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CN116102919B - 一种水性油墨及其印刷工艺 - Google Patents

一种水性油墨及其印刷工艺 Download PDF

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CN116102919B CN202310232781.6A CN202310232781A CN116102919B CN 116102919 B CN116102919 B CN 116102919B CN 202310232781 A CN202310232781 A CN 202310232781A CN 116102919 B CN116102919 B CN 116102919B
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Abstract

本发明公开了一种水性油墨及其印刷工艺，涉及印刷的领域。其中，水性油墨包括15‑45重量份水性聚氨酯、5‑15重量份水性氯醋乳液、10‑50重量份氟改性聚丙烯酸酯乳液、3‑5重量份色料、1‑2重量份硅烷偶联剂以及25重量份乙醇溶液。该水性油墨能够在55‑65℃实现快速干燥，有利于提高PVC薄膜的印刷速度，并有效减小PVC薄膜容易因高温而发生的变形。

Description

一种水性油墨及其印刷工艺
技术领域
本发明涉及印刷领域，尤其是涉及一种水性油墨及其印刷工艺。
背景技术
在印刷作业中常常应用到油墨。油墨分为水性油墨与油性油墨，其中，水性油墨采用的溶剂一般为水或乙醇溶液，VOC含量低，对环境污染小，是绿色印刷工艺常用的原料。
但是，水性油墨的干燥温度通常大于80℃，而常见的印刷用PVC薄膜的耐热温度不高，当温度超过80℃时，PVC薄膜容易出现变形，严重影响薄膜的印刷效果。而温度低于80℃时，水性油墨存在干燥不够充分，容易产生重影或者斑迹的问题，需要延长干燥时间，这就容易导致PVC薄膜印刷速度的降低。
故如何提高PVC薄膜的印刷速度，同时不造成PVC薄膜的变形，具有重大的研究意义。
发明内容
为了改善现有PVC薄膜印刷速度低的问题，本申请提供一种水性油墨及其印刷工艺。
第一方面，本申请提供的一种水性油墨采用如下的技术方案：
一种水性油墨，包括15-45重量份水性聚氨酯、5-15重量份水性氯醋乳液、10-50重量份氟改性聚丙烯酸酯乳液、3-5重量份色料、1-2重量份硅烷偶联剂以及25重量份乙醇溶液。
在水性聚氨酯、水性氯醋乳液以及氟改性聚丙烯酸酯乳液三者的配合下，水性油墨不仅能够快速附着在PVC薄膜上，还具有较低的干燥温度，能够在55-65℃实现快速干燥，有利于提高PVC薄膜的印刷速度，并有效减小PVC薄膜容易因高温而发生的变形。
可选的，所述水性油墨包括25-35重量份水性聚氨酯、8-12重量份水性氯醋乳液、23-37重量份氟改性聚丙烯酸酯乳液、3-5重量份色料、1-2重量份硅烷偶联剂以及25重量份乙醇溶液。
水性油墨采用上述进一步限定的范围内的物料时，有利于提高水性油墨的耐酒精性能。
可选的，所述水性油墨包括30重量份水性聚氨酯、10重量份水性氯醋乳液、3重量份氟改性聚丙烯酸酯乳液、3-5重量份色料、1-2重量份硅烷偶联剂以及25重量份乙醇溶液。
水性油墨采用该范围内的物料时，水性油墨在PVC薄膜上耐酒精性能均进一步提高。
可选的，所述氟改性聚丙烯酸酯乳液包括以下重量份的原料：
甲基丙烯酸甲酯:15-20份
丙烯酸丁酯：30-40份
苯乙烯：3-8份
甲基丙烯酸十二氟庚酯：8-13份
2-全氟十二烷基乙基甲基丙烯酸酯：5-10份
