纯水型塑料凹印白油墨及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种纯水型塑料凹印白油墨及其制备方法，属于包装印刷【技术领域】。该油墨包括如下的组成和重量配比：基墨55～59份、调稀树脂20～26份、去离子水10～14份和聚乙烯醇水溶液7～9份；其中，基墨的组成和重量配比为：钛白粉45～49份、水性丙烯酸树脂20～25份、去离子水24～29份、消泡剂0.5～1.5份、分散剂1～2份和表面活性剂1～2份；聚乙烯醇水溶液的组成和重量配比为：聚乙烯醇5～10份、去离子水90～95份。本发明油墨的生产工艺简单，附着力好，干燥速度快，流平性好，印刷速度范围为100～200m/min，印刷适性和印刷性能良好；而且成本低，减少了对大气环境的污染，安全环保。
【专利说明】纯水型塑料凹印白油墨及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种纯水型塑料凹印白油墨及其制备方法，该油墨为凹版印刷油墨， 属于包装印刷【技术领域】。
【背景技术】
[0002] 目前用凹版印刷方式印刷塑料薄膜的油墨为溶剂型油墨，由于溶剂型油墨含有挥 发性有机溶剂，在油墨生产和印刷过程中会对大气环境造成污染，存在易燃易爆的隐患，对 油墨生产人员和印刷机操作人员的健康有不良影响，并会对包装商品造成污染，尤其是食 品药品包装、儿童玩具等。
[0003] 纯水型油墨所用溶剂为水，由于其不含有挥发性溶剂，减少对环境造成污染，改善 了工作环境，完全消除了溶剂油墨中的有毒有害物质，消除了溶剂油墨对包装商品的污染， 是一种"绿色"环保油墨。采用纯水型油墨印刷塑料薄膜，环保安全，油墨的附着力好，干燥 速度快，印刷质量好，成本较低。
【发明内容】
[0004] 本发明提供了一种纯水型塑料凹印白油墨及其制备方法，该油墨安全、无毒、卫 生、环保。纯水型塑料凹印白油墨采用凹版印刷方式，可用于BOPP、PET等塑料薄膜的里印 和表印。油墨的附着力好，干燥速度快，印刷质量好且生产成本较低。安全指标VOC检测符 合国标GB/T 26395-2011，重金属检测符合EN71-3,可满足食品安全卫生的标准。可替代溶 剂型油墨用于塑料薄膜印刷。
[0005] 为了达到以上目的，本发明采取以下技术方案：
[0006] -种纯水型塑料凹印白油墨，由钛白粉、树脂、去离子水、助剂混合制备得到，其包 括如下的组成和重量配比：基墨55?59份、调稀树脂20?26份、去离子水10?14份和 聚乙烯醇水溶液7?9份；其中，基墨的组成和重量配比为：钛白粉45?49份、水性丙烯 酸树脂20?25份、去离子水24?29份、消泡剂0. 5?1. 5份、分散剂1?2份和表面活 性剂1?2份；其中聚乙烯醇水溶液的组成和重量配比为：聚乙烯醇5?10份、去离子水 90?95份。
[0007] 优选的，油墨的组成和重量配比为：基墨56?58份、调稀树脂22?24份、去离子 水11?14份和聚乙烯醇水溶液7?8份；其中，基墨的组成和重量配比为：钛白粉46?48 份、水性丙烯酸树脂22?24份、去离子水25?27份、消泡剂0. 7?1. 3份、分散剂1. 3? 1. 7份和表面活性剂1. 4?1. 6份；其中聚乙烯醇水溶液的组成和重量配比为：聚乙烯醇 7?9份、去尚子水91?93份。
[0008] 采用的钛白粉具有颗粒细、遮盖力大，消色力高，耐酸碱、耐光耐热，不易泛黄，亲 水性好的特点。
[0009] 所述的水性丙烯酸树脂对钛白粉颜料的润湿性好，在水中的分散性好；所述的水 性丙烯酸树脂可选用天津阿托兹公司生产的AZR树脂，对颜料的润湿性好，在水中的分散 性好，耐磨性好，流动性好，可防止油墨的絮凝沉降。
