CN110982338A - 一种水性热固型印刷油墨 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水性热固型印刷油墨，其特征在于，由以下质量百分比组分组成：水性树脂溶液50～60％、交联剂1～15％、无机颜料分散剂2～10％、助剂2‑8％、去离子水10～15％和无机颜料20～25％；所述水性树脂溶液是由改性聚丁二烯树脂、聚氨酯树脂和水溶性甲基丙烯酸树脂与水形成的固含量为40～60％混合物，改性聚丁二烯树脂、聚氨酯树脂和水溶性甲基丙烯酸树脂的分子量为30000～60000。保证了油墨在以高速度印刷并且比上述现有技术干燥更快、同时在印刷之后仍然保持油墨转移的低粘性和耐水性强、耐磨性优秀的印后热固性印刷油墨。

Description

一种水性热固型印刷油墨

技术领域

本发明涉及油墨生产技术领域，特别是涉及一种水性热固型印刷油墨。

背景技术

常常使用平版印刷工艺，制备印刷品，例如纸张，杂志，薄膜和标签。对于平版印刷的印刷工艺来说，可使用本领域已知的所有类型的平版印刷膜，这取决于所选择的方法。这些包括例如，单张纸，热固化和冷固化的平版印刷油墨。单张纸印刷油墨通常作为氧化聚合工艺的结果而干燥。在油墨薄膜周围的氧气与在油墨体系内的游离C＝C双键反应，这使得能形成高分子量的聚合物。这一方法的动力学非常缓慢，和取决于油墨配方，氧化干燥可持续从数天到数周的任何时间。因此，为了加快进一步的加工，例如切割，折叠和/或结合，常常用清漆套印印刷过的基底。这是增加工艺成本的附加步骤。可通过包括金属干燥剂或金属催化剂，增加氧化干燥的动力学，所述金属干燥剂或金属催化剂使得油墨薄膜能在数小时到1或2天的任何时间处干燥。然而，含有金属催化剂或金属干燥剂胶版印刷油墨具有两个主要缺点。首先，单张纸胶版印刷油墨易于在压机上过早聚合，这可使得需要耗时且成本高的频繁压机清洁，或者在储存容器中过早聚合，通常表现为皮层形成的形式，这将导致单张纸胶版印刷油墨浪费和可能的污染。第二，由于有关的毒性问题导致金属干燥剂或金属催化剂通常不是用户友好的。在单张纸的胶版印刷中，钴盐是最广泛使用的金属干燥剂或金属催化剂，对处理者有毒。

发明内容

针对上述不足之处，本发明的目的在于解决传统的油性热固型油墨的不环保，提供一种使用水性的热固型油墨，更加环保，且油墨的耐磨性、干燥速度都能得到提高。

本发明的技术方案概述如下：一种水性热固型印刷油墨，其创新点在于，由以下质量百分比组分组成：水性树脂溶液50～60％、交联剂1～15％、无机颜料分散剂2～10％、助剂2-8％、去离子水10～15％和无机颜料20～25％；所述水性树脂溶液是由改性聚丁二烯树脂、聚氨酯树脂和水溶性甲基丙烯酸树脂与水形成的固含量为40～60％混合物，改性聚丁二烯树脂、聚氨酯树脂和水溶性甲基丙烯酸树脂的分子量为30000～60000。

在一些实施方式中，所述的无机颜料为金红石型钛白粉和/或炭黑无机颜料；所述无机颜料的平均粒度为0.1-0.5μm。

在一些实施方式中，所述助剂包含丙烯酸类壳聚合物、丙烯酸类核聚合物和非水溶剂；其中壳聚合物封装丙烯酸类核聚合物，形成核/壳聚合物颗粒和该核/壳聚合物颗粒分散在非水溶剂内。

