TWI779420B - 食品暨醫療用水性印墨之製造方法 - Google Patents

Abstract

本發明為有關一種食品暨醫療用水性印墨之製造方法，其水性印墨主要為印刷於應用在食品等級或醫療等級且由一高密度聚乙烯、一聚乙烯對苯二甲酸酯、一流延聚丙烯或一定向聚丙烯所構成的軟包裝材料或塑膠薄膜上，其包括有下列步驟：將一水性色漿置入一料筒中，該料筒中設有一攪拌機，該攪拌機以一預設高轉速進行攪拌；分批將一密著性樹脂及一慢乾劑以一第一預設比例置入該料筒中且持續進行攪拌；分批將一抗刮軟劑樹脂及一抗刮硬劑樹脂以一第二預設比例置入該料筒中且持續進行攪拌；取出1/2預設值之一消泡劑與一濕潤劑置入該料筒，且該攪拌機以該預設高轉速攪拌一第一預設時間；取出剩下1/2預設值之該消泡劑與一成膜劑置入該料筒，且該攪拌機以一預設定低轉速攪拌一第二預設時間以形成水性印墨；測量該料筒中之該水性印墨的酸鹼值，並調整該印墨使其呈現弱鹼性；將該水性印墨過濾後進行裝桶，以完成製造程序。

Description

食品暨醫療用水性印墨之製造方法

本發明係提供一種食品暨醫療用水性印墨之製造方法，尤指一種符合環保議題及柔版印刷，並將水性印墨運用在食品及衛生包材、薄紙及薄膜等相關產品，本發明所製造之水性印墨印刷後經過蒸煮試驗後，具有不掉色兼具有耐磨擦特性，以便於印刷於應用在食品等級或醫療等級之軟包裝材料或塑膠薄膜上。

按，近年人們對於環保意識持續上揚，各國對於環境保護的相關法規不斷演進。為此油墨商及印刷產業具有龐大壓力，因而催生出水性印墨及印刷設備的更新，以達到友善環境、益於健康，減緩人們對於印刷產業高汙染的印象。近幾年，水性印墨運用於薄膜的相關產品開發有成，但如何提升水性印墨性能進而取代溶劑型油墨需各界紛紛努力。

另，產品採取軟包裝且趨勢朝向高阻隔性、耐高溫蒸煮性的方向發展。特別在食品、藥品等外用軟包裝材料，要求有高溫殺菌、環保衛生等高性能，這樣要求下，要符合如此高性能條件及適用於高溫耐蒸煮之複合印刷印墨等。

世界各地環保意識不斷在人們的心中進行強化，印刷產業亦必須走向綠色產業這塊區域，且印刷設備以使用柔版印刷的比例不斷上 揚，逐漸成為市場上的新寵兒。為了符合環保議題及柔版印刷，油墨商花費諸多時間及金錢開發出符合市場需求之水性印墨，並將水性印墨運用在食品及衛生包材、薄紙及薄膜等相關產品。但有些特殊需求是水性印墨現階段仍達不到的地方，例如是耐蒸煮的特性。目前使用的印墨仍是溶劑型油墨，但環保議題不得不轉向為水性印墨，為確保水性印墨印刷後經過蒸煮試驗後，仍不掉色並具有耐磨擦特性，對於水性印墨是個相當大的挑戰。