[0010] 所述的调稀树脂成膜性好，所述的调稀树脂可选择东方亚科力公司生产的s-2919 树脂（水性丙烯酸树脂）。该树脂通过改性处理，有很好的成膜性能，使用含有s-2919树脂 的油墨在塑料上印刷，能显著的提高油墨的干燥速度和附着牢度。
[0011] 所述的消泡剂为聚醚矽氧烷共聚合物。
[0012] 所述的分散剂为两种，一种是含颜料亲和基团的共聚物水溶液，浓度即活性物含 量为40重量％，另一种是表面活性剂与含颜料亲和基团的聚合物的混合物的水溶液，浓度 即活性物含量为35重量％。不同的分散剂对钛白粉的吸附作用是不同的，同时使用这两种 分散剂，具有增效作用，使体系同时形成电荷作用和空间位阻作用，防止钛白粉絮凝沉降， 使分散体系更稳定。
[0013] 所述的表面活性剂为两种，一种是聚硅氧烷-聚醚共聚物，另一种是矽氧烷双效 界面活性剂。水性油墨的表面张力较高，而基材塑料的表面张力远远低于水性油墨的表面 张力，若要油墨很好的铺展到塑料上，必须使油墨的表面张力低于塑料的表面张力。使用这 两种表面活性剂产生协同效应，使其成为高效表面活性剂，能很好的降低油墨的表面张力。
[0014] 上述纯水型塑料凹印白油墨的制备方法，包括如下步骤：
[0015] (1)将钛白粉、水性丙烯酸树脂、去离子水、消泡剂、分散剂、表面活性剂按照所述 配比称量混合，用机械搅拌机搅拌使之混合均匀，然后倒入砂磨机腔内，用砂磨机研磨分 散，直到粒径小于等于3微米，停止研磨，得到基墨；
[0016] (2)将聚乙烯醇用去离子水溶解，加热搅拌均匀，得到聚乙烯醇水溶液；
[0017] ⑶将基墨、调稀树脂、去离子水、聚乙烯醇水溶液按照所述配比称量混合，用机械 搅拌机搅拌使之混合均匀；
[0018] (4)将分散好的样品送入检验室，检测油墨的各项指标和性能，经检验合格后过 滤、包装。
[0019] 步骤⑴中，所述的基墨的搅拌时间为20?60min，搅拌速度为400?600r/min, 研磨时间为30?120min，研磨速度为1800?1900r/min。
[0020] 步骤⑵中，所述的聚乙烯醇水溶液的搅拌时间为20?60min，搅拌速度为800? 1000r/min，温度为 50 ?90°C。
[0021] 步骤（3)中，所述的混合组分的搅拌时间为20?60min，搅拌速度为400?600r/ min〇
[0022] 基墨中，钛白粉在油墨中主要起显色作用，水性丙烯酸树脂是油墨中的主要成分 之一，起分散钛白粉的作用，具有很好的耐磨性，在机械搅拌和研磨时形成具有一定粘度的 流体。分散剂是界面活性剂，能降低液/固之间的界面张力，增强颜料的亲液性，提高机械 研磨效率，并且分散剂吸附在颜料表面上构成电荷作用和空间位阻效应，防止钛白粉絮凝 沉降，使油墨处于稳定状态。由于油墨是碱性体系，在机械搅拌和研磨时极易产生气泡，影 响研磨的效率和效果，故在油墨体系中应加入消泡剂。在印刷时，要求油墨的表面张力要低 于水松纸的表面张力，这样油墨对塑料有较好的润湿性和附着力，故需要加入表面活性剂， 降低油墨体系的表面张力。
[0023] 调稀时使用s-2919树脂，油墨在印刷后能形成均匀的薄层，干燥后形成有一定强 度的膜层，对颜料起保护作用，使其难以脱落。使用聚乙烯醇，是为了增加油墨对塑料的润 湿性和附着牢度。树脂的耐磨性极差，在研磨时易破乳，在基墨中加入调稀树脂，可以减少 对树脂破坏，最大可能地发挥树脂的性能。
[0024] 本发明的油墨具有良好的印刷适性，其粒径为1?3μπι，粘度为10?20s。
[0025] 该油墨具有良好的印刷质量，用其印刷的产品色彩鲜艳，光泽度高，采用胶带法测 试附着牢度为93 %?100%，印刷速度范围为100?200m/min。
[0026] 该油墨使用凹版浅版印刷，可节约油墨用量的1/4?1/3(重量）。
