一种消泡处理的柔印环保接装纸水性油墨及制备方法与流程

本发明涉及柔印水性油墨技术领域，尤其是，本发明涉及一种消泡处理的柔印环保接装纸水性油墨及制备方法。

背景技术：

目前传统的接装纸印刷方式为溶剂型油墨凹版印刷，不仅存在卫生安全指标方面的隐患，同时，在生产过程中不可避免的要向大气中排放乙醇、乙酸乙酯、乙酸正丙酯等挥发性有机溶剂（即vocs）。为了进一步提高烟用接装纸的安全性能，降低生产过程中的vocs排放，需要寻求更加安全环保的生产方式。

水性油墨由水溶性树脂、有机颜料、食品级连结料等复合研磨加工而成。它的优势在于油墨中使用的溶剂不是有机溶剂而是水，油墨不含挥发性有机溶剂，大大减少了voc（有机挥发物）的排放，从而减轻了大气污染，改善了印刷操作人员的环境，有利于职工健康。同时，它可以完全消除溶剂型油墨中有害物质，消除因包装商品的污染对人体的危害，改善了总体环境质量。此外，它不仅可以减少印刷品表面残留的毒性，使印刷设备清洗方便，而且可以降低由于静电和易燃溶剂引起的失火危险和隐患，因此水性油墨被称为新型的“绿色”印刷材料。

生态环境部最新发布的hj317-2018《环境标志产品技术要求凹印油墨和柔印油墨》中明确规定“挥发性有机化合物≤5%”，而现有的接装纸水性油墨中挥发性有机化合物含量多在10-30%之间。调研目前市售的柔印水性油墨，其中vocs总量不超过5%的主要用于塑料薄膜及卡纸的印刷，将其直接应用于接装纸印刷生产，存在印刷后半成品变形、不平、气泡印等问题，分析其原因，主要是因为：（1）接装原纸较薄，吸水后容易产生变形，而市售水性油墨中水含量较高，印刷完后不能及时干燥，导致纸张印刷区域吸湿伸长、空白区域仍然保持原状，产生荷叶边现象（波浪形卷曲）；（2）市售水性油墨体系表面张力大，油墨在循环过程中因反复搅拌、冲击容易生成泡沫，而油墨中的泡沫在纸张表面破裂导致漏印，即产生气泡印。因此，市售vocs含量低于5%的柔印水性油墨不满足接装纸印刷生产需要，需要重新开发适合接装纸柔版印刷的水性油墨。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种消泡处理的柔印环保接装纸水性油墨及制备方法。

为解决上述问题，本发明采用如下技术方案：

一种消泡处理的柔印环保接装纸水性油墨，含有以下重量百分比成分：

研磨树脂12%~18%，所述研磨树脂为丙烯酸树脂与水性聚氨酯树脂的混合物，所述丙烯酸树脂与所述水性聚氨酯树脂的质量比为1：（0.5~2）；

苯乙烯-丙烯酸树脂20%~40%；

颜料10%~22%；

润湿剂0.3%~0.8%；

流平剂0.6%~1.0%；

碳氟特种表面活性剂0.01%~0.1%；

分散剂2%~2.5%；

ph调节剂0.1%~1.0%；

余量为水。

优选地，所述润湿剂为迪高tego550或道康宁dc67。

优选地，所述润湿剂含量为0.4%~0.6%，所述流平剂含量为0.7%~0.8%。

优选地，所述流平剂为丙烯酸酯型流平剂。

优选地，所述ph调节剂为乙醇胺。

优选地，所述颜料为二氧化钛和高岭土。

优选地，所述颜料为氧化铁黄和高岭土。

优选地，所述颜料为氧化铁红和高岭土。

优选地，所述颜料为植物炭黑和c.i.颜料黑7。

本发明还提供一种消泡处理的柔印环保接装纸水性油墨的制备方法，包括以下步骤：

将研磨树脂、颜料加入到水中，搅拌均匀得到第一混合液；所述研磨树脂为丙烯酸树脂与水性聚氨酯树脂的混合物，所述丙烯酸树脂与所述水性聚氨酯树脂的质量比为1：（0.5~2）；