對於前述水性印墨所必須具備條件，有待於從事此行業廠商投入更多研發資源，以達到市場所需要高度要求之水性印墨。

故，發明人有鑑於上述之問題與缺失，乃蒐集相關資料，經由多方評估及考量，始設計出此種食品暨醫療用水性印墨之製造方法之發明誕生。

本發明之主要目的在於提供一種食品暨醫療用水性印墨之製造方法，其水性印墨主要為印刷於應用在食品等級或醫療等級且由一高密度聚乙烯、一聚乙烯對苯二甲酸酯、一流延聚丙烯或一定向聚丙烯所構成的軟包裝材料或塑膠薄膜上，其包括有下列步驟：將一水性色漿置入一料筒中，該料筒中設有一攪拌機，該攪拌機以一預設高轉速進行攪拌；分批將一密著性樹脂及一慢乾劑以一第一預設比例置入該料筒中且持續進行攪拌；分批將一抗刮軟劑樹脂及一抗刮硬劑樹脂以一第二預設比例置入該料筒中且持續進行攪拌；取出1/2預設值之一消泡劑與一濕潤劑置入該料筒，且該攪拌機以該預設高轉速攪拌一第一預設時間；取出剩下1/2預設值之 該消泡劑與一成膜劑置入該料筒，且該攪拌機以一預設定低轉速攪拌一第二預設時間以形成水性印墨；測量該料筒中之該水性印墨的酸鹼值，並調整該印墨使其呈現弱鹼性；將該水性印墨過濾後進行裝桶，以完成製造程序。前述步驟所製造之水性印墨印刷後經過蒸煮試驗後，具有不掉色兼具有耐磨擦特性，更具有無添加揮發溶劑(VOC)及無重金屬含量之環保水性印墨。

本發明之次要目的在於該攪拌機之該預設高轉速範圍係為2000rpm至4000rpm，而該攪拌機之該預定低轉速範圍係為500rpm至1500rpm，而該第一預設時間範圍為50至70分鐘，該第二預設時間範圍為20至40分鐘。

本發明之另一目的在於該第一預設比例係為將10份之該密著性樹脂與1份之該慢乾劑，同時置入該攪拌機中，若該慢乾劑之劑量太多形成一反應結塊時，則加入一抗刮硬劑樹脂以使該反應結塊消散。

本發明之再一目的在於該第二預設比例係為將5份之該抗刮軟劑樹脂與1份之該抗刮硬劑樹脂，同時置入該攪拌機中。

本發明之再一目的在於該抗刮軟劑樹脂及該抗刮硬劑樹脂分別置入該料筒後，更係於該料筒內置入有一慢乾成膜劑。

本發明之再一目的在於該攪拌機以該第二預設時間攪拌後，更係以該預設低轉速繼續攪拌直到印墨之液體表面消泡且其黏度穩定後，量測該印墨之一黏度值並加以紀錄，而量測該黏度值需利用一4號黏度杯做為容器，且其量測時間範圍為20~23秒來進行量測。

本發明之再一目的在於該黏度值過高時，需加入適量純水 做一調整，續將該攪拌機以該預設定低轉速攪拌20至40分鐘，攪拌完成後量測其黏度值並加以紀錄，待量測及記錄完畢後靜置至少24小時後再次量測其黏度值，若無黏度值升高或降低之情況，即完成該混合液體之該黏度值的調整。

11:將一水性色漿置入一料筒中，該料筒中設有一攪拌機，該攪拌機以一預設高轉速進行攪拌

12:分批將一密著性樹脂及一慢乾劑以一第一預設比例置入該料筒中且持續進行攪拌

13:分批將一抗刮軟劑樹脂及一抗刮硬劑樹脂以一第二預設比例置入該料筒中且持續進行攪拌

14:取出1/2預設值之一消泡劑與一濕潤劑置入該料筒，且該攪拌機以該預設高轉速攪拌一第一預設時間

15:取出剩下1/2預設值之該消泡劑與一成膜劑置入該料筒，且該攪拌機以一預設定低轉速攪拌一第二預設時間以形成水性印墨

16:測量該料筒中之該水性印墨的酸鹼值，並調整該印墨使其呈現弱鹼性

17:將該水性印墨過濾後進行裝桶，以完成製造程序

〔第1圖〕係為本發明食品暨醫療用水性印墨之製造流程圖。

為達成上述目的及功效，本發明所採用之技術手段及其構造，茲繪圖就本發明之較佳實施例詳加說明其特徵與功能如下，俾利完全瞭解。

請參閱第1圖所示，係為本發明食品暨醫療用水性印墨之製造流程圖，由圖中可清楚看出，本發明之水性印墨主要為印刷於應用在食品等級或醫療等級且由一高密度聚乙烯(High-density polyethylene，HDPE)、一聚乙烯對苯二甲酸酯(Polypropylene Terephthalate，PET)、一流延聚丙烯(Cast Polypropylene，CPP)或一定向聚丙烯(Oriented Polypropylene，OPP)所構成的軟包裝材料或塑膠薄膜上，其包括有下列步驟：

