CN110016251A - 一种水性凹印油墨 - Google Patents
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Abstract
本发明属于印刷油墨技术领域，具体涉及一种水性凹印油墨。本发明所提供的水性凹印油墨，以所述水性凹印油墨总重量为100重量份计，包括以下重量份组分：羧酸型水性聚氨酯乳液35‑40份；水性分散剂0.6‑1份；基材润湿剂0‑0.7份；颜料20‑45份；乙酸丁酸纤维素0‑1.2份；乙醇5‑8份；消泡剂0‑1份；水10‑34份；所述羧酸型水性聚氨酯乳液主要以聚己二醇新戊二醇酯、异佛尔酮二异氰酸酯和二羟甲基丙酸为原料进行缩聚反应制备获得。在上述各组分的协同作用下，本发明水性凹印油墨柔韧性佳，分散性能好，并具有优异的防粘性能，对多种不同硬度的薄膜具有极佳的附着效果，尤其是PET、BOPP薄膜，且使得印刷速度可达到每分钟200米以上。
Description
技术领域
本发明属于印刷油墨技术领域，具体涉及一种水性凹印油墨。
背景技术
用于包装、报知、杂质印刷的溶剂型油墨不少是以苯、甲苯、二甲苯之类的芳香族化合物为溶剂的，溶剂挥发后，不但对空气造成污染，又是致癌物质。随着环保要求的进一步提高，市场对非有机溶剂油墨的需求在增长。水性油墨最大的优点是不含挥发性有机溶剂，其开发是油墨制造工业上一次巨大的革命。然而，由于水性油墨为水性分散体系，其干燥速度较慢，且其分散性及其与凹印基材的配合性能仍需进一步完善。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种水性凹印油墨，旨在解决现有水性油墨干燥速度慢，与凹印基材的配合性能差等的技术问题。
为了实现上述发明目的，本发明提供了一种水性凹印油墨，以所述水性凹印油墨总重量为100重量份计，包括以下重量份组分：
其中，所述羧酸型水性聚氨酯乳液主要以聚己二醇新戊二醇酯、异佛尔酮二异氰酸酯和二羟甲基丙酸为原料进行缩聚反应制备获得。
本发明提供的水性凹印油墨，包括具有特定重量配比的羧酸型水性聚氨酯乳液、水性分散剂、基材润湿剂、颜料、乙酸丁酸纤维素、乙醇、消泡剂和水，其中，羧酸型水性聚氨酯乳液主要以聚己二醇新戊二醇酯、异佛尔酮二异氰酸酯和二羟甲基丙酸为原料进行缩聚反应制备获得。在上述各组分的协同作用下，本发明水性凹印油墨柔韧性佳，分散性能好，并具有优异的防粘性能，对多种不同硬度的薄膜具有极佳的附着效果，尤其是PET、BOPP薄膜，且使得印刷速度可达到每分钟200米以上。同时，本发明水性凹印油墨以水和乙醇作为稀释剂，极大程度地降低了VOCS的排放量，环保快干，适用于食品、医药、化妆品等产品包装印刷。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例说明书中所提到的各组分的质量不仅仅可以指代各组分的具体含量，也可以表示各组分间质量的比例关系，因此，只要是按照本发明实施例说明书组合物各组分的含量按比例放大或缩小均在本发明实施例说明书公开的范围之内。具体地，本发明实施例说明书中所述的质量可以是μg、mg、g、kg等医药领域公知的重量单位。
为了解决上述技术问题，本申请人提供了一种水性凹印油墨，以所述水性凹印油墨总重量为100重量份计，包括以下重量份组分：
其中，所述羧酸型水性聚氨酯乳液主要以聚己二醇新戊二醇酯、异佛尔酮二异氰酸酯和二羟甲基丙酸为原料进行缩聚反应制备获得。
