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环保型包装印刷油墨的配方设计
来源:四川打包机,成都打包机,包装机,开箱机,封口机,热收缩机,灌装机,封箱机,喷码机,打码机_打造四川包装机械服务第一品牌_成都汉林包装机械设备有限公司  |  发布时间:2012-05-08  |  浏览次数:

 引言:本文着重围绕现投放市场上的低粘度LX-2树脂,通过引入D3树脂经改性接枝扩链合成后的包装印刷材料,广泛运用在印刷制品的上光油、胶粘剂、包装印刷油墨等的连接料。克服了目前天然树脂在胺类催化中和后形成的刺激气味,以及在非吸收的承印物上粘接强度不佳的两大缺陷。为了方便称谓:现将合成树脂正式命名为:L-D。为了更深入的进行探讨,笔者先后又在浙江省杭州迪邦、河南省南阳裕华等七家油墨、彩色印刷厂实施下游油墨制造及包装印刷的覆膜复合,获得了下列即能用于表印、又能用于里印和丝印的配方设计和工艺。 

(一)主要原材料为了更好地研发出胶水、光油、油墨、油漆等体系里水性连接料。大家都知道在紧紧围绕工业化学中的经济价值和用途时能够获得树脂水溶性——即称为配合技术的基本道理,这也是本文论述的必要条件。正如恩格斯所说:“质变引起量变,量变引起质变;对立的事物是互相渗透的不灭法则。”A主体树脂是LX-2树脂,是由几乎在各地都有的天然松香酯类经添加改性剂等在一定条件下派生出来的新型化合物,在常温水中溶化和胺的引发催化放热作用下,可以自然成膜,除了吸收性包装印刷材料外,由于其高的软化点和高的酸值,完全能够适应处理过的PE塑料基材上。尽管体系中不含有毒物质和成本低廉、成膜适度、耐热耐水性及良好的分散稳定性,类似于传统的聚酰胺树脂,优异的初粘性是运用到胶水、上光油、油墨、油漆产品上而达到中国环境保护标准的要求。其主要技术指标:酸值220-240,软化点120℃等。B辅助树脂的D3树脂,是由亚洲地区占80%的天然的β-氧化树脂与D3蜡及少量的α-氧化树脂和能够溶于醇的D3酸。经石油烃类或醇类溶剂溶解引入OP-10乳化并通过胺的PH值调节8-9而成为优良持粘力和保色性,广泛用于油墨、油漆、及催干剂等产品上。其主要技术指标是:软化点120±5℃/溶点70-80℃/酸值30左右/树脂密度1.03-1.06。C辅助材料:溶剂(包括水)、乳化剂、氨水等。 
 
(二)L-D树脂的配方设计 
 
1.配方举例:①LX-2树脂13.0-26%②氨水(18-28%)11-16%③去离子水或自来水(ph:7.0)16-20%④D3树脂21-26%⑤溶剂13-18%⑥乳化剂1.1-2.0%⑦水10-15%⑧氨水(18-28%) 
 
2.0、调节ph:7.0-8.5适量⑨助剂200s3-5%⑩HD35或A6蜡0.2-3%⑾LJJ成膜催干液1-10%合计100% 
 
3.生产合成工艺 
 
㈠.LX-2树脂液去离子水或自来水16-20KG投入反应釜里,加入氨水(18-28%)11-16%尔后开动搅拌并缓慢加入LX-2树脂,大约25-40分钟经溶解催化(胺中和),透明即停。测试ph8-9即可。如果未达到可适量加入氨水以达到要求后停止搅拌出料过滤待用。注:如果是用于可吸收性材料方面,其PH值调至8-9即可。如果是用于非吸收性材料方面,其PH值调至7-8即可。 
 
㈡.D3树脂乳液溶剂投入反应釜中,加入D.树脂,升温40-150℃(也可不加热升温),并开动搅拌,约搅拌10-25分钟,溶解透明后,加入乳化剂继续搅拌,尔后在不停机的情况下,缓缓加入去离子水或自来水约3-5分钟。测其PH值后,最好按说明标准加入氨水,使PH值达到要求时,出料过滤待用。注:如果只作为上光油或胶水、油墨、油漆的连接料,当㈡测其PH值达到要求时,在搅拌的情况下将㈠缓慢加入,继续分散5-10分钟,测试粘度、PH值之后,出料过滤即成为L-D树脂液。 
 