步驟11：將一水性色漿置入一料筒中，該料筒中設有一攪拌機，該攪拌機以一預設高轉速進行攪拌，，該色漿的顏色係包括有黃(Yellow)、紫紅(Megenta)、黑(blacK)、白(White)及灰色(Gray)，而由於各種顏色印墨可呈現的色彩及因應不同附著物的需求，故各種顏色印墨之間於製造流程中所需應用色漿、抗刮硬劑、慢乾劑、稀釋劑、消 泡劑、成膜劑、增稠劑及純水皆有些許配方用量以重量百分比調整。該水性色漿之重量百分比為40~45%；由密著性樹脂、抗刮軟劑樹脂及抗刮硬劑樹脂所構成之水性樹脂之重量百分比為49~54%；由慢乾劑、該消泡劑、成膜劑、慢乾成膜劑及濕潤劑所構成之助劑之重量百分比為3~8%。

上述該慢乾劑組成成分係為一甲基矽酸鉀；該消泡劑組成成分係為一聚醚矽氧烷的化合物；該成膜劑組成成分係為一非離子界面活性劑，該非離子界面活性劑係選自一乙基化-C12-18-醇、一丙二醇甲醚、一椰油醇聚醚、一二丙二醇甲醚之其中一者或組合；該慢乾成膜劑組成成分係選自一2-二甲基胺基乙醇(其比例>80%)、一2-氨基-2-甲基-1-丙醇(其比例>10%)、一2-甲基氨基-2-甲基-1-丙醇(其比例<5%)、一水(其比例<1%)之組合；該濕潤劑組成成分係選自一2，4，7，9-四甲基-5-癸炔-4，7-二醇(其比例>70%)、一1，2-丙二醇(其比例範圍為15%~25%)；該增稠劑之組成成分係選自一乙二醇丁醚(其比例範圍為3~12%)、一乙二醇苯醚(其比例範圍為2~8%)、一聚酯氨樹酯(其比例範圍為23~27%)、一水(其比例範圍為50~75%)。

上述水性色漿中的顏料有分為無機顏料及有機顏料，因此水性印墨製造時，選擇合適的顏料是非常重要的。其色相是顏色選擇上首要考慮的因素，其次是光澤、化學耐性、易分散性及和其他組成的相容性，上述水性印墨的色漿在大多數情況下是以丙烯酸樹脂為連接劑，根據水性色漿類型及濃度，加入了某些陽離子、非離子或兩性離子表面活性劑或其複合物幫助分散。最終還是以丙烯酸樹脂混合後的穩定性決定。

上述助劑是為了在生產製造、印刷應用及運輸儲存過程中 完善水性印墨性能而使用的添加劑，為水性印墨中的輔助成分。它能提高印墨的物理性質、調整水性色漿及樹脂比例、改善水性印墨的流動性、影響水性印墨的光亮性、調整水性印墨的黏度、改善水性印墨的印刷適性、提高印刷效果，以確保水性印墨在生產、使用、運輸及儲存過程中性能的穩定。

步驟12：分批將一密著性樹脂及一慢乾劑以一第一預設比例置入該料筒中且持續進行攪拌。該第一預設比例係為將10份之該密著性樹脂與1份之該慢乾劑，同時置入該攪拌機中，若該慢乾劑之劑量太多形成一反應結塊時，則加入一抗刮硬劑樹脂以使該反應結塊消散。

