一種環保型水性鋁箔油墨及其製備方法

2023-10-09 12:46:34 4

專利名稱：一種環保型水性鋁箔油墨及其製備方法
技術領域：
本發明涉及水性鋁箔油墨及其製作方法，尤其是涉及一種以純丙乳液為基料的水性鋁箔油墨及其製作方法。
背景技術：
改革開放以來，隨著我國印刷工業的日益發展，國內需求的油墨量越來越大，油墨品種越來越多，質量檔次越來越高，環保意識越來越強。目前，印刷行業不斷向高檔包裝印刷及環保印刷方向發展。但目前在我國，印刷過程中大量使用的油墨基本上是溶劑型油墨， 這些溶劑型油墨的有機揮發物沒有處理，直接排入車間空氣中，不僅對生產環境造成一定的影響，對工人的健康也將有極大的危害。這是因為這些溶劑型油墨含有50-60 %的有機揮發性物質，另外，在實際的生產過程中還通常加上調油墨粘度所需的稀釋劑，那麼在印品乾燥時，油墨所散發出來的揮發性組分的總含量甚至高達70-80%。水性油墨簡稱為水墨，它主要由水溶性樹脂、有機顏料、溶劑及相關助劑經複合研磨加工而成，水性油墨特別適用於煙、酒、食品、飲料、藥品、兒童玩具等衛生條件要求嚴格的包裝印刷產品。水性油墨以水(45% -50% )為溶劑，VOC含量極低，對環境汙染小；溶劑型油墨以有機溶劑(甲苯、二甲苯、工業酒精等)為溶劑。在軟包裝行業，由於溶劑型油墨均採用揮發性乾燥為主的方式，溶劑的沸點越低，就越易揮發並釋放出有毒氣體汙染環境， 在印刷完成後其表面也有殘留的有毒物質，而水性油墨使用的溶劑是水和從VOC名單中排除的乙醇等，可以大大降低VOC的排放。水性油墨常用的基料是聚合物水溶液和聚合物乳液。可用的聚合物溶液有澱粉、 改性澱粉、糊精、纖維素類、聚乙烯醇等物料的水溶液。由於水溶性聚合物有著分子量較低， 粘度大，固含量小、塗膜耐水性差，力學性能及耐久性不盡人意等缺陷，所以目前檔次較高的水性油墨所用的連接料多為聚合物乳液，如純丙乳液、苯丙乳液、乙丙乳液、羧基丁苯膠乳、聚氨酯乳液、EVA乳液、環氧樹脂微乳液、醇酸樹脂微乳液等。其中純丙乳液具有塗膜附著力大、光澤度高、色淺、透明度高、耐候性好等優異性能。綜上所述本發明所生產的油墨對解決以上生產和應用領域中問題具有非常現實的意義。

發明內容
本發明所解決的主要技術問題是提供一種以純丙乳液為基料的環保型水性鋁箔油墨及其製備方法，它具有無毒、無汙染、不燃、不爆、使用安全性好、性能穩定、印刷適應性好、印刷品幹後無有害殘留物質、不脫色、掉色、製造成本低廉等特點。其系統組份按質量百分比配方如下純丙乳液 35-50% 顏料10-30%
去離子水 5-30% 乙醇5-20%
三乙胺3-5%
潤溼劑0-2%
消泡劑0-2%
流平劑0.1-0.5%
成膜助劑 1-3% 附著力促進劑0.3-1% pH調節劑 0-1%上述的潤溼劑是指十二烷基磺酸鈉、聚醚改性矽氧烷、聚醚改性聚二甲基矽氧烷、 天然醇類潤溼劑中的一種或幾種，加入潤溼劑可提高顏料和乳液的相容性、油墨中有機顏料的抗溼擦和抗乾擦性能。上述的消泡劑是指聚醚改性有機矽，它有消泡迅速，抑泡時間長和安全無毒、耐高溫、耐強鹼性強等優點。上述的流平劑是指有機矽、丙烯酸酯類或有機改性聚二甲基矽氧烷溶液等水性油墨用流平劑，產品屬高活性，易溶於水的表面活性，能有效降低水性體系的表面張力，提高展布能力，增進流平、流動性及對底材的潤溼性，防止縮孔的產生，消除手掃刷痕，提高抗粘貼性。