(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 CN 108485376 A(43)申请公布日 2018.09.04
(21)申请号 201810318779.X(22)申请日 2018.04.11
(71)申请人 佛山市顺德区乐从镇盛昌油墨有限
公司
地址 528300 广东省佛山市顺德区乐从镇
平步工业新区(72)发明人 梁鉴锋
(74)专利代理机构 成都佳划信知识产权代理有
限公司 51266
代理人 尹志敏(51)Int.Cl.
C09D 11/107(2014.01)C09D 11/033(2014.01)C09D 11/106(2014.01)
权利要求书1页 说明书7页 附图1页
(54)发明名称
一种高速水基凹版纸张油墨及制备方法和应用(57)摘要
本发明属于油墨配方研究、开发和应用技术领域，公开了一种高速水基凹版纸张油墨及制备方法和应用，高速水基凹版纸张油墨组份按质量比例由色浆40-48％、乳液型丙烯酸和丙烯酸酯共聚合物30-38％、润湿分散流平剂3-5％、及去离子水17-27％组成；色浆的组份按质量比例由碱溶性苯乙烯-丙烯酸酯共聚物30-38％、有机颜料30-36％、去离子水30-40％、消泡助剂0.3-0.6％组成。本发明油墨是以水作为介质，不含有机溶剂，因而挥发性有机物(VOC)量很小，印刷时基本没有嗅味，对环境友善性好。CN 108485376 ACN 108485376 A
权 利 要 求 书
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1.一种高速水基凹版纸张油墨，其特征在于，所述高速水基凹版纸张油墨组份按质量比例由色浆40-48％、乳液型丙烯酸和丙烯酸酯共聚合物30-38％、润湿分散流平剂3-5％、及去离子水17-27％组成；
所述色浆的组份按质量比例由碱溶性苯乙烯-丙烯酸酯共聚物30-38％、有机颜料30-36％、去离子水30-40％、消泡助剂0.3-0.6％组成。
2.一种如权利要求1所述高速水基凹版纸张油墨的制备方法，其特征在于，所述高速水基凹版纸张油墨的制备方法包括：
步骤一，筛选碱溶性苯乙烯-丙烯酸酯共聚物，与有机颜料进行分散、研磨，制得色浆；步骤二，选择玻璃化温度Tg大于60℃并且和碱溶性苯乙烯-丙烯酸酯共聚物相容性好的乳液型丙烯酸和丙烯酸酯共聚合物；
步骤三，选择润湿分散流平剂、消泡助剂；步骤四，取制备的色浆，添加乳液型丙烯酸酯聚合物、润湿分散流平剂、去离子水，搅拌，进行调色、质量检测，制得高速水基凹版纸张油墨。
3.如权利要求2所述高速水基凹版纸张油墨的制备方法，其特征在于，所述步骤一，具体包括：
按质量比例取碱溶性苯乙烯-丙烯酸酯共聚物30-38％、有机颜料30-36％、去离子水30-40％、消泡助剂0.3-0.6％；经浸泡12-24小时后，1500转/分钟分散30-40分钟，上机研磨3-4道，至细度≤15um，制得色浆。
4.如权利要求2所述高速水基凹版纸张油墨的制备方法，其特征在于，所述步骤四，具体包括：
取色浆40-48％、添加30-38％分子量大于20万以上，Tg点60℃以上的乳液型丙烯酸酯聚合物，再添加润湿分散流平剂3-5％、去离子水17-27％；600-800转/分钟搅拌20-30分钟，进行调色、质量检测，制得高速水基凹版纸张油墨。
5.一种利用权利要求1所述高速水基凹版纸张油墨印刷的纸张。
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CN 108485376 A
说 明 书
一种高速水基凹版纸张油墨及制备方法和应用
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技术领域
[0001]本发明属于油墨配方研究、开发和应用技术领域，其涉及一种高速水基凹版纸张油墨及制备方法和应用。