十二烷基硫酸钠：0.1-0.3份
OP-10：0.2-0.4份
引发剂：1-2份
水：100份。
同时采用甲基丙烯酸十二氟庚酯、2-全氟十二烷基乙基甲基丙烯酸酯对聚丙烯酸酯乳液进行改性，不仅能够提高氟改性聚丙烯酸酯乳液的稳定性，还可以提高氟改性聚丙烯酸酯乳液与水性聚氨酯、水性氯醋乳液的相容性，有利于提高水性油墨的耐候性能与耐低温性能。
可选的，所述引发剂选用过硫酸铵饱和水溶液、过硫酸钠饱和水溶液中的任意一种或两种的组合物。
可选的，所述氟改性聚丙烯酸酯乳液的制备方法包括以下步骤：
将十二烷基硫酸钠、OP-10加入水中，配制得到预乳化剂，并将预乳化剂分为两份，分别为第一份预乳化剂和第二份预乳化剂；
往第一份预乳化剂中加入甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯以及苯乙烯,均匀混合后得到乳化液；往第二份预乳化剂中加入甲基丙烯酸十二氟庚酯以及2-全氟十二烷基乙基甲基丙烯酸酯，均匀混合后，升温至65-75℃，并滴加1/3-1/2的引发剂，反应30-60min后，依次滴加乳化液和剩余的引发剂，完成滴加后，将温度升温至80-90℃反应1-1.5h，接着迅速降温35℃以下，并调节pH至中性即可得到氟改性聚丙烯酸酯乳液。
采用上述方法进行制备氟改性聚丙烯酸酯乳液有利于进一步提高氟改性聚丙烯酸酯乳液与水性聚氨酯、水性氯醋乳液的相容性，并进一步提高水性油墨的耐候性能与耐低温性能。
可选的，所述水性油墨还包括消泡剂、分散剂、稳定剂中的任意一种或几种的组合物。
消泡剂、分散剂与稳定剂可根据具体需求加入水性油墨中。
可选的，所述水性聚氨酯的粘度为250-350mpa.s，所述水性氯醋乳液的粘度为11-20s。
水性聚氨酯与水性氯醋乳液的粘度在上述范围内有利于进一步提高水性油墨与PVC薄膜的附着牢度。
可选的，所述硅烷偶联剂选用硅烷偶联剂KH550、KH560中的任意一种或两种的组合物。
第二方面，本申请提供的一种水性油墨的印刷工艺采用以下的技术方案：
一种水性油墨的印刷工艺，包括以下步骤：
S1、将水性油墨填充入印版的凹坑内，并将印版上多余的水性油墨刮除；
S2、采用刮除了多余水性油墨后的印版对PVC薄膜进行印刷，印刷压力控制在1-3Pa；
S3、对压印后的PVC薄膜进行干燥处理，干燥温度控制在55-65℃。
采用本申请的水性油墨与上述工艺对PVC薄膜进行印刷能够减小PVC薄膜容易因高温而发生的形变。
综上所述，本申请技术方案包括以下有益效果：
(1)本申请的水性油墨能够在55-65℃实现快速干燥，采用该水性油墨对PVC薄膜进行印刷，不仅提高了PVC薄膜的印刷速度，还有效减小了PVC薄膜容易因高温而发生的变形。
(2)本申请的水性油墨具有较好的耐候性能与耐低温性能，有利于提高PVC薄膜上水性油墨涂层的稳定性。
具体实施方式
以下结合具体的制备例、实施例以及对比例对本申请作进一步详细说明。
制备例
制备例1-6
制备例1-6中氟改性聚丙烯酸酯乳液的组成及配比如下表1。
表1氟改性聚丙烯酸酯乳液的组成及配比(单位kg)
其中，制备例1-6中所采用的第一份引发剂与第二份引发剂均为过硫酸铵饱和水溶液。
另外，本制备例1中氟改性聚丙烯酸酯乳液的制备方法包括以下步骤：
步骤一、将十二烷基硫酸钠、OP-10加入水中，配制得到预乳化剂，并将预乳化剂分为两份，分别命名为第一份预乳化剂和第二份预乳化剂；第一份预乳化剂与第二份预乳化剂的重量比为3:2；
步骤二、往第一份预乳化剂中加入甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯以及苯乙烯,均匀混合后得到乳化液；