(三)L-D树脂的应用 
 
1.上光油配方举例:1.1纸凹上光油1.2塑料OPP、PVC、铝箔上光油原材料名称1#(%)2#(%)原材料名称1#(%)2#(%)3#(%)LX-2液70.087.0L-D树脂液75.080.056.0950乳液10.0—200S5.04.53.0308流平剂1.00.3醇、酯溶剂5.010.07.0200S1.01.0水15.05.03.5水14.010.0氨水适量适量适量A6或HD352.01.0润滑剂—0.50.5LJJ成膜催干液1.00.7950乳液——20.0合计100100216B——10.0合计100100100 
 
2.油墨配方举例:2.1水性陶瓷印油L-D树脂液40.0消泡剂0.2尿素7.850%明胶液13.4钾皂4.91%纤维素1.0乳化剂3.5补水4.2甘油20.0水性氨基树脂液5.0合计100% 
 
3.水性纸箱油墨、防潮剂配方举例:3.1柔版水墨原材料名称1#(%)2#(%)3#(%)L-D液70.067.0—LX-2树脂液——70.0颜料10.0——硬脂酸锌2.03.0—DR-9004.0——色浆—30.030.0水10.0——乙醇4——合计100100100 
 
4.水性编织袋油墨配方举例:4.1柔性凸版编织袋(PE流延膜/水泥袋)水性油墨LX-2树脂23.920%氨水7.5水16.2消泡剂2.6补水33.4滑石粉5.7蜡粉0.7颜料10.0合计100 
 
5.凹版水性塑料表印、里印油墨配方举例:5.1水性塑料丝印孔版油墨配方L-D树脂液60.0216B乳液10.0水性色浆30.0合计100注:适合OPP、PVC等承印物的印刷。5.2水醇型里印凹版油墨配方举例:(适合OPP、PET、铝箔等)原材料名称1#(%)2#(%)原材料名称1#(%)2#(%)L-D树脂液9.027.0L-D树脂液18.022.050%LX-126.018.050%LX-122.026.0分散剂0.10.2分散剂0.10.3钛白粉30.0—钛白粉30.0—填料3.93.0填料4.03.0乙醇20.030.0乙醇20.024.0乙酯9.817.5乙酯10.610.2TM-200S1.02.5TM-200S1.01.5颜料—10.0颜料—12.0OK-4120.2—OK-4120.3—A6或DH35—0.8LJJ成膜催干液1.02.0合计100100合计1001005.3水型塑料表印凹版油墨配方及举例序号材料1#(%)2#(%)3#(%)备注130%LX-2液57.8049.5041.130 
 
1、如果是循环或砂磨机生产,建议先将LX-2树脂溶解并胺化后,再配料生产油墨。 
 
2、为了提高色浓度,适量加大树脂含量、PH值,尤其是TM-200S。 
 
3、为了提高印刷油墨的成膜干燥速度,由钙粉代替滑石粉。 
 
简便的方法是加入LJJ成膜催干液。 
 
4、白墨通常以金红石型钛白粉为好,为降低成本可选用锐钛型也可。 
 
5、颜料的发色力决定了颜料含量、PH值等。 
 
6、当研磨细度达到要求后,再加入950乳液搅拌3-10分钟即可。 
 
7、成本要想降低,适量加大水或醇。 
 
8、控制树脂连结料和选用耐晒颜料将决定其PH值。 
 
9、控制连结料的PH值是决定油墨稳定性的技术关键。而附着牢度则决定了树脂和颜料的选择。其中:①LX-2树脂17.3414.8512.339②氨水(25%)4.704.003.300③水(蒸馏水)20.0017.0014.000④补水或醇15.7612.4011.4902TM-200S2.002.002.0003滑石粉或高岭土3.003.003.0004钛白粉25-35%,要想提高光泽度,添加308流平剂0.1-2.0%为好。5颜料(耐晒颜料为宜)8-12.008-12.008-12.0006消泡剂A0.2-1.000.2-1.000.3-1.5007PH值调节剂适量适量适量8950乳液24.7033.0041.1309LJJ成膜催干液1.0-2.00.7-1.50.5-1.010合计100%100%100%11油墨成本(kg)13.58元14.87元15.73元12PH值8.007.757.500
 
