一种高浓度水性预印油墨及其制备方法与流程

2021-02-02 19:02:57|

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本发明属于功能高分子材料技术领域，涉及一种水性油墨制备技术，具体地涉及一种含有高浓度颜料的水性预印油墨及其制备方法。

背景技术：

由于水性预印油墨具有预印速度快、生产效率高、印刷效果好等众多好处，所以国内外很多大型包装印刷厂将其广泛用于卷筒纸(包括铜版纸、涂布纸、牛皮纸等)预印；大部分预印品印刷有层次分明的精美图文，使得包装物在观感上更上档次，无形中提高产品的外在形象，从而为产品带来更好的知名度。然而目前使用的预印油墨细度都在10微米左右，由于油墨粒径大且色含量低，存在一定局限。在相同印刷面积的情况下，目前使用的预印油墨的消耗量较大，导致印刷工序的效益下降，同时对能源和环境也造成不良影响。在当今环保和能源的政策趋势下，研制符合环保与低能耗要求的油墨是亟待解决的问题。此外，现有预印油墨因其粒径大，遇到层次印刷中比较小的网点时无法很好地印刷，导致预印品印刷质量下降，因而无法完整传递出该包装的产品乃至品牌的形象，降低了消费者的选购欲望。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明实施例提供一种低voc气体排放、印刷能耗低、含有高浓度颜料的水性预印油墨及其制备方法。在本发明的实施例中，该水性预印油墨的色浓度达到20-30％。

本发明实施例采用的技术方案是：一种高浓度水性预印油墨，包括以下重量份数的组分：

水性分散剂15-25份，水5-25份，颜料20-30份，消泡剂0.1-0.5份，水性聚氨酯5-15份，水性丙烯酸乳液10-26份，水性乳化蜡1-5份，附着力促进剂1-5份，交联剂0.5-5份，润湿剂0.5-3份，流平剂0.5-4份。

根据本发明实施例，所述水性分散剂为水性高分子分散剂。在本发明一些实施例中，所述水性高分子分散剂选用德国毕克化学(byk)公司的分散剂2055。byk-2055是一种高分子量润湿分散剂，具有极佳的分散效果以及良好的粘度稳定性和相容性。

根据本发明实施例，所述颜料可选颜料粉。在一些实施例中，所述颜料粉包括红色色粉、蓝色色粉、黄色色粉、黑色色粉中的一种或几种。在一些实施例中，所述颜料粉为红色色粉、蓝色色粉、黄色色粉、黑色色粉中一种或几种的混合物。在本发明一些具体的实施例中，红色色粉选用巴斯夫(basf)公司的p.r.48:3；蓝色色粉选用巴斯夫的p.b.15:4；黄色色粉选用巴斯夫的p.y.83；黑色色粉选用卡博特(cabot)公司的rregal400r。

根据本发明实施例，所述消泡剂为有机硅消泡剂。在一些实施例中，所述有机硅消泡剂选用道康宁公司的dc-65有机硅消泡剂。dc-65消泡剂用于油墨和油漆的消泡，提高油墨、涂料和油漆的消泡和抑泡性能，确保预印品图文不会由于水性油墨产生的气泡而影响印刷质量。

根据本发明实施例，所述水性聚氨酯为改性水性聚氨酯。在本发明一些实施例中，所述改性水性聚氨酯选用帝斯曼(dsm)公司的neorez-r985或r986。neorez-r985/r986水性聚氨酯具有柔韧、高光泽、耐化学、耐磨性佳、耐水、耐溶剂、耐湿热的特点，对多种基材的附着力好。

根据本发明实施例，所述水性丙烯酸乳液为自交联水性丙烯酸乳液。在一些实施例中，所述自交联水性丙烯酸乳液选用韩华集团的水性丙烯酸乳液sx-1420。水性丙烯酸乳液sx-1420具有良好的黏着性、耐水抗水性、耐磨性和交联性，对各种基材表面附着力好，具有与溶剂油墨相近的展色性和极好印刷适性。

