CN111635667A - 食品包装bopp薄膜用uv凹印白墨及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于紫外光固化油墨领域，涉及一种食品包装BOPP薄膜用UV凹印白墨及其制备方法。其由以下配比原料制备而成，各组分以重量份计：聚醚多元醇脂肪族聚氨酯丙烯酸酯：8‑15份，聚酯丙烯酸酯：8‑15份，二丙二醇二丙烯酸酯：30‑40份，季戊四醇三丙烯酸酯：2‑6份，819：1‑3份，1173：1‑3份，Tego‑Foamex N：0.3‑0.8份，DC‑57：0.8‑1.5份，Tego‑655：0.3‑0.8份，滑石粉：3‑8份，轻质碳酸钙：3‑8份，钛白粉：15‑30份。该油墨应用于食品包装BOPP薄膜，可以在保证低成本的同时，印刷速度达到200m/min以上，且附着力好，耐磨擦，是一种环保型UV光固化油墨。

Description

食品包装BOPP薄膜用UV凹印白墨及其制备方法
技术领域
本发明属于紫外光固化油墨领域，涉及一种食品包装BOPP薄膜用UV凹印白墨及其制备方法。
背景技术
目前我国薄膜软包装行业90%的企业采用的是凹印工艺，而且大部分使用的是溶剂型油墨，但这种类型的油墨在环保形势日益严峻的当下，受到了“排挤”和限制，在某些经济发达地区，甚至被禁止。尤其是近两年来，我国中央及地方各省市环保部门推出一系列削减VOCs的政策法规，软包装企业不得不在生产末端加装有机废气处理设置，末端处理技术在这几年间得到了快速发展，但是无法从源头真正的解决问题，使其应用受到很大制约。为了达到环保化生产的要求，有一些软包装企业在源头控制方面尝试环保型油墨的测试应用。目前软包装凹印行业中出现了几类代替传统凹印油墨的解决方案，即单一种类溶剂或单一溶剂油墨、水墨、无溶剂能量固化型油墨。
（1）单一种类溶剂或单一溶剂油墨
此类油墨使用的是单一可接受的溶剂或某类溶剂，可解决VOCs回收中多种成分溶剂回收困难的问题，帮助软包装凹印企业实现循环经济。目前此类油墨的应用者也比较多，但很多软包装企业只在某一色印刷中采用，并没有全面推广开来，因为相对传统溶剂墨，其在使用中仍存在一定的问题，主要表现在以下几方面：（a）油墨鲜艳度变差。由于配方中只有一种或一类溶剂，溶解力相对较弱，表现为油墨的展色性变差，鲜艳度降低。（b）油墨的转移性变差。尤其是在浅网部分，单一种类溶剂或单一溶剂油墨的短板是缺少慢干溶剂，对于过渡网及浅网部分并不能很好地展现印样的完整性。（c）油墨的流动性变差，导致油墨黏度整体提高，储存稳定性变差，触变性变大。
（2）水墨
目前国内许多软包装企业都在开展凹印水墨的测试应用，行业人士对其使用效果褒贬不一。在软包装凹印企业使用水墨的过程中，需要关注并解决如下几个问题：
（a）由于其干燥速度较慢，目前国内市场上的水性凹印墨不能满足高速印刷的要求。改造印刷机后，提高能耗加大加热温度和出风量，提高了烘干速度，但是又出现了新的假干返黏问题。（b）塑料软包装水性凹印墨印刷的着色牢度和稳定性较差。（c）塑料软包装水性凹印墨的色彩偏暗，色彩鲜艳度不如溶剂凹印墨和UV凹印墨。（d）目前市场上推出的水性凹印墨耐溶剂性差，在复合工艺过程中以及在包装物使用过程中会产生色迁移、复合牢度差等问题。
（3）无溶剂能量固化型凹印油墨（UV光固化+EB电子束固化）
无溶剂能量固化型凹印油墨包括以下两种类型的凹印油墨：（a）100%固含量
的UV光固化凹印油墨；（b）100%固含量的EB电子束固化凹印油墨。
UV光固化技术是一项绿色工业的新技术，曾被北美辐射固化委员会评为具有“5E”特点的工业技术。所谓5E，即：
Efficient，高效，UV固化可以在数秒之内实现完全的固化，生产效率更高；
Energy saving，节省能源，UV产品是常温快速固化，其能耗一般只有热固化的1/10～1/5；