背景技术
[0002]目前，业内常用的现有技术是这样的：
[0003]溶剂基油墨是利用在印刷过程中溶剂挥发，在承印材料上从液体转变为固体印刷图像。用溶剂基油墨印品质量好、印刷速度快和油墨成本也比较低，因而迄今它仍是广泛采用的一大类油墨。但是，溶解基油墨在印刷后需要把大量有机溶剂挥发掉(产生大量的VOC)，挥发到印刷环境中的溶剂如未经收集和处理会对人体和环境造成伤害和污染。多年来，开发了很多溶剂回收工艺和装置，但这些装置不仅投资大而且回收溶剂的分离和再利用仍有不少难点。
[0004]现有技术方案如下：[0005]第一步筛选碱溶性苯乙烯-丙烯酸酯树脂液，研磨制得稳定的颜料分散体，即色浆。
[0006]第二步选择乳液型丙烯酸酯树脂:结果挑选分子量20万以上，Tg点60℃以上的聚合乳液产品作为组合树脂。[0007]第三步筛选稳定、长效的润湿分散剂、流平剂和消泡剂等添加剂。[0008]第四步油墨配方组成研究和开发和配方组成优化。[0009]综上所述，现有技术存在的问题是：[0010]用水基油墨取代溶剂油墨是油墨和印刷行业多年来奋斗的目标，诚然这种转化也有不少困难。虽然在非涂布纸上印刷的水基油墨早已产业化(如在无涂布的书刊印刷用胶版纸、瓦楞纸、餐巾纸和无纺布等材料上的印刷)，但是对渗透性低的高质量涂布纸(如重磅道林纸)和塑料和金属箔材料等材料，大多数还是利用溶剂挥发干燥的溶剂基油墨。很多精美的画册、化妆品、衣服、住宅印册、香烟包装及高挡商品的纸质广告等纸质印刷品也还常有用溶剂基油墨。这些用凹版印刷的油墨被称为纸张凹印油墨，这类溶剂基油墨的水基化需要攻克。
发明内容
[0011]针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种高速水基凹版纸张油墨及制备方法和应用。
[0012]本发明是这样实现的：一种高速水基凹版纸张油墨，所述高速水基凹版纸张油墨组份按质量比例由色浆40-48％、乳液型丙烯酸和丙烯酸酯共聚合物30-38％、润湿分散流平剂3-5％、及去离子水17-27％组成；
[0013]所述色浆的组份按质量比例由碱溶性苯乙烯-丙烯酸酯共聚物30-38％、有机颜料30-36％、去离子水30-40％、消泡助剂0.3-0.6％组成。
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说 明 书
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本发明的另一目的在于提供一种高速水基凹版纸张油墨的制备方法，包括：步骤一，筛选碱溶性苯乙烯-丙烯酸酯共聚物，与有机颜料进行分散、研磨，制得色
浆；
步骤二，选择玻璃化温度Tg大于60℃并且和碱溶性苯乙烯-丙烯酸酯共聚物相容
性好的乳液型丙烯酸和丙烯酸酯共聚合物；[0017]步骤三，选择润湿分散流平剂、消泡助剂；[0018]步骤四，取制备的色浆，添加乳液型丙烯酸酯聚合物、润湿分散流平剂、去离子水，搅拌，进行调色、质量检测，制得高速水基凹版纸张油墨。[0019]进一步，所述步骤一，具体包括：
[0020]按质量比例取碱溶性苯乙烯-丙烯酸酯共聚物30-38％、有机颜料30-36％、去离子水30-40％、消泡助剂0.3-0.6％；经浸泡12-24小时后，1500转/分钟分散30-40分钟，上机研磨3-4道，至细度≤15um，制得色浆。[0021]进一步，所述步骤四，具体包括：[0022]取色浆40-48％、添加30-38％分子量大于20万以上，Tg点60℃以上的乳液型丙烯酸酯聚合物，再添加润湿分散流平剂3-5％、去离子水17-27％；600-800转/分钟搅拌20-30分钟，进行调色、质量检测，制得高速水基凹版纸张油墨。
