CN111925687A - 一种色彩优化的柔印环保接装纸水性油墨及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种色彩优化的柔印环保接装纸水性油墨及制备方法，含有以下重量百分比成分：丙烯酸树脂12%~18%；苯乙烯‑丙烯酸树脂20%~40%；改性颜料10%~22%；蜡乳液0.2%~1.0%；润湿剂0.3%~0.8%；流平剂0.6%~1.0%；消泡剂0.01%~0.1%；分散剂2%~2.5%；pH调节剂0.1%~1.0%；余量为水；改性颜料为十八烷基三甲基氯化铵改性的氧化铁黄或氧化铁红。本发明的一种色彩优化的柔印环保接装纸水性油墨具有良好的耐摩擦性能，在印刷物上的附着牢度高，能够适用于接装纸的柔印生产。此外，本发明的水性油墨使用纯水做溶剂，不含挥发性有机溶剂，油墨中VOCs总量低于5%，质量更加优异。

Description

一种色彩优化的柔印环保接装纸水性油墨及制备方法

技术领域

本发明涉及柔印水性油墨技术领域，尤其是，本发明涉及一种色彩优化的柔印环保接装纸水性油墨及制备方法。

背景技术

目前传统的接装纸印刷方式为溶剂型油墨凹版印刷，不仅存在卫生安全指标方面的隐患，同时，在生产过程中不可避免的要向大气中排放乙醇、乙酸乙酯、乙酸正丙酯等挥发性有机溶剂（即VOCs）。为了进一步提高烟用接装纸的安全性能，降低生产过程中的VOCs排放，需要寻求更加安全环保的生产方式。

水性油墨由水溶性树脂、有机颜料、食品级连结料等复合研磨加工而成。它的优势在于油墨中使用的溶剂不是有机溶剂而是水，油墨不含挥发性有机溶剂，大大减少了VOC（有机挥发物）的排放，从而减轻了大气污染，改善了印刷操作人员的环境，有利于职工健康。同时，它可以完全消除溶剂型油墨中有害物质，消除因包装商品的污染对人体的危害，改善了总体环境质量。此外，它不仅可以减少印刷品表面残留的毒性，使印刷设备清洗方便，而且可以降低由于静电和易燃溶剂引起的失火危险和隐患，因此水性油墨被称为新型的“绿色”印刷材料。

生态环境部最新发布的HJ317-2018《环境标志产品技术要求 凹印油墨和柔印油墨》中明确规定“挥发性有机化合物≤5%”，而现有的接装纸水性油墨中挥发性有机化合物含量多在10-30%之间。调研目前市售的柔印水性油墨，其中VOCs总量不超过5%的主要用于塑料薄膜及卡纸的印刷，将其直接应用于接装纸印刷生产，存在深色油墨摩擦易掉色问题，如水性黄墨和水性红墨。分析其原因，主要是因为市售水性油墨的附着牢度不够。因此，市售VOCs含量低于5%的柔印水性油墨不满足接装纸印刷生产需要，需要重新开发适合接装纸柔版印刷的水性油墨。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种色彩优化的柔印环保接装纸水性油墨及制备方法。