在一些实施方式中，其中90％的丙烯酸类核/壳聚合物颗粒的粒度小于3微米；其中至少50％的丙烯酸类核/壳聚合物颗粒的粒度小于1.5微米。

在一些实施方式中，其中丙烯酸类核/壳聚合物颗粒含有15～75wt％丙烯酸类核聚合物，基于丙烯酸类核/壳聚合物颗粒的重量。

在一些实施方式中，所述交联剂为聚碳化二亚胺水溶液，不含VOC。

在一些实施方式中，所述无机颜料分散剂为线性酚醛树脂和磺酸内酯类化合物反应生成的磺酸盐。

在一些实施方式中，所述无机颜料分散剂的数均分子量为700-3700；所述线性酚醛树脂为直链结构的，数均分子量为400-1300。

在一些实施方式中，所述磺酸内酯类化合物为1,3-丙磺酸内脂、1,4-丁磺酸内脂和丙烯基-1,3-磺酸内脂的混合物，所述1,3-丙磺酸内脂、1,4-丁磺酸内脂和丙烯基-1,3-磺酸内脂的混合物的混合比例为1～2:2～3:2～4。

在一些实施方式中，所述无机颜料分散剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)室温下将氢化钠或金属钠放入烧瓶中，缓慢滴加含线性酚醛树脂的四氢呋喃溶液，加完后反应，再加入含磺酸内酯类化合物的四氢呋喃溶液，然后常温反应，再加热反应；

(2)反应结束后加入环己烷，搅拌，沉淀，离心得到固体后，反复洗涤，低温烘干得到成品。

本发明的有益效果是：本发明的水性热固型印刷油墨，属于水性热固型油墨，改变了现有技术中溶剂型热固油墨的传统配方，将由改性聚丁二烯树脂、聚氨酯树脂和水溶性甲基丙烯酸树脂与水形成的固含量为40～60％混合物的水性树脂组成，保证了在以高速度印刷并且比上述现有技术干燥更快、同时在印刷之后仍然保持油墨转移的低粘性和耐水性强、耐磨性优秀的印后热固性印刷油墨。并且，上述三者树脂的选择，也能进一步作为结合颜料的粘合剂，可结合于选定的颜料的所述交联剂，使得油墨正在转移时水的存在阻止了这种交联反应。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

本案提出一种水性热固型印刷油墨，由以下质量百分比组分组成：水性树脂溶液50～60％、交联剂1～15％、无机颜料分散剂2～10％、助剂2-8％、去离子水10～15％和无机颜料20～25％；所述水性树脂溶液是由改性聚丁二烯树脂、聚氨酯树脂和水溶性甲基丙烯酸树脂与水形成的固含量为40～60％混合物，改性聚丁二烯树脂、聚氨酯树脂和水溶性甲基丙烯酸树脂的分子量为30000～60000。作为进一步优选的，所述的无机颜料为金红石型钛白粉和/或炭黑无机颜料；所述无机颜料的平均粒度为0.1-0.5μm。

热固型印刷工艺是在高速轮转间接印刷中，同时将油墨施用于卷筒承印物的两个表面，为了承印物接触固体表面之前使油墨干燥，将印刷承印物或涂层承印物在伸展下通过摇摆或摇摆型烘干并在热空气垫之间摇摆，在离开烘箱时，必须使得卷筒在进一步处理如分片，折叠、或复卷之前冷却，因此，在卷筒通过一个或多个冷冻鼓或棍，在内冷式鼓，其使卷筒温度从93度降低到32度，因此，热固性油墨必须满足精确的标准，以使得满足印刷过程中的高速度运转，烘干和所需的随后冷却，并满足打印质量标准。在本发明中，水性热固型油墨，改变了现有技术中溶剂型热固油墨的传统配方，将由改性聚丁二烯树脂、聚氨酯树脂和水溶性甲基丙烯酸树脂与水形成的固含量为40～60％混合物的水性树脂组成，保证了在以高速度印刷并且比上述现有技术干燥更快、同时在印刷之后仍然保持油墨转移的低粘性和耐水性强、耐磨性优秀的印后热固性印刷油墨。并且，上述三者树脂的选择，也能进一步作为结合颜料的粘合剂，可结合于选定的颜料的所述交联剂，使得油墨正在转移时水的存在阻止了这种交联反应。