上述慢乾劑亦稱為阻滯劑，一般pH值為5.5左右。能抑制及降低水性印墨的固化乾燥時間，防止表面結皮，對印刷速度過慢或因水性印墨乾燥過快而引起髒版、糊版現象有一定的抑制作用。當水性印墨黏度過大，不需要過度使用阻滯劑，可用1：1的水稀釋後作用。

上述水性樹脂可使水性色漿分散成膠態分散體，賦予水性印墨良好的流變、乾燥固化，對承印材料的附著性，使墨膜有光澤性、柔韌性、耐化性等一系列膠體。故，水性樹脂的性質決定了水性印墨的乾燥特性及印刷適性，因此在水性印墨製造過程中，水性樹脂的選擇和制備決定水性印墨的特性及質量的關鍵步驟，本發明之水性樹脂係為採用丙烯酸樹脂，而丙烯酸樹脂是由丙烯酸及其酯、甲基丙烯酸及其酯等單體，經過反應生成的高分子化合物的總稱。為降低成本及工業產品的丙烯酸系樹脂通常是丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯及其他以乙烯系單體的共聚樹脂。而丙烯酸樹脂具有許多突出的優點：優異的耐光、耐候性、戶外曝曬耐久性、耐 紫外光照射不易解黃變、長期保持原有光澤及色澤、耐熱性佳，在170度下不分解、不變色，230度或更高溫下仍不變色、色淺、耐腐蝕、良好的柔韌性和最低色料反應性。

步驟13：分批將一抗刮軟劑樹脂及一抗刮硬劑樹脂以一第二預設比例置入該料筒中且持續進行攪拌。該第二預設比例係為將5份之該抗刮軟劑樹脂與1份之該抗刮硬劑樹脂，同時置入該攪拌機中。該抗刮軟劑樹脂及該抗刮硬劑樹脂分別置入該料筒後，更係於該料筒內置入有一慢乾成膜劑。

步驟14：取出1/2預設值之一消泡劑與一濕潤劑置入該料筒，且該攪拌機以該預設高轉速攪拌一第一預設時間。

上述消泡劑是一種抑制、減少或消除印墨中氣泡的助劑。印墨在生產過程中，因攪拌、分散、研磨，難免會捲入空氣形成氣泡；在印刷過程中也會產生氣泡。氣泡的存在會影響墨層的光學性能，造成印刷品質下降，有礙美觀，因而必須加入消泡劑來消除氣泡。

上述濕潤劑主要是降低體系的表面張力，且可分散吸附在顏料表面產生電荷斥力或空間位阻，該空間位阻又稱立體效應，主要是指分子中某些原子或基團彼此接近而引起的空間阻礙和偏離正常鍵角而引起分子內的張力。防止水性色漿產生絮凝，使分散體系處於穩定狀態。且濕潤劑兼具濕潤與分散功能，故稱為濕潤分散劑。

步驟15：取出剩下1/2預設值之該消泡劑與一成膜劑置入該料筒，且該攪拌機以一預設定低轉速攪拌一第二預設時間以形成水性印墨。該攪拌機以該第二預設時間攪拌後，更係以該預設低轉速繼續攪拌直到 印墨之液體表面消泡且其黏度穩定後，量測該印墨之一黏度值並加以紀錄，而量測該黏度值需利用一4號黏度杯做為容器，且其量測時間範圍為20~23秒來進行量測。若該黏度值過高時，需加入適量純水做一調整，續將該攪拌機以該預設定低轉速攪拌20至40分鐘，攪拌完成後量測其黏度值並加以紀錄，待量測及記錄完畢後靜置至少24小時後再次量測其黏度值，若無黏度值升高或降低之情況，即完成該混合液體之該黏度值的調整。

上述成膜劑的作用從成膜機理來看，成膜劑在成膜過程中提供足夠的自由體積，以使聚合物粒子變形和聚合物分子鍵段擴散、纏繞而融合成連續的膜。

步驟16：測量該料筒中之該水性印墨的酸鹼值，並調整該印墨使其呈現弱鹼性。調整該水性印墨使其呈現弱鹼性的方法係為添加一氨水來達成，且該水性印墨之酸鹼值(PH)範圍係介於8至10之間。