根据本发明实施例，所述水性乳化蜡包括聚乙烯水性乳化蜡、石蜡水性乳化蜡、聚丙烯水性乳化蜡、巴西棕榈水性乳化蜡、酰胺水性乳化蜡、二氧化硅水性乳化蜡和改性聚乙烯水性乳化蜡中的一种或几种。在一些实施例中，所述聚乙烯水性乳化蜡选用德国keim-additec公司的d-816。d-816水性乳化蜡可改善印刷油墨及涂料的表面性质。

根据本发明实施例，所述附着力促进剂为醇酯类附着力促进剂。在一些实施例中，所述醇酯类附着力促进剂为醇酯十二；在本发明一些实施例中，醇酯十二购于日本智索(chisso)株式会社。

根据本发明实施例，所述交联剂为氮丙啶交联剂。在一些实施例中，所述氮丙啶交联剂选用帝斯曼公司的cx-100交联剂。

根据本发明实施例，所述润湿剂为非离子表面活性剂。在一些实施例中，所述润湿剂选用美国空气化工的surfynol61、surfynol104e、surfynol104pa、surfynol420、surfynol465、surfynol2502和surfynolad01中的一种或几种。

根据本发明实施例，所述流平剂为阴离子表面活性剂。在一些实施例中，所述流平剂选用美国杜邦的fs-63流平剂。

本发明实施例还提供一种高浓度水性预印油墨的制备方法，包括以下步骤：

将水性分散剂和水混合，搅拌，得到混合浆料；

将颜料、消泡剂加入混合浆料，搅拌，研磨，得到研磨浆料；

将水性聚氨酯、水性丙烯酸乳液、水性乳化蜡、附着力促进剂、交联剂、润湿剂、流平剂加入研磨浆料，搅拌，得到高浓度水性预印油墨。

在一些实施例中，将水性分散剂和水加入配料缸混合；在100-600rpm下搅拌；搅拌时间为10-40min，得到混合浆料。

在一些实施例中，在搅拌状态下，将颜料、消泡剂加入混合浆料。在一些实施例中，将颜料、消泡剂加入混合浆料后，在100-600rpm下搅拌；搅拌时间为10-40min。

在一些实施例中，在40-50℃下进行研磨。在一些实施例中，将浆料研磨至细度为10μm以下。优选地，将浆料研磨至细度为5μm以下。

在一些实施例中，将水性聚氨酯、水性丙烯酸乳液、水性乳化蜡、附着力促进剂、交联剂、润湿剂、流平剂加入研磨浆料后，在100-600rpm下搅拌；搅拌时间为10-40min，得到高浓度水性预印油墨。

根据本发明实施例，所述高浓度水性预印油墨的制备方法，还包括：将所得高浓度水性预印油墨过滤后包装。在一些实施例中，用50-400目过滤器过滤高浓度水性预印油墨。

具体地，一种高浓度水性预印油墨的制备方法，包括以下步骤：

将水性分散剂和水加入配料缸混合，在100-600rpm下搅拌10-40min，得到混合浆料；

在搅拌状态下，将颜料、消泡剂加入混合浆料，在100-600rpm下搅拌10-40min，然后在40-50℃下研磨至细度为10μm以下，得到研磨浆料；

将水性聚氨酯、水性丙烯酸乳液、水性乳化蜡、附着力促进剂、交联剂、润湿剂、流平剂加入研磨浆料后，在100-600rpm下搅拌10-40min，得到高浓度水性预印油墨；

将所得高浓度水性预印油墨用50-400目过滤器过滤后包装。

本发明实施例具有以下益效果：本发明实施例使用的水性分散剂为高分子量润湿分散剂；本发明实施例制备高浓度水性预印油墨的过程中无voc气体排放，环保污染小，对印刷现场及操作人员不会产生有害气体。在附着力促进剂作用下，改善水性预印油墨对印刷基材的附着力牢度，使预印品图文具有优异的耐候性和耐摩擦性能，避免预印品在转运途中导致图文色变和缺失，既能保证质量又能降低能耗和提高生产效率。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