作为进一步优选的，在本发明中，水性热固型印刷油墨，由以下质量百分比组分组成：水性树脂溶液60～65％、交联剂10～12％、无机颜料分散剂4～6％、助剂4-6％、去离子水12～14％和无机颜料22～24％；所述水性树脂溶液是由改性聚丁二烯树脂、聚氨酯树脂和水溶性甲基丙烯酸树脂与水形成的固含量为45～55％混合物，改性聚丁二烯树脂、聚氨酯树脂和水溶性甲基丙烯酸树脂的分子量为30000～60000。在本发明中，优选颜料的比例，与助剂、交联剂的优选比例，预期结合还有助于降低油墨的粘性。

具体的，在本发明的此实施方式中，所述助剂包含丙烯酸类壳聚合物、丙烯酸类核聚合物和非水溶剂；其中壳聚合物封装丙烯酸类核聚合物，形成核/壳聚合物颗粒和该核/壳聚合物颗粒分散在非水溶剂内。本发明人发现，在添加助剂的基础上，使得本发明的水系热固性油墨的配方不需要湿度室的帮助，并且在印刷时，该油墨具有优异的耐擦性和耐水性。作为进一步优选的，在本发明的此实施方式中，其中90％的丙烯酸类核/壳聚合物颗粒的粒度小于3微米；其中至少50％的丙烯酸类核/壳聚合物颗粒的粒度小于1.5微米。

作为进一步优选的，在本发明的此实施方式中，其中丙烯酸类核/壳聚合物颗粒含有15～75wt％丙烯酸类核聚合物，基于丙烯酸类核/壳聚合物颗粒的重量。

具体的，在本发明的此实施方式中，所述交联剂为聚碳化二亚胺水溶液，不含VOC。消除了印刷车间中的VOC，使得印刷更加绿色环保。

在本发明中，所述无机颜料分散剂为线性酚醛树脂和磺酸内酯类化合物反应生成的磺酸盐。具体的，所述无机颜料分散剂的数均分子量为700-3700；所述线性酚醛树脂为直链结构的，数均分子量为400-1300。以及，作为进一步优选的，在本发明的此实施方式中，所述磺酸内酯类化合物为1,3-丙磺酸内脂、1,4-丁磺酸内脂和丙烯基-1,3-磺酸内脂的混合物，所述1,3-丙磺酸内脂、1,4-丁磺酸内脂和丙烯基-1,3-磺酸内脂的混合物的混合比例为1～2:2～3:2～4。

此外，本发明还提供了上述本发明所述无机颜料分散剂的制备方法，包括如下步骤：

室温下将氢化钠或金属钠放入烧瓶中，缓慢滴加含线性酚醛树脂的四氢呋喃溶液，加完后反应，再加入含磺酸内酯类化合物的四氢呋喃溶液，然后常温反应，再加热反应；

反应结束后加入环己烷，搅拌，沉淀，离心得到固体后，反复洗涤，低温烘干得到成品。

下面列出的具体实施例：

实施例1：

一种水性热固型印刷油墨，由以下质量百分比组分组成：水性树脂溶液50％、交联剂15％、无机颜料分散剂2％、助剂8％、去离子水10％和无机颜料20％；所述水性树脂溶液是由改性聚丁二烯树脂、聚氨酯树脂和水溶性甲基丙烯酸树脂与水形成的固含量为40％混合物，改性聚丁二烯树脂、聚氨酯树脂和水溶性甲基丙烯酸树脂的分子量为30000。

所述的无机颜料为金红石型钛白粉和/或炭黑无机颜料；所述无机颜料的平均粒度为0.1μm。

所述助剂包含丙烯酸类壳聚合物、丙烯酸类核聚合物和非水溶剂；其中壳聚合物封装丙烯酸类核聚合物，形成核/壳聚合物颗粒和该核/壳聚合物颗粒分散在非水溶剂内。其中90％的丙烯酸类核/壳聚合物颗粒的粒度小于3微米；其中至少50％的丙烯酸类核/壳聚合物颗粒的粒度小于1.5微米。其中丙烯酸类核/壳聚合物颗粒含有15wt％丙烯酸类核聚合物，基于丙烯酸类核/壳聚合物颗粒的重量。

