CN1712465A - 水溶性印刷油墨及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种能用水稀释的水溶性油墨及其该油墨的生产方法，这种油墨由废旧聚苯乙烯加入溶剂、乳化剂、颜料、填充料等组成，其成分和重量含量为：松香5－20，聚苯乙烯1－20，丙烯酸酯2－8，颜料4－20，乳化剂1－10，溶剂油10－30，助剂1－10，水20－70，该油墨可以制成胶印油墨，誊印油墨，铅印油墨和数码机印刷油墨，它具有性能稳定，固色力好，干燥速度快，受冻不分层，文件印后浸泡不脱墨，适用于各种类别的油印机、速印机和平台铅印机，可采用回收的废旧物资，减轻了环境污染，生产成本低，设备投资省，使用方便。

Description

水溶性印刷油墨及其生产方法

技术领域

本发明涉及一种油墨，特别是一种以废旧塑料为原料，生产出一种具有水溶性的印刷油墨产品以及该油墨的生产方法

背景技术

普通油墨根据其粘度大小和使用要求性能不同分为胶印油墨、誉写油墨、铅印油墨、速印机，数码印刷机油墨等多种品种，这种油墨主要由改性的天然树脂及石化原料做成的合成树脂，植物油、溶剂油组成连结料、添加颜料、助剂，填充料组成，这种油墨使用时需用树脂油、调墨油和溶剂油调节、生产价格昂贵、生产成本高，易造成环境污染。

近年来一些科技期刊公开了一些水溶性印刷油墨及其生产方法，如：1.【题名】水溶性丙烯酸树脂的合成及表征【作者】林剑雄，王小妹，中山大学【刊名】塑料工业.2003，31(1).-1-2，7【文摘】用于水性油墨的水溶性丙烯酸树脂可以由丙烯酸丁酯(A)，甲基丙烯酸甲酯(MMA)，丙烯酸(AA)3种单体采用传统的自由基溶液聚合方式合成，通过大量的对比实验，获得了最佳合成工艺，包括引发剂，溶剂，加料方式，聚合的时间和温度，对影响树脂性能的指标如共聚物组成，玻璃化转变温度(Tg)等因素，采用DSC，IR等分析方法进行了表征。2.【题名】水性油墨用松香改性树脂的研究进展【作者】郑临才 钟振声【机构】华南理工大学应用化学系，【刊名】林产化工通讯.2003，37(5).-24-27【文摘】松香与富马酸、马来酸、马来酸酐或丙烯酸进行Diels-Alder加成反应生成多羧基化合物，然后再与醇、胺或烷醇胺进行反应，得到水溶性树脂。本文重点介绍这些水溶性树脂的研究进展及其在水性油墨中的应用情况。3.【题名】自交联水溶性丙烯酸树脂及柔性版四色套印水性油墨的研究【作者】汤建新[1]陈洪[2]等【机构】[1]东南大学分子与生物分子电子学教育部重点实验室，[2]株洲工学院包装新材料与技术重点实验室，【刊名】东南大学学报：自然科学版.2003，33(1).-68-71【文摘】以偶氮二异丁腈为引发剂，用N，N-二甲基乙醇胺为中和剂，将甲基丙烯酸甲酯(或苯乙烯)，丙烯酸丁酯，丙烯酸和N-羟甲基丙烯酰胺四元单体共聚反应，合成了适用于柔性版四色套印水性油墨的分散树脂和成膜树脂，用上述制备的树脂为连接料，开发了一组三原色加黑色的四色套印的水性油墨，通过对树脂和油墨的各项指标进行检测，结果表明：树脂和水性油墨的各项性能符合国家标准，重金属含量经香港SGS检测符合美国州际立法标准，有机挥发物含量远低于国内同类产品。4.【题名】环保型水性油墨的研发与市场展望【作者】金振华【机构】武汉现代工业技术研究院，【刊名】甘肃化工.2002，16(2).-1-3【文摘】环保型水性油墨具有无毒，无刺激性气味，无腐蚀性的优良特性，产品在使用过程中可直接用自来水或乙醇稀释，对环境和人体都不造成危害，它对我国柔性版印刷配套国产化产品的生产起到了积极的推进作用。5.【题名】环保型水性油墨的研究与市场展望【作者】金振华【机构】武汉现代工业技术研究院【刊名】广东包装.2002(2).-7-8【文摘】环保型水性油墨具有无毒、无刺激性气味、无腐蚀性的优良特性，产品在使用过程中可直接用自来水或乙醇稀释，对环境和人的身体都不存在危害。可广泛应用于烟、酒、食品、药品、饮料、儿童玩具等卫生条件要求严格的产品印刷。对我国柔性版印刷的配套国产化产品起到了积极推进作用。6.【题名】丙烯酸类树脂为基料的水性油墨的研究【作者】费华张莉莎等【机构】华中师范大学化学系，【刊名】华中师范大学学报：自然科学版.2001，35(3).-319-321【文摘】以丙烯酸、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯等为基料，在过硫酸铵、过氧化苯甲酰存在下，以水或醇作溶剂进行聚合，然后加入聚乙烯醇、丙烯醇胺、醋酸乙烯等进行改性，合成了几种不同的水溶性丙烯酸改性树脂。将上述树脂加入颜料、消泡剂、分散剂等，制成水性油墨，经测定其成膜性、耐磨性、耐水性等性能均达到了水墨在印刷上所要求的标准。9.【题名】丙烯酸系水性油油墨的研制【作者】叶天秀[1]李淑珍[2]【机构】[1]湖北工业化工系[2]武汉工业大学测试中心【刊名】武汉化工.1999(4).-21-22，26【文摘】本文选择丙烯酸及其酯类以及乙烯类单体为原料，采用溶液聚合和成盐方法制得了水溶性树脂，通过油墨配方设计得到了性能指标较满意的水性油墨。10.【题名】BLW-水溶性油墨的研制与应用【作者】杨鸾 甘启贵【机构】中国林业科学研究院林产化学工业研究所【刊名】林产化学与工业.1996，16(3).-55-59【文摘】BLS-水溶性油墨应用了作者研制的、能长期贮存的改性漂白紫胶树脂。油墨由紫胶树脂、水性丙烯酸树适当的有机颜料、溶剂、助剂元首与制而成，具有良好的流动性，贮存稳定性、干燥性、耐水性及印刷适应性；使用中返溶性好，泡沫少、清洗方便；最终印件清晰、饱满、附着力强，因使用无毒树和溶剂而无环境污染，安全可靠。