为解决上述问题，本发明采用如下技术方案：

一种色彩优化的柔印环保接装纸水性油墨，含有以下重量百分比成分：

丙烯酸树脂12%~18%；

苯乙烯-丙烯酸树脂20%~40%；

改性颜料 10%~22%，所述改性颜料为十八烷基三甲基氯化铵改性的氧化铁黄或氧化铁红；

蜡乳液 0.2%~1.0%；

润湿剂 0.3%~0.8%；

流平剂 0.6%~1.0%；

消泡剂 0.01%~0.1%；

分散剂 2%~2.5%；

pH调节剂 0.1%~1.0%；

余量为水。

优选地，所述改性颜料按以下方法制备：

向氧化铁黄或氧化铁红中加水，搅拌均匀形成颜料混合物；

向所述颜料混合物中加入十八烷基三甲基氯化铵，30℃~60℃下搅拌反应1.5h~2.5h，固液分离、烘干后得到所述改性颜料。

优选地，十八烷基三甲基氯化铵的加入量为氧化铁黄或氧化铁红质量的4%~8%。

优选地，所述润湿剂为迪高TEGO550或道康宁DC67。

优选地，所述流平剂为丙烯酸酯型流平剂。

优选地，所述蜡乳液含量为0.4%~0.6%，所述润湿剂含量为0.4%~0.6%，所述流平剂含量为0.7%~0.8%。。

优选地，所述pH调节剂为乙醇胺。

本发明还提供一种色彩优化的柔印环保接装纸水性油墨的制备方法，包括以下步骤：

将丙烯酸树脂、改性颜料加入到水中，搅拌均匀得到第一混合液；所述改性颜料为十八烷基三甲基氯化铵改性的氧化铁黄或氧化铁红；

将所述第一混合液研磨成油墨色浆；

向所述油墨色浆中加入蜡乳液、润湿剂、流平剂、消泡剂、分散剂，搅拌均匀得到第二混合液；

向所述第二混合液中加入苯乙烯-丙烯酸树脂及pH调节剂，搅拌均匀、过滤，即得水性油墨。

与现有技术相比，本发明的技术效果体现在：

本发明的一种色彩优化的柔印环保接装纸水性油墨能够适用于接装纸的柔印生产，由于在油墨体系中使用了十八烷基三甲基氯化铵改性的颜料，可增强颜料与丙烯酸树脂和苯乙烯-丙烯酸树脂间的相互作用力，进而使得油墨在干燥成膜后，提高颜料在印刷物上的附着牢度，显著增强深色油墨的耐摩擦性能。此外，本发明的水性油墨使用纯水做溶剂，不含挥发性有机溶剂，油墨中VOCs总量低于5%，质量更加优异。

本发明的一种色彩优化的柔印环保接装纸水性油墨的制备方法简单，易于操作控制。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供一种色彩优化的柔印环保接装纸水性油墨，含有以下重量百分比成分：丙烯酸树脂 12%~18%；苯乙烯-丙烯酸树脂 20%~40%；改性颜料 10%~22%；蜡乳液0.2%~1.0%；润湿剂 0.3%~0.8%；流平剂 0.6%~1.0%；消泡剂 0.01%~0.1%；分散剂 2%~2.5%；pH调节剂 0.1%~1.0%；余量为水。其中，改性颜料为十八烷基三甲基氯化铵改性的氧化铁黄或氧化铁红。

本实施例的一种色彩优化的柔印环保接装纸水性油墨细度≤25um，能够适用于接装纸的柔印生产，印刷的接装纸平整、不变形；且由于在油墨体系中使用了十八烷基三甲基氯化铵改性的颜料，相比于单纯的使用无机颜料氧化铁黄或氧化铁红，改性后的颜料与丙烯酸树脂和苯乙烯-丙烯酸树脂间具有更强的的相互作用力，进而使得油墨在干燥成膜后，提高颜料在印刷物上的附着牢度，可显著增强深色油墨的耐摩擦性能。另一方面，经过改性后的颜料可以在油墨体系中分散的更加均匀，利于油墨体系的稳定保存。此外，本发明的水性油墨使用纯水做溶剂，不含挥发性有机溶剂，油墨中VOCs总量低于5%，质量更加优异。

具体地，改性颜料可以按照以下方法制备：

（1）向氧化铁黄或氧化铁红中加水，搅拌均匀形成颜料混合物；颜料混合物中的氧化铁黄或氧化铁红的质量含量为1%~5%。

（2）向颜料混合物中加入十八烷基三甲基氯化铵，30℃~60℃下搅拌反应1.5h~2.5h，固液分离、烘干后得到改性颜料。其中，十八烷基三甲基氯化铵的加入量为氧化铁黄或氧化铁红质量的4%~8%。

本发明在油墨体系中添加适量的蜡乳液，也能进一步提高油墨的耐磨性能。这也是因为在成膜过程中蜡存在“漂浮效应”，易在表层形成一层“蜡膜”，保护墨层不被破坏，从而起到了耐摩擦的作用。但是，随着蜡乳液的添加量增加，油墨光泽度逐渐下降，因此，优选地，蜡乳液含量为0.4%~0.6%。

优选地，润湿剂为迪高TEGO550或道康宁DC67。润湿剂能够有效地降低水墨柔印环保接装纸水性油墨的表面张力，使油墨更容易在接装纸上润湿铺展，从而使油墨具有较高的光泽度及耐磨性能。润湿剂添加量较小吋，润湿剂起着降低水性油墨表面张力的作用，可以改善油墨流平性，提高膜层光泽度；但润湿剂添加量过高，润湿剂已经达到临界胶束浓度，反而影响油墨的润湿与流平效果，导致光泽度下降，优选地，润湿剂含量为0.4%~0.6%。