[0027] 同时，该油墨安全指标VOC检测符合国标GB/T 26395-2011，重金属检测符合 EN71-3。
[0028] 本发明油墨采用的树脂为水溶性树脂，在水中的溶解性和对颜料的润湿性较好。 而且采用去离子水做溶剂，不使用任何有机溶剂，减少对大气环境的污染，印刷中仅用去离 子水稀释即可，并且使用浅版印刷，降低成本，安全、卫生、环保，安全指标VOC检测符合国 标GB/T 26395-2011，重金属检测符合EN71-3。本发明生产的纯水型塑料凹印白油墨适用 于凹版印刷，可适用于BOPP、PET等塑料薄膜的里印和表印，油墨的生产工艺简单，附着力 好，干燥速度快，流平性好，印刷速度可达到100?200m/min，印刷适性和印刷性能良好。一 般水性油墨最容易出现的问题之一是干燥速度很慢（如50-60m/min)，不能达到印刷机的 要求。而本发明通过原材料的组合和配重，很好地解决了这一问题。
【具体实施方式】
[0029] 下列实施方式对本发明作进一步的解释和说明，对本发明不构成任何限制。下列 实施例中所述份数均为重量计。在以下实施例中，基墨的机械搅拌速率控制在400?600r/ min之间；研磨速度控制在1800?1900r/min之间。聚乙烯醇水溶液的搅拌速度控制在 800?1000r/min之间，温度控制在50?90°C之间。各组分混合后搅拌搅拌速度控制在 400 ?600r/min 之间。
[0030] 实施例1
[0031] 用天平秤取45份钛白粉、22. 5份水性丙烯酸树脂（AZR树脂）、29份去离子水、0. 5 份聚醚矽氧烷共聚合物（含量IOOwt. % )、1. 5份含颜料亲和基团的共聚物水溶液（浓度 为40wt. %，以下同）和表面活性剂与含颜料亲和基团的聚合物的混合物的水溶液（浓度为 35wt. %，以下同）（两者的重量比为2:1)、1.5份聚硅氧烷-聚醚共聚物（含量IOOwt. % ) 和矽氧烷双效界面活性剂（含量IOOwt. % )(重量比1:1)，将上述各组分倒入搅拌装置 内，用机械搅拌机搅拌20min使之混合均匀，然后倒入砂磨机研磨腔内，用砂磨机研磨分散 75min，测试其粒径，粒径小于等于3微米，停止研磨，得到基墨，若粒径大于3微米，继续研 磨，直到粒径小于等于3微米；向90份去离子水中加入10份的聚乙烯醇，加热搅拌均匀，温 度为50°C，搅拌时间为60min，得到聚乙烯醇水溶液；将55份基墨、26份s-2919调稀树脂、 12份的去离子水、7份聚乙烯醇水溶液，用机械搅拌机搅拌60min使之混合均匀，检测油墨 各项指标和性能，合格后过滤、包装，得到该油墨。
[0032] 实施例2
[0033] 用天平秤取49份钛白粉、20份水性丙烯酸树脂（AZR树脂）、26. 5份去离子水、1. 5 份聚醚矽氧烷共聚合物、1份含颜料亲和基团的共聚物水溶液和表面活性剂与含颜料亲和 基团的聚合物的混合物的水溶液（重量比2:1)、2份聚硅氧烷-聚醚共聚物和矽氧烷双效 界面活性剂（重量比I: I)，将上述各组分倒入搅拌装置内，用机械搅拌机搅拌40min使之 混合均匀，然后倒入砂磨机研磨腔内，用砂磨机研磨分散30min，测试其粒径，粒径小于等于 3微米，停止研磨，得到基墨，若粒径大于3微米，继续研磨，直到粒径小于等于3微米；向95 份去离子水中加入5份的聚乙烯醇，加热搅拌均匀，温度为70°C，搅拌时间为40min，得到聚 乙烯醇水溶液；将59份基墨、23份s-2919调稀树脂、10份的去离子水、8份聚乙烯醇水溶 液，用机械搅拌机搅拌40min使之混合均匀，检测油墨各项指标和性能，合格后过滤、包装， 得到该油墨。
[0034] 实施例3