中国专利也公开了一些有关的水溶性印刷油墨及其生产方法，如1.<申请号>93119008<发明名称>新型塑料丝网印刷油墨及其制备方法<申请人>石吟生<联系地址>江西省萍乡市湘东镇前街散户7号<摘要>本发明公开了一种以废泡沫塑料为原料，制备的印刷油墨，以及这种印刷油墨的制备方法，包括废聚苯乙烯、环己酮、二甲苯、汽油、酚醛树脂、氯丁橡胶、偶联剂和颜料，用本发明方法生产的油墨具有原料来源广、工艺简单、利废为宝、亮度好、干燥快、附着力强、造价低等优点，最适宜钙塑瓦楞箱塑料编织袋的印刷。2.<申请号>01816206<发明名称>喷墨打印机用水性油墨组合物<申请人>3M创新有限公司<联系地址>美国明尼苏达州<摘要>提供一种具有良好热稳定性的水性油墨组合物，它可有效防止喷嘴堵塞，也能有效提高打印图像的干燥速率和耐用性(尤其是耐水性)，即使当它用在高分辨率气泡喷射型喷墨打印机中。一种喷墨打印机用的水性油墨组合物，它包括(a)水溶性颜料分散树脂，(b)颜料，(c)水性溶剂和(d)湿润剂，其中水溶性颜料分散树脂(a)是苯乙烯-(甲基)丙烯酸型树脂，湿润剂(d)包含磺化聚环氧乙烷。3.<申请号>01122661<发明名称>光亮性水性油墨组合物<申请人>樱花彩色产品株式会社<联系地址>日本大阪府<权利要求>光亮性水性油墨组合物，它至少含有以油酸和/或硬脂酸为粉碎助剂粉碎处理过的平均粒径在15μm以上的铝粉颜料及水溶性树脂、水溶性有机溶剂和水。<摘要>本发明提供一种光亮性水性油墨组合物，它并含有下述成份a～e，各成份的含量以占油墨组合物总重量的比例计：a)0.01-20重量％的以油酸和/或硬脂酸为粉碎助剂粉碎处理过的平均粒径在15μm以上的铝粉颜料，b)0.1-40重量％(固含量)的选自丙烯酸类树脂乳液、苯乙烯-丙烯酸类树脂乳液和乙酸乙烯酯类树脂乳液的合成树脂乳液，c)0.01-40重量％的选自威兰胶、琥珀酰葡聚糖和雷桑胶的多糖，d)1-40重量％的水溶性有机溶剂，e)0.0515重量％的着色颜料；其粘度为1000-10000mPa·s(ELD型粘度计：3°R14圆锥，0.5rpm，20℃)。