[0023]本发明的另一目的在于提供一种利用所述高速水基凹版纸张油墨印刷的纸张。[0024]本发明的优点及积极效果为：[0025]本发明油墨颜色浓度高，干燥速度快，在同等条件下测试使用，印刷速度220米/分能完全干燥，而原溶剂型油墨之印刷速度为240米/分钟，比较接近；[0026]此油墨可以用印版深度30-35um(原来印版深度40-45um)，加快了油墨在纸张上的干燥速度，这也是水基油墨能适应高速印刷的重要因素之一。[0027]转印性好，尤其是浅版挂网印刷，图案线条清晰分明，叠色套印效果比原溶剂型油墨的更加逼真。
[0028]具有很低的VOC和很低的残留气味，实现了油墨水基化的目标。[0029]市场济效益预测分析：
[0030]随着生产规模的扩大与各项成本优化，借助完善的销售平台，产品2018—2020年的市场预测分析如下：
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说 明 书
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由上表可以看出，随着产品生产工艺技术的日益成熟，生产成本将逐年下降，获得
非常好的经济效益。[0034]社会环境效益：
[0035]高速水基凹版纸张油墨是本发明重点研发的新产品，其产业化实施将直接创造生产、销售、与管理岗位提供多个就业岗位。[0036]本发明上墨量小，今印版深度30-35um,比原来40-45um的浅，印版深度能节省油墨使用成本10％左右；浅版印刷图案清晰，叠色套印效果比原溶剂型油墨效果更佳逼真；本发明具有很低的VOC和很低的气味，实现了油墨水基化的目标。[0037]本发明实施例提供的高速水基凹版纸张油墨，采用颜料用量大，颜色浓度高，而流动性好，粘度不增大，贮存稳定性好的色浆，对筛选苯乙烯-丙烯酸酯共聚物树脂尤为重要。附图说明
[0038]图1是本发明实施例提供的高速水基凹版纸张油墨的制备方法流程图。
具体实施方式
[0039]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。
[0040]本发明的高速水基凹版纸张油墨的制备方法包括：[0041]首先，筛选碱溶性苯乙烯-丙烯酸酯共聚物，与优质有机颜料经特殊工艺进行分散、研磨，制得色浓度高，流体稳定的色浆；[0042]其次，选择玻璃化温度(Tg)大于60℃、并且和碱溶性苯乙烯-丙烯酸酯共聚物相容性好的乳液型丙烯酸和丙烯酸酯共聚合物，以提高油墨的干燥速度和墨膜的物理机械性能如硬度、机械强度、耐磨性和耐热性。[0043]再次，选择添加剂如生产、贮存稳定的润湿分散、流平和消泡效果优异的各种助剂，以提高油墨的印刷适性如颜料润湿性、分散性、稳定性、油墨流动和流平性、消除泡沫以及提高墨膜的性能。[0044]最后，分析油墨的制造工艺和配方组成的优化。[0045]本发明油墨产品色浓度高，贮存时不发胀、不增稠，流体稳定，挥发干燥速度快，在
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同等条件下测试使用，印刷速度220米/分能完全干燥，而原溶剂型油墨之印刷速度为240米/分钟，比较接近；本发明在能达到用户所要求的图像色彩和色浓度的前堤下可以适合用印版深度30-35um的印版印刷,比原来40-45um的版深浅，版深浅了使用凹穴容量减小并且使油墨水分蒸发量较大程度减少，对提高印刷速度很有利。[0046]本发明油墨是以水作为介质，不含有机溶剂，因而挥发性有机物(VOC)量很小，印刷时基本没有嗅味，对环境友善性好。
[0047]本发明采用以乳液型共聚物和碱溶性苯乙烯-丙烯酸酯共聚物为主体组合的复合型连接料体系。其中第一组元水溶性共聚物是一种碱溶性苯乙烯-丙烯酸酯共聚物，这种共聚物在碱性体系中是水溶性的，这种树脂对颜料有很好的亲和性，在添加分散剂的协助下可以制得稳定高浓度的色浆。印刷后利用氨和/或低分子量有机胺挥发，迅速从水中析出，并转化为固态聚合物。这种共聚体分子结构中还引入有不饱和键，可以进行一定的交联反应有助于提高固化墨膜的机械强度。
