用于PVC薄膜的無(wú)苯高固含量凹版白墨的研制成果及應(yīng)用

林秋云，余鈺祺，邱國(guó)平

( 1.中山市康和化工有限公司，廣東 中山 528478；2.中山創(chuàng)美涂料有限公司，廣東 中山 528478)

用于PVC薄膜的無(wú)苯高固含量凹版白墨的研制成果及應(yīng)用

林秋云1，余鈺祺2，邱國(guó)平2

( 1.中山市康和化工有限公司，廣東 中山 528478；2.中山創(chuàng)美涂料有限公司，廣東 中山 528478)

本文闡述了使用熱塑性丙烯酸樹(shù)脂、氯醚樹(shù)脂和醋酸丁酸纖維素樹(shù)脂，添加高性能的分散助劑，結(jié)合易分散的鈦白粉，采用特定的分散工藝，制備出用于PVC薄膜的無(wú)苯凹版白墨，固含量高達(dá)70%以上，產(chǎn)品質(zhì)量通過(guò)第三方檢測(cè)和客戶應(yīng)用驗(yàn)證，該油墨生產(chǎn)效率高、成品質(zhì)量?jī)?yōu)異，是一款非常具有競(jìng)爭(zhēng)力的油墨產(chǎn)品。

PVC；凹版；油墨；高固含量；無(wú)苯

食品軟包裝的印刷主要采用塑料軟包裝用凹版印刷油墨(以下簡(jiǎn)稱凹印油墨)，凹印油墨在中國(guó)已投產(chǎn)30余年[1]，按連接料主要可分為氯化聚丙烯類、聚酰胺類、聚氨酯類、丙烯酸類、聚乙烯醇縮丁醛類和硝化棉類等。氯化聚丙烯類油墨目前占有食品包裝的半壁江山，但其發(fā)展受限于難以克服的缺點(diǎn):1) 非環(huán)保，需大劑量使用甲苯等芳香烴為溶劑，印刷時(shí)芳香烴揮發(fā)至環(huán)境造成污染;2) 不安全，甲苯等芳香烴屬于較慢干溶劑[2]，極易殘留在油墨膜層，污染所包裝食品，且可揮發(fā)至空氣危害消費(fèi)者健康;3)應(yīng)用范圍窄[3]，僅在 BOPP 薄膜上具有較好的印刷適性，且因氯化聚丙烯樹(shù)脂熔點(diǎn)和分解溫度低，難以用于需耐受高溫的煮沸蒸煮食品包裝。聚酰胺類油墨也主要依賴于芳香烴溶劑，雖然有少量醇溶性產(chǎn)品，但聚酰胺樹(shù)脂較差的耐溫性，并且復(fù)合強(qiáng)度低而限制了其在復(fù)合包裝中的應(yīng)用?？墒褂脽o(wú)苯溶劑的聚氨酯類油墨具有毒性小、對(duì)多種塑料薄膜材料印刷適性好、耐高溫蒸煮、耐冷凍、耐磨、印品光澤度好的優(yōu)點(diǎn)，明顯優(yōu)于前兩者，具有強(qiáng)勁的發(fā)展?jié)摿?。為減少環(huán)境污染、提高食品安全水平，中國(guó)已出臺(tái)一系列政策和措施以促進(jìn)綠色健康油墨的發(fā)展。醇酯溶油墨能有效地解決苯溶型油墨對(duì)健康的傷害和溶劑殘留影響包裝食品質(zhì)量的問(wèn)題[1],在歐美國(guó)家已經(jīng)成為一種趨勢(shì) ,亞洲一些國(guó)家也早已開(kāi)始了替代苯溶油墨的步伐。我國(guó)近些年由于強(qiáng)制政策的出臺(tái) ,含苯油墨正逐步退出歷史舞臺(tái)[2]。現(xiàn)在,在復(fù)合油墨方面無(wú)苯溶劑型聚氨酯油墨占據(jù)了中國(guó)軟包裝凹版印刷行業(yè)油墨市場(chǎng)的主要份額，而PVC熱收縮膜方面，目前還有很多是含有甲苯或者丁酮溶劑的，非常不符合當(dāng)今國(guó)家對(duì)VOC排放以及食品安全方面的要求。因此 ,研制出用于PVC薄膜的無(wú)苯高固含量凹版白墨具有非常重要的意義。

白色油墨的遮蓋力(濃度)、身骨(稀稠、流動(dòng)度等流變性能)和干燥性能是三個(gè)最重要的性能。它們的種類很多，物理性質(zhì)亦不一樣，有的很稠、很粘；而有的卻相當(dāng)稀。有的以植物油作連結(jié)料；有的用樹(shù)脂和溶劑或水等作連結(jié)料。這些都是根據(jù)印刷的對(duì)象即承印物、印刷方法、印刷版材的類型和干燥方法等來(lái)決定的。