所述交联剂为聚碳化二亚胺水溶液，不含VOC。消除了印刷车间中的VOC，使得印刷更加绿色环保。

所述无机颜料分散剂为线性酚醛树脂和磺酸内酯类化合物反应生成的磺酸盐；所述无机颜料分散剂的数均分子量为700；所述线性酚醛树脂为直链结构的，数均分子量为400。所述磺酸内酯类化合物为1,3-丙磺酸内脂、1,4-丁磺酸内脂和丙烯基-1,3-磺酸内脂的混合物，所述1,3-丙磺酸内脂、1,4-丁磺酸内脂和丙烯基-1,3-磺酸内脂的混合物的混合比例为1:2:2。

本实施例所述无机颜料分散剂的制备方法，包括如下步骤：

室温下将氢化钠或金属钠放入烧瓶中，缓慢滴加含线性酚醛树脂的四氢呋喃溶液，加完后反应，再加入含磺酸内酯类化合物的四氢呋喃溶液，然后常温反应，再加热反应；

反应结束后加入环己烷，搅拌，沉淀，离心得到固体后，反复洗涤，低温烘干得到成品。

实施例2

一种水性热固型印刷油墨，由以下质量百分比组分组成：水性树脂溶液53％、交联剂8％、无机颜料分散剂2％、助剂2％、去离子水10％和无机颜料25％；所述水性树脂溶液是由改性聚丁二烯树脂、聚氨酯树脂和水溶性甲基丙烯酸树脂与水形成的固含量为60％混合物，改性聚丁二烯树脂、聚氨酯树脂和水溶性甲基丙烯酸树脂的分子量为30000。

所述的无机颜料为金红石型钛白粉和/或炭黑无机颜料；所述无机颜料的平均粒度为0.1μm。

所述助剂包含丙烯酸类壳聚合物、丙烯酸类核聚合物和非水溶剂；其中壳聚合物封装丙烯酸类核聚合物，形成核/壳聚合物颗粒和该核/壳聚合物颗粒分散在非水溶剂内。其中90％的丙烯酸类核/壳聚合物颗粒的粒度小于3微米；其中至少50％的丙烯酸类核/壳聚合物颗粒的粒度小于1.5微米。其中丙烯酸类核/壳聚合物颗粒含有15～75wt％丙烯酸类核聚合物，基于丙烯酸类核/壳聚合物颗粒的重量。

所述交联剂为聚碳化二亚胺水溶液，不含VOC。消除了印刷车间中的VOC，使得印刷更加绿色环保。

所述无机颜料分散剂为线性酚醛树脂和磺酸内酯类化合物反应生成的磺酸盐；所述无机颜料分散剂的数均分子量为3700；所述线性酚醛树脂为直链结构的，数均分子量为1300。所述磺酸内酯类化合物为1,3-丙磺酸内脂、1,4-丁磺酸内脂和丙烯基-1,3-磺酸内脂的混合物，所述1,3-丙磺酸内脂、1,4-丁磺酸内脂和丙烯基-1,3-磺酸内脂的混合物的混合比例为1:1:1。

本实施例所述无机颜料分散剂的制备方法，包括如下步骤：

室温下将氢化钠或金属钠放入烧瓶中，缓慢滴加含线性酚醛树脂的四氢呋喃溶液，加完后反应，再加入含磺酸内酯类化合物的四氢呋喃溶液，然后常温反应，再加热反应；

反应结束后加入环己烷，搅拌，沉淀，离心得到固体后，反复洗涤，低温烘干得到成品。

实施例3

一种水性热固型印刷油墨，由以下质量百分比组分组成：水性树脂溶液60％、交联剂1％、无机颜料分散剂7％、助剂2％、去离子水10％和无机颜料20％；所述水性树脂溶液是由改性聚丁二烯树脂、聚氨酯树脂和水溶性甲基丙烯酸树脂与水形成的固含量为50％混合物，改性聚丁二烯树脂、聚氨酯树脂和水溶性甲基丙烯酸树脂的分子量为45000。