流平剂有助于空气释放、颜料分散，改善对纸张的润湿性，消除了表面张力的变化；干燥的墨脱表面张力达到均匀的、较低的水平，在油墨中溶剂的挥发过程不会显著变化，达到最佳流平性，墨膜表面光滑，减少摩擦阻力，能有效提高油墨的光泽度、耐磨性能。流平剂添加量较少时，墨膜表面能尽快达到表面张力均匀化，获得光滑平整的墨膜；但当流平剂加入量过多，油墨又可能在印刷过程中产生流挂现象，流挂现象会使印品上留下油墨流动的痕迹，或者造成墨层的厚薄不匀，流平性变差。优选地，流平剂含量为0.7%~0.8%，流平剂为丙烯酸酯型流平剂。

为了在颜料表面形成厚度均匀的稳定层，需要加入足够的分散剂才能达到稳定的分散效果。本发明实施例选用有机硅类分散剂，选择添加2%~2.5%左右的分散剂作为水墨柔印环保接装纸水性油墨的分散剂，油墨的细度满足要求。

水性油墨常用的树脂连接料在纯水中溶解性一般，在碱性环境中溶解性较好，需要使用pH调节剂来调整油墨体系的pH值。优选地，pH调节剂为乙醇胺。将油墨体系pH值调至8.0-9.5，此时，油墨具有良好的流动性，油墨粘度维持在较高水平，适合印刷需要。使用乙醇胺作为pH调节剂，得到的油墨无刺激性气味，印刷的接装纸样张也无异味，满足柔印环保接装纸水性油墨要求。

本发明实施例还提供一种色彩优化的柔印环保接装纸水性油墨的制备方法，包括以下步骤：

（1）将丙烯酸树脂、改性颜料加入到水中，搅拌均匀得到第一混合液；

（2）将第一混合液研磨成油墨色浆；

（3）向油墨色浆中加入蜡乳液、润湿剂、流平剂、消泡剂、分散剂，搅拌均匀得到第二混合液；

（4）向第二混合液中加入苯乙烯-丙烯酸树脂及pH调节剂，搅拌均匀、过滤，即得水性油墨。

以下结合具体实施例做进一步说明。

实施例1

本发明实施例1提供一种色彩优化的柔印环保接装纸水性黄墨及制备方法。

一种色彩优化的柔印环保接装纸水性黄墨，含有以下重量百分比成分：丙烯酸树脂12%；苯乙烯-丙烯酸树脂35%；改性氧化铁黄 10%；蜡乳液 0.6%；迪高TEGO550 0.6%；流平剂 0.8%；消泡剂 0.02%；分散剂 2.5%；pH调节剂 0.3%；余量为水。

改性氧化铁黄按照以下方法制备：向10g氧化铁黄中加入500mL蒸馏水，搅拌均匀，搅拌下加入0.4g十八烷基三甲基氯化铵，水浴加热至40℃，并在此条件下继续搅拌反应2h，之后离心、干燥获得十八烷基三甲基氯化铵改性的氧化铁黄。

一种色彩优化的柔印环保接装纸水性黄墨的制备方法，包括以下步骤：

（1）将上述配比的丙烯酸树脂、改性氧化铁黄加入到水中，在高速叶轮搅拌机中搅拌30min，搅拌均匀得到第一混合液；

（2）将第一混合液在研磨机中研磨350min得到油墨色浆；

（3）向油墨色浆中加入上述配比的蜡乳液、迪高TEGO550、流平剂、消泡剂、分散剂，搅拌30min，搅拌均匀得到第二混合液；

（4）向第二混合液中加入上述配比的苯乙烯-丙烯酸树脂及pH调节剂，搅拌均匀、过滤，即得水性黄墨。

实施例2

本发明实施例2提供一种色彩优化的柔印环保接装纸水性黄墨及制备方法。

一种色彩优化的柔印环保接装纸水性黄墨，含有以下重量百分比成分：丙烯酸树脂17%；苯乙烯-丙烯酸树脂40%；改性氧化铁黄 20%；蜡乳液 0.6%；迪高TEGO550 0.4%；流平剂 0.7%；消泡剂 0.08%；分散剂 2.5%；pH调节剂 0.5%；余量为水。

改性氧化铁黄按照以下方法制备：向20g氧化铁黄中加入500mL蒸馏水，搅拌均匀，搅拌下加入1.4g十八烷基三甲基氯化铵，水浴加热至50℃，并在此条件下继续搅拌反应2h，之后离心、干燥获得十八烷基三甲基氯化铵改性的氧化铁黄。

