一种水性塑料里印复合凹版印刷油墨及其制备方法与流程

本发明涉及水性塑料凹版印刷技术应用领域，具体涉及一种水性塑料里印复合凹版印刷油墨及其制备方法。

背景技术：

随着经济的发展及社会的进步，人们对环境保护意识的增强，工业生产及对应产品的应用逐渐向零排放零污染方向发展。在包装印刷行业，人们对包装材料及印刷油墨提出了更为严格的要求。

油墨在包装印刷过程中起到了关键作用，通过印刷将文字和图案生动形象地呈现在承印物上，油墨品种的选择及印刷效果的好坏直接影响消费者对产品的喜好。在人们安全环保意识的不断增强中，市场上的油墨经历了从苯溶性到酯溶性，再到目前逐渐推广的醇溶性和水溶性油墨。目前各基材上印刷的主流油墨仍以酯溶性油墨为主，溶剂型油墨在生产及印刷过程中会排放出对人类和环境均有害的挥发性有机化合物。在当前保护环境和绿色生产为主题的大环境下，溶剂型油墨已经不能满足人们对于绿色生产生活的要求。为了解决溶剂型油墨对安全和环境的影响，科研技术人员开始了对水性油墨的探索，水性油墨主要以为水作为溶剂，在生产印刷过程中几乎没有挥发性有机化合物的排放，具有良好的安全性。但是由于水的沸点高，以水作为溶剂的水性油墨不能满足高速印刷的要求。同时水的表面张力较大，对颜料的润湿性较差，制成的水性油墨色饱和度低，附着牢度差，在印刷过程存在堵版、刀丝现象严重等问题，而且油墨的存储稳定性也较差。在本发明中我们通过特殊工艺分散的颜料，制备得到的水性油墨具有色彩鲜艳，色饱和度高，用浅版印刷即可达到传统溶剂型油墨深版印刷的效果；且印刷过程中刀线问题，储存稳定性也大幅提高。这样一方面大幅提高了印刷速度，另一方面也替客户节省了油墨的使用量，降低了成本。树脂选用我们自已合成的聚丙烯酸乳液和聚氨酯乳液，自制的具有特殊功能结构的乳液具有良好的耐ca²⁺，mg²⁺性能，这样在制备水性油墨的过程中可直接添加自来水，而且也增强了水性油墨的再溶解性能，解决了印刷过程中的堵版问题。

目前，与传统溶剂型油墨相比较，水性油墨在市场上的占有率相对较小，应用市场还有很大的上升空间。水性油墨较之传统溶剂型油墨在安全环保方面也具有巨大优势，但是其在干燥性、附着牢度、复合强度及印刷性能等个别方面较之传统溶剂型油墨相对较差。本发明提出的一种环保型水性塑料里印复合凹版印刷油墨针对塑料凹版水性油墨存在的问题进行了改进。该水性油墨主要以自来水作为溶剂，在该水性油墨的制备及印刷过程中，几乎没有vocs的排放。该水性油墨通过配方的调整和油墨制备工艺的改进来完善水性油墨所需的各项性能指标。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种环保型水性塑料里印复合凹版印刷油墨及其制备方法。

为了达成上述的目的，本发明提供了一种环保型水性塑料里印复合凹版印刷油墨，以重量百分比计包括：

颜料10%~40%；

水性连结料30~60%；

湿润剂0.1%~5%；

消泡剂0.1%~1%；

溶剂24%~50%；

上述各组分的重量百分比之和为100%。

在根据本发明的一个实施方案中，上述所用颜料为为水性红色颜料、水性黄色颜料、水性蓝色颜料、水性黑色颜料或水性白色颜料。

在根据本发明的一个实施方案中，所述水性红色颜料为pr146红；所述水性黄色颜料为py14黄；所述水性蓝色颜料为pb15：3酞菁蓝；所述水性黑色颜料为pbl7炭黑；所述水性白色颜料为pw6钛白。

在根据本发明的一个实施方案中，所述水性连接料为聚丙烯酸乳液或聚氨酯乳液或按1:1～10:1混合的聚丙烯酸-聚氨酯混合乳液；所述聚丙烯酸乳液或聚氨酯乳液的固含量在30wt%~60wt%之间。

