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醇水溶環保聚氨酯油墨連接料的開發
時間:2015-11-06   來源: 包裝前沿   閱讀:13671次

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油墨用連接料性質顯著影響印刷油墨各種性能。聚氨酯油墨連接料具有使用簡便、性能穩定、附著力強等優點,并且能溶于醇、酯、酮等溶劑或其混合溶劑,得到了快速發展。隨著人們環保意識的加強,尋求低沸點、低毒或無毒溶劑成為油墨連接料的研究發展方向。雖然水性油墨已經商品化,但是它在性能方面還達不到溶劑型油墨的標準。

聚氨酯油墨連接料包括聚酯型和聚醚型兩類,其中聚酯型聚氨酯對于非極性基材(如BOPP,PE, PET等)具有較好的附著力和粘結強度,且耐熱性較好。但不足的是聚酯型聚氨酯更適合于酯類溶劑體系,而聚醚型聚氨酯剛好能彌補這方面的不足。

本文從配方設計出發,選擇自制特種多元醇,合成了一種可以無限溶于醇類溶劑的聚氨酯油墨連接料WANCOL913,對其應用性能進行了測試,顯示該油墨連接料具有附著力強、分散性好、顏料適應性寬、淺網轉移性和復溶性佳、抗回粘性好等優異的應用性能和環保安全的優點。

一.實驗部分

1、主要原材料及設備

主要原料:異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI):工業級,bayer公司;自制特種多元醇:自制;乙酸乙酯(EA):氨酯級,天津市金誠化工廠;異丙醇(IPA):工業級,濟南恒潤生物化工有限公司;擴鏈劑KL01:自制。
主要設備:電動攪拌、油浴鍋、“快手”搖擺機、打樣機、刮板細度計、電暈筆等。

2、工藝

在裝有溫度計、攪拌器、干燥的圓底三口燒瓶中依次加入自制特種多元醇、IPDI,升溫至100℃反應5h使-NCO含量達到預定值( 二正丁胺法滴定分析),制得預聚體;降溫用溶劑稀釋,高速攪拌下快速滴加擴鏈劑KL01,粘度達到需要值停止滴加,即制得適當固含量和粘度的單組分溶劑型聚氨酯連接料。

3、測試方法

應用性能測試:將所制的聚氨酯油墨連接料制備成油墨,測試油墨的粘度、附著力、光澤、色濃度、醇溶性、抗回粘性等性能指標。

測試方法:

(1)粘度: GB/T13217.4-1991(涂4號杯);

(2)附著性:將印刷涂膜用吹風吹干,然后在印刷膜上貼上專用3M膠帶,均勻揉搓后迅速剝離,考查剝離后印刷膜的表面狀態。目視測定標準為:良好--印刷膜殘留90%以上;合格--印刷膜殘留60~90%;較差--印刷膜殘留60%以下;

(3)光澤、色濃度、復溶性:目測;

(4)抗回粘性:印刷涂膜吹干置于60℃烘箱10min,對折觀察是否粘連。

二、結果與討論

1、突出的顏料分散性

連接料是具有一定黏度的、膠狀的流體,它的作用首先是作為顏料的載體,將粉末狀的顏料等固體顆粒混合連接起來,色料被均勻地分散在其中,依靠它的潤濕作用,更容易在研磨機器上被研細。對顏料的潤濕分散,除了選用合適的分散劑以外,高品質的連接料對分散也起到非常重要的作用。良好的分散效果造就出色的印刷適應性,因為分散好不僅能提供低細度,高光澤,高色濃度和遮蓋力,更能延長油墨的儲存穩定性,不返稠,始終具有足夠的流動性。

萬華化學(北京)從2011年開始開發聚氨酯油墨連接料,醇酯溶產品WANCOL903系列以其優異的應用性能和廣泛的適應性,目前已獲得多家著名油墨廠家的認可和采用。而醇溶產品具有更為環保和更高性價比的特性,也逐漸獲得廣大油墨制造商的好評和青睞。

WANCOL913以特殊的自制多元醇為主要原料,采用獨特而穩定的生產工藝制得。不僅提高連接料本身的穩定性,而且提高了對顏料的適應性和展色性,更有效地保證了油墨的存放穩定性。其穩定性與國內某廠家樣品和進口某同類主流產品在同油墨配方條件下的對比見表1。