一种色彩优化的柔印环保接装纸水性黄墨的制备方法，包括以下步骤：

（1）将上述配比的丙烯酸树脂、改性氧化铁黄加入到水中，在高速叶轮搅拌机中搅拌30min，搅拌均匀得到第一混合液；

（2）将第一混合液在研磨机中研磨350min得到油墨色浆；

（3）向油墨色浆中加入上述配比的蜡乳液、迪高TEGO550、流平剂、消泡剂、分散剂，搅拌30min，搅拌均匀得到第二混合液；

（4）向第二混合液中加入上述配比的苯乙烯-丙烯酸树脂及pH调节剂，搅拌均匀、过滤，即得水性黄墨。

实施例3

本发明实施例3提供一种色彩优化的柔印环保接装纸水性红墨及制备方法。

一种色彩优化的柔印环保接装纸水性红墨，含有以下重量百分比成分：丙烯酸树脂 16%；苯乙烯-丙烯酸树脂38%；改性氧化铁红 10%；蜡乳液 0.4%；道康宁DC67 0.8%；流平剂 0.7%；消泡剂 0.1%；分散剂 2.5%；pH调节剂 1.0%；余量为水。

改性氧化铁红按照以下方法制备：向15g氧化铁红中加入500mL蒸馏水，搅拌均匀，搅拌下加入0.75g十八烷基三甲基氯化铵，水浴加热至60℃，并在此条件下继续搅拌反应2.5h，之后离心、干燥获得十八烷基三甲基氯化铵改性的氧化铁红。

一种色彩优化的柔印环保接装纸水性红墨的制备方法，包括以下步骤：

（1）将上述配比的丙烯酸树脂、改性氧化铁红加入到水中，在高速叶轮搅拌机中搅拌30min，搅拌均匀得到第一混合液；

（2）将第一混合液在研磨机中研磨360min得到油墨色浆；

（3）向油墨色浆中加入上述配比的蜡乳液、道康宁DC67、流平剂、消泡剂、分散剂，搅拌30min，搅拌均匀得到第二混合液；

（4）向第二混合液中加入上述配比的苯乙烯-丙烯酸树脂及pH调节剂，搅拌均匀、过滤，即得水性红墨。

实施例4

本发明实施例4提供一种色彩优化的柔印环保接装纸水性红墨及制备方法。

一种色彩优化的柔印环保接装纸水性红墨，含有以下重量百分比成分：丙烯酸树脂 18%；苯乙烯-丙烯酸树脂25%；改性氧化铁红22%；蜡乳液 1.0%；迪高TEGO550 0.5%；流平剂 0.7%；消泡剂 0.01%；分散剂 2.0%；pH调节剂 0.5%；余量为水。

改性氧化铁红按照以下方法制备：向10g氧化铁红中加入500mL蒸馏水，搅拌均匀，搅拌下加入0.7g十八烷基三甲基氯化铵，水浴加热至30℃，并在此条件下继续搅拌反应1.5h，之后离心、干燥获得十八烷基三甲基氯化铵改性的氧化铁红。

一种色彩优化的柔印环保接装纸水性红墨的制备方法，包括以下步骤：

（1）将上述配比的丙烯酸树脂、改性氧化铁红加入到水中，在高速叶轮搅拌机中搅拌30min，搅拌均匀得到第一混合液；

（2）将第一混合液在研磨机中研磨300min得到油墨色浆；

（3）向油墨色浆中加入上述配比的蜡乳液、迪高TEGO550、流平剂、消泡剂、分散剂，搅拌30min，搅拌均匀得到第二混合液；

（4）向第二混合液中加入上述配比的苯乙烯-丙烯酸树脂及pH调节剂，搅拌均匀、过滤，即得水性红墨。

对比例1

其与实施例1相比，区别在于油墨配方中使用不经改性的氧化铁黄。

对比例2

其与实施例2相比，区别在于油墨配方中使用不经改性的氧化铁黄。

对比例3

其与实施例3相比，区别在于油墨配方中使用不经改性的氧化铁红。

对本发明实施例1~实施例3及对比例1~对比例3制备的水性油墨进行褪色、耐摩擦性能测试，褪色测试条件为：油墨干燥固化后在1000mL超纯水（50℃）放置2h，与空白液相比；耐摩擦测试条件为：油墨干燥固化后，印刷品正面与背面按照一定力度摩擦10次，观察脱墨掉色情况，结果如表1所示。

从表1中看到，与使用不经改性的无机颜料相比，经过十八烷基三甲基氯化铵改性后，可有效提高深色油墨的附着牢度，使其在较高温度的水中浸泡不褪色，且多次摩擦也无明显掉色情况发生。

参考GB/T 23986-2009《色漆和清漆 挥发性有机化合物(VOC)含量的测定 气相色谱法》附录B-气相色谱测试条件和GB/T 26395-2011《水性烟包凹印油墨》附录B-水性烟包凹印油墨挥发性有机化合物的最大含量的测定，对本发明实施例1~实施例3制备的水性油墨进行挥发性有机化合物(VOC)含量测定，测定条件如下：