步驟17：將該水性印墨過濾後進行裝桶，以完成製造程序。該水性印墨過濾後進行裝桶前，取出300至500公克之該水性印墨做為產品取樣，用以記錄生產重量及耗損量。

上述該攪拌機之該預設高轉速範圍係為2000rpm至4000rpm，而該攪拌機之該預定低轉速範圍係為500rpm至1500rpm，而該第一預設時間範圍為50至70分鐘，該第二預設時間範圍為20至40分鐘。

藉由上述第1圖之揭露，即可瞭解本發明為提供一種食品暨醫療用水性印墨之製造方法，其水性印墨主要為印刷於應用在食品等級或醫療等級且由一高密度聚乙烯、一聚乙烯對苯二甲酸酯、一流延聚丙烯或一定向聚丙烯所構成的軟包裝材料或塑膠薄膜上，其包括有下列步驟：將 一水性色漿置入一料筒中，該料筒中設有一攪拌機，該攪拌機以一預設高轉速進行攪拌；分批將一密著性樹脂及一慢乾劑以一第一預設比例置入該料筒中且持續進行攪拌；分批將一抗刮軟劑樹脂及一抗刮硬劑樹脂以一第二預設比例置入該料筒中且持續進行攪拌；取出1/2預設值之一消泡劑與一濕潤劑置入該料筒，且該攪拌機以該預設高轉速攪拌一第一預設時間；取出剩下1/2預設值之該消泡劑與一成膜劑置入該料筒，且該攪拌機以一預設定低轉速攪拌一第二預設時間以形成水性印墨；測量該料筒中之該水性印墨的酸鹼值，並調整該印墨使其呈現弱鹼性；將該水性印墨過濾後進行裝桶，以完成製造程序。前述步驟所製造之水性印墨印刷後經過蒸煮試驗後，具有不掉色兼具有耐磨擦特性，更具有無添加揮發溶劑(VOC)及無重金屬含量之環保水性印墨。本發明之水性印墨製造方法應用於食品等級或醫療等級之印刷物上具有極高的印刷品質，故提出專利申請以尋求專利權之保護。

上述僅為本發明之較佳實施例而已，非因此即侷限本發明之專利範圍，故舉凡運用本發明說明書及圖式內容所為之簡易修飾及等效結構變化，均應同理包含於本發明之專利範圍內，合予陳明。

綜上所述，本發明上述食品暨醫療用水性印墨之製造方法於使用時，為確實能達到其功效及目的，故本發明誠為一實用性優異之發明，為符合發明專利之申請要件，爰依法提出申請，盼 審委早日賜准本案，以保障發明人之辛苦發明，倘若 鈞局審委有任何稽疑，請不吝來函指示，發明人定當竭力配合，實感德便。

(11):將一水性色漿置入一料筒中，該料筒中設有一攪拌機，該攪拌機以一預設高轉速進行攪拌

(12):分批將一密著性樹脂及一慢乾劑以一第一預設比例置入該料筒中且持續進行攪拌

(13):分批將一抗刮軟劑樹脂及一抗刮硬劑樹脂以一第二預設比例置入該料筒中且持續進行攪拌

(14):取出1/2預設值之一消泡劑與一濕潤劑置入該料筒，且該攪拌機以該預設高轉速攪拌一第一預設時間

(15):取出剩下1/2預設值之該消泡劑與一成膜劑置入該料筒，且該攪拌機以一預設定低轉速攪拌一第二預設時間以形成水性印墨

(16):測量該料筒中之該水性印墨的酸鹼值，並調整該印墨使其呈現弱鹼性

(17):將該水性印墨過濾後進行裝桶，以完成製造程序

Claims (10)