步骤三、往第二份预乳化剂中加入甲基丙烯酸十二氟庚酯以及2-全氟十二烷基乙基甲基丙烯酸酯，均匀混合后，升温至65℃，并滴加第一份引发剂，第一份引发剂的滴加速度为1滴/s，反应60min后，依次滴加乳化液和第二份引发剂，乳化液的滴加速度为5滴/s，第二份引发剂的滴加速度为2滴/s；完成滴加后，将温度升温至80℃反应1.5h，接着迅速降温35℃以下，并调节pH至中性即可得到氟改性聚丙烯酸酯乳液。
制备例2-6中氟改性聚丙烯酸酯乳液的制备方法与制备例1的不同之处在于：
步骤三、往第二份预乳化剂中加入甲基丙烯酸十二氟庚酯以及2-全氟十二烷基乙基甲基丙烯酸酯，均匀混合后，升温至75℃，并滴加第一份引发剂，第一份引发剂的滴加速度为2滴/s，反应30min后，依次滴加乳化液和第二份引发剂，乳化液的滴加速度为4滴/s，第二份引发剂的滴加速度为1滴/s；完成滴加后，将温度升温至90℃反应1h，接着迅速降温35℃以下，并调节pH至中性即可得到氟改性聚丙烯酸酯乳液。
制备例7
一种氟改性聚丙烯酸酯乳液，与制备例2的区别在于：
加入第一份引发剂前，升温至90℃；加入乳化液和第二份引发剂后，升温至75℃。
实施例
实施例1-5
实施例1-5中水性油墨的组成及配比如下表2。
表2实施例1-5中水性油墨的组成及配比(单位kg)
组分 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5
水性聚氨酯 15 25 30 35 45
水性氯醋乳液 5 8 10 12 15
氟改性聚丙烯酸酯乳液 50 37 30 23 10
色料 4 4 4 4 4
硅烷偶联剂 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5
乙醇溶液 25 25 25 25 25
其中，实施例1-5中水性油墨所采用的水性聚氨酯的粘度为280-320mpa.s；
水性氯醋乳液的粘度为11-20s；
氟改性聚丙烯酸酯乳液为制备例1中制得的氟改性聚丙烯酸酯乳液；
色料选用水性品红；
硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH550；
乙醇溶液为体积分数为50％的乙醇溶液。
另外，水性油墨的制备方法如下：
将硅烷偶联剂KH550均匀分散至50wt％乙醇溶液中，然后加入水性聚氨酯、水性氯醋乳液以及氟改性聚丙烯酸酯乳液，搅拌均匀后过300目筛制得。
实施例6
一种水性油墨，与实施例3的区别在于：
水性油墨所采用的氟改性聚丙烯酸酯乳液为制备例2中制得的氟改性聚丙烯酸酯乳液。
实施例7
一种水性油墨，与实施例3的区别在于：
水性油墨所采用的氟改性聚丙烯酸酯乳液为制备例3中制得的氟改性聚丙烯酸酯乳液。
实施例8
一种水性油墨，与实施例3的区别在于：
水性油墨所采用的氟改性聚丙烯酸酯乳液为制备例4中制得的氟改性聚丙烯酸酯乳液。
实施例9
一种水性油墨，与实施例3的区别在于：
水性油墨所采用的氟改性聚丙烯酸酯乳液为制备例5中制得的氟改性聚丙烯酸酯乳液。
实施例10
一种水性油墨，与实施例3的区别在于：
水性油墨所采用的氟改性聚丙烯酸酯乳液为制备例6中制得的氟改性聚丙烯酸酯乳液。
实施例11
一种水性油墨，与实施例3的区别在于：
水性油墨所采用的氟改性聚丙烯酸酯乳液为制备例7中制得的氟改性聚丙烯酸酯乳液。
对比例
对比例1
一种水性油墨，与实施例1的区别在于：
水性油墨中的水性聚氨酯采用等量的聚丙烯酸酯乳液代替，聚丙烯酸酯乳液粘度为300mpa.s。
对比例2
一种水性油墨，与实施例1的区别在于：
水性油墨中的水性氯醋乳液采用等量的聚丙烯酸酯乳液代替，聚丙烯酸酯乳液粘度为300mpa.s。
对比例3