上述的成膜助劑是指單酯類有機化合物、高碳醇酯有機化合物、2，2，4_三甲基-1，3-戊二醇單異丁酸酯等，該助劑能被吸附在乳液粒子上，可以有效地聚合、軟化融合乳液粒子，降低成膜溫度，具有良好的水解穩定性，低的凝固點，適宜的揮發效率，高效的聚結效率。上述的附著力促進劑是指以鈦酸酯偶聯劑為主，輔以多種添加劑的水性塗料、水性油墨專用附著力促進劑，它能改進水性塗料、水性油墨對各種基材的黏結性，同時能提高水性塗料、水性油墨的多種物理性能、鮮豔度、耐磨性等。上述的pH調節劑指氨水，通過氨水的添加量可以對水性油墨的pH值進行調節，所述水性油墨的PH值可控制在7. 0-8. 5之間。上述的純丙乳液是指丙烯酸與甲基丙烯系單體之間進行乳液共聚合反應所製備的一類共聚物乳液，粘度25-50 (塗4杯)，最低成膜溫度20°C，固形物含量45-60 %， Tg25-27°C。根據本發明所述，純丙乳液聚合物具有良好的力學性能、耐侯性、耐老化性和成膜性，所述純丙乳液的原料及其佔乳液質量百分比如下硬單體20-25%軟單體15-20%功能單體1-2%乳化劑1-5%引發劑0.3-0.7%調節劑0.1-0.4%其餘部分為去離子水，採用不同原料配比，可以取得理想的產品性能。上述的硬單體是指甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、丙烯酸、甲基丙烯酸羥丙酯中的一種或幾種；上述的軟單體是指丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸-2-乙基己酯、丙烯酸羥乙酯中的一種或幾種；上述的功能單體是指α -甲基丙烯酸；上述的乳化劑是指0Ρ、十二烷基苯磺酸鈉等；上述的引發劑是指過硫酸鹽引發劑；上述的調節劑是指碳酸氫鈉、氨水。本發明所述的基料純丙乳液採用預乳化法製備，其製備方法包括以下步驟(1)將4/5的去離子水、全部單體、引發劑、乳化劑投入反應容器中，在室溫下快速攪拌乳化30min，製得預乳化液。(2)將1/3的上述預乳化液和1/5的去離子水投入另一反應容器中攪拌，升溫至 80-900C，反應0. 5-lh後滴加餘下的預乳化液，在池內滴完，恆溫至轉化率> 98%，降溫調節PH值，即得所製備的純丙乳液。生產後的純丙乳液個指標檢測結果如下
檢測項目技術指標測試結果
外觀藍相乳白色液體合格
粘度15-2018.3
pH 值7.0-8.07.8
乾燥時間夕h1.5h
耐鹼性(48h)48h不起泡不脫落耐鹼性72h
耐水性(96h)96h允許輕微失色和變色耐水性那個140h本發明所述一種以純丙乳液為基料的水性鋁箔油墨製備方法，包括以下步驟將質量比為35-50 %純丙乳液、10-30%顏料、5-30%去離子水、5-20%乙醇、 3-5 %三乙胺、0-2 %潤溼劑、0-2 %消泡劑、0. 1-0. 5 %流平劑、1-3 %成膜助劑、0. 3-1 %附著力促進劑加入到反應釜中，室溫下經攪拌、砂磨機研磨後，用0-1% pH調節劑調節pH = 7. 0-8. 5，即得水性鋁箔油墨。生產好的水性鋁箔油墨的主要指標如下顏色對色樣偏差士 5 %以內細度<15μ m著色力90_110