所述的无机颜料为金红石型钛白粉和/或炭黑无机颜料；所述无机颜料的平均粒度为0.3μm。

所述助剂包含丙烯酸类壳聚合物、丙烯酸类核聚合物和非水溶剂；其中壳聚合物封装丙烯酸类核聚合物，形成核/壳聚合物颗粒和该核/壳聚合物颗粒分散在非水溶剂内。其中90％的丙烯酸类核/壳聚合物颗粒的粒度小于3微米；其中至少50％的丙烯酸类核/壳聚合物颗粒的粒度小于1.5微米。其中丙烯酸类核/壳聚合物颗粒含有15～75wt％丙烯酸类核聚合物，基于丙烯酸类核/壳聚合物颗粒的重量。

所述交联剂为聚碳化二亚胺水溶液，不含VOC。消除了印刷车间中的VOC，使得印刷更加绿色环保。

所述无机颜料分散剂为线性酚醛树脂和磺酸内酯类化合物反应生成的磺酸盐；所述无机颜料分散剂的数均分子量为2700；所述线性酚醛树脂为直链结构的，数均分子量为800。所述磺酸内酯类化合物为1,3-丙磺酸内脂、1,4-丁磺酸内脂和丙烯基-1,3-磺酸内脂的混合物，所述1,3-丙磺酸内脂、1,4-丁磺酸内脂和丙烯基-1,3-磺酸内脂的混合物的混合比例为2:3:4。

本实施例所述无机颜料分散剂的制备方法，包括如下步骤：

室温下将氢化钠或金属钠放入烧瓶中，缓慢滴加含线性酚醛树脂的四氢呋喃溶液，加完后反应，再加入含磺酸内酯类化合物的四氢呋喃溶液，然后常温反应，再加热反应；

反应结束后加入环己烷，搅拌，沉淀，离心得到固体后，反复洗涤，低温烘干得到成品。

实施例4

一种水性热固型印刷油墨，由以下质量百分比组分组成：水性树脂溶液60％、交联剂1％、无机颜料分散剂2％、助剂2％、去离子水15％和无机颜料25％；所述水性树脂溶液是由改性聚丁二烯树脂、聚氨酯树脂和水溶性甲基丙烯酸树脂与水形成的固含量为50％混合物，改性聚丁二烯树脂、聚氨酯树脂和水溶性甲基丙烯酸树脂的分子量为45000。

所述的无机颜料为金红石型钛白粉和/或炭黑无机颜料；所述无机颜料的平均粒度为0.3μm。

所述助剂包含丙烯酸类壳聚合物、丙烯酸类核聚合物和非水溶剂；其中壳聚合物封装丙烯酸类核聚合物，形成核/壳聚合物颗粒和该核/壳聚合物颗粒分散在非水溶剂内。其中90％的丙烯酸类核/壳聚合物颗粒的粒度小于3微米；其中至少50％的丙烯酸类核/壳聚合物颗粒的粒度小于1.5微米。其中丙烯酸类核/壳聚合物颗粒含有15～75wt％丙烯酸类核聚合物，基于丙烯酸类核/壳聚合物颗粒的重量。

所述交联剂为聚碳化二亚胺水溶液，不含VOC。消除了印刷车间中的VOC，使得印刷更加绿色环保。

所述无机颜料分散剂为线性酚醛树脂和磺酸内酯类化合物反应生成的磺酸盐；所述无机颜料分散剂的数均分子量为2700；所述线性酚醛树脂为直链结构的，数均分子量为800。所述磺酸内酯类化合物为1,3-丙磺酸内脂、1,4-丁磺酸内脂和丙烯基-1,3-磺酸内脂的混合物，所述1,3-丙磺酸内脂、1,4-丁磺酸内脂和丙烯基-1,3-磺酸内脂的混合物的混合比例为1.5:2.5:3.5。