 
提示:(一)1、该油墨在无纺布、PVC、编织袋(包括流延PE)、黑白膜(PE)、牛奶膜、OPP等材料上搓不脱落;2、在黑白膜(PE)、OPP、牛奶膜等上胶带拉不掉;3、在无纺布、OPP上无划伤等。(二)1、使用前应充分搅拌3-10分钟主可上机印刷;2、稀释建议:水70%、醇或酯30%。(四)L-D树脂合成及应用技术关键1.树脂的改性要求1.1主体树脂的注意事项:生产L-D树脂的前期主体为LX-2树脂:①生产LX-2树脂时前期原材料反应温度和时间的控制;②添加剂在酯化过程中的温度及恒温时间控制;③反应后的酸值和软化点控制;④固体LX-2树脂在氨催化中和后的PH值控制;⑤非电介质的选择及用量;⑥水的注入量及粘度控制必须视该水墨或涂料成膜后附着力、抗水性、耐揉搓而选择不同的助剂(如偶联剂、增塑剂等等)。 
 
1.2辅助树脂注意事项:作为LX-2树脂接枝的树脂,选用碘值80左右的有优良的保色性和成膜催干的D3树脂作为辅助材料后:①首先要考虑选择不同的溶解度和氢键值溶剂,和改性所需的乳化剂类型及用量控制;②考虑催化(催干)中和质量现在不同比例的常用氨水+乙醇胺,以达到适当的粘度、外观透明,PH值7.5-8.0的技术指标。③更要从树脂做成胶水或光油,以及不同用途的油墨后其具有更宽的适应印刷范围而更好地互溶性和产品稳定性,从而设计LX-2与D3不同的接枝用量。最廉价的LJJ成膜催干液催干液主体主要来自随手而得的废弃泡沫塑料。2.合成接枝改性后连接料要求:水性连接料的成败:往往PH值决定了下游产品的品质。 
 
2.1L-D树脂的水溶性受多种因素影响,一般而言,为了获得该树脂的水溶性,首先是向大分子链引入足够量的亲水基团,如-COOH、-OH、-NH2等,其次是降低聚合物的结晶度,甲基纤维素,乙基纤维素等的水溶性是降低其结晶度的结果,利用电解质的反离子作用也是促进L-D树脂水溶性的重要条件,后面在具体的水溶性树脂合成中的中和、成盐操作也是这个道理。 
 
氢键的存在对L-D树脂的水溶性也是很大的促进作用,许多高聚物常通过氢键的作用与水分子发生缔合而获得水溶性。温度是影响L-D树脂水溶性的重要因素,有时树脂由于温度的升高,其热运动降低了和水分子发生缔合度,从而造成溶解度下降,形成凝胶。但在选择大部分接枝改性的树脂却随着温度的升高溶解度增加,溶解度变好了。当然,L-D树脂的水溶性与大分子结构、分子量密切相关。线形聚合物分子在水中能最大的限度地形成氢键。因而,就同类树脂而言,线形聚合物比支链聚合物水溶性更好。聚合物的分子量增加,而溶解度、溶解速度均降低。这自然是由于分子量的增大,使大分子在水中的扩散速度减慢,同时也由于分子量的增大使溶液粘度提高,更增加大分子运动的阻力所致。L-D水溶性树脂作为水基胶水、水基涂料、水基油漆、水基油墨的成膜物质,常以水溶液的形成直接用于上述产品的生产过程。因而水溶性L-D树脂的水溶性是一项极为重要的性能。然而,该树脂靠其水溶性完成了水基油墨或水基油漆或水基涂料的制造后,在建材涂饰和包装印刷等不同形式的干燥脱水成膜之后,又如何失去水溶性而成为不溶不融的良好完美的涂层或墨层,这便是水性L-D树脂的固化交联性能。 
 