具体的，羧酸型水性聚氨酯乳液为本发明实施例水性凹印油墨的主要成分，为一有刚性链段和柔性链段组成的嵌段共聚物。在本发明实施例中，所述羧酸型水性聚氨酯乳液主要以聚己二醇新戊二醇酯、异佛尔酮二异氰酸酯和二羟甲基丙酸为原料进行缩聚反应制备获得，原料的选择和实用对刚性链段和柔性链段的形成有着直接的影响，影响着涂料的分散性能和印刷涂层的性能。所述羧酸型水性聚氨酯乳液协同其他组分，赋予了本发明实施例水性凹印油墨良好的柔韧性，分散性能好，抗粘性优异，附着力好，印刷速度显著加快，耐黄变性能出色，尤其适用于PET、BOPP薄膜。进一步的，以所述水性凹印油墨总重量为100重量份计，所述羧酸型水性聚氨酯乳液为35-40份，具体为35、36、37、38、39、40份，在该重量份范围内，可使得本发明实施例水性凹印油墨的综合性能最佳。
作为优选的实施方式，以所述羧酸型水性聚氨酯乳液的制备原料总重量为100％计，所述羧酸型水性聚氨酯乳液的制备原料包括重量百分含量组分：聚己二醇新戊二醇酯22％-25％，异佛尔酮二异氰酸酯10.2％-12.2％，二羟甲基丙酸2％-4％，N-甲基吡咯烷酮5.5％-7.5％，丙酮4％-6％，二丁基二月桂酸锡0.001％-0.003％，三乙胺1.5％-3.5％，乙二胺0.3％-0.7％，以及余量的水。二羟甲基丙酸作为扩链剂，在聚氨酯链段中引入亲水基团羧酸根，使之在水中稳定分散。进一步的，在所述羧酸型水性聚氨酯乳液中，所述羧酸根含量优选为1.5％-2.5％。N-甲基吡咯烷酮能够溶解二羟甲基丙酸，保证缩聚反应的稳定快速进行，采用5.5％-7.5％的N-甲基吡咯烷酮作为原料，可使得制备的羧酸型水性聚氨酯乳液粒子粒径均匀，减小水性聚氨酯断裂伸长率，增大硬度，具有良好的柔韧性，提高其余塑料薄膜基材的附着性。
进一步的，在一实施例中，所述羧酸型水性聚氨酯乳液的制备包括：
将所述聚己二醇新戊二醇酯、异佛尔酮二异氰酸酯和所述二丁基二月桂酸锡混合，在75-80℃下反应1-2小时，获得聚氨酯预聚体；
将所述聚氨酯预聚体、所述二羟甲基丙酸和所述N-甲基吡咯烷酮进行混合，在45-55℃下反应，随后加入丙酮稀释，然后加入所述三乙胺进行中和，之后加入所述水进行分散，再加入所述乙二胺扩链，最后浓缩至预设的粘度和固含量，即得。
作为优选，所述羧酸型水性聚氨酯乳液在25℃时的粘度为20-50mPa·s，储存稳定性好，提高油墨的稳定性，适用于多种不同颜料，并使得油墨不容易出现增稠现象。
作为优选，所述羧酸型水性聚氨酯乳液的固含量为32％-36％，成膜性好，使得油墨的干燥性能达到最佳状态，显著提高印刷速度。
在本发明实施例中，所述颜料为油墨的着色剂，可选为有机颜料或无机颜料。作为优选，所述颜料为钛白粉、炭黑、酞青蓝、永固红、耐晒红或永固黄，在一实施例中，所述颜料选为钛白粉。进一步的，以所述水性凹印油墨总重量为100重量份计，所述颜料为20-45份，具体为20、22、25、26、30、33、35、37、40、41、42、43、44、45份，该重量份范围内的所述颜料能稳定地分散在上述重量份的羧酸型水性聚氨酯乳液中。
在本发明实施例中，所述水性分散剂为含颜料亲和基团的高分子嵌段共聚物，在一实施例中，所述水性分散剂优选为BYK190、武汉基材1189W、FA620的水性分散剂，其能充分地将配方中的颜料以及大部分填料有效分散在水性体系中，提高油墨的分散性能。进一步的，以所述水性凹印油墨总重量为100重量份计，所述水性分散剂为0.6-1份，具体为0.6、0.7、0.8、0.9、1份，该重量份范围内的水性分散剂与上述重量份的颜料、羧酸型水性聚氨酯乳液协同作用，使得油墨具有良好的分散性能，且与塑料薄膜基材附着性能优异，尤其适合PET、BOPP薄膜凹印基材。