[0048]本发明选用中等分子量的丙烯酸和丙烯酸酯乳液共聚物作为连接料的第二组元。乳液聚合物结构稳定性好，有利用于油墨贮存稳定性，印刷过程中乳液失水破乳成膜。由于乳液状态聚合物可以有比水溶性高等多的分子量这样形成的墨膜在机械强度、耐碱性和耐化学性好得多。
[0049]乳液型共聚物和碱溶性共聚物在性能方面各有所长，油墨制造者在于选择聚合物结构、组成和相容性进行协调平衡，这就是油墨制造者的关键技术。本发明在试验基础上用选用丙烯酸酯乳液聚合物的分子量大于20万和玻璃化温度Tg>60℃，这是本发明关键技术之一。
[0050]溶剂基油墨比较容易实现高速印刷，因为溶剂的汽化潜热比较低，有机溶剂在印刷后容易挥发，然而水的汽化潜热比有机溶剂大得多，因此水的蒸发速度直接决定了印刷速度。印刷厂采用适当提高环境温度和加大印刷机周围空气流动速率，对提高印刷速度有一定效果，但这些措施能耗都比较高。为此印刷厂提出要求油墨厂能生产颜料浓度比较高的水基油墨，这样印刷厂就可以把印刷版的深度改浅(如把印版上凹穴改浅，从40-45μm改为30-35μm)。这就是采用高颜料浓度油墨和用浅凹穴印版进行印刷。[0051]提高油墨中颜料浓度会使油墨流变性发生较大变化，粘度迅速提高，流动性变差，这也是油墨制造中的难点。
[0052]本发明在连接料的选择时分析了颜料的耐碱性和色彩方面的性质，连接料对颜料粒子的相容性。因而在印刷物色浓度和色彩性测定结果中已经考虑这些因素。最终在实际印刷试验中，使印刷速度达到220米/分和常用的溶剂基油墨印刷速度240米/分比较接近。[0053]本发明实施例提供的高速水基凹版纸张油墨组份按质量比例由色浆40-48％、乳液型丙烯酸和丙烯酸酯共聚合物30-38％、润湿分散流平剂3-5％、及去离子水17-27％组成；
[0054]所述色浆的组份按质量比例由碱溶性苯乙烯-丙烯酸酯共聚物30-38％、有机颜料30-36％、去离子水30-40％、消泡助剂0.3-0.6％组成。[0055]下面结合附图对本发明作进一步描述。[0056]如图1所示，本发明实施例提供的高速水基凹版纸张油墨的制备方法，包括：[0057]S101：筛选碱溶性苯乙烯-丙烯酸酯共聚物，与有机颜料进行分散、研磨，制得色
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说 明 书
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浆；
S102：选择玻璃化温度Tg大于60℃并且和碱溶性苯乙烯-丙烯酸酯共聚物相容性
好的乳液型丙烯酸和丙烯酸酯共聚合物；[0059]S103：选择润湿分散流平剂、消泡助剂；[0060]S104：取制备的色浆，添加乳液型丙烯酸酯聚合物、润湿分散流平剂、去离子水，搅拌，进行调色、质量检测，制得高速水基凹版纸张油墨。[0061]所述步骤S101，具体包括：
[0062]按质量比例取碱溶性苯乙烯-丙烯酸酯共聚物30-38％、有机颜料30-36％、去离子水30-40％、消泡助剂0.3-0.6％；经浸泡12-24小时后，1500转/分钟分散30-40分钟，上机研磨3-4道，至细度≤15um，制得色浆。[0063]所述步骤S104，具体包括：[00]取色浆40-48％、添加30-38％分子量大于20万以上，Tg点60℃以上的乳液型丙烯酸酯聚合物，再添加润湿分散流平剂3-5％、去离子水17-27％；600-800转/分钟搅拌20-30分钟，进行调色、质量检测，制得高速水基凹版纸张油墨。[0065]下面结合具体实施例对本发明作进一步描述。[0066]实施例1：