粘度30士5(塗4 杯)pH 值7.0-8. 5乾燥速度150-200m/min耐乙醇、耐鹼、耐水幹後浸泡Mh良好。本發明提出了一種水性鋁箔油墨，適用於在各種型號的凹版輪轉印刷機上的使用。與現有技術相比，本發明以純丙乳液為基料的水性鋁箔油墨具有以下優點(1)本發明油墨在環保和成本上具有優勢，以水作為主要分散介質，只含有很少量的有機溶劑，產品揮發性有機物(VOC)含量極低對以及不存在對人體有害的溶劑殘留，生產成本也得到了降低。(2)本發明油墨克服了原水性油墨的主要缺點，印刷圖案清晰、幹後耐水、耐乙醇、 耐鹼、不脫色、掉色，而且生產工藝簡單，反應工藝為常溫常壓下進行，所投入的原材料均轉化為產品，無任何三廢排放。(3)本發明油墨水基體系比溶劑體系易於清洗，使用肥皂水或弱鹼性洗液洗刷就可完成印刷機部件的整個清洗工作，從而提高了生產效率。
具體實施例方式下面結合實施例，對本發明的具體實施方式
作進一步描述。以下實施例僅用於更加清楚地說明本發明的技術方案，而不能以此來限制本發明的保護範圍。除非特別限定，實施例中「％」表示「質量實施例1本實施例的原料組成成份
純丙乳液 35% 顏料20%去離子水25%
乙醇10%
三乙胺4.5%
潤溼劑1.5%
消泡劑1.5%
流平劑0.5%
成膜助劑1% 附著力促進劑0.5%
pH調節劑 0.5%製備一種環保水性鋁箔油墨，以上的數據是具體的配方，上述的潤溼劑是指十二烷基磺酸鈉；上述的消泡劑是指聚醚改性有機矽；上述的流平劑是指有機矽、丙烯酸酯類水性油墨用流平劑；上述的成膜助劑是指單酯類有機化合物；上述的附著力促進劑是指以鈦酸酯偶聯劑為主，輔以多種添加劑的水性塗料、水性油墨專用附著力促進劑；上述的PH調節劑指氨水。本實施例純丙乳液，粘度25-50(塗4杯)，最低成膜溫度20°C，固形物含量 45-60%, Tg25-27°C ；潤溼劑為十二烷基磺酸鈉；消泡劑為聚醚改性有機矽；pH調節劑為氨水。所述純丙乳液的原料及其佔乳液質量百分比如下
硬單體25%軟單體15%功能單體1.0%乳化劑3.5%引發劑0.5%調節劑0.4%其餘部分為去離子水上述的硬單體是指甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸羥丙酯；上述的軟單體是指丙烯酸丁酯；上述的功能單體是指α -甲基丙烯酸；上述的乳化劑是指0Ρ、十二烷基苯磺酸鈉等；上述的引發劑是指過硫酸鹽引發劑；上述的調節劑是指碳酸氫鈉、氨水。本發明所述的基料純丙乳液採用預乳化法製備，其製備方法包括以下步驟(1)將4/5的去離子水、全部單體、引發劑、乳化劑投入反應容器中，在室溫下快速攪拌乳化30min，製得預乳化液。(2)將1/3的上述預乳化液和1/5的去離子水投入另一反應容器中攪拌，升溫至 800C，反應Ih後滴加餘下的預乳化液，在池內滴完，恆溫至轉化率> 98%，降溫調節pH值， 即得所製備的純丙乳液。本實施例的具體操作製備方法為將質量比為35%純丙乳液、20%顏料、25%去離子水、10%乙醇、4. 5%三乙胺、 1. 5%潤溼劑、1. 5%消泡劑、0. 5%流平劑、成膜助劑、0. 5%附著力促進劑加入到反應釜中，室溫下經攪拌、砂磨機研磨後，用0. 5% pH調節劑調節pH = 7. 5，即得水性鋁箔油墨。