一种高浓度水性预印油墨，包括以下重量份数的组分：

水性分散剂15份，水25份，颜料20份，消泡剂0.1份，水性聚氨酯15份，水性丙烯酸乳液10份，水性乳化蜡5份，附着力促进剂3份，交联剂5份，润湿剂1.4份，流平剂0.5份。

所述水性分散剂为德国毕克化学(byk)公司的分散剂2055。所述颜料为红色色粉、蓝色色粉、黄色色粉、黑色色粉中一种或几种的混合物，可根据实际生产需要进行配色。其中，红色色粉选用巴斯夫(basf)公司的p.r.48:3；蓝色色粉选用巴斯夫的p.b.15:4；黄色色粉选用巴斯夫的p.y.83；黑色色粉选用卡博特(cabot)公司的rregal400r。所述消泡剂为道康宁公司的dc-65有机硅消泡剂。

所述水性聚氨酯为帝斯曼(dsm)公司的neorez-r985。所述水性丙烯酸乳液为韩华集团的水性丙烯酸乳液sx-1420。所述水性乳化蜡为德国keim-additec公司的d-816。所述附着力促进剂为醇酯十二。所述交联剂为帝斯曼(dsm)公司的cx-100。所述润湿剂为美国空气化工的surfynol104pa。所述流平剂为美国杜邦的fs-63流平剂。

一种高浓度水性预印油墨的制备方法，包括以下步骤：

将水性分散剂和水加入配料缸混合，在400rpm下搅拌25min，搅拌均匀得到混合浆料；

在搅拌状态下，将颜料、消泡剂加入混合浆料，在400rpm下搅拌25min；

用砂磨机在40-50℃下研磨三至五遍，研磨至细度为5μm以下，得到研磨浆料；

将水性聚氨酯、水性丙烯酸乳液、水性乳化蜡、附着力促进剂、交联剂、润湿剂、流平剂加入研磨浆料后，用搅拌机搅拌在350rpm下搅拌30min，确保各组分物料充分搅拌均匀，得到高浓度水性预印油墨；

将所得高浓度水性预印油墨用200目滤网过滤后包装，检测高浓度水性预印油墨的各项技术指标。

实施例2

一种高浓度水性预印油墨，包括以下重量份数的组分：

水性分散剂20份，水17.7份，颜料23份，消泡剂0.4份，水性聚氨酯12份，水性丙烯酸乳液15.4份，水性乳化蜡3份，附着力促进剂5份，交联剂0.5份，润湿剂1份，流平剂2份。

一种高浓度水性预印油墨的制备方法，包括以下步骤：

将水性分散剂和水加入配料缸混合，在250rpm下搅拌28min，搅拌均匀得到混合浆料；

在搅拌状态下，将颜料、消泡剂加入混合浆料，在250rpm下搅拌28min；

用砂磨机在40-50℃下研磨三至五遍，研磨至细度为5μm以下，得到研磨浆料；

将水性聚氨酯、水性丙烯酸乳液、水性乳化蜡、附着力促进剂、交联剂、润湿剂、流平剂加入研磨浆料后，用搅拌机搅拌在480rpm下搅拌20min，确保各组分物料充分搅拌均匀，得到高浓度水性预印油墨；

将所得高浓度水性预印油墨用200目滤网过滤后包装，检测高浓度水性预印油墨的各项技术指标。

实施例3

一种高浓度水性预印油墨，包括以下重量份数的组分：

水性分散剂25份，水5份，颜料26份，消泡剂0.3份，水性聚氨酯8份，水性丙烯酸乳液25.7份，水性乳化蜡3份，附着力促进剂1份，交联剂2份，润湿剂3份，流平剂1份。