将所述第一混合液研磨成油墨色浆；

向所述油墨色浆中加入润湿剂、流平剂、碳氟特种表面活性剂、分散剂，搅拌均匀得到第二混合液；

向所述第二混合液中加入苯乙烯-丙烯酸树脂及ph调节剂，搅拌均匀、过滤，即得水性油墨。

与现有技术相比，本发明的技术效果体现在：

本发明的一种消泡处理的柔印环保接装纸水性油墨能够适用于接装纸的柔印生产，印刷的接装纸平整、不变形；且由于在油墨体系中添加了碳氟特种表面活性剂作为消泡剂，可显著降低油墨表面张力，避免气泡印的产生。本发明使用丙烯酸树脂与水性聚氨酯树脂的混合物作为研磨树脂，可提高颜料在混合体系中的分散性，使得水性油墨制备过程中只需轻微搅拌即可，避免反复搅拌、冲击产生过多的泡沫，进一步降低气泡印的形成概率。此外，本发明的水性油墨使用纯水做溶剂，不含挥发性有机溶剂，油墨中vocs总量低于5%，质量更加优异。

本发明的一种消泡处理的柔印环保接装纸水性油墨的制备方法简单，易于操作控制。

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用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供一种消泡处理的柔印环保接装纸水性油墨，含有以下重量百分比成分：研磨树脂12%~18%；苯乙烯-丙烯酸树脂20%~40%；颜料10%~22%；润湿剂0.3%~0.8%；流平剂0.6%~1.0%；碳氟特种表面活性剂0.01%~0.1%；分散剂2%~2.5%；ph调节剂0.1%~1.0%；余量为水。其中，研磨树脂为丙烯酸树脂与水性聚氨酯树脂的混合物，丙烯酸树脂与水性聚氨酯树脂的质量比为1：（0.5~2）。本发明使用碳氟特种表面活性剂作为消泡剂，添加少量的消泡剂可显著将油墨体系的表面张力将至18dyn/cm以下。

在水性油墨的制备过程中发现，使用单一的丙烯酸树脂或水性聚氨酯树脂作为研磨树脂来使用的话，颜料在混合体系中的分散较困难，需要强力搅拌或延长搅拌时间才能使颜料较好地分散在水性油墨体系中，而过多、过度地搅拌过程使得制备的水性油墨体系中容易产生泡沫，导致水性油墨印刷时在纸张表面产生气泡印。因此，本发明实施例通过对研磨树脂的配方成分进行改进，通过反复调试发现，当使用质量比为1：（0.5~2）的丙烯酸树脂与水性聚氨酯树脂的混合物作为研磨树脂时可显著改善颜料在水性油墨混合体系中的分散性，使得水性油墨制备过程中只需轻微搅拌即可，避免反复搅拌、冲击产生过多的泡沫，进一步降低气泡印的形成概率。

本实施例的一种消泡处理的柔印环保接装纸水性油墨细度≤25um，能够适用于接装纸的柔印生产，印刷的接装纸平整、不变形；且由于在油墨体系中添加了碳氟特种表面活性剂作为消泡剂，可显著降低油墨表面张力，避免气泡印的产生。此外，本发明的水性油墨使用纯水做溶剂，不含挥发性有机溶剂，油墨中vocs总量低于5%，质量更加优异。

优选地，润湿剂为迪高tego550或道康宁dc67。润湿剂能够有效地降低水墨柔印环保接装纸水性油墨的表面张力，使油墨更容易在接装纸上润湿铺展，从而使油墨具有较高的光泽度及耐磨性能。润湿剂添加量较小吋，润湿剂起着降低水性油墨表面张力的作用，可以改善油墨流平性，提高膜层光泽度；但润湿剂添加量过高，润湿剂已经达到临界胶束浓度，反而影响油墨的润湿与流平效果，导致光泽度下降，优选地，润湿剂含量为0.4%~0.6%。

