一种铜版纸凹版印刷水性油墨及其制备方法与流程

本发明涉及水性油墨及其制备方法，具体涉及一种可通过凹版印刷承印于铜版纸上的水性油墨及其制备方法。

背景技术：

近年来我国印刷行业正向环保、可持续发展转型，“油转水”(溶剂型转水性)成为我国印刷业发展的主要方向。特别是烟包铜版纸印刷行业，随着我国烟草行业对卷烟及其包装中有机挥发物(vocs)排放限量的要求日渐严苛，烟包印刷企业正大力需求绿色环保的印刷材料。

水性油墨作为包装印刷的主要耗材之一，在欧美日等国家、地区已成为除胶印外其他印刷方式的专用油墨，特别是凹版印刷。对于烟包印刷，溶剂型油墨用于凹版印刷已经非常成熟，但国家烟草专局已将其烟草安全提升至食品安全的同等高度，引起行业推广水性油墨力度的加大。然而，目前烟包铜版纸凹版印刷水性油墨在干燥性及色彩鲜艳性等方面与传统溶剂型油墨相比仍明显逊色，且存在易堵版、实地流平性不好等问题，这制约了水性油墨在烟包铜版纸凹版印刷行业的应用。

技术实现要素：

为了解决上述行业瓶颈难题，本发明提供了一种铜版纸凹版印刷水性油墨，该水墨干燥速度快，光泽度高，且对铜版纸转印清晰完全、润湿流平性好。

本发明的技术方案如下：

一种铜版纸凹版印刷水性油墨，由如下重量配比的原料组成：

树脂a20-30份，树脂b20-40份，颜料20-55份，消泡剂a0.08-0.1份，消泡剂b0.05-0.08份，去离子水4.84-14.87份。

本发明中：

所述颜料优选53:1金光红(clariant公司)、永固黄py14(浙江百合花集团股份有限公司)、bf435(p.b.15：3，浙江百合花集团股份有限公司)、specialblack10(orion公司)或r900(杜邦公司)。

所述消泡剂a优选聚硅氧烷-聚醚共聚物类消泡剂foamex810(evonik公司)、有机硅类消泡剂byk024(byk公司)中的任意一种或两种任意比例的混合物。

所述消泡剂b可以为低级醇类消泡剂(如；df1760，德谦公司；df1492，德谦公司)、有机硅类消泡剂(如drewplusts-4400，ashland-aqualon公司；drewplust-4201，ashland-aqualon公司；drewplusts-4481，ashland-aqualon公司)中的一种或两种以上任意比例的混合物，优选低级醇类消泡剂，特别优选df1760(德谦公司)。

所述“消泡剂a”、“消泡剂b”没有特殊的含义，标记为“a”、“b”只是用于区分不同种类的消泡剂。

所述树脂a为自制的改性碱溶树脂，制备方法如下(以下份数均指重量份)：

室温(20-30℃)下，将100份水性碱溶性树脂bt20(dsm公司)加入反应釜中，以300-500rpm的速度搅拌并升温至70-80℃，在30-50min内滴加完30份ph缓冲剂amp-95(dow公司)水溶液(滴完后树脂液的ph值达到7.5-9之间)，将体系降至室温，用500目尼龙袋过滤出料，得到所述树脂a；

所述30份ph缓冲剂amp-95水溶液由ph缓冲剂amp-95和去离子水等重量混合而得。

所述树脂b为自制的聚(甲基)丙烯酸酯类乳液树脂，制备方法如下(以下份数均指重量份)：

室温下，将0.15份ph缓冲剂amp-95(dow公司)、5份丙烯酸正丁酯单体、10份去离子水加入到85份树脂a中，并以600rpm的速度搅拌并升温至82℃，将搅拌速度调至200rpm，加入4.3份过硫酸钠水溶液，待反应体系出现明显蓝光后，在6h内滴加完60份丙烯酸正丁酯单体，接着在1h内滴加完5份丙烯酸正丁酯单体与30份甲基丙烯酸甲酯单体的混合液，并且，在开始滴加单体的同时，滴加14.5份过硫酸钠水溶液，过硫酸钠水溶液的滴加时间为7.5h，即：控制其在所有单体滴加完0.5h后滴加完，之后反应体系保温搅拌1h，降温至65℃，加入2.08份叔丁基过氧化氢水溶液，保温搅拌20min，加入2.08份雕白粉水溶液，保温搅拌20min，降至室温，依次经300目尼龙袋、2um孔径pp滤膜、1um孔径pp滤膜、0.45um孔径玻纤滤膜四级过滤，得到所述树脂b；