在本发明实施例中，所述基材润湿剂优选为聚醚改性有机硅，在一实施例中，所述基材润湿剂优选为KOOLY-8191的基材润湿剂。水性分散体系的油墨表面张力较高，本发明实施加入以聚醚改性有机硅为基的基材润湿剂，可以显著降低水性涂料的表面张力，保证良好的润湿效果，较适用于PET、BOPP薄膜的凹印印刷，可达到很好的涂层效果。进一步的，所述聚醚改性有机硅的分子量为2000-3000。更进一步的，以所述水性凹印油墨总重量为100重量份计，所述基材润湿剂为0-0.7份，具体为0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7份，优选为0.3-0.7份，该重量份范围内的所述基材润湿剂与上述重量份配比的所述水性分散剂、所述颜料、所述羧酸型水性聚氨酯协同作用，使得本发明实施例的水性凹印油墨既具有良好的分散性能，并与薄膜基材具有良好的附着力，且能显著提高印刷速度，使其印刷速度可达到每分钟200米以上。
在本发明实施例中，所述乙酸丁酸纤维素为流动调节剂，用于调节本发明实施例的水性凹印油墨的流平性，使得印品表面平整，提高印刷质量。进一步的，以所述水性凹印油墨总重量为100重量份计，所述乙酸丁酸纤维素为0-1.2份，具体为0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1、1.1、1.2份，优选为0.6-1.2份。
在本发明实施例中，所述消泡剂优选为有机硅消泡剂，在一实施例中，所述消泡剂优选为来源于315、KOOLY3192、DAPRO(R)DF1181的有机硅消泡剂。该有机硅消泡剂与消泡剂协同作用，使得印品表面平整，避免印品表面出现白点、砂眼和水纹等现象。进一步的，以所述水性凹印油墨总重量为100重量份计，所述消泡剂为0-1份，具体为0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1份，优选为0.3-1份。
在本发明实施例中，所述水性凹印油墨的印刷基材为PET、BOPP薄膜。本发明实施例提供的水性凹印油墨尤其适用于PET、BOPP薄膜，其在PET、BOPP薄膜的印刷速度可达到每分钟200米以上。
在本发明实施例中，所述水性凹印油墨的细度为15微米以下。
综上，本发明提供的水性凹印油墨，在具有特定重量配比的羧酸型水性聚氨酯乳液、水性分散剂、基材润湿剂、颜料、乙酸丁酸纤维素、乙醇、消泡剂和水的协同作用下，柔韧性佳，分散性能好，并具有优异的防粘性能，对多种不同硬度的薄膜具有极佳的附着效果，尤其是PET、BOPP薄膜，且使得印刷速度可达到每分钟200米以上。同时，本发明水性凹印油墨以水和乙醇作为稀释剂，极大程度地降低了VOCS的排放量，环保快干，适用于食品、医药、化妆品等产品包装印刷。
相应的，本发明还提供了一种上述水性凹印油墨的制备方法，包括以下步骤：
S01、制备羧酸型水性聚氨酯乳液；
S02、将步骤S01制备的羧酸型水性聚氨酯乳液与水性分散剂、基材润湿剂、颜料、乙酸丁酸纤维素、乙醇、消泡剂和水进行充分混合，然后研磨使细度达到5微米以下，即得。
具体的，步骤S01中，所述羧酸型水性聚氨酯乳液的具体制备过程如下：
S011、以所述羧酸型水性聚氨酯乳液的制备原料总重量为100％计，提供原材料：聚己二醇新戊二醇酯22％-25％，异佛尔酮二异氰酸酯10.2％-12.2％，二羟甲基丙酸2％-4％，N-甲基吡咯烷酮5.5％-7.5％，丙酮4％-6％，二丁基二月桂酸锡0.001％-0.003％，三乙胺1.5％-3.5％，乙二胺0.3％-0.7％，以及余量的水；
S012、将所述聚己二醇新戊二醇酯、异佛尔酮二异氰酸酯和所述二丁基二月桂酸锡混合，在75-80℃下反应1-2小时，获得聚氨酯预聚体；