實施例2本實施例的原料組成成份純丙乳液40%顏料15%去離子水21%乙醇15%三乙胺3.5%潤溼劑1.0%消泡劑1.0%流平劑0.2%成膜助劑2%附著力促進劑0.8%PH調節劑0.5%製備一種環保水性鋁箔油墨，以上的數據是具體的配方，上述的潤溼劑是指天然醇類潤溼劑；上述的消泡劑是指聚醚改性有機矽；上述的流平劑是指有機改性聚二甲基矽氧烷溶液水性油墨用流平劑；上述的成膜助劑是指2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇單異丁酸酯；上述的附著力促進劑是指以鈦酸酯偶聯劑為主，輔以多種添加劑的水性塗料、水性油墨專用附著力促進劑；上述的PH調節劑指氨水。本實施例純丙乳液，粘度25-50(塗4杯)，最低成膜溫度20°C，固形物含量 45-60%, Tg25-27°C ；潤溼劑為十二烷基磺酸鈉；消泡劑為聚醚改性有機矽；pH調節劑為氨水。所述純丙乳液的原料及其佔乳液質量百分比如下
硬單體20%
軟單體20%
功能單體 1.5% 乳化劑4%弓 I 發劑0.3%
調節劑0.3%其餘部分為去離子水上述的硬單體是指甲基丙烯酸甲酯；上述的軟單體是指丙烯酸丁酯、丙烯酸羥乙酯；上述的功能單體是指α -甲基丙烯酸；上述的乳化劑是指0Ρ、十二烷基苯磺酸鈉等；上述的引發劑是指過硫酸鹽引發劑；上述的調節劑是指碳酸氫鈉、氨水。本發明所述的基料純丙乳液採用預乳化法製備，其製備方法包括以下步驟(1)將4/5的去離子水、全部單體、引發劑、乳化劑投入反應容器中，在室溫下快速攪拌乳化30min，製得預乳化液。(2)將1/3的上述預乳化液和1/5的去離子水投入另一反應容器中攪拌，升溫至 85 0C，反應0. 5h後滴加餘下的預乳化液，在池內滴完，恆溫至轉化率> 98 %，降溫調節pH 值，即得所製備的純丙乳液。本實施例的具體操作製備方法為將質量比為40%純丙乳液、15%顏料、21%去離子水、15%乙醇、3. 5%三乙胺、 1. 0%潤溼劑、1. 0%消泡劑、0. 2%流平劑、2%成膜助劑、0. 8%附著力促進劑加入到反應釜中，室溫下經攪拌、砂磨機研磨後，用0. 5% pH調節劑調節pH = 8. 0，即得水性鋁箔油墨。
權利要求
1. 一種以純丙乳液為基料的水性鋁箔油墨及其製作方法，其特徵在於該水性鋁箔油墨，由以下質量比的原材料組成純丙乳液35-50%顏料10-30%去離子水5-30%乙醇5-20%三乙胺3-5%潤溼劑0-2%消泡劑0-2%流平劑0.1-0.5%成膜助劑1-3%附著力促進劑0.3-1%PH調節劑0-1%
2.根據權利要求1所述的水性鋁箔油墨，其特徵在於，所述的純丙乳液，粘度25-50 (塗 4杯)，最低成膜溫度20°C，固形物含量45-60%，Tg25-27°C，原料及其佔乳液質量百分比如下硬單體20-25%軟單體15-20%功能單體1-2%乳化劑1-5%引發劑0.3-0.7%緩衝劑0.1-0.4%其餘部分為去離子水
3.根據權利要求2所述的純丙乳液，其特徵在於，所述的硬單體甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、丙烯酸、甲基丙烯酸羥丙酯中的一種或幾種；上述的軟單體是指丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸-2-乙基己酯、丙烯酸羥乙酯中的一種或幾種；上述的功能單體是指α -甲基丙烯酸；上述的乳化劑是指0Ρ、十二烷基苯磺酸鈉等；上述的引發劑是指過硫酸鹽引發劑；上述的調節劑是指碳酸氫鈉、氨水。
