CN117844297A - 一种水性印刷油墨及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水性印刷油墨及其制备方法，包括以下组份：纯净水20%‑35%、无水乙醇和去离子水混合液4%‑7%、AK201分散剂1%‑2%、P16 40%‑50%、环氧树脂4%‑7%、吸附树脂0.4%‑0.7%，色粉7%‑9%、聚乙烯蜡粉0.9%‑1%、无水乙醇14%‑17%、异丙醇5%‑7%、50%浓度的PC‑510 0.2%‑0.4%，消泡剂0.01%‑0.02%、增稠剂2%‑4%，以上百分比为重量百分比（P16为水性丙烯酸树脂液），本发明一种水性印刷油墨及其制备方法，通过试验不同比例含量的无水乙醇和异丙醇的混合物，能够提高对油墨制作过程中的颗粒物的溶解性，使得油墨更加耐高温且粘性更强，同时通过试验不同比例含量的P16、环氧树脂和吸附树脂，能够进一步对油墨制作具有良好的涂覆性能，并且使得油墨具有吸附毒性和异味的效果。
Description
技术领域
本发明涉及印刷油墨加工领域，特别涉及一种水性印刷油墨及其制备方法。
背景技术
水性油墨简称为水墨，它主要由水溶性树脂、有机颜料、溶剂及相关助剂经复合研磨加工而成，水性油墨特别适用于烟、酒、食品、饮料、药品、儿童玩具等卫生条件要求严格的包装印刷产品。水性油墨以水(45-50％)为溶剂，VOC含量极低，对环境污染小；溶剂型油墨以有机溶剂(甲苯、二甲苯、工业酒精等)为溶剂。在软包装行业，由于溶剂型油墨均采用挥发性干燥为主的方式，溶剂的沸点越低，就越易挥发并释放出有毒气体污染环境，在印刷完成后其表面也有残留的有毒物质，而水性油墨使用的溶剂是水和从VOC名单中排除的乙醇等，可以大大降低VOC的排放。
根据中国已授权专利CN105733359B，具体涉及一种水性凹版印刷油墨及其制备方法，其中，该水性凹版印刷油墨包括调墨油组分和暖红原墨组分，本发明的水性凹版印刷油墨适合烟包印刷要求，印刷速度高、流平效果佳、转移干净、洗版性好。
根据中国已授权专利CN101125977B，公开了一种水性柔版印刷油墨，其包括以下组分及含量：丙烯酸树脂乳液37％-47.2％，水性丙烯酸色浆40％-50％，消泡剂0.1％-0.3％，水性蜡浆0.2％-2.0％，异丙醇2％-8％，乙二醇10％-30％，乙醇胺0.5％-1％，余量为水，以上百分比为重量百分比，，本发明水性柔版印刷油墨环保无毒、使用安全性好、性能稳定、对铜版纸印刷适应性好、可连续印刷不糊版、印迹清晰、生产成本低廉。
目前水性油墨在进行制作时，会使用一定浓度的无水乙醇或异丙醇，通过无水乙醇或异丙醇的溶解性，它可以帮助一些困难溶解的物质溶解，并且在一些化学反应中起到催化剂或溶剂的作用，从而制作的油墨细度和粘性更好，但是无水乙醇或异丙醇在单独使用时都具有强烈的气味和刺激性，会对皮肤、眼睛和呼吸系统产生刺激作用，并且容易对环境造成破坏。
发明内容
本发明的目的在于提供一种水性印刷油墨及其制备方法，以解决上述背景技术中提出无水乙醇或异丙醇在使用时都具有强烈的气味和刺激性，可能对皮肤、眼睛和呼吸系统产生刺激作用，会对环境造成破坏的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种水性印刷油墨，包括以下组份：纯净水20%-35%、无水乙醇和去离子水混合液4%-7%、AK201分散剂1%-2%、P16 40%-50%、环氧树脂4%-7%、吸附树脂0.4%-0.7%，色粉7%-9%、聚乙烯蜡粉0.9%-1%、无水乙醇14%-17%、异丙醇5%-7%、50%浓度的PC-510 0.2%-0.4%，消泡剂0.01%-0.02%、增稠剂2%-4%，以上百分比为重量百分比（P16为水性丙烯酸树脂液）。