目前市場(chǎng)上的白色油墨一般固含在40%～50%，市面上60%固含的白墨黏度已經(jīng)很大，固含越高油墨黏度越大，用涂料4#杯基本已經(jīng)無(wú)法測(cè)量。油墨的干燥速度、觸變性、骨架性能對(duì)生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量有著巨大的影響，研究生產(chǎn)效率高、環(huán)境友好、成本低的油墨有著深遠(yuǎn)的意義。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 材料

1.1.1 油墨原材料

異丙醇、醋酸正丙酯、醋酸乙酯、醋酸丁酯、丙二醇甲醚、熱塑性丙烯酸樹(shù)脂液、芥酸酰胺、納米碳酸鈣、聚乙烯蠟、氯醚樹(shù)脂液、醋酸丁酸纖維素液、鈦白粉分散劑、消光粉、抗靜電劑。

1.1.2 印刷基材

PVC薄膜。

1.2 主要儀器

細(xì)度板、涂料4#黏度杯、秒表、3M800膠帶、攪拌機(jī)、刮墨絲棒、凹版印刷打樣機(jī)等。

1.3 凹版白墨的制備方法

1.3.1 物料配比

異丙醇2%～6%，正丙酯3%～6%，醋酸乙酯4%～6%，醋酸丁酯1%～2%，丙二醇甲醚0.5%～1.5%，熱塑性丙烯酸樹(shù)脂液20%～25%，芥酸酰胺0.2%～0.6%，納米碳酸鈣1%～3%，聚乙烯蠟0.5%～3%，氯醚樹(shù)脂液15%～20%，醋酸丁酸纖維素液4%～6%，鈦白粉18.3%～48.15%，BYK-110分散劑0.3%～1.5%，消光粉0.3%～1%，抗靜電劑0.05%～0.1%。

1.3.2 制備工藝

(1)將異丙醇、正丙酯、醋酸乙酯、醋酸丁酯、丙二醇甲醚先混合分散5min，然后加入已經(jīng)制備好的熱塑性丙烯酸樹(shù)脂液、氯醚樹(shù)脂液、BYK-110分散劑，混合均勻；

(2)分散轉(zhuǎn)速調(diào)至300～400 r/min，在分散中加入鈦白粉、芥酸酰胺、納米碳酸鈣、聚乙烯蠟(注意把粘附在缸壁與分散盤(pán)上的粉末刮下來(lái))，全部加入后高速分散(1400r/min)50～60min，至細(xì)度合格(≤20μm)為止；

(3)細(xì)度合格后，把分散速度調(diào)低(300～400r/min)，然后加入消光粉，加入后高速分散20～30min，至細(xì)度合格；

(4)最后在低速分散中加入醋酸丁酸纖維素液、抗靜電劑，攪拌10min，送檢，檢驗(yàn)合格即得。

1.4 凹版白墨的性能測(cè)試

1.4.1 細(xì)度檢測(cè)

采用GBT 13217.3-91凹版塑料油墨細(xì)度的檢驗(yàn)方法，油墨成品的細(xì)度≤20μm為合格。

1.4.2 黏度檢測(cè)

采用GBT 13217.4-91凹版塑料油墨黏度的檢驗(yàn)方法，油墨成品的黏度范圍在40～60s(25℃，涂料4#杯)為合格。

1.4.3 附著力檢測(cè)

采用GBT 13217.7-91凹版塑料油墨附著牢度的檢驗(yàn)方法，油墨成品在聚乙烯薄膜上的附著力≥95%為合格。

1.4.4 初干性檢測(cè)

采用GBT 13217.5-91凹版塑料油墨初干性的檢驗(yàn)方法，油墨成品刮樣在聚乙烯薄膜上的初干性范圍在20～50 mm之間為合格。

1.4.5 抗粘連性檢測(cè)

采用GBT 13217.8-91凹版塑料油墨抗粘連的檢驗(yàn)方法，油墨成品刮樣在聚乙烯薄膜上不粘連為合格。

2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 油墨樹(shù)脂的選擇

1.粉葛粉與提取液（30%乙醇）的比例對(duì)葛根素含量的影響。由表2知，在其他條件不變的情況下，粉葛含量越高，提取液中的葛根素含量越高，達(dá)到每100ml中含153mg。

樹(shù)脂性能是油墨性能的決定因素，本項(xiàng)目使用了三種樹(shù)脂來(lái)制備，其分別作用是：(1)使用熱塑性丙烯酸樹(shù)脂，主要是因?yàn)槠溆泻芎玫姆稚⑿阅芤约坝休^好的附著力性能。(2)使用醋酸丁酸纖維素，主要使油墨的干燥更徹底，促使油墨的成膜較硬，耐磨性能更好。(3)使用氯醚樹(shù)脂，主是作用是提高油墨的耐性，有效防止PVC薄膜中的增塑劑對(duì)油墨的軟化，有效避免出現(xiàn)粘連的問(wèn)題。