将所述聚氨酯预聚体、所述二羟甲基丙酸和所述N-甲基吡咯烷酮进行混合，在45-55℃下反应，随后加入丙酮稀释，然后加入所述三乙胺进行中和，之后加入所述水进行分散，再加入所述乙二胺扩链，最后浓缩至预设的粘度和固含量，即得。
为使本发明上述实施细节和操作能清楚地被本领域技术人员理解，以及本发明实施例的一种水性凹印油墨的进步性能显著地体现，以下通过实施例对本发明的实施进行举例说明。
实施例1
本实施例提供了一种水性凹印油墨，其制备工艺包括下述步骤：
1)称取原料：羧酸型水性聚氨酯乳液350kg、水性分散剂8kg、基材润湿剂7kg、钛白粉400kg、乙酸丁酸纤维素10kg、乙醇70kg、消泡剂10kg和水145kg；
2)将上述原料混合，高速搅拌使得各原料混合充分，然后研磨使细度达到5微米以下，即得。
实施例2
本实施例提供了一种水性凹印油墨，其制备工艺包括下述步骤：
1)称取原料：羧酸型水性聚氨酯乳液350kg、水性分散剂6kg、基材润湿剂7kg、有机颜料200kg、乙酸丁酸纤维素12kg、乙醇80kg、消泡剂10kg和水335kg；
2)将上述原料混合，高速搅拌使得各原料混合充分，然后研磨使细度达到5微米以下，即得。
测试例
1、取实施例1的水性凹印油墨加水调节粘度至15-17mPa·s，然后上机进行凹印印刷。其中，塑料凹印电雕版线数90，深度25-30μm；风箱长度2.5m，风箱风速30-35m/s。
以速度200m/s印刷BOPP、PEF薄膜，发现油墨在BOPP、PEF薄膜上的干燥性能优越，不会出现回粘现象，且经胶带测试不粘胶带。
2、取实施例2的水性凹印油墨进行纵向90°的剥离测试，测试结果如表1所示。
表1
| 塑料薄膜 | 上胶量(g/m<sup>2</sup>) | 剥离强度(N/m) |
| OPP/CPP | 2.56 | 1.47 |
| PET/CPP | 2.63 | 1.52 |
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种水性凹印油墨，其特征在于，以所述水性凹印油墨总重量为100重量份计，包括以下重量份组分：
其中，所述羧酸型水性聚氨酯乳液主要以聚己二醇新戊二醇酯、异佛尔酮二异氰酸酯和二羟甲基丙酸为原料进行缩聚反应制备获得。
2.根据权利要求1所述的水性凹印油墨，其特征在于，以所述羧酸型水性聚氨酯乳液的制备原料总重量为100％计，所述羧酸型水性聚氨酯乳液的制备原料包括重量百分含量组分：聚己二醇新戊二醇酯22％-25％，异佛尔酮二异氰酸酯10.2％-12.2％，二羟甲基丙酸2％-4％，N-甲基吡咯烷酮5.5％-7.5％，丙酮4％-6％，二丁基二月桂酸锡0.001％-0.003％，三乙胺1.5％-3.5％，乙二胺0.3％-0.7％，以及余量的水。
3.根据权利要求1所述的水性凹印油墨，其特征在于，所述羧酸型水性聚氨酯乳液在25℃时的粘度为20-50mPa·s。
4.根据权利要求1至3任一项所述的水性凹印油墨，其特征在于，所述水性分散剂为含颜料亲和基团的高分子嵌段共聚物；和/或
所述基材润湿剂为聚醚改性有机硅。
5.根据权利要求1至3任一项所述的水性凹印油墨，其特征在于，所述颜料选自钛白粉、炭黑、酞青蓝、永固红、耐晒红或永固黄。
6.根据权利要求1至3任一项所述的水性凹印油墨，其特征在于，所述消泡剂为有机硅消泡剂。
7.根据权利要求1至3任一项所述的水性凹印油墨，其特征在于，所述水性凹印油墨的印刷基材为PET、BOPP薄膜。
8.根据权利要求1至3任一项所述的水性凹印油墨，其特征在于，所述水性凹印油墨的细度为5微米以下。
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