作为本发明的一种优选技术方案，其制作步骤如下：
（1）：将水性丙烯酸树脂液、环氧树脂加入反应釜中以400～600转/分钟搅拌，随后加入预先混合均匀的无水乙醇和去离子水混合液稀释，并采用水浴加热至30～40度，以800～1200转/分钟的速度搅拌，再依次加入纯净水和AK201分散剂，于400～600转/分钟搅拌，继续搅拌10分钟，充分混合后得到试剂A；
（2）：准备色粉和聚乙烯蜡粉，用配有冷却装置的卧式研磨机进行分开研磨，研磨过程中进料速度控制在3～5千克/分钟，研磨机转速大于1000转/分钟，研磨机内物料温度控制在35度以下，研磨细度小于等于10微米，然后再进行合并搅拌0.5～1.5小时，充分混合后得到试剂B；
（3）：将水性丙烯酸树脂液加入反应釜中以400～600转/分钟搅拌，之后依次加入纯净水、50%浓度的PC-510，并以800～1000转/分钟继续搅拌20分钟，再向溶液的内部添加消泡剂，于大于1000转/分钟下继续搅拌10分钟，最后加入预先混合均匀的无水乙醇、异丙醇，充分混合后得到试剂C；
（4）：最后通过将A、B、C和2%的水性交联剂以400～600转/分钟进行混合搅拌，最后加入增稠剂调节粘度至25～35Pa.s，得到水性印刷油墨。
作为本发明的一种优选技术方案，所述色粉采用天然颜料和粉末基材制成。
作为本发明的一种优选技术方案，所述水性丙烯酸树脂液采用如下组成成分：苯乙烯15～20份、甲基丙烯酸甲酯15～20份、甲基丙烯酸10～12份、反应型乳化剂SR-10 5-8份、丙烯酰胺1-2份，消泡剂0.1份、防腐剂0.01份、增稠剂0.6份以及纯净水8-12份。
作为本发明的一种优选技术方案，所述消泡剂为矿物油类消泡剂或有机硅类消泡剂。
作为本发明的一种优选技术方案，所述增稠剂为聚氨酯类增稠剂、聚丙烯酸类增稠剂、聚丙烯酸酯类增稠剂中的一种或两种以上任意比例的混合物。
作为本发明的一种优选技术方案，所述水性交联剂为丙烯酰胺、双丙酮丙烯酰胺、聚氨酯乳液、丁基橡胶乳液中的一种或两种以上任意比例的混合物。
作为本发明的一种优选技术方案，所述吸附树脂为多孔性聚合物吸附树脂，所述多孔性聚合物吸附树脂为丙烯酸酯树脂、苯乙烯/二乙烯苯共聚物的其中一种。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明通过试验不同比例含量的无水乙醇和异丙醇的混合物，不仅能够使得印刷油墨的干燥效果更快更好，还能够提高对油墨制作过程中的颗粒物的溶解性，使得油墨更加耐高温且粘性更强，同时通过试验不同比例含量的P16、环氧树脂和吸附树脂，能够进一步对油墨制作具有良好的涂覆性能，并且使得油墨具有吸附毒性和异味的效果，同时通过加入一定比例的聚乙烯蜡粉，使得该印刷油墨可以印刷在聚乙烯、聚丙烯薄膜，并且环保，使得印刷品无气味。
附图说明
图1为本发明的印刷油墨制作流程图；
图2为本发明的细胞毒性测试试验图：
a为对比例二细胞毒性测试实验图；