在根据本发明的一个实施方案中，所述润湿剂为hlb值为6~8中的聚氧乙烯醚类化合物中的一种或多种。

在根据本发明的一个实施方案中，所述消泡剂为聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚氧丙烯甘油醚、聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚、聚二甲基硅氧烷中的一种或多种。

在根据本发明的一个实施方案中，所述溶剂为未经任何处理的自来水。

本发明同时还提供了一种上述水性油墨的制备方法（即微脂浆工艺），包括：

1)将一定量的颜料、水性连接料、润湿剂及溶剂在1000-15000r/min的搅拌速度下混合均匀，形成溶胶体系，再经过进一步地分散形成微脂浆；

2)先将一定量的消泡剂与溶剂在1000-5000r/min的搅拌速度下混合均匀，再将步骤1）得到的产物与一定量的水性连接料和润湿剂加入料罐形成混合物，并以1000-15000的速度在0.1-0.8mm的研磨介质中持续分散，再加入混合后的消泡剂和溶剂缓慢匀速地加入该料罐，使其均匀进入该混合物，得到油墨初成品；

3)将步骤2）得到的油墨初成品再经过过滤机得到成品油墨。

在根据本发明的一个实施方案中，在步骤2）中，所述料罐内的温度不超过50℃。

另外，本发明进一步提供了一种上述水性油墨的制备方法（普通工艺），包括：

1）先将一定量的消泡剂与溶剂在1000-5000r/min的搅拌速度下混合均匀，再将一定量的颜料、水性连接料和润湿剂加入料罐并在1000-15000r/min的搅拌速度下混合均匀，然后将混合后的消泡剂和溶剂缓慢匀速地加入该料罐，使其均匀进入该混合物，得到油墨初成品；

2）将步骤1）得到的油墨初成品再经过过滤机得到成品油墨。

在根据本发明的一个实施方案中，在步骤2）中，所述料罐内的温度不超过50℃。

本发明具有以下有益效果：

本发明所制备的水性油墨，相比于溶剂型油墨，不仅具有无毒无害、不燃不爆、印刷性能优异等特性；而且还具有色彩鲜艳，色饱和度高及印刷效果优良等特点。另外，该油墨可以在bopp、pet和pe等各种塑料基材上印刷，可以使用水胶和无溶剂胶进行复合，均具有良好的附着牢度（可达95%）及复合强度（达到1n/15mm以上）。且本发明所用溶剂为未经任何处理的自来水，使得成本降低。

本发明通过上述配方和微脂浆工艺将制备得到的水性油墨颗粒分散到纳米级，得到的水性油墨比传统工艺制备得到的水性油墨具有更高的色饱和浓度，该水性油墨在各类塑料基材上的附着牢度，复合强度与溶剂型油墨相当，甚至优于溶剂型油墨，该水性油墨同时具有良好的存储稳定性（保质期可达12个月）。通过上述优化的配方和方法制备得到的水性油墨也成功地解决了在凹版塑料印刷过程中存在的堵版和刀丝严重等问题。

附图说明

图1为传统工艺制备得到的油墨粒径分布图；

图2为本发明的方法制备得到的油墨粒径分布图。

具体实施方式

为了更好的阐述本发明，下面将结合具体实例对本发明的优选实施方案进行具体描述，应当明确，下面的实施案例只是本发明所包含内容的一部分而非全部，描述实例是为了更好的说明本发明的创新点及其优势。