上述公开文献公开的油墨虽然可以是水溶性的，但是很多油墨的组成和生产工艺较复杂，成本较高，使用不够广泛，市场竞争能力不强。

为了克服现有技术的不足，本发明人黎炯光于1992年12月25日申请了名称为“水溶性誊写油墨和铅印油墨及其生产方法”的发明专利，【专利号】92113891.1【专利权人】黎炯光该发明专利提供了一种能用水稀释的水溶性誊写油墨和铅印油墨及其该油墨的生产方法。这种油墨由废旧聚苯乙烯和聚氯乙烯加入溶剂、乳化剂、颜料、填充料等组成。其成分和重量含量为：聚苯乙烯10-25，聚氯乙烯5-15，溶剂油  12-15，乳化剂5-10，甘油2-5，松脂或松香10-15；颜料8-12，填充料12-20，纯水15-25，它具有性能稳定，固色力好，干燥速度快，受冻不分层，文件印后浸泡不脱墨及传统油墨的使用性能，适用于各种类别的油印机、速印机和平台铅印机，该发明的特点是：性能优良，稳定，不易分层，成膜时间快、固色时间优，油墨能用水稀释，可采用回收的废旧物资，减轻了环境污染，生产成本低，设备投资省，使用方便。但存在的不足是1、采用了苯类溶剂，造成生产车间气体有毒，危害工人身体健康；2、只能用于誊写油墨和铅印油墨；用途还不够广泛；

发明内容

本发明人在1992年申请的专利基础上，对专利号92113891.1的水溶性誊写油墨和铅印油墨有进行了改进，重新设计了配方，并进行了多种试验，特别是使其能够作为胶印油墨，誉印油墨，铅印油墨和数码机印刷油墨使用。

本发明的水溶性的印刷油墨原料的成份和重量份数如下：

松香              5-20

聚苯乙烯(PS)      1-20

丙稀酸脂          2-8

颜料              4-20

乳化剂            1-10

溶剂油            5-30

助剂              1-10

水                20-70

以上所述的聚苯乙烯(PS)采用废旧聚苯乙烯，包括各种电视机、洗衣机及各种机电产品做衬垫保护的泡沫塑料回收或者包装厂家的边角料、聚苯乙烯成品料。

以上所述的丙稀酸脂是甲基丙稀酸酯或丙稀酸单体的聚合物或共聚物，可以用于油漆、粘合剂和特种涂料，具有优异的成膜性、突出的附着力和室温交联性能；优越的耐水性，耐碱性耐紫外光线；钙离子稳定性，冻融稳定性和耐机械稳定性突出；与其他乳液或助剂有很好的相容性；具环保功能，一些文献也介绍了它用于油墨的极好的性能以及使油墨有水溶性特点。丙稀酸脂可以直接从化工商店或购买或者从厂家订购。