b为实施例一细胞毒性测试实验图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1和图2，本发明所述的一种水性印刷油墨，包括以下组份：纯净水20%-35%、无水乙醇和去离子水混合液4%-7%、AK201分散剂1%-2%、P16 40%-50%、环氧树脂4%-7%、吸附树脂0.4%-0.7%，色粉7%-9%、聚乙烯蜡粉0.9%-1%、无水乙醇14%-17%、异丙醇5%-7%、50%浓度的PC-510 0.2%-0.4%，消泡剂0.01%-0.02%、增稠剂2%-4%，以上百分比为重量百分比（P16为水性丙烯酸树脂液）。
本发明一些具体实施例中，所述色粉采用天然颜料和粉末基材经过高温加热注塑后，并研磨形成的粉状颗粒，且粉末颗粒大小为120目。
本发明一些具体实施例中，所述水性丙烯酸树脂液采用如下组成成分：苯乙烯15～20份、甲基丙烯酸甲酯15～20份、甲基丙烯酸10～12份、反应型乳化剂SR-10 5-8份、丙烯酰胺1-2份，消泡剂0.1份、防腐剂0.01份、增稠剂0.6份以及纯净水8-12份。
本发明一些具体实施例中，所述AK201分散剂的品牌为 AOKAI ，其详细名称为AK201防浮色发花分散剂。
本发明一些具体实施例中，所述50%浓度的PC-510材料为PC/ABS合金料品牌奇美，PC-510是一种无卤阻燃材料。
本发明一些具体实施例中，所述消泡剂为矿物油类消泡剂或有机硅类消泡剂，而有机硅类消泡剂具有较好的化学稳定性，在酸碱环境及其他化学物质存在的条件下，仍能保持其抗泡性能，对于其他类别的消泡剂在水性油墨制备上，该消泡剂消泡效果更好。
本发明一些具体实施例中，所述增稠剂为聚氨酯类增稠剂、聚丙烯酸类增稠剂、聚丙烯酸酯类增稠剂中的一种或两种以上任意比例的混合物，从而可以帮助悬浮固体颗粒均匀分散并防止沉淀，从而提高悬浮性和长期稳定性，还可以控制流体的粘度和流变特性，使其适应不同的工艺要求，对于其他类别的增稠剂在水性油墨制备上，该增稠剂对流体的粘度控制效果更好。
本发明一些具体实施例中，所述水性交联剂为丙烯酰胺、双丙酮丙烯酰胺、聚氨酯乳液、丁基橡胶乳液中的一种或两种以上任意比例的混合物，在胶粘剂中能够提供额外的黏附力，从而增强胶粘剂的粘结性能，有助于提高胶粘剂在各种基材上的附着力和持久性，对于其他类别的水性交联剂在水性油墨制备上，该水性交联剂粘结性能更好。
本发明一些具体实施例中，所述吸附树脂为多孔性聚合物吸附树脂，多孔性聚合物吸附树脂为丙烯酸酯树脂、苯乙烯/二乙烯苯共聚物的其中一种，多孔性聚合物是一种具有特定孔径和选择性吸附能力的吸附树脂，可以用于气体吸附、分离和储存，以及液相分离和催化反应等领域，从而能够有效吸附有害气体，从而提高油墨的环保效果，对于其他类别的吸附树脂在水性油墨制备上，多孔性聚合物吸附树脂能够对提高对气体进行甄别性筛选吸收。
本发明一些具体实施例中，所述无水乙醇和去离子水混合液在进行混合时，是通过7:3的溶液进行混合制成混合液，通过将无水乙醇与去离子水混合，既保留了乙醇的溶解性能，又降低了电导率和离子含量，用于对高纯度溶剂要求较高的制备。
本发明一些具体实施例中，图2a为对比例二中的墨水细胞毒性测试，图2b为实施例一中的墨水细胞毒性测试，图中可以看出，添加有环氧树脂和吸附树脂的墨水溶液毒性更低，并且使得制成的水性油墨具有吸附毒性和异味的效果。
实施例一 ：
一种水性印刷油墨，包括以下组份：