所述4.3份过硫酸钠水溶液由0.3份过硫酸钠溶解于4份去离子水中得到；

所述14.5份过硫酸钠水溶液由2份过硫酸钠溶解于12.5份去离子水中得到；

所述2.08份叔丁基过氧化氢水溶液由0.08份叔丁基过氧化氢溶解于2份去离子水中得到；

所述2.08份雕白粉水溶液由0.08份雕白粉溶解于2份去离子水中得到。

所述“树脂a”、“树脂b”没有特殊的含义，标记为“a”、“b”只是用于区分不同种类的树脂。

本发明还提供了所述铜版纸凹版印刷水性油墨的制备方法，所述制备方法为(以下份数均指重量份)：

室温下，将20-30份树脂a、4.84-14.87份去离子水、0.08-0.1份消泡剂a依次加入到分散釜里，以300-400rpm的速度搅拌混合均匀，再加入20-55份颜料，以400-500rpm的速度搅拌混合均匀，转移至卧式砂磨机中进行研磨4-6道，在研磨最后一道前加入20-40份树脂b及0.05-0.08份消泡剂b一起研磨至颜料粒径达到200-250nm以下后，依次经100目尼龙袋、2um孔径pp滤膜、1um孔径pp滤膜、0.45um孔径玻纤滤膜四级过滤，得到所述铜版纸凹版印刷水性油墨；

所述颜料粒径达到200-250nm以下具体是指：红、黄、蓝、黑墨粒径达到200nm以下，白墨粒径达到250nm以下。

本发明所述水性油墨可通过常规凹版印刷工艺承印于铜版纸上。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、采用水性体系，vocs检测达到yc/t207-2014标准，且不含乙醇，完全绿色环保；

2、水墨体系贮存期长达一年以上；

3、本发明水墨粒径较细，干燥速度快，光泽度高，且对铜版纸转印清晰完全、润湿流平性好，克服了常见水墨在烟包铜版纸上的印刷缺陷。

附图说明

图1为本发明自制聚(甲基)丙烯酸酯类乳液树脂的粒径分布图；

图2为本发明实施例1红墨的粒径分布图；

图3为本发明实施例1红墨通过kpp凹版打样机印刷于铜版纸上的印刷效果图；

图4为市售红墨通过kpp凹版打样机印刷于铜版纸上的印刷效果图；

图5为本发明实施例2黄墨通过kpp凹版打样机印刷于铜版纸上的印刷效果图；

图6为市售黄墨通过kpp凹版打样机印刷于铜版纸上的印刷效果图；

图7为本发明实施例3蓝墨通过kpp凹版打样机印刷于铜版纸膜上的印刷效果图；

图8为市售蓝墨通过kpp凹版打样机印刷于铜版纸膜上的印刷效果图；

图9为本发明实施例4黑墨通过kpp凹版打样机印刷于铜版纸上的印刷效果图；

图10为市售黑墨通过kpp凹版打样机印刷于铜版纸上的印刷效果图；

图11为本发明产品用于客户实际印刷纸样(品牌：椰王)；

图12为本发明产品用于客户实际印刷纸样(品牌：红塔山)。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此。

乳液树脂及水墨的粒径及粒径分布测试在malvernzetasizer3000has粒度仪上进行，测试温度为25℃。

乳液、水性油墨的贮存稳定性是指乳液、水性油墨在60℃条件下静置18天，以不沉淀、不分层代表乳液、水性油墨贮存稳定性>12个月。

光泽度按照gb/t13217.2-2009进行，采用60°光泽度计进行测试。

初干性按照gb/t13217.5-2008进行。

vocs检测按照yc/t207-2014标准进行。

水性油墨的印刷效果评价如下：将本发明水性单色墨(红、黄、蓝、黑、白)及市售单色墨用kpp凹版打样机，以40m/min的印刷速度，将其印刷于铜版纸上后经50℃烘干，肉眼观察印刷色块的流平效果。

以下实施例中，用到的树脂a按如下方法制得：

室温下，将100kgbt20(dsm公司)加入反应釜中，以300-500rpm的速度搅拌并升温至70-80℃，在30-50min内滴加完30kgamp-95(dow公司)水溶液，当树脂液的ph值达到7.5-9之间时，将体系降至室温，用500目尼龙袋过滤出料，得到所述树脂a；

所述amp-95水溶液由amp-95和去离子水等重量混合而得。

以下实施例中，用到的树脂b按如下方法制得：

(1)室温下，将0.15kgamp-95(dow公司)、5kg丙烯酸正丁酯(广州市中业化工有限公司)单体及10kg去离子水加入到85kg树脂a中，并在600rpm条件下搅拌并开始升温；当温度升至82℃时，将搅拌调至200rpm，加入4.3kg过硫酸钠(苏州华航化工科技有限公司)水溶液(0.3kg过硫酸钠溶解于4kg去离子水中)；

(2)待反应体系出现明显蓝光后，在6小时内滴加完60kg丙烯酸正丁酯(广州市中业化工有限公司)单体，之后在1小时内滴加完5kg丙烯酸正丁酯(广州市中业化工有限公司)单体与30kg甲基丙烯酸甲酯(广州市中业化工有限公司)单体的混合液，并且，在开始滴加单体的同时，滴加14.5kg过硫酸钠(苏州华航化工科技有限公司)水溶液(2kg过硫酸钠溶解于12.5kg去离子水中)，并且过硫酸钠水溶液的滴加时间为7.5小时，控制其在所有单体滴加完0.5小时后滴加完；