本实施例各原料组分的厂家牌号与实施例1、2相同。

一种高浓度水性预印油墨的制备方法，包括以下步骤：

将水性分散剂和水加入配料缸混合，在320rpm下搅拌27min，搅拌均匀得到混合浆料；

在搅拌状态下，将颜料、消泡剂加入混合浆料，在320rpm下搅拌27min；

用砂磨机在40-50℃下研磨三至五遍，研磨至细度为5μm以下，得到研磨浆料；

将水性聚氨酯、水性丙烯酸乳液、水性乳化蜡、附着力促进剂、交联剂、润湿剂、流平剂加入研磨浆料后，用搅拌机搅拌在520rpm下搅拌18min，确保各组分物料充分搅拌均匀，得到高浓度水性预印油墨；

将所得高浓度水性预印油墨用200目滤网过滤后包装，检测高浓度水性预印油墨的各项技术指标。

实施例4

一种高浓度水性预印油墨，包括以下重量份数的组分：

水性分散剂25份，水5份，颜料30份，消泡剂0.5份，水性聚氨酯5份，水性丙烯酸乳液22.5份，水性乳化蜡1份，附着力促进剂3份，交联剂3.5份，润湿剂0.5份，流平剂4份。

本实施例各原料组分的厂家牌号与实施例1、2相同。

一种高浓度水性预印油墨的制备方法，包括以下步骤：

将水性分散剂和水加入配料缸混合，在420rpm下搅拌20min，搅拌均匀得到混合浆料；

在搅拌状态下，将颜料、消泡剂加入混合浆料，在420rpm下搅拌20min；

用砂磨机在40-50℃下研磨三至五遍，研磨至细度为5μm以下，得到研磨浆料；

将水性聚氨酯、水性丙烯酸乳液、水性乳化蜡、附着力促进剂、交联剂、润湿剂、流平剂加入研磨浆料后，用搅拌机搅拌在380rpm下搅拌26min，确保各组分物料充分搅拌均匀，得到高浓度水性预印油墨；

将所得高浓度水性预印油墨用200目滤网过滤后包装，检测高浓度水性预印油墨的各项技术指标。

实施例1-4高浓度水性预印油墨的原料组分重量份数如表1所示，由表1可知，本发明实施例水性预印油墨的最高色浓度可达30％。

表1

实施例5

实施例1-4制备得到的高浓度水性预印油墨进行检测，各项性能测试结果见表2。

表2

从实施例1-4高浓度水性预印油墨的各项性能测试结果可以看出，本发明实施例制得的高浓度水性预印油墨的细度均等于或小于5μm，颜色均符合相应颜色的道林纸标准样，对各种印刷基材的附着力和适应性好，光泽度好，油墨细腻柔滑，印刷品图文精细，层次分明，立体效果明显，色泽鲜艳，易于满足高档印刷的要求。

目前使用的预印油墨的色浓度较低，普遍介于12-18％之间，油墨细度或粒径较大。由于油墨粒径大且色含量低，存在一定局限，如果单纯提高颜料浓度则导致油墨流动性差，使用时会出现流平差、网点模糊、光泽度差等问题。本发明实施例进一步利用实施例3高浓度水性预印油墨与市售预印油墨进行预印试验，结果发现，同样印刷一平米的卷筒纸，实施例3高浓度水性预印油墨只需消耗5-6g，而市售预印油墨需要消耗8-12g，高浓度水性预印油墨与市售预印油墨的消耗量差异较大；而在相同的用量的情况下，使用市售预印油墨印刷出来的颜色浅且发虚，图文带有明显水纹，光泽差，由此看出本发明高浓度水性预印油墨的成本效益更优，应用本发明水性预印油墨对能源的消耗和环境的保护有着非比寻常的价值。此外，现有预印油墨因其粒径大，普遍大于10μm，遇到层次印刷中比较小的网点时无法很好地印刷，导致预印品印刷质量下降，然而本发明实施例的高浓度水性预印油墨因其粒径小，层次印刷时即使遇上很小的网点也能实现优异的印刷效果，因此相比市售油墨具有更大优势，为消费者带来更好的视觉体验，有利于提高产品的外在形象，从而为产品和品牌带来更可靠的声誉。

以上所述实施方式，只是本发明的较佳实施方式，并非来限制本发明实施范围，故凡依本发明申请专利范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括在本发明专利申请保护范围内。

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