[0067]本发明实施例提供的高速水基凹版纸张油墨的制备方法，包括：[0068]第一步，取30g苯乙烯-丙烯酸酯共聚物，36g有机颜料，0.6g消泡剂，33.4g净水，浸泡12小时后高速搅拌分散(1500转/分钟)30分钟，研磨4道，即制得高浓度的色浆；[0069]第二步，取40g色浆，38g乳液型丙烯酸酯树脂，3g润湿分散流平助剂，19g净水，中速搅拌分散(600-800转/分钟)20-30分钟，即制得高速水基凹版纸张油墨。[0070]实施例2：
[0071]本发明实施例提供的高速水基凹版纸张油墨的制备方法，包括：[0072]第一步，取32g苯乙烯-丙烯酸酯共聚物，34g有机颜料，0.5g消泡剂，33.5g净水，浸泡12小时后高速搅拌分散(1500转/分钟)30分钟，研磨4道，即制得高浓度的色浆；[0073]第二步，取42g色浆，35g乳液型丙烯酸酯树脂，3.7g润湿分散流平助剂，19.3g净水，中速搅拌分散(600-800转/分钟)20-30分钟，即制得高速水基凹版纸张油墨。[0074]实施例3：
[0075]本发明实施例提供的高速水基凹版纸张油墨的制备方法，包括：[0076]第一步，取35g苯乙烯-丙烯酸酯共聚物，32g有机颜料，0.4g消泡剂，32.6g净水，浸泡12小时后高速搅拌分散(1500转/分钟)30分钟，研磨4道，即制得高浓度的色浆；[0077]第二步，取45g色浆，32g乳液型丙烯酸酯树脂，4.3g润湿分散流平助剂，18.7g净水，中速搅拌分散(600-800转/分钟)20-30分钟，即制得高速水基凹版纸张油墨。[0078]实施例4：
[0079]本发明实施例提供的高速水基凹版纸张油墨的制备方法，包括：[0080]第一步，取38g苯乙烯-丙烯酸酯共聚物，30g有机颜料，0.3g消泡剂，31.7g净水，浸泡12小时后高速搅拌分散(1500转/分钟)30分钟，研磨4道，即制得高浓度的色浆；[0081]第二步，取48g色浆，30g乳液型丙烯酸酯树脂，5g润湿分散流平助剂，17g净水，中速搅拌分散(600-800转/分钟)20-30分钟，即制得高速水基凹版纸张油墨。
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本发明方法制得高速水基凹版纸张油墨，挥发干燥颜色浓度高、干燥速度快，印刷
速度220米/分钟，与溶剂型240米/分钟的相近，油墨转印性好，尤其是浅版网印刷，图案线条清晰分明，叠色套印效果比原溶剂性油墨的更加逼真，上墨量少，印品深度30-35um，比原来现有技术40-45um的浅，用墨量比原来的使用成本节省。[0083]下面结合具体分析对本发明作进一步描述。[0084]本发明实施例提供的高速水基凹版纸张油墨，将苯乙烯-丙烯酸酯共聚物和乳液型丙烯酸酯树脂分别按50:50、40:60、33:67、25:75、20:80之比例进行一系列测试，详细配比如下表：[0085]表1
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工艺说明：①物料“1”、“2”、“3”经分散、研磨制造成色浆；②在中速搅拌下添加物料“4”、“5”、“6”，调制成油墨产品。以上方案配制油墨的质量性能测试结果如下表：表2
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由上表可知，方案三中苯乙烯-丙烯酸酯共聚物与乳液型丙烯酸酯树脂按1:2搭配
比例，油墨初干性好，油墨存放不增稠，流体好，转印效果佳，是理想[0095]可行的方案。
[0096]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以本发明，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。
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说 明 书 附 图
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