CN111978787A - 一种适用于烟用接装纸印刷的水性油墨 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的一种适用于烟用接装纸印刷的水性油墨。该水性油墨包含水和改性丙烯酸树脂；其中，所述改性丙烯酸树脂的合成单体包含TBCHA和羟基丙烯酸。本申请的水性油墨包含的改性丙烯酸树脂的合成单体含有TBCHA和羟基丙烯酸，提高了涂膜具有较高的耐水性和耐醇性能，提高了在烟用接装纸印刷的适用性。
Description
技术领域
本发明涉及油墨的技术领域，具体涉及一种适用于烟用接装纸印刷的水性油墨。
背景技术
随着国标YC 171- 2009的提出，对烟用接装纸的VOC及重金属含量有了更高的要求，2010年10月8日，国际烟草控制政策评估项日(ITC)的组织在一个控烟会议上公布了一份科研报告，数据显示13个中国国产卷烟品牌检测出含有重金属，其含量与加拿大产香烟相比，最高超出三倍以上。因此，就提出了对烟用接装纸油墨再改进为无毒不燃的水性油墨。
水性油墨作为环保型油墨成为行业发展的方向，初期的水性墨是以松香酸胺盐为主要连接料而制作成的，该连接料在水介质中存放不稳定，因此使油墨在存放中易失光、变稀、干性变慢、抗水性不良，易造成纸张收缩等弊端。这些弊端使我国印刷受到了限制，不得不采用高价进口的高档水性油墨，无形中增加了印刷成本，限制了我国印刷业的发展。
随着人们环保要求的日益提高，水性油墨的迫切需求也势在必行。水性油墨主要是以水为溶剂经科学加工而成，水性油墨与其他印刷油墨相比，由于不含挥发性有毒有机溶剂，故在印刷过程中对印刷机操作人员的健康无不良影响，水性油墨的最大特点是减少了VOC(挥发物)向大气中的排放，从而防止了大气污染，改善了印刷作业环境，它可以完全消除溶剂型油墨中某些有毒物质对人体的危害和对包装商品的污染，改善总体环境质量。特别适宜于食品、药品等卫生条件要求严格的包装印刷产品。由于水墨具有不易燃的特点，还可消除印刷车间内易燃易爆的隐患，有利于安全生产。还可以减少印刷表面残留的毒性，而且清洗印刷设备方便。
现有技术的水性油墨的有机溶剂通常都含有醇类。例如，中国专利CN 103146258A公开了一种烟用接装纸专用水性油墨，其包括纯丙烯酸树脂、颜料、填料、消泡剂、气相二氧化硅、表面活性剂、润湿分散剂、水、酒精。
以上现有技术中，水性油墨的溶剂中加入有酒精。虽然以乙醇为代表的有机溶剂相比于苯类等有机溶剂具有较高的环保性。但是，醇类溶剂会带来油墨涂膜耐水性和耐醇性能的降低，同时也增加了生产成本。
发明内容
为解决上述问题，本申请提供一种适用于烟用接装纸印刷的水性油墨，该水性油墨的涂膜具有较高的耐水性和耐醇性能。
本申请的适用于烟用接装纸印刷的水性油墨，包含水和改性丙烯酸树脂；其中，所述改性丙烯酸树脂的合成单体包含TBCHA和羟基丙烯酸。
此处，TBCHA系4-叔丁基环己基丙烯酸酯，其分子结构式为： 
。其CAS号为84100-23-2。
此处，羟基丙烯酸的分子结构通式为：
，其中，R2为烷基，R1OH
为烷基醇基，R1OH可以是端羟基或者非端羟基。羟基丙烯酸的熟悉实例有丙烯酸羟乙酯等。
本申请的改性丙烯酸树脂单体所含有的羟基丙烯酸和TBCHA在功能上存在相互支持或相互作用，具体为：羟基丙烯酸所含有的羟基为固化成膜提供化学交联的基团反应位点。改性丙烯酸树脂单体所含有的TBCHA具有的 4-叔丁基环己基的碳原子较多，能够增加丙烯酸聚合物的疏水性。改性丙烯酸树脂在固化成膜的过程中，以二个线性丙烯酸聚合物为例，羟基丙烯酸所提供的羟基逐渐迁移到线性丙烯酸聚合物（实际上在未干燥固化之前，丙烯酸树脂中的丙烯酸聚合物基本上是线性丙烯酸聚合物，不是处于三维网状的，这个可以通过在树脂合成过程中控制阻碍交联的pH因素来达到）分子主链相对的一侧而发生交联，4-叔丁基环己基较大的空间位阻性，无法排布在羟基在线性丙烯酸聚合物分子主链的同侧，逐渐排布在线性丙烯酸聚合物分子主链的异侧，按照此趋势排布的线性最终较多地迁移到固化膜的表面，以形成一疏水层。由于疏水层的阻隔，提高了固化膜较高的耐水性。在固化膜中难以避免地残留无法参与交联的羟基，这些羟基赋予改性丙烯酸树脂的必要的水溶性。