流平剂有助于空气释放、颜料分散，改善对纸张的润湿性，消除了表面张力的变化；干燥的墨脱表面张力达到均匀的、较低的水平，在油墨中溶剂的挥发过程不会显著变化，达到最佳流平性，墨膜表面光滑，减少摩擦阻力，能有效提高油墨的光泽度、耐磨性能。流平剂添加量较少时，墨膜表面能尽快达到表面张力均匀化，获得光滑平整的墨膜；但当流平剂加入量过多，油墨又可能在印刷过程中产生流挂现象，流挂现象会使印品上留下油墨流动的痕迹，或者造成墨层的厚薄不匀，流平性变差。优选地，流平剂含量为0.7%~0.8%，流平剂为丙烯酸酯型流平剂。

为了在颜料表面形成厚度均匀的稳定层，需要加入足够的分散剂才能达到稳定的分散效果。本发明实施例选用有机硅类分散剂，选择添加2%~2.5%左右的分散剂作为水墨柔印环保接装纸水性油墨的分散剂，油墨的细度满足要求。

水性油墨常用的树脂连接料在纯水中溶解性一般，在碱性环境中溶解性较好，需要使用ph调节剂来调整油墨体系的ph值。优选地，ph调节剂为乙醇胺。将油墨体系ph值调至8.0-9.5，此时，油墨具有良好的流动性，油墨粘度维持在较高水平，适合印刷需要。使用乙醇胺作为ph调节剂，得到的油墨无刺激性气味，印刷的接装纸样张也无异味，满足柔印环保接装纸水性油墨要求。

当颜料为二氧化钛和高岭土时，得到的是水性白墨。

当颜料为氧化铁黄和高岭土时，得到的是水性黄墨。

当颜料为氧化铁红和高岭土时，得到的是水性红墨。

当颜料为植物炭黑和c.i.颜料黑7时，得到的是水性黑墨。

本发明实施例还提供一种消泡处理的柔印环保接装纸水性油墨的制备方法，包括以下步骤：

（1）将研磨树脂、颜料加入到水中，搅拌均匀得到第一混合液；研磨树脂为丙烯酸树脂与水性聚氨酯树脂的混合物，丙烯酸树脂与水性聚氨酯树脂的质量比为1：（0.5~2）；

（2）将第一混合液研磨成油墨色浆；

（3）向油墨色浆中加入润湿剂、流平剂、碳氟特种表面活性剂、分散剂，搅拌均匀得到第二混合液；

（4）向第二混合液中加入苯乙烯-丙烯酸树脂及ph调节剂，搅拌均匀、过滤，即得水性油墨。

本发明的一种消泡处理的柔印环保接装纸水性油墨制备方法节能减排，减少大气环境污染。以我公司现有生产水平计算，采用凹印溶剂型油墨每印刷1平方米接装纸，会产生溶剂11.9g，目前接装纸需求量每年约8万吨，会产生2-2.5万吨溶剂，需要进行处理。采用目前主流的rto集中收集后焚烧的方式进行处理，需要投入巨大成本购置设备，而且很难彻底收集处理干净，改用柔印水性油墨，可大幅减少生产过程中产生的溶剂，节约环保治理费用。此外，还可减少印刷品表面残留，保证烟支吸味；减少油墨使用，产品质量更安全；改善作业环境，保障操作人员身体健康；减少危险化学品使用，提高生产过程安全性；减少溶剂消耗，降低生产成本。

以下结合具体实施例做进一步说明。

实施例1

本发明实施例1提供一种消泡处理的柔印环保接装纸水性白墨及制备方法。

一种消泡处理的柔印环保接装纸水性白墨，含有以下重量百分比成分：丙烯酸树脂6%、水性聚氨酯树脂6%；苯乙烯-丙烯酸树脂23%；二氧化钛12%；高岭土5%；迪高tego5500.4%；流平剂0.8%；碳氟特种表面活性剂0.02%；分散剂2%；ph调节剂0.2%；余量为水。