本实施例所述无机颜料分散剂的制备方法，包括如下步骤：

室温下将氢化钠或金属钠放入烧瓶中，缓慢滴加含线性酚醛树脂的四氢呋喃溶液，加完后反应，再加入含磺酸内酯类化合物的四氢呋喃溶液，然后常温反应，再加热反应；

反应结束后加入环己烷，搅拌，沉淀，离心得到固体后，反复洗涤，低温烘干得到成品。

下面列出实施例性能测试结果：

粘性和稳定性测试：使用在90°F下以1200rpm的速度操作的油墨粘度计测量实施例1-4油墨的粘性。

干燥性测试：将实施例1-4的油墨在卷筒印刷机已1000fpm运行并打印到40#涂层纸上。在1.33的密度，油墨在130度在1分钟内干燥。

油墨是否溶于水：将使用实施例1-4油墨的印刷品老化8小时，该印刷品经受擦拭试验器的30次擦拭，将一滴水放在干燥的印刷品上5分钟，观察油墨是否溶解于水中。

编号	粘性	干燥性/级	耐磨性/级	油墨是否溶解于水中
					实施例1	14	5	5	否
实施例2	13	5	5	否
					实施例3	13.5	5	5	否
实施例4	13.9	5	5	否

由上述实例可看出，制得的该料不仅具有优异的干燥性能，而且粘性低、耐磨性能均较一般材料好。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。

Claims (10)

1.一种水性热固型印刷油墨，其特征在于，由以下质量百分比组分组成：水性树脂溶液50～60％、交联剂1～15％、无机颜料分散剂2～10％、助剂2-8％、去离子水10～15％和无机颜料20～25％；所述水性树脂溶液是由改性聚丁二烯树脂、聚氨酯树脂和水溶性甲基丙烯酸树脂与水形成的固含量为40～60％混合物，改性聚丁二烯树脂、聚氨酯树脂和水溶性甲基丙烯酸树脂的分子量为30000～60000。

2.根据权利要求1所述的水性热固型印刷油墨，其特征在于，所述的无机颜料为金红石型钛白粉和/或炭黑无机颜料；所述无机颜料的平均粒度为0.1-0.5μm。

3.根据权利要求1所述的水性热固型印刷油墨，其特征在于，所述助剂包含丙烯酸类壳聚合物、丙烯酸类核聚合物和非水溶剂；其中壳聚合物封装丙烯酸类核聚合物，形成核/壳聚合物颗粒和该核/壳聚合物颗粒分散在非水溶剂内。

4.根据权利要求3所述的水性热固型印刷油墨，其特征在于，其中90％的丙烯酸类核/壳聚合物颗粒的粒度小于3微米；其中至少50％的丙烯酸类核/壳聚合物颗粒的粒度小于1.5微米。

5.根据权利要求3所述的水性热固型印刷油墨，其特征在于，其中丙烯酸类核/壳聚合物颗粒含有15～75wt％丙烯酸类核聚合物，基于丙烯酸类核/壳聚合物颗粒的重量。

6.根据权利要求1所述的水性热固型印刷油墨，其特征在于，所述交联剂为聚碳化二亚胺水溶液，不含VOC。

7.根据权利要求1所述的水性热固型印刷油墨，其特征在于，所述无机颜料分散剂为线性酚醛树脂和磺酸内酯类化合物反应生成的磺酸盐。

8.根据权利要求7所述的水性热固型印刷油墨，其特征在于，所述无机颜料分散剂的数均分子量为700-3700；所述线性酚醛树脂为直链结构的，数均分子量为400-1300。

9.根据权利要求7所述的水性热固型印刷油墨，其特征在于，所述磺酸内酯类化合物为1,3-丙磺酸内脂、1,4-丁磺酸内脂和丙烯基-1,3-磺酸内脂的混合物，所述1,3-丙磺酸内脂、1,4-丁磺酸内脂和丙烯基-1,3-磺酸内脂的混合物的混合比例为1～2:2～3:2～4。

10.根据权利要求9所述的水性热固型印刷油墨，其特征在于，所述无机颜料分散剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)室温下将氢化钠或金属钠放入烧瓶中，缓慢滴加含线性酚醛树脂的四氢呋喃溶液，加完后反应，再加入含磺酸内酯类化合物的四氢呋喃溶液，然后常温反应，再加热反应；

(2)反应结束后加入环己烷，搅拌，沉淀，离心得到固体后，反复洗涤，低温烘干得到成品。