纯净水 30%
无水乙醇和去离子水混合液 4%
AK201分散剂 1%
P16 30%
环氧树脂 10%
吸附树脂 0.6%
色粉 7%
聚乙烯蜡粉 1%
无水乙醇 14%
异丙醇 5%
50%浓度的PC-510 0.2%
消泡剂 0.01%
增稠剂 3%
以上百分比为重量百分比（P16为水性丙烯酸树脂液）。
参考图1中关于印刷油墨的制备步骤，一种水性印刷油墨的制备方法，其详细制作步骤如下：
（1）：将水性丙烯酸树脂液8%、环氧树脂4%、吸附树脂0.6%加入反应釜中以400～600转/分钟搅拌，随后加入预先混合均匀的无水乙醇和去离子水混合液4%稀释，并采用水浴加热至30～40度，以800～1200转/分钟的速度搅拌，再依次加入纯净水22%和AK201分散剂1%，于400～600转/分钟搅拌，继续搅拌10分钟，充分混合后得到试剂A；
（2）：准备色粉7%和聚乙烯蜡粉1%，用配有冷却装置的卧式研磨机进行分开研磨，研磨过程中进料速度控制在3～5千克/分钟，研磨机转速大于1000转/分钟，研磨机内物料温度控制在35度以下，研磨细度小于等于10微米，然后再进行合并搅拌0.5～1.5小时，充分混合后得到试剂B；
（3）：将水性丙烯酸树脂液22%加入反应釜中以400～600转/分钟搅拌，之后依次加入纯净水8%、50%浓度的PC-510 0.2%，并以800～1000转/分钟继续搅拌20分钟，再向溶液的内部添加消泡剂0.01%，于大于1000转/分钟下继续搅拌10分钟，最后加入预先混合均匀的无水乙醇14%和异丙醇5%，充分混合后得到试剂C；
（4）：最后通过将A、B、C和2%的水性交联剂以400～600转/分钟进行混合搅拌，最后加入增稠剂3%调节粘度至25～35Pa.s，得到水性印刷油墨。
实施例二
在实施例一的基础上，一种水性印刷油墨，包括以下组份：
纯净水 27%
无水乙醇和去离子水混合液 5%
AK201分散剂 1%
P16 30%
环氧树脂 10%
吸附树脂 0.4%
色粉 7%
聚乙烯蜡粉 1%
无水乙醇 15%
异丙醇 6%
50%浓度的PC-510 0.2%
消泡剂 0.01%
增稠剂 3%
以上百分比为重量百分比（P16为水性丙烯酸树脂液）。
一种水性印刷油墨及其制备方法，其制作步骤如下：
（1）：将水性丙烯酸树脂液8%、环氧树脂4%、吸附树脂0.4%加入反应釜中以400～600转/分钟搅拌，随后加入预先混合均匀的无水乙醇和去离子水混合液5%稀释，并采用水浴加热至30～40度，以800～1200转/分钟的速度搅拌，再依次加入纯净水22%和AK201分散剂1%，于400～600转/分钟搅拌，继续搅拌10分钟，充分混合后得到试剂A；
（2）：准备色粉7%和聚乙烯蜡粉1%，用配有冷却装置的卧式研磨机进行分开研磨，研磨过程中进料速度控制在3～5千克/分钟，研磨机转速大于1000转/分钟，研磨机内物料温度控制在35度以下，研磨细度小于等于10微米，然后再进行合并搅拌0.5～1.5小时，充分混合后得到试剂B；
（3）：将水性丙烯酸树脂液22%加入反应釜中以400～600转/分钟搅拌，之后依次加入纯净水5%、50%浓度的PC-510 0.2%，并以800～1000转/分钟继续搅拌20分钟，再向溶液的内部添加消泡剂0.01%，于大于1000转/分钟下继续搅拌10分钟，最后加入预先混合均匀的无水乙醇15%、异丙醇6%，充分混合后得到试剂C；