一种消泡处理的柔印环保接装纸水性白墨的制备方法，包括以下步骤：

（1）将上述配比的研磨树脂、二氧化钛、高岭土加入到水中，在高速叶轮搅拌机中搅拌10min，搅拌均匀得到第一混合液；

（2）将第一混合液在研磨机中研磨300min得到油墨色浆；

（3）向油墨色浆中加入上述配比的迪高tego550、流平剂、碳氟特种表面活性剂、分散剂，搅拌10min，搅拌均匀得到第二混合液；

（4）向第二混合液中加入苯乙烯-丙烯酸树脂及ph调节剂，搅拌均匀、过滤，即得水性白墨。

实施例2

本发明实施例2提供一种消泡处理的柔印环保接装纸水性黄墨及制备方法。

一种消泡处理的柔印环保接装纸水性黄墨，含有以下重量百分比成分：丙烯酸树脂6%、水性聚氨酯树脂9%；苯乙烯-丙烯酸树脂30%；氧化铁黄18%；高岭土3%；迪高tego5500.5%；流平剂0.8%；碳氟特种表面活性剂0.05%；分散剂2.5%；ph调节剂0.5%；余量为水。

一种消泡处理的柔印环保接装纸水性黄墨的制备方法，包括以下步骤：

（1）将上述配比的研磨树脂、氧化铁黄、高岭土加入到水中，在高速叶轮搅拌机中搅拌10min，搅拌均匀得到第一混合液；

（2）将第一混合液在研磨机中研磨320min得到油墨色浆；

（3）向油墨色浆中加入上述配比的迪高tego550、流平剂、碳氟特种表面活性剂、分散剂，搅拌10min，搅拌均匀得到第二混合液；

（4）向第二混合液中加入苯乙烯-丙烯酸树脂及ph调节剂，搅拌均匀、过滤，即得水性黄墨。

实施例3

本发明实施例3提供一种消泡处理的柔印环保接装纸水性红墨及制备方法。

一种消泡处理的柔印环保接装纸水性红墨，含有以下重量百分比成分：丙烯酸树脂10%、水性聚氨酯树脂6%；苯乙烯-丙烯酸树脂35%；氧化铁红6%；高岭土5%；道康宁dc670.6%；流平剂0.9%；碳氟特种表面活性剂0.1%；分散剂2.2%；ph调节剂1.0%；余量为水。

一种消泡处理的柔印环保接装纸水性红墨的制备方法，包括以下步骤：

（1）将上述配比的研磨树脂、氧化铁红、高岭土加入到水中，在高速叶轮搅拌机中搅拌10min，搅拌均匀得到第一混合液；

（2）将第一混合液在研磨机中研磨360min得到油墨色浆；

（3）向油墨色浆中加入上述配比的道康宁dc67、流平剂、碳氟特种表面活性剂、分散剂，搅拌10min，搅拌均匀得到第二混合液；

（4）向第二混合液中加入苯乙烯-丙烯酸树脂及ph调节剂，搅拌均匀、过滤，即得水性红墨。

实施例4

本发明实施例4提供一种消泡处理的柔印环保接装纸水性黑墨及制备方法。

一种消泡处理的柔印环保接装纸水性黑墨，含有以下重量百分比成分：丙烯酸树脂6%、水性聚氨酯树脂12%；苯乙烯-丙烯酸树脂40%；植物炭黑10%；c.i.颜料黑712%；迪高tego5500.5%；流平剂0.9%；碳氟特种表面活性剂0.03%；分散剂2.0%；ph调节剂1.0%；余量为水。