[0035] 用天平秤取47份钛白粉、25份水性丙烯酸树脂（AZR树脂）、24份去离子水、1份聚 醚矽氧烷共聚合物、2份含颜料亲和基团的共聚物水溶液和表面活性剂与含颜料亲和基团 的聚合物的混合物的水溶液（重量比2:1)、1份聚硅氧烷-聚醚共聚物和矽氧烷双效界面 活性剂（重量比1:1)，将上述各组分倒入搅拌装置内，用机械搅拌机搅拌60min使之混合均 匀，然后倒入砂磨机研磨腔内，用砂磨机研磨分散120min，测试其粒径，粒径小于等于3微 米，停止研磨，得到基墨，若粒径大于3微米，继续研磨，直到粒径小于等于3微米；向92. 5 份去离子水中加入7. 5份的聚乙烯醇，加热搅拌均匀，温度为90°C，搅拌时间为20min，得到 聚乙烯醇水溶液；将57份基墨、20份s-2919调稀树脂、14份的去离子水、9份聚乙烯醇水溶 液，用机械搅拌机搅拌20min使之混合均匀，检测油墨各项指标和性能，合格后过滤、包装， 得到该油墨。
[0036] 实施例4
[0037] 用天平秤取46份钛白粉、23份水性丙烯酸树脂（AZR树脂）、27份去离子水、0. 7份 聚醚矽氧烷共聚合物、1. 7份含颜料亲和基团的共聚物水溶液和表面活性剂与含颜料亲和 基团的聚合物的混合物的水溶液（重量比2:1)、1. 6份聚硅氧烷-聚醚共聚物和矽氧烷双 效界面活性剂（重量比1:1)，将上述各组分倒入搅拌装置内，用机械搅拌机搅拌60min使之 混合均匀，然后倒入砂磨机研磨腔内，用砂磨机研磨分散30min，测试其粒径，粒径小于等于 3微米，停止研磨，得到基墨，若粒径大于3微米，继续研磨，直到粒径小于等于3微米；向93 份去离子水中加入7份的聚乙烯醇，加热搅拌均匀，温度为50°C，搅拌时间为60min，得到聚 乙烯醇水溶液；将56份基墨、23份s-2919调稀树脂、14份的去离子水、7份聚乙烯醇水溶 液，用机械搅拌机搅拌40min使之混合均匀，检测油墨各项指标和性能，合格后过滤、包装， 得到该油墨。
[0038] 实施例5
[0039] 用天平秤取48份钛白粉、22份水性丙烯酸树脂（AZR树脂）、26份去离子水、1. 3 份聚醚矽氧烷共聚合物、1. 3份含颜料亲和基团的共聚物水溶液和表面活性剂与含颜料亲 和基团的聚合物的混合物的水溶液（重量比2:1)、1. 4份聚硅氧烷-聚醚共聚物和矽氧烷 双效界面活性剂（重量比1:1)，将上述各组分倒入搅拌装置内，用机械搅拌机搅拌40min使 之混合均匀，然后倒入砂磨机研磨腔内，用砂磨机研磨分散75min，测试其粒径，粒径小于等 于3微米，停止研磨，得到基墨，若粒径大于3微米，继续研磨，直到粒径小于等于3微米；向 91份去离子水中加入9份的聚乙烯醇，加热搅拌均匀，温度为70°C，搅拌时间为40min，得 到聚乙烯醇水溶液；将58份基墨、22份s-2919调稀树脂、12. 5份的去离子水、7. 5份聚乙 烯醇水溶液，用机械搅拌机搅拌20min使之混合均匀，检测油墨各项指标和性能，合格后过 滤、包装，得到该油墨。
[0040] 实施例6
[0041] 用天平秤取47份钛白粉、24份水性丙烯酸树脂（AZR树脂）、25份去离子水、1份 聚醚矽氧烷共聚合物、1. 5份含颜料亲和基团的共聚物水溶液和表面活性剂与含颜料亲和 基团的聚合物的混合物的水溶液（重量比2:1)、1. 5份聚硅氧烷-聚醚共聚物和矽氧烷双 效界面活性剂（重量比1:1)，将上述各组分倒入搅拌装置内，用机械搅拌机搅拌20min使之 混合均匀，然后倒入砂磨机研磨腔内，用砂磨机研磨分散120min，测试其粒径，粒径小于等 于3微米，停止研磨，得到基墨，若粒径大于3微米，继续研磨，直到粒径小于等于3微米；向 92份去离子水中加入8份的聚乙烯醇，加热搅拌均匀，温度为90°C，搅拌时间为20min，得到 聚乙烯醇水溶液；将57份基墨、24份s-2919调稀树脂、11份的去离子水、8份聚乙烯醇水溶 液，用机械搅拌机搅拌60min使之混合均匀，检测油墨各项指标和性能，合格后过滤、包装， 得到该油墨。