以上所述的颜料有黑色、红色、黄色、灰色、蓝色、紫色等，与一般油墨相同，例如炭黑、酞青蓝、金光红等。

以上所述的乳化剂选用非离子型聚醚类表面活性剂，聚环氧乙烷、脂肪醇聚氧乙稀醚[RO(CH₂CH₂O)_nH]、聚氧化乙烯烷芳基醚[R-OO(CH₂CH₂O)₂H]、Pluronic多元醇聚醚等。这种表面活性剂主要选择合适的HLH值(亲油、亲水平衡值)使用，其主要作用是能使油墨中的水分和油份能稳定的结合，并在使用中也可用油或用水释稀调节。

以上所述的溶剂油选用高沸点煤油，馏程300-400度。

以上所述的助剂根据油墨品种的不同选用填充剂、增稠剂、保湿剂、防冻剂。填充剂选用滑石粉、高岭土等；增稠剂选用硬脂酸，保湿剂、防冻剂选用乙二醇、丙二醇、丙醇、丙三醇。

本发明水溶性的印刷油墨的机理是：由于加入的丙稀酸脂优异的成膜性、突出的附着力和室温交联性能；优越的耐水性，耐碱性耐紫外光线，使得油墨的性能比苯发明人1992年申请的油墨专利更好。另外，在聚醚类乳化剂的作用下，松脂被乳化成稠厚的松香酸乳液，在油墨中起到保护胶体和增稠的作用，使PS和溶剂油、水、填充剂和颜料稳定结合，不易分层，松香酸乳液在油墨干燥后，即成为油墨成膜的组分，提高附着性和牢固度，由于乳化剂有良好的渗透作用，印刷时水份在乳化剂的作用下迅速渗入纸内，而溶剂在空气中自然挥发，成膜时间快。

本发明水溶性的印刷油墨的生产方法是：将废旧塑料PS打成碎片，将溶剂油，即高沸点煤油溶解松香后，把打碎的PS放入共熔，当PS完全溶解后，加入纯水，乳化剂，用高速分散乳化机，将已溶解变成极小微粒的PS均匀的分散在水/油乳液中。加入丙烯酸脂、颜料，助剂、混合，根据不同的油墨使用要求，分别调整松香和水份再经研磨，分别制得胶印油墨，誉印油墨，铅印油墨和数码机印刷油墨。

上述水溶性的印刷油墨2001年-2004年3次交给广西省级产品检验所，用旋转粘性仪测定油墨和连接料的粘性，墨膜厚度为4-13微米，符合中华人民共和国国家标准GB/T18723-2002印刷技术用黏性仪测定浆状油墨和连接料的黏性以及GB/T 18724-2002印刷技术印刷品及印刷油墨的耐酸性测定的指标。

与现有技术相比本发明的水溶性的印刷油墨的实质性特点和显著的特点是：

1.除了可以制成普通铅印油墨和誊写油墨以外，还可以生产高档的胶印油墨和数码机印刷油墨，产品质量好，油墨成膜时间快、固色时间优于普通铅印油墨和誊写油墨。

2、不再使用苯类溶剂溶解聚苯乙烯，减轻了造成生产车间气体有毒，危害工人身体健康；

3.由于油墨能用水稀释，印刷工人不慎沾上衣服可立即用水洗去，比起目前的油墨用溶剂油稀释节省和容易。

4.原料中聚苯乙烯可采用回收的废旧物资，不仅使废旧物资得以重新利用，减轻了环境污染，也为国家节省了大量优质树脂、矿物油和植物油(每吨可节省油料150-200公斤)。同时达到了降低生产成本和减少废旧塑料对环境污染的目的，使产品有良好的经济效益。