一种水性油墨，与实施例1的区别在于：
水性油墨中的氟改性聚丙烯酸酯乳液采用等量的聚丙烯酸酯乳液代替，聚丙烯酸酯乳液粘度为300mpa.s。
应用例
应用例1
一种水性油墨的印刷工艺，包括以下步骤：
S1、将水性油墨填充入印版的凹坑内，并将印版上多余的水性油墨刮除；
S2、采用刮除了多余水性油墨后的印版对PVC薄膜进行印刷，印刷压力控制在1Pa；
S3、对压印后的PVC薄膜进行干燥处理，干燥温度控制在55℃。
应用例2-11
一种水性油墨的印刷工艺，与应用例1的区别在于所采用的水性油墨不同。
其中，应用例2-11所对应的水性油墨如下表3。
表3各应用例对应的水性油墨
应用例 应用例2 应用例3 应用例4 应用例5 应用例6
水性油墨 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 实施例6
应用例 应用例7 应用例8 应用例9 应用例10 应用例11
水性油墨 实施例7 实施例8 实施例9 实施例10 实施例11
对比应用例
对比应用例1
一种水性油墨的印刷工艺，与应用例1的区别在于：
水性油墨采用对比例1的水性油墨。
对比应用例2
一种水性油墨的印刷工艺，与应用例1的区别在于：
水性油墨采用对比例2的水性油墨。
对比应用例3
一种水性油墨的印刷工艺，与应用例1的区别在于：
水性油墨采用对比例3的水性油墨。
对比应用例4
一种水性油墨的印刷工艺，与对比应用例1的区别在于：
干燥温度控制在90℃。
对比应用例5
一种水性油墨的印刷工艺，与对比应用例2的区别在于：
干燥温度控制在90℃。
对比应用例6
一种水性油墨的印刷工艺，与对比应用例3的区别在于：
干燥温度控制在90℃。
性能检测数据
1.印刷速度：能够确保水性油墨充分干燥、不会产生重影、斑迹的印刷速度。
2.变形率：取PVC薄膜按照各应用例与对比应用例中的工艺对PVC薄膜进行印刷，在印刷前，先测试PVC薄膜的长度，完成印刷后，再次测定PVC薄膜的长度，变形率＝(印刷前PVC薄膜的长度-印刷后PVC薄膜的长度)/印刷前PVC薄膜的长度*100。
3.附着牢度：参照GB/T 13217.7-2009《液体油墨附着牢度检验方法》进行检测，观察是否有脱落。
4.耐酒精性能：将各应用例与对比应用例中制得的带有油墨涂层的PVC薄膜浸泡在52度酒精中，浸泡48h后，取出，晾干观察是否产生气泡、开裂或者脱落等现象。
5.耐候性能：将固化好的各应用例与对比应用例中印刷了水性油墨的PVC薄膜放入紫外光耐气候试验箱中，实验时间定为72h，刚开始光照4h，之后冷凝4h，如此循环，直至试验结束。将耐候试验前后的PVC薄膜的水性油墨涂层朝上，并将PVC薄膜紧绕在圆柱状轴棒的外侧，采用4倍放大镜观察水性油墨涂层是否出现网纹、裂纹及剥落现象，如果未观察到上述现象，则采用直径更小的轴棒进行弯曲，如果观察到网纹等现象，则采用更大的轴棒进行弯曲，记录水性油墨耐候试验前后所能承受的最小轴棒的半径。其中，经过耐候试验后的水性油墨所能承受的最小轴棒的半径越小，水性油墨涂层的耐候性能越好。
6.低温柔韧性：将各应用例与对比应用例中印刷了水性油墨的PVC薄膜放置在-15℃环境中处理12h，然后取出对水性油墨固化后形成的涂层进行柔韧性检测。具体检测方法如下：将低温处理后的PVC薄膜的水性油墨涂层朝上，并将PVC薄膜紧绕在圆柱状轴棒的外侧，采用4倍放大镜观察水性油墨涂层是否出现网纹、裂纹及剥落现象，如果未观察到上述现象，则采用直径更小的轴棒进行弯曲，如果观察到网纹等现象，则采用更大的轴棒进行弯曲，记录水性油墨耐候试验前后所能承受的最小轴棒的半径。其中，轴棒的半径越小，水性油墨涂层的低温柔韧性越好。
表4