（4）：最后通过将A、B、C和2%的水性交联剂以400～600转/分钟进行混合搅拌，最后加入增稠剂3%调节粘度至25～35Pa.s，得到水性印刷油墨。
实施例三
在实施例一的基础上，一种水性印刷油墨，包括以下组份：
纯净水 22%
无水乙醇和去离子水混合液 5%
AK201分散剂 1%
P16 35%
环氧树脂 5%
吸附树脂 0.6%
色粉 7%
聚乙烯蜡粉 1%
无水乙醇 15%
异丙醇 6%
50%浓度的PC-510 0.2%
消泡剂 0.01%
增稠剂 3%
以上百分比为重量百分比（P16为水性丙烯酸树脂液）。
一种水性印刷油墨及其制备方法，其制作步骤如下：
（1）：将水性丙烯酸树脂液10%、环氧树脂4%、吸附树脂0.6%加入反应釜中以400～600转/分钟搅拌，随后加入预先混合均匀的无水乙醇和去离子水混合液5%稀释，并采用水浴加热至30～40度，以800～1200转/分钟的速度搅拌，再依次加入纯净水15%和AK201分散剂1%，于400～600转/分钟搅拌，继续搅拌10分钟，充分混合后得到试剂A；
（2）：准备色粉7%和聚乙烯蜡粉1%，用配有冷却装置的卧式研磨机进行分开研磨，研磨过程中进料速度控制在3～5千克/分钟，研磨机转速大于1000转/分钟，研磨机内物料温度控制在35度以下，研磨细度小于等于10微米，然后再进行合并搅拌0.5～1.5小时，充分混合后得到试剂B；
（3）：将水性丙烯酸树脂液25%加入反应釜中以400～600转/分钟搅拌，之后依次加入纯净水7%、50%浓度的PC-510 0.2%，并以800～1000转/分钟继续搅拌20分钟，再向溶液的内部添加消泡剂0.01%，于大于1000转/分钟下继续搅拌10分钟，最后加入预先混合均匀的无水乙醇15%、异丙醇6%，充分混合后得到试剂C；
（4）：最后通过将A、B、C和2%的水性交联剂以400～600转/分钟进行混合搅拌，最后加入增稠剂3%调节粘度25～35Pa.s，得到水性印刷油墨。
对比例一
一种水性印刷油墨，添加有无水乙醇和异丙醇以1:1比例混合制成的混合液，其余与实施例一相同。
对比例二
一种水性印刷油墨，未添加环氧树脂和吸附树脂，其余与实施例一相同。
本发明一种水性印刷油墨及其制备方法，对实施例1-3及对比例1-2得到的印刷油墨进行性能测试，并根据相应的国家检测标准，该油墨在基材表面的性能测试结果如下表：
通过以上数据得出，通过在墨水制备的溶液里添加15%的无水乙醇和6%的异丙醇（溶液总容量为100%）混合物，不仅能够使得印刷油墨的干燥效果更快更好，还能够提高对油墨制作过程中的颗粒物的溶解性，使得油墨更加耐高温且粘性更强，同时通过在P16中添加环氧树脂和吸附树脂，能够进一步对油墨制作具有良好的涂覆性能，并且使得油墨具有吸附毒性和异味的效果。
测定条件：
粘度：参照GB/T13217.4-2008，选择符合ASTM D4212国家标准的察恩杯（黏度杯），测量范围应小于80s。
光泽度：参照GB/T13217.2-2009进行检测。
耐热性：参照GB/T26395—2011进行测试。
附着力：参照GB/T13217.7进行检测。
干燥性：参照GB/T13217.5-2008进行测试。
溶解性检测：参照YC/T207-2014标准检测。
体外细胞毒性试验ISO 10993-5/GB/T 16886.5。