5.按此配方和生产方法得到的产品质量细腻，流动性好，黑丝短而松软，遮盖力强。不易燃，性能稳定，贮存一年可照常使用，不变质，受冻不分层。

6，生产成本低，工艺流程短，设备投资省，使用方便，市场竞争能力强，是一种性能优良的新型产品。

具体实施方式

本发明的实施例

实施例1

胶印油墨(轮转印刷机油墨)，油墨原料的成份和含量(重量份)：松香15，PS12，丙稀酸脂5，乳化剂7，碳黑18，滑石粉3，高沸点煤油20，水份20

将废旧聚苯乙烯塑料PS打成碎片，将高沸点煤油(馏程300-400度)溶解松香后，把打碎的PS放入共熔，当PS完全溶解后，加入纯水，乳化剂脂肪醇聚氧乙稀醚[RO(CH2CH2O)nH]，用高速分散乳化机，将已溶解变成极小微粒的PS均匀的分散在水/油乳液中。加入丙烯酸脂、碳黑，混合，再经研磨，制得胶印油墨。该油墨2001年以来分别在广西交通安全报、南宁日报、桂林日报、柳州日报、北海日报使用至今，印刷质量很好。

实施例2

胶印油墨(轮转印刷机油墨)，油墨原料的成份和含量(重量份)：松香10，PS 18，丙稀酸脂7，乳化剂7，碳黑18，滑石粉3，高沸点煤油20，水份20。

将废旧聚苯乙烯塑料PS打成碎片，将高沸点煤油(馏程300-400度)溶解松香后，把打碎的PS放入共熔，当PS完全溶解后，加入纯水，乳化剂聚环氧乙烷，用高速分散乳化机，将已溶解变成极小微粒的PS均匀的分散在水/油乳液中。加入丙烯酸脂、碳黑，混合，再经研磨，制得胶印油墨。该油墨2001年以来分别在桂林印刷厂、广西老年报、右江日报使用至今，用户反应印刷质量很好。

实施例3

铅印油墨(凸印机油墨)，油墨原料的成份和含量(重量份)：松香8，PS 12，丙稀酸脂6，乳化剂7，金光红12，滑石粉3，高沸点煤油16，水份25。

将废旧聚苯乙烯塑料PS打成碎片，将高沸点煤油(馏程300-400度)溶解松香后，把打碎的PS放入共熔，当PS完全溶解后，加入纯水，乳化剂脂肪醇聚氧乙稀醚[RO(CH2CH2O)nH]，用高速分散乳化机，将已溶解变成极小微粒的PS均匀的分散在水/油乳液中。加入丙烯酸脂、金光红，混合，再经研磨，制得胶印油墨。该油墨2003年以来分别在广西平乐印刷厂、平乐日报使用至今，用户反应印刷质量很好。

实施例4

铅印油墨(凸印机油墨)，油墨原料的成份和含量(重量份)：松香15，PS 15，丙稀酸脂5，乳化剂8，碳黑18，高岭土2，高沸点煤油10，水份30。

将废旧聚苯乙烯塑料PS打成碎片，将高沸点煤油溶解松香后，把打碎的PS放入共熔，当PS完全溶解后，加入纯水，乳化剂聚环氧乙烷，用高速分散乳化机，将已溶解变成极小微粒的PS均匀的分散在水/油乳液中。加入丙烯酸脂、碳黑，混合，再经研磨，制得胶印油墨。该油墨2002年以来分别在广西荔蒲印刷厂、广西平乐金利印刷厂使用至今，用户反应印刷质量很好。

实施例5

数码机印刷油墨(一体机印刷油墨)，油墨原料的成份和含量(重量份)：松香5，PS1，丙稀酸脂3，乳化剂8，碳黑4，硬脂酸3，高沸点煤油12，乙二醇2.5、丙二醇2.5，水份60。

将废旧聚苯乙烯塑料PS打成碎片，将高沸点煤油(馏程300-400度)溶解松香后，把打碎的PS放入共熔，当PS完全溶解后，加入纯水，乳化剂聚脂肪醇聚氧乙稀醚[RO(CH2CH2O)nH]，用高速分散乳化机，将已溶解变成极小微粒的PS均匀的分散在水/油乳液中。加入丙烯酸脂、碳黑，混合，再经研磨，制得胶印油墨。该油墨2O02年以来分别在广西平乐县政府、党委文印室使用至今，用户反应印刷质量很好。