使用Agilent G1888-7890A/5975C顶空-气相色谱/质谱联用仪相关参数如下：

静态顶空仪，仪器条件如下：顶空瓶，20mL；样品环，3.0mL；样品平衡温度，80ºC；样品环温度，160ºC；传输线温度，180ºC；样品平衡时间，45.0min；样品瓶加压压力，138kPa；加压时间，0.20min；充气时间，0.20min；样品环平衡时间，0.05 min；进样时间，1.0min。

气相色谱仪，仪器条件如下：VOC专用毛细管柱（VOCOL柱或等效柱），规格为[60m（长度）×0.32mm（内径）×1.8 mm（膜厚）]；载气：氦气（He），恒流模式，流量2.0mL/min；进样口温度：180ºC；分流比：20:1；程序升温：40 ºC，保持2min，以4ºC/min的速率升温至200ºC，保持10min。

质谱仪，仪器条件如下：辅助接口温度：220 ºC；电离方式：电子轰击源（EI）；离子源温度：23ºC；电离能量：70eV；四极杆温度：150ºC；全扫描监测模式，扫描范围29amu～350amu；选择离子监测模式，定性、定量的离子同YC207-2014标准规定。

测定的挥发性有机化合物（VOC）包括甲醇、乙醇、异丙醇、丙酮、正丙醇、丁酮、乙酸乙酯、乙酸异丙酯、正丁醇、苯、丙二醇甲醚、乙酸正丙酯、2-乙氧基乙醇、4-甲基-2-戊酮、丙二醇乙醚、甲苯、乙酸正丁酯、乙苯、二甲苯、苯乙烯、2-乙氧基乙基乙酸酯、环己酮、丁二酸二甲酯、戊二酸二甲酯、己二酸二甲酯。测定结果如表2所示。

从表2看到，本发明制备的水性油墨的VOCs总量均低于5%，质量更加优异。

本发明不局限于上述具体的实施方式，本发明可以有各种更改和变化。凡是依据本发明的技术实质对以上实施方式所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种色彩优化的柔印环保接装纸水性油墨，其特征在于，含有以下重量百分比成分：

丙烯酸树脂 12%~18%；

苯乙烯-丙烯酸树脂 20%~40%；

改性颜料 10%~22%，所述改性颜料为十八烷基三甲基氯化铵改性的氧化铁黄或氧化铁红；

蜡乳液 0.2%~1.0%；

润湿剂 0.3%~0.8%；

流平剂 0.6%~1.0%；

消泡剂 0.01%~0.1%；

分散剂 2%~2.5%；

pH调节剂 0.1%~1.0%；

余量为水。

2.根据权利要求1所述的一种色彩优化的柔印环保接装纸水性油墨，其特征在于，所述改性颜料按以下方法制备：

向氧化铁黄或氧化铁红中加水，搅拌均匀形成颜料混合物；

向所述颜料混合物中加入十八烷基三甲基氯化铵，30℃~60℃下搅拌反应1.5h~2.5h，固液分离、烘干后得到所述改性颜料。

3.根据权利要求2所述的一种色彩优化的柔印环保接装纸水性油墨，其特征在于，十八烷基三甲基氯化铵的加入量为氧化铁黄或氧化铁红质量的4%~8%。

4.根据权利要求3所述的一种色彩优化的柔印环保接装纸水性油墨，其特征在于，所述润湿剂为迪高TEGO550或道康宁DC67。

5.根据权利要求3所述的一种色彩优化的柔印环保接装纸水性油墨，其特征在于，所述流平剂为丙烯酸酯型流平剂。

6.根据权利要求3所述的一种色彩优化的柔印环保接装纸水性油墨，其特征在于，所述蜡乳液含量为0.4%~0.6%，所述润湿剂含量为0.4%~0.6%，所述流平剂含量为0.7%~0.8%。

7.根据权利要求3所述的一种色彩优化的柔印环保接装纸水性油墨，其特征在于，所述pH调节剂为乙醇胺。

8.一种色彩优化的柔印环保接装纸水性油墨的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

将丙烯酸树脂、改性颜料加入到水中，搅拌均匀得到第一混合液；所述改性颜料为十八烷基三甲基氯化铵改性的氧化铁黄或氧化铁红；

将所述第一混合液研磨成油墨色浆；

向所述油墨色浆中加入蜡乳液、润湿剂、流平剂、消泡剂、分散剂，搅拌均匀得到第二混合液；

向所述第二混合液中加入苯乙烯-丙烯酸树脂及pH调节剂，搅拌均匀、过滤，即得水性油墨。