本发明提供了一种环保型水性塑料里印复合凹版印刷油墨，以重量百分比计包括：

颜料10%~40%；

水性连结料30~60%；

湿润剂0.1%~5%；

消泡剂0.1%~1%；

溶剂24%~50%；

上述各组分的重量百分比之和为100%。

上述配方中的颜料为为水性红色颜料、水性黄色颜料、水性蓝色颜料、水性黑色颜料或水性白色颜料，其中，水性红色颜料为pr146红，水性黄色颜料为py14黄，水性蓝色颜料为pb15：3酞菁蓝，水性黑色颜料为pbl7炭黑，水性白色颜料为pw6钛白。上述提到的颜料均为纳米级颜料，具有良好的耐晒性能与耐碱性能。该水性油墨是通过凹版印刷在塑料薄膜类基材上，塑料薄膜（如bopp，pet，pe等）为非吸收性基材，具有较低的表面张力（一般在30×10^-3n/m到40×10^-3n/m），而水的表面张力为72.593×10^-3n/m，以自来水作为溶剂的水性油墨具有较大的表面张力，这使得水性油墨在塑料薄膜上印刷时容易出现流平差、附着牢度低等各种缺陷。用我们自制的水性连接料所制备的水性油墨完美地解决了这一问题。自制乳液通过对聚合单体、功能性单体的选择和聚合方式及分子量的控制合成了满足要求的乳液。配方中涉及的润湿剂优先选择聚氧乙烯醚类化合物，消泡剂优先选择聚二甲基硅氧烷。

另外，本发明同时还提供了一种上述水性油墨的制备方法（即微脂浆工艺），包括：

1)将一定量的颜料、水性连接料、润湿剂及溶剂在1000-15000r/min的搅拌速度下混合均匀，形成溶胶体系，再经过进一步分散形成微脂浆；

2)先将一定量的消泡剂与溶剂在1000-5000r/min的搅拌速度下混合均匀，再将步骤1）得到的产物与一定量的水性连接料和润湿剂加入料罐形成混合物，并以1000-15000r/min的速度在0.1-0.8mm的研磨介质中持续分散，然后将混合后的消泡剂和溶剂缓慢匀速地加入该料罐，使其均匀地进入混合物，得到油墨初成品；

3)将步骤2)得到的油墨初成品再经过过滤机得到成品油墨。

在根据本发明的一个实施方案中，在步骤2）中，所述料罐内的温度不超过50℃。

本发明还涉及一种制备上述水性油墨的制备方法（即传统工艺），包括：

1）先将一定量的消泡剂与溶剂在1000-5000r/min的搅拌速度下混合均匀，再将一定量的水性连接料、颜料和润湿剂加入料罐并在1000-15000r/min的搅拌速度下混合均匀，然后将混合后的消泡剂和溶剂缓慢匀速地加入该料罐，使其均匀进入混合物，以得到油墨初成品；

2）将步骤1）得到的油墨初成品再经过过滤机得到成品油墨。

通过上述油墨配方和上述微脂浆工艺制备得到的油墨粒径比传统工艺得到的油墨粒径更小，粒径分布更均匀，测试结果见图1及图2。

实例1：凹版水性塑料油墨（红）

称取水性红色颜料pr146红10份，自制水性乳液（聚丙烯酸乳液和聚氨酯乳液按1:1混合的聚丙烯酸-聚氨酯混合乳液）60份，润湿剂0.4份，消泡剂（聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚）1份，自来水28.6份。制备油墨时，首先将称取的消泡剂与自来水两者在1500r/min的搅拌速度下混合均匀，再将称取的水性红色颜料pr146红、自制乳液和润湿剂按所称取的量加入料罐形成混合物，并以8000r/min的速度在0.1-0.8mm的研磨介质中持续分散，然后将混合后的消泡剂和自来水缓慢匀速地加入料罐，使其均匀进入混合物，以得到油墨初成品，将该油墨初成品再经过过滤机得到成品油墨，其性能指标见下表1所示。在整个操作过程中，料罐内的温度不得超过50℃。

实例2：凹版水性塑料油墨（白）

称取水性白色颜料pw6钛白40份，自制水性乳液（聚丙烯酸乳液和聚氨酯乳液按1:1混合的聚丙烯酸-聚氨酯混合乳液）30份，润湿剂5份，消泡剂（聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚）1份，自来水24份。制备油墨时，首先将称取的消泡剂与自来水两者在1500r/min的搅拌速度下混合均匀，再将水性白色颜料pw6钛白、自制乳液和润湿剂按所称取的量加入料罐形成混合物，并在8000r/min的速度在0.1-0.8mm的研磨介质中持续分散，然后将混合后的消泡剂和自来水缓慢匀速地加入该料罐，使其均匀进入混合物，以得到油墨初成品，将该油墨初成品再经过过滤机得到成品油墨，其性能指标见下表1所示。在整个操作过程中，料罐内的温度不得超过50℃。

