苯甲酮,4-苯甲酰苯甲酸,乙酸乙酯,3-氨基丙基三乙氧基硅烷,3-氨丙基三(甲氧基乙氧基乙氧基)硅烷,环己胺,乙二胺,能够加快凹版表印油墨的固化,提高油墨的干燥速度。
本发明配方中的着色剂的作用是提供颜色,偶氮颜料(Azo pigment)是指化学结构中含有偶氮基(-N=N-)的有机颜料,本发明中选择环保型偶氮颜料,不仅具有较高的着色力,油墨颗粒容易研磨和分散、不易沉淀,同时色彩也更鲜艳。
本发明还公开了一种塑料薄膜凹版表印油墨的制备方法,包括以下步骤:
步骤(1)、油墨混合
将质量百分含量如下的各组分混合;
步骤(2)、油墨球磨
将上述混合后的组分一起倒入行星式球磨机中研磨40~65分钟,使油墨彻底地混合均匀形成油墨混合物,由此制备本发明的塑料薄膜凹版表印油墨。
具体步骤为:将上述连接料:18~58%,有机溶剂:8~21%;抗氧剂:6~11%;油墨粘合剂:4~9%;表面活性剂或渗透剂:3~8%;光引发剂:2~10%;着色剂:5~9%;将上述成分一起倒入行星式球磨机卧罐式F-P400H中研磨40~65分钟,使油墨彻底地混合、均一化。其中,主盘转速为50-450r/min,球磨罐转速为:100~900r/min。
优选地,采用WJM-20型卧式搅拌球磨机,因为WJM-20型卧式搅拌球磨机是一种密封好、污染小、低噪音、超细度、低消耗、进、出料方便的设备,可进行粗、细或超细粉磨,产品粒度范围从5mm~1um左右。本发明中将上述成分倒入WJM-20型卧式搅拌球磨机充分搅拌分散和进行超细粉磨35~55分钟,即制备好了本发明用的喷墨打印用的塑料薄膜凹版表印油墨。
实施例1:
油墨制备:
首先将连接料38.5g:25.5g聚甲基丙烯酸甲酯、13g双环戊二烯;有机溶剂20g:10g如环己酮、4g甘油酯油与6g十二烷基甜菜碱;抗氧剂:9g 2,4-己二烯醛;油墨粘合剂8.5g:3g丙酮醇、5.5g硅树脂或硅氧烷;表面活性剂或渗透剂:7g月桂酰肌氨酸钠;光引发剂9.2g:4.2g4-苯甲酰苯甲酸、5g乙二胺;着色剂7.8g:3.3g颜料黄95、4.5g颜料红214;
采用WJM-20型卧式搅拌球磨机,因为WJM-20型卧式搅拌球磨机是一种密封好、污染小、低噪音、超细度、低消耗、进、出料方便的设备,可进行粗、细或超细粉磨,产品粒度范围从5mm~1um左右,本发明中将上述成分倒入WJM-20型卧式搅拌球磨机充分搅拌分散和进行超细粉磨35分钟,即制备好了本发明用的喷墨打印用的塑料薄膜凹版表印油墨。
塑料薄膜凹版表印油墨的附着牢度测试:用丝棒将制备的油墨分别印刷涂膜于印刷底材PE、PP、OPP、NY等塑膜上,在55℃℃下完全干燥,在印刷底材上贴上胶带,均匀揉搓后迅速剥离,考查剥离后印刷膜的表面状态。附着牢度即以胶带剥离后印刷底材上残留油墨的面积占印刷涂膜总面积的百分数表示,具体参见表1。本发明的凹版表印油墨采用SL-JBZL型液体表面张力系数测定仪,同时利用KRUSS Process Tensimeter k100软件采用铂金板法测试,测试时应先打开仪器预热15分钟,测10个表面张力值,取其平均值,参见图1。图2(a)为本发明实施例1油墨的微观结构图,采用德国IFG扫描电镜微区X射线荧光分析系统iMOXS-SEM。
实施例2:
油墨制备:
首先将连接料:43.5g甲基环戊二烯二聚体;有机溶剂19g:13g亚麻籽油、6g乙二醇;抗氧剂8.5g:5g二特丁基对甲酚、3.5g的2,4-庚二烯醛;油墨粘合剂:8g硅烷偶联剂;表面活性剂或渗透剂8g:2.5g二棕榈酸磷脂酰胆碱、5.5g聚乙二醇;光引发剂9.2g:4.2g乙酸乙酯、5g环己胺;着色剂:3.8g颜料棕23;
采用WJM-20型卧式搅拌球磨机,因为WJM-20型卧式搅拌球磨机是一种密封好、污染小、低噪音、超细度、低消耗、进、出料方便的设备,可进行粗、细或超细粉磨,产品粒度范围从5mm~1um左右,本发明中将上述成分倒入WJM-20型卧式搅拌球磨机充分搅拌分散和进行超细粉磨40分钟,即制备好了本发明用的喷墨打印用的塑料薄膜凹版表印油墨。
塑料薄膜凹版表印油墨的附着牢度测试:用丝棒将制备的油墨分别印刷涂膜于印刷底材PE、PP、OPP、NY等塑膜上,在60℃下完全干燥,在印刷底材上贴上胶带,均匀揉搓后迅速剥离,考查剥离后印刷膜的表面状态。附着牢度即以胶带剥离后印刷底材上残留油墨的面积占印刷涂膜总面积的百分数表示,具体参见表1。本发明的凹版表印油墨采用SL-JBZL型液体表面张力系数测定仪,同时利用KRUSS Process Tensimeter k100软件采用铂金板法测试,测试时应先打开仪器预热20分钟,测15个表面张力值,取其平均值,具体参见图1。图2(b)为本发明实施例2油墨的微观结构图,采用德国IFG扫描电镜微区X射线荧光分析系统iMOXS-SEM。
实施例3:
油墨制备:
首先将连接料39.5g:24.5g聚乙二醇-聚乙烯醇共聚物、15g间苯二酚;有机溶剂18g:10g十二烷基甜菜碱、4g甘油单乙酸酯与4g三丙二醇单丁醚;抗氧剂:7.5g三丙二醇单丁醚;油墨粘合剂9g:3g乙烯-丙烯酸酯共聚物(EEA)、6g硅树脂或硅氧烷;表面活性剂或渗透剂:8g二棕榈酸磷脂酰胆碱;光引发剂10g:4g二苯甲酮、6g乙二胺;着色剂8g:3.3g颜料黄95、2g颜料红214、2.7g颜料棕41;
采用WJM-20型卧式搅拌球磨机,因为WJM-20型卧式搅拌球磨机是一种密封好、污染小、低噪音、超细度、低消耗、进、出料方便的设备,可进行粗、细或超细粉磨,产品粒度范围从5mm~1um左右,本发明中将上述成分倒入WJM-20型卧式搅拌球磨机充分搅拌分散和进行超细粉磨50分钟,即制备好了本发明用的喷墨打印用的塑料薄膜凹版表印油墨。
塑料薄膜凹版表印油墨的附着牢度测试:用丝棒将制备的油墨分别印刷涂膜于印刷底材PE、PP、OPP、NY等塑膜上,在65℃下完全干燥,在印刷底材上贴上胶带,均匀揉搓后迅速剥离,考查剥离后印刷膜的表面状态。附着牢度即以胶带剥离后印刷底材上残留油墨的面积占印刷涂膜总面积的百分数表示,具体参见表1。本发明的凹版表印油墨采用SL-JBZL型液体表面张力系数测定仪,同时利用KRUSS Process Tensimeter k100软件采用铂金板法测试,测试时应先打开仪器预热30分钟,测20个表面张力值,取其平均值,具体参见图1。图2(c)为本发明实施例3油墨的微观结构图,采用德国IFG扫描电镜微区X射线荧光分析系统iMOXS-SEM。
实施例4:
油墨制备:
首先将连接料:40g乙苯酚;有机溶剂20g:10g甘油单乙酸酯、6g乙二醇、4g乙醚烷基醚衍生物;抗氧剂:8.5g二特丁基对甲酚;油墨粘合剂7.2g:4g苹果酸、3.2g乙偶姻;表面活性剂或渗透剂:7.8g二烷基乙炔二羧酸酯;光引发剂9g:4g3-氨丙基三(甲氧基乙氧基乙氧基)硅烷、5g环己胺;着色剂7.5g:4.3g颜料红214、3.2g颜料棕41;
采用WJM-20型卧式搅拌球磨机,因为WJM-20型卧式搅拌球磨机是一种密封好、污染小、低噪音、超细度、低消耗、进、出料方便的设备,可进行粗、细或超细粉磨,产品粒度范围从5mm~1um左右,本发明中将上述成分倒入WJM-20型卧式搅拌球磨机充分搅拌分散和进行超细粉磨55分钟,即制备好了本发明用的喷墨打印用的塑料薄膜凹版表印油墨。
塑料薄膜凹版表印油墨的附着牢度测试:用丝棒将制备的油墨分别印刷涂膜于印刷底材PE、PP、OPP、NY等塑膜上,在75℃下完全干燥,在印刷底材上贴上胶带,均匀揉搓后迅速剥离,考查剥离后印刷膜的表面状态。附着牢度即以胶带剥离后印刷底材上残留油墨的面积占印刷涂膜总面积的百分数表示,具体参见表1。本发明的凹版表印油墨采用SL-JBZL型液体表面张力系数测定仪,同时利用KRUSS Process Tensimeter k100软件采用铂金板法测试,测试时应先打开仪器预热35分钟,测10个表面张力值,取其平均值,具体参见图1。图2(a)为发明油墨实施例4的微观结构图,采用德国IFG扫描电镜微区X射线荧光分析系统iMOXS-SEM。
综上,为了检测本发明制备的塑料薄膜凹版表印油墨的性能,对塑料薄膜凹版表印油墨的附着牢度测试,具体测试方法如下:用丝棒将制备的油墨分别印刷涂膜于印刷底材PE、PP、OPP、NY等塑膜上,在55℃~75℃下完全干燥,在印刷底材上贴上胶带,均匀揉搓后迅速剥离,考查剥离后印刷膜的表面状态。附着牢度即以胶带剥离后印刷底材上残留油墨的面积占印刷涂膜总面积的百分数表示。参见表1,由表1测试数据可知,本发明油墨具有很高的附着牢度。
表1 本发明的凹版表印油墨对薄膜的附着牢度(%)
本发明的凹版表印油墨采用SL-JBZL型液体表面张力系数测定仪,同时利用KRUSSProcess Tensimeter k100软件采用铂金板法测试,测试时应先打开仪器预热15~35分钟,每一个实施例测10~20个表面张力值,取其平均值。参见图1,本发明4个实施例制备的油墨表面张力均为30达因左右,远优于现有技术标准凹版油墨。
参见图2,所示为本发明4个实施例的凹版表印油墨的扫描电子显微镜图,从图2的4个SEM微观结构可以明显看出,4个实施例的油墨特征:
分散度好,油墨中固体粒子的分布均匀,其油墨的良好细度决定了油墨的流变性、流动度及稳定性等印刷适性好。
透明度好,透明度是指油墨均匀涂布成薄膜状时,能使承受物体的底色显现的程度。颜料与连结料的折射率差值越小,颜料在连结料中的分散度越好,则油墨的透明度越高。
(3)光泽度好,表明了油墨制造中炼制工艺的处理以及墨膜干燥后的平整程度好,以及油墨的透性、流平性、干燥性等性能均良好。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以对本发明进行若干改进和修饰,这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。