Environmental friendly，环境友好，不含或只含少量溶剂，能源为电能，无CO2产生；
Economy，经济，装置紧凑，加工速度快，节省空间，生产率高，膜层更薄，降低生产成本；
Enabling，适应性广，UV产品可适应于多种基材。
近年来，随着中国环保政策的日趋严格和环保法规执行力度的加大，长期使用溶剂型凹印油墨和部分水性凹印油墨的印刷企业开始将环保、节能的希望转向无溶剂能量固化型凹印油墨，UV凹印油墨开始逐渐在国内软包装行业崭露头角。UV 光固化油墨在凹印上的主要缺陷是成本高，印刷速度低，特别是用于食品包装时，低成本的UV 光固化油墨会有安全性的忧患，存在光引发剂产生的迁移问题。
PP即聚丙烯，无嗅、无味、无毒，是常用树脂中最轻的一种。机械性能优良，耐水性特别好，电绝缘性优良，耐热性良好，连续使用温度可达ll0-120℃。由于PP是一种结晶型高分子材料，表面张力低不易印刷，印刷时需要经过特殊处理来增加表面张力，一般采用的方法是电晕处理。目前PP膜的主流印刷是采用溶剂型凹印，存在着一些缺点：溶剂型凹印白墨在PP薄膜上附着力差，色彩鲜艳度低，印刷前处理较为麻烦，尤其是食品包装时，因为溶剂残留与迁移问题，会带来很大的安全隐患问题。因此，寻找合适的食品包装BOPP薄膜印刷油墨十分必要。
发明内容
针对UV光固化凹印油墨应用中存在的问题，结合食品包装BOPP薄膜的印刷特点，本发明目的在于提供一种食品包装BOPP薄膜用UV凹印白墨及其制备方法。
具体技术方案如下：其由以下配比原料制备而成 ，各组分以重量份计：
聚醚多元醇脂肪族聚氨酯丙烯酸酯：8-15份，
聚酯丙烯酸酯：8-15份，
二丙二醇二丙烯酸酯：30-40份，
季戊四醇三丙烯酸酯：2-6份，
苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦 （光引发剂819）：1-3份，
2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮（光引发剂1173） ：1-3份，
100%活性物含量的含气相二氧化硅的二甲基聚硅氧烷（Tego-Foamex N）：0.3-0.8份，
100%固含量无溶剂聚醚有机硅改性流平剂（DC-57）：0.8-1.5份，
改性聚醚磷酸盐（Tego-655）：0.3-0.8份，
滑石粉：3-8份，
轻质碳酸钙：3-8份，
钛白粉：15-30份。
制备上述食品包装BOPP薄膜用UV凹印白墨的方法，具体步骤为 ：
1）将聚醚多元醇脂肪族聚氨酯丙烯酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、819、1173依次加入反应容器中，在恒温水浴中，用高速分散机分散搅拌，进行充分溶解；
2）然后添加Tego-Foamex N、DC-57、Tego-4100，降温，继续搅拌反应；
3）将步骤 2）所得的反应产物取出与钛白粉混合，并添加轻质碳酸钙和滑石粉，通过球磨制备得到Tego-Foamex N、DC-57、Tego-655用UV凹印白墨。
所述的反应容器为马口铁罐，并安装有温度计和搅拌装置。
所述的球磨之后得到的白墨粒径为5μm。
反应原理：，二丙二醇二丙烯酸酯和季戊四醇三丙烯酸酯作为反应单体，可降低混合物的黏度，光引发剂819、1173经过紫外光的照射，产生自由基活性集团， 聚醚多元醇脂肪族聚氨酯丙烯酸酯和聚酯丙烯酸酯作为低聚物预聚体产生交联聚合反应瞬间固化，助剂Tego-Foamex N、DC-57、Tego-655的添加，有利于油墨性能的提升。