一种消泡处理的柔印环保接装纸水性黑墨的制备方法，包括以下步骤：

（1）将上述配比的研磨树脂、植物炭黑、c.i.颜料黑7加入到水中，在高速叶轮搅拌机中搅拌10min，搅拌均匀得到第一混合液；

（2）将第一混合液在研磨机中研磨360min得到油墨色浆；

（3）向油墨色浆中加入上述配比的迪高tego550、流平剂、碳氟特种表面活性剂、分散剂，搅拌30min，搅拌均匀得到第二混合液；

（4）向第二混合液中加入苯乙烯-丙烯酸树脂及ph调节剂，搅拌均匀、过滤，即得水性黑墨。

对比例1

其与实施例1相比，区别在于油墨配方中使用常规有机硅聚醚类消泡剂。

对比例2

其与实施例2相比，区别在于油墨配方中使用单一水性聚氨酯树脂作为研磨树脂且使用常规有机硅聚醚类消泡剂。

对比例3

其与实施例3相比，区别在于油墨配方中使用单一丙烯酸树脂作为研磨树脂且使用常规有机硅聚醚类消泡剂。

对比例4

其与实施例4相比，区别在于油墨配方中使用常规有机硅聚醚类消泡剂。

对本发明实施例1~实施例4制备的水性油墨进行油墨外观、粘度、固含量、ph值、褪色、耐摩擦、耐光性、耐热性、异味等指标测试，测试结果如表1所示。

对本发明实施例1~实施例4及对比例1~对比例4制备的水性油墨进行接装纸柔印上机试制，观察气泡印的情况，统计3m长柔印接装纸上出现气泡印的个数，结果如表2所示。

从表2中看到，与使用常规有机硅聚醚类消泡剂相比，本发明实施例使用碳氟特种表面活性剂，在进行水性油墨接装纸柔印时，可有效避免气泡印的产生。且对比例2、对比例3与对比例1、对比例4相比表明，使用丙烯酸树脂与水性聚氨酯树脂的混合物作为研磨树脂相比单一成分的研磨树脂可以改善水性油墨产生气泡印的情况。

参考gb/t23986-2009《色漆和清漆挥发性有机化合物(voc)含量的测定气相色谱法》附录b-气相色谱测试条件和gb/t26395-2011《水性烟包凹印油墨》附录b-水性烟包凹印油墨挥发性有机化合物的最大含量的测定，对本发明实施例1~实施例4制备的水性油墨进行挥发性有机化合物(voc)含量测定，测定条件如下：

使用agilentg1888-7890a/5975c顶空-气相色谱/质谱联用仪相关参数如下：

静态顶空仪，仪器条件如下：顶空瓶，20ml；样品环，3.0ml；样品平衡温度，80ºc；样品环温度，160ºc；传输线温度，180ºc；样品平衡时间，45.0min；样品瓶加压压力，138kpa；加压时间，0.20min；充气时间，0.20min；样品环平衡时间，0.05min；进样时间，1.0min。

气相色谱仪，仪器条件如下：voc专用毛细管柱（vocol柱或等效柱），规格为[60m（长度）×0.32mm（内径）×1.8mm（膜厚）]；载气：氦气（he），恒流模式，流量2.0ml/min；进样口温度：180ºc；分流比：20:1；程序升温：40ºc，保持2min，以4ºc/min的速率升温至200ºc，保持10min。

质谱仪，仪器条件如下：辅助接口温度：220ºc；电离方式：电子轰击源（ei）；离子源温度：23ºc；电离能量：70ev；四极杆温度：150ºc；全扫描监测模式，扫描范围29amu～350amu；选择离子监测模式，定性、定量的离子同yc207-2014标准规定。

测定的挥发性有机化合物（voc）包括甲醇、乙醇、异丙醇、丙酮、正丙醇、丁酮、乙酸乙酯、乙酸异丙酯、正丁醇、苯、丙二醇甲醚、乙酸正丙酯、2-乙氧基乙醇、4-甲基-2-戊酮、丙二醇乙醚、甲苯、乙酸正丁酯、乙苯、二甲苯、苯乙烯、2-乙氧基乙基乙酸酯、环己酮、丁二酸二甲酯、戊二酸二甲酯、己二酸二甲酯。测定结果如表3所示。

从表3看到，本发明制备的水性油墨的vocs总量均低于5%，质量更加优异。

本发明不局限于上述具体的实施方式，本发明可以有各种更改和变化。凡是依据本发明的技术实质对以上实施方式所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

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