4.一種純丙乳液的製備方法，其特徵在於按照權利要求2中的組分配方，其製作方法包括以下步驟(1)將4/5的去離子水、全部單體、引發劑、乳化劑投入反應容器中，在室溫下快速攪拌乳化30min，製得預乳化液；(2)將1/3的上述預乳化液和1/5的去離子水投入另一反應容器中攪拌，升溫至80-900C，反應0. 5-lh後滴加餘下的預乳化液，在池內滴完，恆溫至轉化率> 98%，降溫調節PH值，即得所製備的純丙乳液。
5.根據權利要求1所述的水性鋁箔油墨，其特徵在於，所述的潤溼劑為十二烷基磺酸鈉、聚醚改性矽氧烷、聚醚改性聚二甲基矽氧烷、天然醇類潤溼劑中的一種或幾種；所述的消泡劑為聚醚改性有機矽；所述的流平劑為有機矽、丙烯酸酯類或有機改性聚二甲基矽氧烷溶液等水性油墨用流平劑；所述的成膜助劑是指單酯類有機化合物、高碳醇酯有機化合物、2，2，4_三甲基-1，3-戊二醇單異丁酸酯等；所述的附著力促進劑為以鈦酸酯偶聯劑為主，輔以多種添加劑的水性塗料、水性油墨專用附著力促進劑；所述的PH調節劑為指氨水。
6.一種以純丙乳液為基料的水性鋁箔油墨的製備方法，其特徵在於按照權利要求1中任意一項的組分配方，其製作方法包括以下步驟將質量比為35-50 %純丙乳液、10-30 %顏料、5-30 %去離子水、5_20 %乙醇、3_5 %三乙胺、0-2%潤溼劑、0-2%消泡劑、0. 1-0. 5%流平劑、1-3%成膜助劑、0. 附著力促進劑加入到反應釜中，室溫下經攪拌、砂磨機研磨後，用0-1 % pH調節劑調節pH = 7. 0-8. 5，即得水性鋁箔油墨。
7.根據權利要求1所述的水性鋁箔油墨，其特徵在於，所得產品水性鋁箔油墨的主要指標如下顏色對色樣偏差士 5%以內細度< 15μ 著色力90-110粘度30士5(塗4杯)pH 值7. 0-8. 5乾燥速度150-200m/min耐乙醇、耐鹼、耐水幹後浸泡24h良好。
全文摘要
本發明公開了一種以純丙乳液為基料的水性鋁箔油墨及其製作方法，該油墨組成按質量比計算分為純丙乳液35-50％、顏料10-30％、去離子水5-30％、乙醇5-20％、三乙胺3-5％、潤溼劑0-2％、消泡劑0-2％、流平劑0.1-0.5％、成膜助劑1-3％、附著力促進劑0.3-1％。將上述原料按質量比加入到反應釜中，室溫下經攪拌、砂磨機研磨後，用0-1％pH調節劑調節pH＝7.0-8.5，即得水性鋁箔油墨。與現有技術相比，本產品具有印刷圖案清晰、幹後耐水、耐乙醇、耐鹼、不脫色、掉色的特點，而且生產工藝簡單，反應工藝為常溫常壓下進行，所投入的原材料均轉化為產品，產品揮發性有機物(VOC)含量極低對以及不存在對人體有害的溶劑殘留，生產成本也得到了降低。
文檔編號C08F220/06GK102286229SQ20111024382
公開日2011年12月21日 申請日期2011年8月24日 優先權日2011年8月24日
發明者馮巖, 劉志剛, 張偉, 張立偉, 李玉良 申請人:哈爾濱大東方捲菸材料科技開發有限責任公司