专利名称：油墨增量剂和采用有机型树脂的油墨的制作方法
技术领域：
本发明主要涉及用于印刷等的油墨组合物，更具体地说，本发明涉及采用有机型树脂即马铃薯淀粉的油墨组合物。
背景技术：
几乎所有的消费品都是以包装件的形式销售，所述包装件例如为纸箱、盒以及其它类型的容器。包装件具有两个非常具有区别性的特征结构设计和图形设计。包装件的结构设计由包装件的结构特征例如包装件的尺寸、几何形状和材料限定。包装件的图形设计由颜色、图片和在包装件上使用的其它图像限定。图形设计优选以在美学上吸引潜在消费者的形式标识被包装的产品。包装件通常由上面采用图形设计的瓦楞板、卡纸板或其它加工材料形成。图形设 计可以采用很多已知的方法来施加。例如，可以将具有设计的片材层压到包装件上，或者对包装件本身进行印刷。一种常见的印刷方法是胶版印刷法。胶版印刷通过形成所需图像的镜像阳模(positive mirrored master)作为在橡胶或聚合物材料中的3D浮雕来制得。胶版印刷板可以通过模拟和数字制版工艺来形成。图像区域突出于橡胶或聚合物材料板上的非图像区域。油墨从部分浸没在墨罐的墨辊转移。然后，油墨转移到网纹辊(或计量辊)，所述网纹辊(或计量辊)的结构容纳特定量的油墨，因为其覆盖有数以千计的小舱(well)或小室(cell)，使得其能够均匀而迅速地以均一的厚度将油墨计量到印刷板上(每线性英寸的小室数量可以根据印刷工作的类型和所要求的重量而改变)。为了避免使最终的产品具有模糊不清或凹凸不平的外观，必须确保印刷板上油墨的量不过量。这通过使用刮板(称为刮墨刀)来实现。刮墨刀在对印刷板进行加墨之如从网纹棍上除去过量的油墨。基底最终被夹在印刷板和压印滚筒之间以转印图像。胶版印刷油墨的组合物的组分包括但不限于载色剂(例如溶剂或水)；着色成分(例如颜料、颜料制粉(pigment grinding)、胶状、溶液或乳液形式将调漆载色剂(letdownvehicle));和其它组分，该其它组分包括但不限于蜡、pH控制剂、粘度调节剂、消泡剂、分散剂、抗微生物剂、油墨转移剂和干燥速度改进剂。载色剂可以含有丙烯酸系树脂、马来酸系树脂、富马酸系树脂或其它树脂的组合。水基胶版印刷油墨通常含有丙烯酸系聚合物以使油墨在施加到诸如组成型挂面纸板上的瓦楞板等基底上时具有良好的转移性、稳定性和溶解性(resolubility)。丙烯酸系聚合物通常由石油原料制得。使用这种丙烯酸系聚合物带来若干种问题，包括1)石油的供应和价格非常不稳定并且受到外部事件干扰；2)石油是化石燃料，可以获得的数量是有限的，即其是非再生性资源，并且不能无限地持续供应；3)化石燃料的使用增加了碳足迹以及由此引起的环境破坏。本领域中代替油墨中使用的石油基丙烯酸系聚合物的可选聚合物是可以获得的并且是已知的。非石油基油墨聚合物的一种主要实例是大豆蛋白。然而，大豆蛋白作为生物燃料和粮食的使用与其在胶版印刷油墨中的使用是相互竞争的，并且这种其它使用在经济上是优选的。和石油基聚合物一样，这在供应和价格上也会产生显著的波动。因此，存在对可再生甚且是环境友好的、来源易得的并且对因供应和其它用途需求引起的价格波动不敏感的聚合物的需要。