实施例6

数码机印刷油墨(一体机印刷油墨)，油墨原料的成份和含量(重量份)：松香7，PS2，丙稀酸脂4，乳化剂6，碳黑5，硬脂酸2，高沸点煤油12，丙三醇4，水份65。

将废旧聚苯乙烯塑料PS打成碎片，将高沸点煤油(馏程300-400度)溶解松香后，把打碎的PS放入共熔，当PS完全溶解后，加入纯水，乳化剂聚氧化乙烯烷芳基醚[R-OO(CH2CH2O)2H]，用高速分散乳化机，将已溶解变成极小微粒的PS均匀的分散在水/油乳液中。加入丙烯酸脂、碳黑，混合，再经研磨，制得胶印油墨。该油墨2002年以来分别在广西平乐县政府、党委文印室使用至今，用户反应印刷质量很好。

实施例7

誉印油墨(速印机油墨)，油墨原料的成份和含量(重量份)：松香10，PS10，丙稀酸脂5，乳化剂8，颜料4，硬脂酸5，高沸点煤油8，丙醇4，水份45。

将废旧聚苯乙烯塑料PS打成碎片，将高沸点煤油溶解松香后，把打碎的PS放入共熔，当PS完全溶解后，加入纯水，乳化剂聚环氧乙烷，用高速分散乳化机，将已溶解变成极小微粒的PS均匀的分散在水/油乳液中。加入丙烯酸脂、碳黑，混合，再经研磨，制得胶印油墨。该油墨2002年以来分别在广西平乐县建广文印室使用至今，用户反应印刷质量很好。

实施例8

誉印油墨(速印机油墨)，油墨原料的成份和含量(重量份)：松香13，PS13，丙稀酸脂7，乳化剂5，颜料8，硬脂酸5，高沸点煤油10，丙二醇3，水份50。

将废旧聚苯乙烯塑料PS打成碎片，将高沸点煤油(馏程300-400度)溶解松香后，把打碎的PS放入共熔，当PS完全溶解后，加入纯水，乳化剂Pluronic多元醇聚醚，用高速分散乳化机，将已溶解变成极小微粒的PS均匀的分散在水/油乳液中。加入丙烯酸脂、碳黑，混合，再经研磨，制得胶印油墨。该油墨2002年以来分别在广西平乐县伟业文印室使用至今，用户反应印刷质量很好。

Claims (6)

1、一种水溶性的印刷油墨，其特征在于：它的原料的成份和重量份数如下：

松香                5-20

聚苯乙烯            1-20

丙稀酸脂            2-8

颜料                4-20

乳化剂              1-10

溶剂油              5-30

助剂                1-10

水                  20-70

所述的溶剂油选用高沸点煤油；所述的乳化剂选用非离子型聚醚类表面活性剂，聚环氧乙烷、脂肪醇聚氧乙稀醚、聚氧化乙烯烷芳基醚或多元醇聚醚。

2、根据权利要求1所述的水溶性的印刷油墨，其特征在于：聚苯乙烯采用废旧聚苯乙烯，或者包装厂家的边角料、聚苯乙烯成品料。

3、根据权利要求1所述的水溶性的印刷油墨，其特征在于：所述的丙稀酸脂是甲基丙稀酸酯或丙稀酸单体的聚合物或共聚物。

4、根据权利要求1所述的水溶性的印刷油墨，其特征在于：所述的颜料有黑色、红色、黄色、灰色、蓝色、紫色等，与一般油墨相同，例如炭黑、酞青蓝、金光红等。

5、根据权利要求1所述的水溶性的印刷油墨，其特征在于：所述的助剂为填充剂、增稠剂、保湿剂、防冻剂。

6、一种如权利要求1所述的水溶性的印刷油墨的生产方法，其特征在于：将废旧塑料PS打成碎片，将溶剂油，即高沸点煤油溶解松香后，把打碎的PS放入共熔，当PS完全溶解后，加入纯水，乳化剂，用高速分散乳化机，将已溶解变成极小微粒的PS均匀的分散在水/油乳液中，加入丙烯酸脂、颜料，助剂、混合，根据不同的油墨使用要求，分别调整松香和水份再经研磨，分别制得胶印油墨，誉印油墨，铅印油墨和数码机印刷油墨。