实例3：凹版水性塑料油墨（黄）

称取水性黄色颜料py14黄40份，自制水性乳液（聚丙烯酸乳液和聚氨酯乳液按3:1混合的聚丙烯酸-聚氨酯混合乳液）50份，润湿剂1份，自来水9份，将所称取的颜料，水性乳液，润湿剂和自来水在8000r/min的搅拌速度下混合均匀，形成溶胶体系，再经过进一步分散形成黄色微脂浆；称取上述微脂浆30份，自制水性乳液30份，润湿剂0.1份，消泡剂1份，自来水38.9份。制备油墨时，首先将称取的消泡剂与自来水两者在2000r/min的搅拌速度下混合均匀，再将微脂浆、自制乳液和润湿剂按所称取的量加入料罐形成混合物，并以8000r/min的速度在0.1-0.8mm的研磨介质中持续分散，然后将混合后的消泡剂和自来水缓慢匀速地加入该料罐，使其均匀进入该混合物，以得到油墨初成品，将该油墨初成品再经过过滤机得到成品油墨，其性能指标见下表1所示。在整个操作过程中，料罐内的温度应不得超过50℃。

实例4：凹版水性塑料油墨（蓝）

称取水性蓝色颜料pb15：3酞菁蓝40份，自制乳液（聚丙烯酸乳液和聚氨酯乳液按3:1混合的聚丙烯酸-聚氨酯混合乳液）40份，润湿剂0.1份，自来水19.9份。将所称取的上述颜料、自制乳液与润湿剂在8000r/min的搅拌速度下混合均匀，形成溶胶体系，再经过进一步分散形成蓝色微脂浆；称取上述蓝色微脂浆40份，自制乳液30份，润湿剂0.06份，消泡剂0.5份，自来水29.44份。制备油墨时，首先将所称取的消泡剂与自来水两者在2000r/min的搅拌速度下混合均匀。再将上述蓝色微脂浆、自制乳液和润湿剂按所称取的量加入料罐形成混合物，并以8000r/min的速度在0.1-0.8mm的研磨介质中持续分散，然后将混合后的消泡剂和自来水缓慢匀速地加入该料罐，使其均匀进入该混合物，以得到油墨初成品，将该油墨初成品再经过过滤机得到成品油墨，其性能指标见下表1所示。在整个操作过程中，料罐内的温度应不得超过50℃。

实例5：凹版水性塑料油墨（黑）

称取水性黑色颜料pbl7炭黑50份，自制水性乳液（聚丙烯酸乳液和聚氨酯乳液按10:1混合的聚丙烯酸-聚氨酯混合乳液）50份，将所称取的颜料和水性乳液在8000r/min的搅拌速度下混合均匀，形成溶胶体系，再经过进一步分散得到黑色微脂浆；称取黑色微脂浆40份，自制乳液30份，润湿剂4.5份，消泡剂0.1份，自来水25.4份。制备油墨时，首先将所称取的消泡剂与自来水两者在2000r/min的搅拌速度下混合均匀，再将上述黑色微脂浆、自制乳液和润湿剂按所称取的量加入料罐形成混合物，并以8000r/min的搅拌速度在0.1-0.8mm的研磨介质中持续分散，然后将混合后的消泡剂和自来水缓慢匀速地加入该料罐，使其均匀进入混合物，以得到油墨初成品，将该油墨初成品再经过过滤机得到成品油墨，其性能指标见下表1所示。在整个操作过程中，料罐内的温度应不得超过50℃。

表1普通工艺（实例1和实例2）和微脂浆工艺的（实例3-6）所制备的油墨的性能指标

从表1中可以看出，无论是实例1或2的普通工艺还是实例3、4、5的微脂浆工艺制得的油墨，其耐晒级别均≧4，细度均≦20，粘度均介于13-50s之间，着色力均介于100±5之间；但实例3、4、5的微脂浆工艺制得的油墨的附着牢度及剥离力均高于实施例1或2的普通工艺，附着牢度可达到95%以上，剥离力也可达到1n/15mm以上。

以上，仅为本发明较佳的具体实施方式，但发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。