1. 一種食品暨醫療用水性印墨之製造方法，其水性印墨主要為印刷於應用在食品等級或醫療等級且由一高密度聚乙烯、一聚乙烯對苯二甲酸酯、一流延聚丙烯或一定向聚丙烯所構成的軟包裝材料或塑膠薄膜上，其包括有下列步驟：(A)將一水性色漿置入一料筒中，該料筒中設有一攪拌機，該攪拌機以一預設高轉速進行攪拌；(B)分批將一密著性樹脂及一慢乾劑以一第一預設比例置入該料筒中且持續進行攪拌，該第一預設比例係為將10份之該密著性樹脂與1份之該慢乾劑；(C)分批將一抗刮軟劑樹脂及一抗刮硬劑樹脂以一第二預設比例置入該料筒中且持續進行攪拌；(D)取出1/2預設值之一消泡劑與一濕潤劑置入該料筒，且該攪拌機以該預設高轉速攪拌一第一預設時間；(E)取出剩下1/2預設值之該消泡劑與一成膜劑置入該料筒，且該攪拌機以一預設定低轉速攪拌一第二預設時間以形成水性印墨；(F)測量該料筒中之該水性印墨的酸鹼值，並調整該印墨使其呈現弱鹼性；以及(G)將該水性印墨過濾後進行裝桶，以完成製造程序。
2. 如請求項1所述之食品暨醫療用水性印墨之製造方法，其中該攪拌機之該預設高轉速範圍係為2000rpm至4000rpm，而該攪拌機 之該預定低轉速範圍係為500rpm至1500rpm，而該第一預設時間範圍為50至70分鐘，該第二預設時間範圍為20至40分鐘。
3. 如請求項1所述之食品暨醫療用水性印墨之製造方法，其中該步驟(B)中若該慢乾劑之劑量太多形成一反應結塊時，則加入一抗刮硬劑樹脂以使該反應結塊消散。
4. 如請求項1所述之食品暨醫療用水性印墨之製造方法，其中該步驟(C)之該第二預設比例係為將5份之該抗刮軟劑樹脂與1份之該抗刮硬劑樹脂，同時置入該攪拌機中。
5. 如請求項1所述之食品暨醫療用水性印墨之製造方法，其中該步驟(C)中於該抗刮軟劑樹脂及該抗刮硬劑樹脂分別置入該料筒後，更係於該料筒內置入有一慢乾成膜劑。
6. 如請求項1所述之食品暨醫療用水性印墨之製造方法，其中該步驟(E)中該攪拌機以該第二預設時間攪拌後，更係以該預設低轉速繼續攪拌直到印墨之液體表面消泡且其黏度穩定後，量測該印墨之一黏度值並加以紀錄，而量測該黏度值需利用一4號黏度杯做為容器，且其量測時間範圍為20~23秒來進行量測。
7. 如請求項6所述之食品暨醫療用水性印墨之製造方法，其中該步驟(E)中若該黏度值過高時，需加入適量純水做一調整，續將該攪拌機以該預設定低轉速攪拌20至40分鐘，攪拌完成後量測其黏度值並加以紀錄，待量測及記錄完畢後靜置至少24小時後再次量測其黏度值，若無黏度值升高或降低之情況，即完成該混合液體之該黏度值的調整。
8. 如請求項1所述之食品暨醫療用水性印墨之製造方法，其中該步驟(F)中調整該水性印墨使其呈現弱鹼性的方法係為添加一氨水來達成，且該水性印墨之酸鹼值(PH)範圍係介於8至10之間。
9. 如請求項1所述之食品暨醫療用水性印墨之製造方法，其中該步驟(G)中該水性印墨過濾後進行裝桶前，取出300至500公克之該水性印墨做為產品取樣，用以記錄生產重量及耗損量。
10. 如請求項1所述之食品暨醫療用水性印墨之製造方法，其中該水性色漿之重量百分比為40~45%；由該密著性樹脂、該抗刮軟劑樹脂及該抗刮硬劑樹脂所構成之一水性樹脂之重量百分比為49~54%；由該慢乾劑、該消泡劑、該成膜劑、該慢乾成膜劑及該濕潤劑所構成之一助劑之重量百分比為3~8%。

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