结合应用例1与对比应用例1-6并结合表4中的数据可知：(1)水性聚氨酯或水性氯醋乳液或氟改性聚丙烯酸酯乳液采用聚丙烯酸酯乳液代替时，在相同的印刷工艺下，PVC薄膜的印刷速度显著下降，其原因是水性聚氨酯、水性氯醋乳液以及氟改性聚丙烯酸酯乳液三者配合有利于提高水性油墨与PVC薄膜之前的附着性能，并提高水性油墨的干燥速度，从而能够有效提高PVC薄膜的印刷速度。(2)当水性聚氨酯或水性氯醋乳液或氟改性聚丙烯酸酯乳液采用聚丙烯酸酯乳液代替时，干燥温度控制在90℃时，能够有效提高PVC薄膜的印刷速度，但是容易导致PVC薄膜的变形率增大。
结合应用例1-5并结合表4中的数据可知：水性油墨中各组分的配比会影响水性油墨的耐酒精性能。
结合应用例3与应用例7-11并结合表4中的数据可知：氟改性聚丙烯酸酯乳液中原料的组成以及制备方法对水性油墨的耐低温性能与耐候性能造成影响。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (7)

1.一种水性油墨，其特征在于，包括25-35重量份水性聚氨酯、8-12重量份水性氯醋乳液、23-37重量份氟改性聚丙烯酸酯乳液、3-5重量份色料、1-2重量份硅烷偶联剂以及25重量份乙醇溶液；
所述氟改性聚丙烯酸酯乳液包括以下重量份的原料：
甲基丙烯酸甲酯:15-20份
丙烯酸丁酯：30-40份
苯乙烯：3-8份
甲基丙烯酸十二氟庚酯：8-13份
2-全氟十二烷基乙基甲基丙烯酸酯：5-10份
十二烷基硫酸钠：0.1-0.3份
OP-10：0.2-0.4份
引发剂：1-2份
水：100份；
所述氟改性聚丙烯酸酯乳液的制备方法包括以下步骤：
将十二烷基硫酸钠、OP-10加入水中，配制得到预乳化剂，并将预乳化剂分为两份，分别为第一份预乳化剂和第二份预乳化剂；
往第一份预乳化剂中加入甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯以及苯乙烯,均匀混合后得到乳化液；
往第二份预乳化剂中加入甲基丙烯酸十二氟庚酯以及2-全氟十二烷基乙基甲基丙烯酸酯，均匀混合后，升温至65-75℃，并滴加1/3-1/2的引发剂，反应30-60min后，依次滴加乳化液和剩余的引发剂，完成滴加后，将温度升温至80-90℃反应1-1.5h，接着迅速降温35℃以下，并调节pH至中性即可得到氟改性聚丙烯酸酯乳液。
2.根据权利要求1所述的一种水性油墨，其特征在于：所述水性油墨包括30重量份水性聚氨酯、10重量份水性氯醋乳液、3重量份氟改性聚丙烯酸酯乳液、3-5重量份色料、1-2重量份硅烷偶联剂以及25重量份乙醇溶液。
3.根据权利要求1所述的一种水性油墨，其特征在于：所述引发剂选用过硫酸铵饱和水溶液、过硫酸钠饱和水溶液中的任意一种或两种的组合物。
4.根据权利要求1-3任一项所述的一种水性油墨，其特征在于：所述水性油墨还包括消泡剂、分散剂、稳定剂中的任意一种或几种的组合物。
5.根据权利要求4所述的一种水性油墨，其特征在于：所述水性聚氨酯的粘度为250-350mPa·s，所述水性氯醋乳液的粘度为11-20S。
6.根据权利要求4所述的一种水性油墨，其特征在于：所述硅烷偶联剂选用硅烷偶联剂KH550、KH560中的任意一种或两种的组合物。
7.权利要求1-6任一项所述的一种水性油墨的印刷工艺，其特征在于：包括以下步骤：
S1、将水性油墨填充入印版的凹坑内，并将印版上多余的水性油墨刮除；
S2、采用刮除了多余水性油墨后的印版对PVC薄膜进行印刷，印刷压力控制在1-3Pa；
S3、对压印后的PVC薄膜进行干燥处理，干燥温度控制在55-65℃。
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