2.2 油墨溶劑的選擇

本項(xiàng)目使用的溶劑成分主要是醇類和酯類，為低毒性的環(huán)保凹版塑料印刷油墨，醇酯兩類溶劑混合后，對(duì)樹(shù)脂有較好的溶解性，從而促使油墨的較好的流動(dòng)性能。

2.3 油墨分散劑的選擇

油墨的分散劑，主要起到增強(qiáng)樹(shù)脂對(duì)鈦白粉的分散性能，達(dá)到不需要研磨直接攪拌就能達(dá)到細(xì)度，并且能夠起到油墨長(zhǎng)期存放不易發(fā)生沉淀的作用。

2.4 顏填料的選擇

2.5 對(duì)油墨附著牢度的影響

油墨的附著牢度取決于樹(shù)脂，本項(xiàng)目通過(guò)熱塑性丙烯酸樹(shù)脂、使用醋酸丁酸纖維素樹(shù)脂、氯醚樹(shù)脂三者按照一定的比例進(jìn)行搭配使用，可以使油墨對(duì)PVC薄膜有較好的附著力性能。

3 項(xiàng)目成果

(1)本項(xiàng)目研究出高固含聚氯乙烯薄膜凹版白墨中油墨固含可達(dá)70%以上，既可保證高固含(70%以上)，同時(shí)也可保證其流平性能，黏度可在40～60s/涂4杯。

(2)高固含聚氯乙烯薄膜凹版白墨具有對(duì)聚氯乙烯薄膜的附著力強(qiáng)、遮蓋力高、印刷適性好、抗返粘性能優(yōu)越等優(yōu)點(diǎn)。

(3)本研究的制備方法簡(jiǎn)潔，容易控制，不需要經(jīng)過(guò)傳統(tǒng)油墨的研磨工序，大大節(jié)省了人力物力，提高了生產(chǎn)效率。

4 成果應(yīng)用

本項(xiàng)目制備的油墨產(chǎn)品可廣泛應(yīng)用于PVC熱收縮膜標(biāo)簽的印刷，例如：“怡寶”飲用水、“椰?！币又?、“娃哈哈”營(yíng)養(yǎng)快線、“美汁源”果汁、“統(tǒng)一”冰糖雪梨、“康師傅”冰紅茶等包裝上的標(biāo)簽印刷，適用于150～200m/min的高速印刷，具有白度好、附著力強(qiáng)、遮蓋力大、爽滑度高等顯著優(yōu)點(diǎn)。并且，采用本項(xiàng)目的工藝來(lái)生產(chǎn)，不需要經(jīng)過(guò)砂磨的工序，大大減少了生產(chǎn)的時(shí)間與能耗，使生產(chǎn)效率大大提高，生產(chǎn)成本大大減少。

[1] 《油墨制造工藝》編寫(xiě)組. 油墨制造工藝[M].北京:中國(guó)輕工業(yè)出版社,1997.

[2] 禹 言.全球油墨市場(chǎng)概述[J].印刷技術(shù),2006(8):4-11.

[3] 陳祖支,曾秉云.包裝材料與容器手冊(cè)[K].廣州:廣東科技出版社,2001.

(本文文獻(xiàn)格式：林秋云，余鈺祺，邱國(guó)平.用于PVC薄膜的無(wú)苯高固含量凹版白墨的研制成果及應(yīng)用[J].山東化工,2017,46(15):43-44.)

聲明

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特此聲明！

《山東化工》編輯部

2017年2月13日

Study on a High Solid Content,Non-benzene,Intaglio White Ink and Applying it to PVC Films

LinQiuyun1,YuYuqi2,QiuGuoping2

(1.Zhongshan Kingho Chemical Industrial Co.,Ltd.,Zhongshan 528478,China;2.Zhongshan Chant Ink Co.,Ltd.,Zhongshan 528478,China)

This paper describes the use of thermoplastic acrylic resin,chloroprene resin and cellulose acetate butyrate resin,adding high-performance dispersion aids,combined with easy dispersion of titanium dioxide,using a specific dispersion process,prepared for the PVC film Benzene gravure white ink,solid content of up to 70% or more,product quality through third-party testing and customer application validation,the ink production efficiency,excellent product quality,is a very competitive ink products.

PVC,gravure printing ink,high solid content and no benzene

2017-05-25

林秋云(1977—)，女，廣東人，工程師，主要從事化工工藝研究。

TQ628.5

A

1008-021X(2017)15-0043-02