(3)反应体系保温搅拌1小时后降温至65℃，加入叔丁基过氧化氢(上海佰一化工有限公司)水溶液(0.08kg叔丁基过氧化氢溶解于2kg去离子水中)，保温搅拌20分钟，加入雕白粉(上海沣瑞化工有限公司)水溶液(0.08kg雕白粉溶解于2kg去离子水中)，保温搅拌20分钟；之后降温至室温，反应结束的乳液依次经过300目尼龙袋、2um孔径pp滤膜、1um孔径pp滤膜以及0.45um孔径玻纤滤膜四级过滤，得到所述树脂b。

实施例1：

室温下将30kg的树脂a、14.87kg的去离子水、0.08kg的foamex810(evonik公司)依次加入到分散釜里，以300rpm的速度搅拌混合均匀后再加入20kg的53:1金光红(clariant公司)，以400rpm的速度搅拌混合均匀后转移至卧式砂磨机(tbm-50，太亦(上海)实业有限公司)中进行研磨6道，在研磨第6道前加入35kg的树脂b及0.05kg的df1760(德谦公司)一起研磨至红墨粒径达到200nm以下后依次经过100目尼龙袋、2um孔径pp滤膜、1um孔径pp滤膜以及0.45um孔径玻纤滤膜四级过滤，得到所述的铜版纸凹版印刷水性红墨。

实施例2：

室温下将30kg的树脂a、9.84kg的去离子水、0.1kg的foamex810(evonik公司)依次加入到分散釜里，以400rpm的速度搅拌混合均匀后再加入20kg的永固黄py14(浙江百合花集团股kg有限公司)，以400rpm的速度搅拌混合均匀后转移至卧式砂磨机(tbm-50，太亦(上海)实业有限公司)中进行研磨6道，在研磨第6道前加入40kg的树脂b及0.06kg的df1760(德谦公司)一起研磨至黄墨粒径达到200nm以下后依次经过100目尼龙袋、2um孔径pp滤膜、1um孔径pp滤膜以及0.45um孔径玻纤滤膜四级过滤，得到所述的铜版纸凹版印刷水性黄墨。

实施例3：

室温下将30kg的树脂a、14.84kg的去离子水、0.1kg的foamex810(evonik公司)依次加入到分散釜里，以350rpm的速度搅拌混合均匀后再加入20kg的bf435(p.b.15：3，浙江百合花集团股kg有限公司)，以400rpm的速度搅拌混合均匀后转移至卧式砂磨机(tbm-50，太亦(上海)实业有限公司)中进行研磨5道，在研磨第5道前加入35kg的树脂b及0.06kg的df1760(德谦公司)一起研磨至蓝墨粒径达到200nm以下后依次经过100目尼龙袋、2um孔径pp滤膜、1um孔径pp滤膜以及0.45um孔径玻纤滤膜四级过滤，得到所述的铜版纸凹版印刷水性蓝墨。

实施例4：

室温下将30kg的树脂a、9.82kg的去离子水、0.1kg的foamex810(evonik公司)依次加入到分散釜里，以300rpm的速度搅拌混合均匀后再加入25kg的specialblack10(orion公司)，以500rpm的速度搅拌混合均匀后转移至卧式砂磨机(tbm-50，太亦(上海)实业有限公司)中进行研磨5道，在研磨第5道前加入35kg的树脂b及0.08kg的df1760(德谦公司)一起研磨至黑墨粒径达到200nm以下后依次经过100目尼龙袋、2um孔径pp滤膜、1um孔径pp滤膜以及0.45um孔径玻纤滤膜四级过滤，得到所述的铜版纸凹版印刷水性黑墨。

实施例5：

室温下将20kg的树脂a、4.84kg的去离子水、0.08kg的foamex810(evonik公司)依次加入到分散釜里，以400rpm的速度搅拌混合均匀后再加入55kg的r900(杜邦公司)，以500rpm的速度搅拌混合均匀后转移至卧式砂磨机(tbm-50，太亦(上海)实业有限公司)中进行研磨4道，在研磨第4道前加入20kg的树脂b及0.08kg的df1760(德谦公司)一起研磨至白墨粒径达到250nm以下后依次经过100目尼龙袋、2um孔径pp滤膜、1um孔径pp滤膜以及0.45um孔径玻纤滤膜四级过滤，得到所述的铜版纸凹版印刷水性白墨。

表1.实施例实验结果

注：60°光泽度一栏括号内为市售水性油墨的光泽度数据。

由表1数据可知，本发明自制的乳液树脂粒径在150nm以下；各色水墨粒径在200nm以下，白墨粒径在250nm以下，水墨粒径越细，成膜越均匀，润湿流平性更好，且光泽度更高。乳液与水墨的储存稳定期均超过1年。本发明水墨的初干性良好，且vocs排放达标。

由说明书附图3-12可知，市售水墨在铜版纸上的实地流平性明显不如本发明产品。本产品用于椰王与红塔山两个客户品牌，印刷测试等各方面性能均达到客户要求。

上述实施例用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明做出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。