本发明优点：相对于传统的溶剂型油墨印刷，该光固化油墨不含溶剂，为100%固含量，具备良好的印刷适性，安全环保，印刷速度快，色泽鲜艳，附着力高，不易褪色，耐摩擦。该油墨应用于食品包装BOPP薄膜，可以在保证低成本的同时，印刷速度达到200m/min以上，且附着力好，耐磨擦，是一种环保型 UV 光固化油墨。在实际应用中不会产生溶剂残留与迁移问题，特别适合对安全性有要求的食品包装基材。通常，溶剂型凹印白墨因为是加热烘干，其墨膜是二维平面结构。而UV光固化凹印白墨是瞬间三维交联固化，其墨膜是三维交联网状结构，其墨膜的表面机械性能要高于溶剂型凹印白墨，采用本发明UV光固化凹印白墨制得的食品包装BOPP薄膜的抗划伤性、耐磨性、硬度等性能均优于溶剂型凹印白墨制得的食品包装BOPP薄膜。
具体实施方式
为对本发明进行更好地说明，举实施例如下:
实施例 1 ：
所述环保型 UV 光固化油墨由以下配比原料制备而成 ，各组分以重量份计：
聚醚多元醇脂肪族聚氨酯丙烯酸酯：10份，聚酯丙烯酸酯：10份，二丙二醇二丙烯酸酯：35份，季戊四醇三丙烯酸酯： 4份，819：2份，1173：2份，Tego-Foamex N ：0.5份，DC-57：1份，Tego-655：0.5份，滑石粉：5份，轻质碳酸钙：5份，钛白粉：25份。
（1）将聚醚多元醇脂肪族聚氨酯丙烯酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、819、1173依次加入马口铁罐中，在90-96℃恒温水浴中，用高速分散机分散搅拌，进行充分溶解，持续0.5-1小时；
（2）然后添加Tego-Foamex N、DC-57、Tego-655，降温至70℃，继续搅拌反应0.5-1小时；
（3）将步骤 2）所得的反应产物取出与钛白粉混合，并添加轻质碳酸钙和滑石粉，通过球磨制备得到粒径为5μm的食品包装BOPP薄膜用UV凹印白墨。
实施例 2 ：
聚醚多元醇脂肪族聚氨酯丙烯酸酯：15份，聚酯丙烯酸酯：8份，二丙二醇二丙烯酸酯：30份，季戊四醇三丙烯酸酯： 6份，819：1份，1173：3份，Tego-Foamex N ：0.7份，DC-57：1份，Tego-655：0.3份，滑石粉：8份，轻质碳酸钙：3份，钛白粉：24。
制备方法同实施例1。
应用例1
采用本发明UV光固化凹印白墨制得的食品包装BOPP薄膜在实际应用中测试指标如下：
1、由于不含溶剂，干燥速度快，印刷速度达到200m/min以上；
2、附着力好： 3M胶带检测，本发明UV光固化凹印白墨制得的食品包装BOPP薄膜不掉墨，溶剂型白墨制得的食品包装BOPP薄膜有掉墨现象；
3、耐摩擦：本发明UV光固化凹印白墨制得的食品包装BOPP薄膜负重30g/橡皮测试，来回擦1万次，字体和图案没有明显色差变化；清晰可辨认，没有脱落和断线；
溶剂型白墨制得的食品包装BOPP薄膜：来回擦1千次，字体和图案有明显色差变化；可辨认，有少许脱落和断线。
4、迁移问题：由于不含溶剂，不存在溶剂残留于迁移问题；
而且所用引发剂符合欧盟标准，可用于食品包装。

Claims (1)

1.一种食品包装BOPP薄膜用UV凹印白墨，其特征在于，其由以下配比原料制备而成 ，各组分以重量份计：
聚醚多元醇脂肪族聚氨酯丙烯酸酯：8-15份，
聚酯丙烯酸酯：8-15份，
二丙二醇二丙烯酸酯：30-40份，
季戊四醇三丙烯酸酯：2-6份，
苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦 （光引发剂819）：1-3份，
2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮（光引发剂1173）：1-3份，
100%活性物含量的含气相二氧化硅的二甲基聚硅氧烷（Tego-Foamex N）：0.3-0.8份，
100%固含量无溶剂聚醚有机硅改性流平剂（DC-57）：0.8-1.5份，
改性聚醚磷酸盐（Tego-655）：0.3-0.8份，
滑石粉：3-8份，
轻质碳酸钙：3-8份，
钛白粉：15-30份。
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