具体实施例方式在美国和大多数其它国家种植的马铃薯一般都是为食物而种植。除了被整个销售之外，马铃薯还被加工成各种食物产品。这样的马铃薯加工的一种副产品是马铃薯淀粉。当使用高压水将马铃薯清洁、切片、切块和切割成熟悉的形状(例如法式炸薯条或炸薯片)时会产生淀粉水。一些马铃薯加工厂将淀粉水于大罐车中直接运输至下游消费者或者加工厂。位置距离次级使用者更远的马铃薯加工厂生产出运输更经济的浓缩淀粉半干产品。由于回收利用的马铃薯淀粉是用于为人类食品消费而种植的马铃薯的食品加工的副产品，这种淀粉要么为作为生物基燃料的用途而竞争，要么直接进入工业市场。工业淀 粉主要有三种来源，最大的来源是玉米，其次是马铃薯，第三来源是木薯(来源于亚洲、非洲和美洲)。在三种来源之中，只有美国的马铃薯淀粉原料是食用马铃薯加工的副产物。玉米和木薯直接以工业淀粉产品供应，或者根据供应和市场情况，可能分流为生物燃料或食物/饲料产品或药物。淀粉制造中使用的玉米直接与收获玉米的食品和饲料用途竞争。玉米的竞争性用途根据当时的价格压力将供应转入市场和转出市场。最近，当玉米成为生物燃料的有价值的来源时，供应到食品/饲料市场的玉米下降并且价格上涨。因此，来自马铃薯淀粉的聚合物克服了石油基聚合物和此前在本文中讨论的可持续性的(即大豆基)聚合物的缺点。而且，如果次级使用者(例如马铃薯淀粉基聚合物的生产者)不拿走淀粉水，马铃薯加工厂将面临废物排放问题，并且产生额外的废物处理费用，以及不能获得原料作为可售商品的附加值。应当注意的是，马铃薯淀粉不含有VOC(挥发性有机化学品)或者不由VOC组成，并且采用马铃薯淀粉的产品可以重复利用和可以再制浆、可堆肥的以及可生物降解的。应当注意到是，印刷行业中对马铃薯淀粉的使用仅限于在印刷基底一例如纸一的应用并且还没有用作油墨或其它印刷组合物的一部分。马铃薯淀粉代替石油基聚合物或其它非可再生聚合物而被用作油墨组合物的“增量剂(例如，非颜料)”部分的一部分。在一个实施方式中，增量剂配方的组成如下
马铃薯淀粉30.88%(占增量剂的总重量的比例)
MEA(单乙醇胺)386
溶解型树脂12.02 消泡剂O 03将各组分混合在一起，批量分析然后进一步与如下另外的组分混合以获得最终的油墨增量剂组合物溶剂13.35(占增量剂的总量的百分比)
马铃薯淀粉39.69消泡剂0.07抗微生物剂0.10基于本发明的增量剂组合物的总重量，所述增量剂部分应当含有至少48重量％的马铃薯淀粉，更优选含有48重量％至96重量％的马铃薯淀粉。马铃薯淀粉在最终的油墨组合物中用作载体和乳液树脂，如同本领域中所使用并且所理解的乳液树脂那样。我们发现为本公开申请提供优异的结果的可商业获得的马铃薯淀粉品牌是Westcote 3090 (WesternPolymer Corp. , Moses Lake, Washington)。这种特殊的淀粉制剂是被高度取代的(具有与聚合物的骨架连接的很多亲水基团)并且具有例如高的峰值粘度和倾向于同时水合的被均匀取代的分子等性质，这非常适合用于本发明的油墨用途。尽管如此，虽然Westcote3090是一种优选的淀粉，但是任何类型的马铃薯淀粉大多数都可以用于本文所讨论的用途 中。最终的油墨应当具有9. O至10. O的pH，优选具有9. 5至9. 9的pH。可以添加碱性化合物例如胺来调节所述pH。单乙醇胺是增加增量剂的pH的优选的胺。可是使用的一种消泡剂是DF-66 (Air Products, Allentown, PA)。可以使用的一种抗微生物剂是Nuosept498 (International Specialty Products, Wayne, NJ)。所述增量剂应当含有至少6重量％的溶解型树脂，优选含有12重量％至24重量％的溶解型树脂。溶解型树脂是可溶于水并且有助于在印刷过程中转印平滑且连续的墨层的聚合物。溶解型树脂还应当使油墨组合物在相对干燥或潮湿的状态下相对容易地被水洗掉。一种溶解型树脂是 UNI-REZ8170,由 Jacksonville 的 Arizona Chemicals (Florida)生产。最终的油墨组合物包含颜料分散体以及增量剂和本领域已知的其它构成组分的颜料分散液。一种这样组合物的实例如下