此外，改性丙烯酸树脂单体所含有的TBCHA能够降低丙烯酸树脂在确保高固含量的同时有效降低粘度，其增加粘度的原因是，TBCHA所含有4-叔丁基环己基的较大的空间位置，其能使得未固化的丙烯酸聚合物分子主链以足够的柔性。现有技术中，避免了现有技术中为降低粘度添加醇溶剂，因为添加醇溶剂会助溶解或分散丙烯酸树脂从而降低粘度。添加醇溶剂对固化膜的损害作用具体如下：未固化的丙烯酸聚合物丙烯酸较容易地与醇分子形成分子间氢键。虽然水较醇溶剂理论上更容易地与羟基丙烯酸的残留的羟基形成分子间氢键作用，但醇溶剂较水更容易地与羟基丙烯酸基团的分子相容性更高，即更容易地羟基丙烯酸基团靠近而形成分子间氢键。该分子间氢键会降低羟基丙烯酸基团上的羟基电子云密度，从而降低了未固化的丙烯酸聚合物丙烯酸的羟基丙烯酸基团之间的交联反应活性，导致固化膜的交联密度下降，固化膜的耐水性降低。因而，本申请避免添加醇溶剂则正好提高了固化膜的耐水性。另一方面，在该分子间氢键作用下，醇分子被“囚笼”在固化膜内部，无法受热挥发出去。这些醇分子增加了固化膜的亲醇性，降低了固化膜的耐醇性。
合成改性丙烯酸树脂的工艺可采用公知的方式，本申请的实施效果不依赖于除了TBCHA的单体含量因素之外的其它因素（例如引发体系、反应溶剂体系、反应加料工艺、反应温度和反应时间等）的合成工艺条件的影响。例如，改性丙烯酸树脂的合成方式可参考日本专利文献JPH11344805 A中关于感光树脂的合成的相关记载，或者地参考期刊“Synthesisof high- solid, low-viscosity hydroxyl acrylic resin modified with TBCHA，Journal of Saudi Chemical Society 2019”中关于羟基丙烯酸树脂的合成的记载。
本申请中，TBCHA的含量为0.5～8wt%，以所述改性丙烯酸树脂的合成单体的质量为100wt%计。若TBCHA的含量过低，改性丙烯酸树脂的粘度过高，若TBCHA的含量过高，粘度过低。
本申请的羟基丙烯酸的含量较佳地为5～20wt%，以改性丙烯酸树脂的合成单体的质量为100wt%计。若该含量过高会导致丙烯酸固化膜中未交联的羟基过多，降低固化膜的耐醇性；若该含量过低，则导致形成丙烯酸固化膜的交联反应不充分，固化膜的交联度过低，降低耐水性。
容易联想的是，改性丙烯酸单体中其它的单体可为常规的单体，例如甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸。
作为一个较佳的实施方案，本申请的水性油墨，按照质量份可以包含30～40份水、30～40份改性丙烯酸树脂、15～30份颜料、5～10 份高岭土、0.2～2 份慢干剂。
上述，慢干剂的作用是避免水性油墨过快干燥，从而影响施工。慢干剂可使用公知或现有的形式，例如为乙醇胺等。
本申请按照质量份还可包含0.1～1份消泡剂。消泡剂为本领域公知的，于此略述。
本申请的水性油墨，按照质量份还包含0.2～2份助剂。
此处，所述助剂为分散剂、润湿剂、流平剂、蜡乳液、pH调节剂中的至少一种。
上述，颜料为二氧化钛、氧化铁黄、氧化铁红、植物炭黑中的至少一种，或者其它形式。
已为本领域技术人员所公知的是，本申请的水性油墨的制作方法的工艺没有过多限制，例如可以将各原料组分采用例如剪切搅拌机分散均匀即可。制作工艺不会损害本申请的实施效果。
本申请的水性油墨包含的改性丙烯酸树脂的合成单体含有TBCHA和羟基丙烯酸，提高了涂膜具有较高的耐水性和耐醇性能，提高了在烟用接装纸印刷的适用性。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
实施例1
本实施例的水性油墨按照质量份包含30份水、30份改性丙烯酸树脂、15份颜料、5 份高岭土、0.2份慢干剂、0.1份消泡剂、0.2份pH调节剂。其中，改性丙烯酸树脂改性丙烯酸树脂的合成单体包含0.5wt% TBCHA和5wt%羟基丙烯酸。
实施例2
本实施例的水性油墨按照质量份包含40份水、40份改性丙烯酸树脂、30份颜料、10 份高岭土、2 份慢干剂、1份消泡剂、2份pH调节剂。其中，改性丙烯酸树脂改性丙烯酸树脂的合成单体包含8wt% TBCHA和20wt%羟基丙烯酸。
实施例3
本实施例的水性油墨按照质量份包含35份水、35份改性丙烯酸树脂、23份颜料、8 份高岭土、1.1 份慢干剂、0.5份消泡剂、1.1份pH调节剂。其中，改性丙烯酸树脂改性丙烯酸树脂的合成单体包含4wt% TBCHA和12wt%羟基丙烯酸。
实施例4
本实施例的水性油墨按照质量份包含35份水、35份改性丙烯酸树脂、23份颜料、8 份高岭土、1.1 份慢干剂、0.5份消泡剂、1.1份pH调节剂。其中，改性丙烯酸树脂改性丙烯酸树脂的合成单体包含0.5wt% TBCHA和5wt%羟基丙烯酸。
实施例5