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表1 穩定性和分散性對比

油墨穩定性優劣級別(50℃儲存1周涂四杯粘度變化):A.≤5S,B.5~10mPa.S,C.≥10mPa.S。

由表1可以看出,WANCOL913制備的油墨穩定性均佳,且具有良好的顏料分散性。樹脂超過某進口產品。

2、優秀的附著性能

不同樹脂體系油墨適用于不同的印刷基材。一體化油墨要求對不同極性的基材(BOPP及PET薄膜)均有較強的附著性能,根據"相似相容" 原理, 只有基體樹脂相似或相近, 印刷基材與油墨才會有良好的附著性。而在油墨體系中, 對附著性起關鍵作用的是連接料樹脂。聚氨酯樹脂以其極好的耐磨性、耐擦傷性、耐溶劑性、粘結性能以及良好的低溫性能, 高光澤、保光性, 且應用性能具有較廣泛的可調性, 可以滿足各種不同的要求而在油墨中的應用日趨廣泛, 成為最重要的樹脂材料之一, 在網版印刷、塑料包裝和復合薄膜的印刷方面都占有舉足輕重的地位。

WANCOL913采用獨特的自制多元醇,顯著提高了聚氨酯的強度和對BOPP及PET薄膜的附著力,性能甚至超過國外進口同類產品。其附著力性能與國內某廠家樣品和進口某同類主流產品在同油墨配方條件下的對比如表2所示。

QQ截圖20150901155845.jpg

表2 OPP膜和PET膜附著力性能對比

出色的附著性能使得使用WANCOL913的油墨可以少加或不加促進劑。

3、優異的復溶性

油墨的復溶性優劣是決定印刷質量和效率至關重要的因素。特別是人臉和水果等圖案的印刷,對復溶性要求更高。在彩色墨印刷中,良好的復溶性,不但能使色彩展現充分,而且能很好地解決印版淺網堵版的問題。

復溶性不足的油墨用于淺網印刷的時候,在印版淺網部分由于滾筒在墨槽中的高速旋轉,殘留的油墨不易被墨槽中的油墨重新溶解,而導致網穴越印越淺,最終造成“失點”。表3是不同色墨的復溶性測試結果。

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表3 色墨的復溶性性能

復溶性優劣級別:A代表干凈,B代表較干凈,C代表部分溶解,D代表不溶解。溶劑為乙醇:乙酸乙酯=1:1。

測試顯示:WANCOL913在紅黃藍黑白墨上復溶性均佳,配合合適的分散劑,更能滿足絕大多數應用需求。

良好的復溶性既可滿足現代的高速印刷機,提高生產效率,又可以降低廢品率,進而降低生產成本。WANCOL913用于醇溶油墨,既環保,又低成本。

4、良好的抗回粘性

抗反粘性是印刷油墨的一項重要物性指標。凹版印刷是一種供墨量高、階調再現性好、印刷速度快的印刷方式。油墨經過印版轉移到承印基材上后,通過烘道,待有機溶劑快速揮發干燥后即收卷。通過高溫烘道后收卷時,印膜表面溫度一般在40℃~60℃之間,同時由于收卷壓力的存在,如果油墨本身的抗反黏性不好,則會導致嚴重的收卷粘連。

WANCOL913采用自制特種多元醇,既保證了醇溶性,又提高了油墨的抗回粘性,同時,二次擴鏈工藝顯著提高連接料干膜的強度和抗回粘性,可以滿足高速印刷的要求。

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表4 紅墨的抗回粘性對比

抗回粘性的優劣級別:A、B、C、D 依次表示不粘、微粘、粘、很粘。

5、 WANCOL913質量指標

醇水溶聚氨酯油墨連接料WANCOL913質量指標見表5。

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表5 WANCOL913質量指標

三、結論

WANCOL913具有突出的顏料分散性和適應性,油墨的光澤和色濃度高,儲存穩定性佳。對OPP膜附著性好,可以少用或不用促進劑,降低油墨成本。優異的復溶性可滿足高速印刷,提高生產效率,降低廢品率和生產成本。具有良好的抗回粘性,可快速印刷收卷。完全醇溶,環保安全。

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