油墨增量剂29.0%(基于最终的油墨组合物的重量)
颜料分散体57.5蜡1.5
聚丙二醇1.0
溶剂11.0最终的油墨组合物应当含有至少25重量％的油墨增量剂，更优选含有29重量％至60重量％的油墨增量剂。颜料分散体通常作为使用大豆蛋白分散的着色颜料销售。当然，这种颜料可以以各种色彩(color)、色调(tone)和色相(hue)提供，这取决于最终油墨颜色的需要。应当包含至少3重量％、优选包含8重量％至60重量％的量的颜料分散体,这取决于所需要的颜色。水性颜料分散体由于容易操作，因而是优选的。本领域已知的其它颜料制剂，不管是不是分散型的(disbursed),都是可以使用的。
可以使用的一种腊是Ultra Lube D-806 (Keim-Additec SurfaceUSA, Wilmette, IL)。蜡的含量优选为最终油墨组合物的I重量％至5重量％。聚丙二醇优选以I重量％至5重量％存在。油墨组合物以2号Signature Zahn杯测得的粘度应当为至少18秒,优选为18秒至28秒。在增量剂和最终油墨组合物中均优选使用水作为溶剂，但是也可以使用其它溶齐U，不过非水溶剂可能降低在此公开的组合物的环境益处。虽然在此已经详细地说明了本发明的具体实施方式
，但是应当理解的是，可以在未偏离由所附权利要求书所限定的本发明的精神和目的的情况下，在本发明中进行各种改变和改动。虽然已经参考优选的实施方式对本发明进行了说明，但是本领域的技术人员应当理解的是，可以在未偏离本发明的范围的情况下对本发明进行各种改变以及进行各种等同替代。另外，可以进行很多改动以使具体的情况或材料适合于本发明的教导而未偏离本 发明的范围。因此，本发明无意受限于所公开的具体实施方式
，相反，本发明将包括落入所附权利要求书的范围的所有实施方式。
权利要求
1.一种用于油墨组合物的增量剂，所述增量剂包含 a)马铃薯淀粉； b)单乙醇胺；和 c)溶解型树脂。
2.根据权利要求I所述的油墨组合物增量剂，其中，所述马铃薯淀粉占所述增量剂总量的约48重量％至96重量％。
3.根据权利要求I所述的油墨组合物增量剂，其中，所述马铃薯淀粉为被高度取代的形式。
4.根据权利要求I所述的油墨组合物增量剂，其中，所述油墨组合物增量剂进一步包 含溶解型树脂。
5.根据权利要求I所述的油墨组合物增量剂，其中，所述马铃薯淀粉具有高的峰值粘度和被均匀取代的分子。
6.一种混合型油墨组合物，所述油墨组合物包含 a)增量剂组分，在所述增量剂组分中包含至少约48重量％至96重量％的马铃薯淀粉； b)颜料；和 c)溶剂。
7.根据权利要求6所述的油墨组合物，其中，所述增量剂占所述油墨组合物总量的至少约25重量％。
8.根据权利要求6所述的油墨组合物，其中，所述油墨组合物进一步包含蜡和聚丙二醇。
9.根据权利要求6所述的油墨组合物，其中，所述油墨组合物在所述增量剂组分中进一步包含单乙醇胺。
10.根据权利要求6所述的油墨组合物,其中，所述油墨组合物在2号SignatureZahn杯试验中测得的粘度为约18秒至28秒。
全文摘要
一种用于胶版印刷油墨组合物和其它油墨组合物的增量剂和使用所述增量剂的油墨，其中，马铃薯淀粉用作油墨载体和乳液树脂。马铃薯淀粉的使用为石油和大豆基树脂提供了容易获得、成本有效、丰富并且环境友好的替代物。
文档编号C09D11/14GK102858891SQ201180021049
公开日2013年1月2日 申请日期2011年3月14日 优先权日2010年4月27日
发明者戴维·沃勒克, 道格·米勒 申请人:国际纸业公司