本实施例的水性油墨按照质量份包含35份水、35份改性丙烯酸树脂、23份颜料、8 份高岭土、1.1 份慢干剂、0.5份消泡剂、1.1份pH调节剂。其中，改性丙烯酸树脂改性丙烯酸树脂的合成单体包含8wt% TBCHA和20wt%羟基丙烯酸。
对比例
不添加TBCHA，其它同实施例3。
评价：
1.耐水性
将印刷后的烟用接装纸（油墨在40℃烘箱中烘干）在学振形摩擦染色坚牢度试验机(产品型号为Gakushin JIS084，天津尼科斯测试技术有限公司)，使用经水润湿后的棉抄，实施施25次的摩擦实验，依循下列基准来判定。
○：未产生对棉抄之色移
△：观察到部分色移
×：完全地色移，印刷面的色彩脱落。
2.耐醇性
将印刷后的烟用接装纸（油墨在40℃烘箱中烘干）在学振形摩擦染色坚牢度试验机(产品型号为Gakushin JIS084，天津尼科斯测试技术有限公司)，使用经乙醇湿后的棉抄，实施施25次的摩擦实验，依循下列基准来判定。
○：未产生对棉抄之色移
△：观察到部分色移
×：完全地色移，印刷面的色彩脱落。
将上述表格可以看出，本申请的水性油墨的耐水性、耐醇性明显优于对比例，由此说明本申请中添加TBCHA能充分提高固化膜的耐醇性、耐水性。
本领域的技术人员能够理解，尽管在此的一些实施例包括其他实施例中所包括的某些特征而不是其他特征，但是不同的实施例的特征的组合意味着处于本申请的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在权利要求书中，所要求的保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。
本领域普通技术人员可以理解：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制，尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换，而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请权利要求所限定的范围。
Claims (8)
1.一种适用于烟用接装纸印刷的水性油墨，其特征在于，包含水和改性丙烯酸树脂；其中，所述改性丙烯酸树脂的合成单体包含TBCHA和羟基丙烯酸。
2.根据权利要求1所述的水性油墨，其特征在于，所述TBCHA的含量为0.5～8wt%，以所述改性丙烯酸树脂的合成单体的质量为100wt%计。
3.根据权利要求1所述的水性油墨，其特征在于，所述羟基丙烯酸的含量为5～20wt%，以所述改性丙烯酸树脂的合成单体的质量为100wt%计。
4.根据权利要求1所述的水性油墨，其特征在于，按照质量份包含30～40份水、30～40份改性丙烯酸树脂、15～30份颜料、5～10 份高岭土、0.2～2 份慢干剂。
5.根据权利要求1所述的水性油墨，其特征在于，按照质量份还包含0.1～1份消泡剂。
6.根据权利要求1所述的水性油墨，其特征在于，按照质量份还包含0.2～2份助剂。
7.根据权利要求4所述的水性油墨，其特征在于，所述助剂为分散剂、润湿剂、流平剂、蜡乳液、pH调节剂中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的水性油墨，其特征在于，所述颜料为二氧化钛、氧化铁黄、氧化铁红、植物炭黑中的至少一种。
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| CN202010730481.7A CN111978787A (zh) | 2020-07-27 | 2020-07-27 | 一种适用于烟用接装纸印刷的水性油墨 |
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Citations (2)
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| CN103387637A (zh) * | 2013-08-06 | 2013-11-13 | 江苏泰格油墨有限公司 | 一种水溶性自交联丙烯酸树脂组合物及其制备方法 |
| CN107118614A (zh) * | 2017-06-22 | 2017-09-01 | 汕头市瑞宇科技有限公司 | 一种环保型水性油墨及其制备方法 |
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