以上仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此。任何以本发明为基础，为解决基本相同的技术问题，实现基本相同的技术效果，所作出的简单变化、等同替换或者修饰等，皆涵盖于本发明的保护范围之中。
Claims (8)
1.一种水性印刷油墨，包括以下组份：
纯净水 20%-35%
无水乙醇和去离子水混合液 4%-7%
AK201分散剂 1%-2%
P16 30%-40%
环氧树脂 4%-7%
吸附树脂 0.4%-0.7%
色粉 7%-9%
聚乙烯蜡粉 0.9%-1%
无水乙醇 14%-17%
异丙醇 5%-7%
50%浓度的PC-510 0.2%-0.4%
消泡剂 0.01%-0.02%
增稠剂 2%-4%
以上百分比为重量百分比（P16为水性丙烯酸树脂液）。
2.一种水性印刷油墨的制备方法，其制作步骤如下：
（1）：将水性丙烯酸树脂液、环氧树脂、吸附树脂加入反应釜中以400～600转/分钟搅拌，随后加入预先混合均匀的无水乙醇和去离子水混合液稀释，并采用水浴加热至30～40度，以800～1200转/分钟的速度搅拌，再依次加入纯净水和AK201分散剂，于400～600转/分钟搅拌，继续搅拌10分钟，充分混合后得到试剂A；
（2）：准备色粉和聚乙烯蜡粉，用配有冷却装置的卧式研磨机进行分开研磨，研磨过程中进料速度控制在3～5千克/分钟，研磨机转速大于1000转/分钟，研磨机内物料温度控制在35度以下，研磨细度小于等于10微米，然后再进行合并搅拌0.5～1.5小时，充分混合后得到试剂B；
（3）：将水性丙烯酸树脂液加入反应釜中以400～600转/分钟搅拌，之后依次加入纯净水、50%浓度的PC-510，并以800～1000转/分钟继续搅拌20分钟，再向溶液的内部添加消泡剂，于大于1000转/分钟下继续搅拌10分钟，最后加入预先混合均匀的无水乙醇、异丙醇，充分混合后得到试剂C；
（4）：最后通过将A、B、C和2%的水性交联剂以400～600转/分钟进行混合搅拌，最后加入增稠剂调节粘度至25～35Pa.s，得到水性印刷油墨。
3.根据权利要求2所述的一种水性印刷油墨的制备方法，其特征在于：所述色粉采用天然颜料和粉末基材制成。
4.根据权利要求2所述的一种水性印刷油墨的制备方法，其特征在于：所述水性丙烯酸树脂液采用如下组成成分：苯乙烯15～20份、甲基丙烯酸甲酯15～20份、甲基丙烯酸10～12份、反应型乳化剂SR-10 5-8份、丙烯酰胺1-2份，消泡剂0.1份、防腐剂0.01份、增稠剂0.6份以及纯净水8-12份。
5.根据权利要求2所述的一种水性印刷油墨的制备方法，其特征在于：所述消泡剂为矿物油类消泡剂或有机硅类消泡剂。
6.根据权利要求2所述的一种水性印刷油墨的制备方法，其特征在于：所述增稠剂为聚氨酯类增稠剂、聚丙烯酸类增稠剂、聚丙烯酸酯类增稠剂中的一种或两种以上任意比例的混合物。
7.根据权利要求2所述的一种水性印刷油墨的制备方法，其特征在于：所述水性交联剂为丙烯酰胺、双丙酮丙烯酰胺、聚氨酯乳液、丁基橡胶乳液中的一种或两种以上任意比例的混合物。
8.根据权利要求2所述的一种水性印刷油墨的制备方法，其特征在于：所述吸附树脂为多孔性聚合物吸附树脂，所述多孔性聚合物吸附树脂为丙烯酸酯树脂、苯乙烯/二乙烯苯共聚物的其中一种。
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