2.2老子“反者道之动”。把矛盾性称为道与德,道是从一切具体事物而独立存在;德,所寓的事物称为得。“德者得也”。从L-D树脂的反应改性溶解接枝看到了矛盾的某些重要法则,特别是正反两方面互相转化的法则,符合老子的精髓学说。例如电解质(如非电解质尿素)引入起到颜料空间稳定作用。醇、羟、酸、酯等水溶液中存在氢键沸点升高是氢键作用的一个例子。在甲酸和乙酸中,氢键作用产生了二聚作用。而表面活性的短链脂肪酸和脂肪醇是既溶于水又溶于油的两亲物质。为了降低表面张力,而适量加入表面活性剂(垂直于界面排列),有时会使L-D树脂体系处于不稳定状态。就需引入一个斥力或一个电势阈使之稳定——乳液中使用的乳化剂(如OP-10)。实践证明:为了提高L-D树脂分子量,其树脂液在分散速度和温度上与树脂乳液在分散速度和温度上正好是相反的。当LX-2树脂分子与D3树脂分子相遇时,会产生吸引力和排斥力,尤其是当两个树脂分子相互靠近,若带相反电荷的两个分子比带相同电荷两个分子间重合得更紧密时,就产生了吸引力——附着。而当与UJ成膜催干剂相遇时,就会产生极强的吸引力加速LX2或L-D树脂成膜干燥。而加入天扬化工厂的TM-200S则能大大提高该树脂+颜料的支化度等。我们知道:当两个分子的电子相互重叠时,分子就会彼此排斥,随着分子间距离的缩小,斥力指数级增长——剥离。这是我们试验OPP落膜和PP拉丝编织成形的编织袋以及无纺布印刷后得出两个不同的结果总结出来的。这可能是我们不科学地使用了含有100%活性剂造成的。这种L-D树脂生产的水型油墨借助体系或乳液中的小液滴也是弱酸的,进而对这种油墨的有色膜(墨膜)的光学性质——颜色、透明度、覆盖(遮盖)能力、光泽、附着牢度的观察分析:既取决于颜料又取决于水性L-D树脂连接料(包括助剂的酸值等)。它们的水性油墨特别易含有结晶势的颜料,从而导致在一定环境温度条件下墨膜会被另一承印物或涂层强力拉过去,出现了原始在承印物上墨膜或完全剥离的干干净净。至今还没有找到水性L-D树脂对未处理非吸收性的聚烯烃(如PE、PP、PET)不引入增粘交联剂提高其粘结强度的新途径。 
 
2.3当然,水性涂料、水性油墨还有个分散研磨工艺,其目的就是使色调(色度)和颜料深度最优化。经常经过一个非常长的分散研磨过程才能达到最大的颜色深度,特别是在颜料非常精细的时候,或通过提高颜料浓度(含量)来加深颜色。 
 
使其艳丽而涂布展色出更大的面积——比表面积最大化和产品的低材料成本。除了添加助剂外,前者是靠延长分散研磨时间,后者是以加大颜料比例而实现一定的颜色深度,而适量控制PH值也是实现颜色的深度的重要条件。增加表面活性助剂的目的是:未充分被空间或静电稳定——说明范德华引力没有逐渐长大。分散(剪切)得越细,颜料颜色的表面积增加得也就越多,就是此道理。2.4L-D树脂液粘度的性能:①粘度小会造成生产效率不高,沉积针孔、大面积小针孔状,不平实、不光滑、发虚、晕圈。涂料涂刷(或喷涂)、油墨印刷光滑承印物时,粘附力会降低、粉化、掉灰(掉色)等现象。②粘度太大会造成生产不能顺利循环分散研磨,涂刷、印刷不能平滑流动成膜、刮痕、咬色、糊版、起桔皮、成膜干燥过程慢等现象。③错误地添加活性助剂,不利于包装印刷后覆膜复合薄膜粘结强度。附注:印刷性能的基本要求:油墨的溶解性、复溶解性、耐水性、抗划痕、耐揉搓是包装印刷版压印或转印到承印物后的最起码的要求。而残留在印版上的油墨当再返回到油墨斗或罐中,能再度溶解的性能以及完全的溶剂(包括水)释放性。既能在干透后容纳一定量的增塑剂,又不渗透或迁移,耐热(热封工艺)、耐摩擦、耐水洗、耐醇、耐冷冻性等。因为采用L-D树脂生产的油墨的干燥是溶剂(含大部分水)的挥发来完成包装印刷油墨图文成膜干燥的,所以选用适量的醇、酯、烃溶剂与水溶剂的配合技术,是根据包装印刷版型、承印物种类、印机速度而采用慢、中、快混合溶剂是科学的。为了加快印刷速度,提高PH值、在印刷上装配微电磁波也是可行的。而过度提高PH值则往往降低墨膜、涂膜的抗水性。(五)结论通过配合技术进行的L-D树脂的改性接枝方法,虽显示出了该水性树脂的环保及材料来源广、生产工艺简单、产品成本低、应用范围大的优势。但我们往往在追求连接料色浅、粘度低、干燥快中其水溶剂极易残留而出现不干,而醇类有机溶剂极易“跑掉”往往会导致涂膜或墨膜的附着力降低或表面光泽度差。既L-D树脂溶液的PH值和释放性是非常重要的。否则会粘结成块、残留气味、初粘性和持粘力不平衡、染色或褪色。特别是在里印覆膜符合印刷时,往往会产生气泡,剥离强度低等等。

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