[0042] 取实施例1-6所生产的纯水型塑料凹印油墨进行印刷性能测试，并用生产的油墨 在塑料薄膜上印刷，测试其印刷质量。
[0043] 以上实施例所得纯水型塑料凹印白油墨的印刷性能和印刷质量指标见表1。
[0044] 表 1
[0045]
【权利要求】
1. 一种纯水型塑料凹印白油墨，其特征在于：该油墨包括如下的组成和重量配比：基 墨55?59份、调稀树脂20?26份、去离子水10?14份和聚乙烯醇水溶液7?9份；其 中，基墨的组成和重量配比为：钛白粉45?49份、水性丙烯酸树脂20?25份、去离子水 24?29份、消泡剂0. 5?1. 5份、分散剂1?2份和表面活性剂1?2份；聚乙烯醇水溶 液的组成和重量配比为：聚乙烯醇5?10份、去离子水90?95份。
2. 根据权利要求1所述的纯水型塑料凹印白油墨，其特征在于：所述的油墨的组成和 重量配比为：基墨56?58份、调稀树脂22?24份、去离子水11?14份和聚乙烯醇水溶 液7?8份；其中，基墨的组成和重量配比为：钛白粉46?48份、水性丙烯酸树脂22?24 份、去离子水25?27份、消泡剂0. 7?1. 3份、分散剂1. 3?1. 7份和表面活性剂1. 4? 1. 6份；聚乙烯醇水溶液的组成和重量配比为：聚乙烯醇7?9份、去离子水91?93份。
3. 根据权利要求1所述的纯水型塑料凹印白油墨，其特征在于：所述的水性丙烯酸树 脂为AZR树脂，所述的调稀树脂为s-2919树脂。
4. 根据权利要求1所述的纯水型塑料凹印白油墨，其特征在于：所述的消泡剂为聚醚 矽氧烷共聚合物。
5. 根据权利要求1所述的纯水型塑料凹印白油墨，其特征在于：所述的分散剂为含颜 料亲和基团的共聚物水溶液，和表面活性剂与含颜料亲和基团的聚合物的混合物的水溶 液。
6. 根据权利要求1所述的纯水型塑料凹印白油墨，其特征在于：所述的表面活性剂为 聚硅氧烷-聚醚共聚物和矽氧烷双效界面活性剂。
7. 权利要求1-6中任一项所述的纯水型塑料凹印白油墨的制备方法，包括如下步骤： (1) 将钛白粉、水性丙烯酸树脂、去离子水、消泡剂、分散剂和表面活性剂按照配比称量 混合，用机械搅拌机搅拌使之混合均匀，然后倒入砂磨机腔内，用砂磨机研磨分散，直到粒 径小于等于3微米，停止研磨，得到基墨； (2) 将聚乙烯醇用去离子水溶解，加热搅拌均匀，得到聚乙烯醇水溶液； (3) 将基墨、调稀树脂、去离子水和聚乙烯醇水溶液按照配比称量混合，用机械搅拌机 搅拌使之混合均匀； (4) 将分散好的样品送入检验室，检测油墨的各项指标和性能，经检验合格后过滤、包 装。
8. 根据权利要求7所述的纯水型塑料凹印白油墨的制备方法，其特征在于：所述的基 墨的揽拌速度为400?600r/min，揽拌时间为20?60min ;研磨速度为1800?1900r/min， 研磨时间为30?120min。
9. 根据权利要求7所述的纯水型塑料凹印白油墨的制备方法，其特征在于：所述的聚 乙烯醇水溶液的搅拌速度为800?1000r/min，搅拌时间为20?60min，温度为50?90°C。
10. 根据权利要求7所述的纯水型塑料凹印白油墨的制备方法，其特征在于：基墨、调 稀树脂、去离子水和聚乙烯醇水溶液的混合组分的搅拌速度为400?600r/min，搅拌时间 为 20 ?60min。
【文档编号】C09D11/107GK104312287SQ201410539693
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年10月13日 优先权日:2014年10月13日
【发明者】魏先福, 黄蓓青, 徐英杰, 闫继芳, 张复忠, 刘江浩, 顾灵雅, 左晓燕 申请人:北京印刷学院