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醇水溶环保聚氨酯油墨连接料的开发
时间:2015-11-06   来源: 包装前沿   阅读:4101次

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油墨用连接料性质显著影响印刷油墨各种性能。聚氨酯油墨连接料具有使用简便、性能稳定、附着力强等优点,并且能溶于醇、酯、酮等溶剂或其混合溶剂,得到了快速发展。随着人们环保意识的加强,寻求低沸点、低毒或无毒溶剂成为油墨连接料的研究发展方向。虽然水性油墨已经商品化,但是它在性能方面还达不到溶剂型油墨的标准。

聚氨酯油墨连接料包括聚酯型和聚醚型两类,其中聚酯型聚氨酯对于非极性基材(如BOPP,PE, PET等)具有较好的附着力和粘结强度,且耐热性较好。但不足的是聚酯型聚氨酯更适合于酯类溶剂体系,而聚醚型聚氨酯刚好能弥补这方面的不足。

本文从配方设计出发,选择自制特种多元醇,合成了一种可以无限溶于醇类溶剂的聚氨酯油墨连接料WANCOL913,对其应用性能进行了测试,显示该油墨连接料具有附着力强、分散性好、颜料适应性宽、浅网转移性和复溶性佳、抗回粘性好等优异的应用性能和环保安全的优点。

一.实验部分

1、主要原材料及设备

主要原料:异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI):工业级,bayer公司;自制特种多元醇:自制;乙酸乙酯(EA):氨酯级,天津市金诚化工厂;异丙醇(IPA):工业级,济南恒润生物化工有限公司;扩链剂KL01:自制。
主要设备:电动搅拌、油浴锅、“快手”摇摆机、打样机、刮板细度计、电晕笔等。

2、工艺

在装有温度计、搅拌器、干燥的圆底三口烧瓶中依次加入自制特种多元醇、IPDI,升温至100℃反应5h使-NCO含量达到预定值( 二正丁胺法滴定分析),制得预聚体;降温用溶剂稀释,高速搅拌下快速滴加扩链剂KL01,粘度达到需要值停止滴加,即制得适当固含量和粘度的单组分溶剂型聚氨酯连接料。

3、测试方法

应用性能测试:将所制的聚氨酯油墨连接料制备成油墨,测试油墨的粘度、附着力、光泽、色浓度、醇溶性、抗回粘性等性能指标。

测试方法:

(1)粘度: GB/T13217.4-1991(涂4号杯);

(2)附着性:将印刷涂膜用吹风吹干,然后在印刷膜上贴上专用3M胶带,均匀揉搓后迅速剥离,考查剥离后印刷膜的表面状态。目视测定标准为:良好--印刷膜残留90%以上;合格--印刷膜残留60~90%;较差--印刷膜残留60%以下;

(3)光泽、色浓度、复溶性:目测;

(4)抗回粘性:印刷涂膜吹干置于60℃烘箱10min,对折观察是否粘连。

二、结果与讨论

1、突出的颜料分散性

连接料是具有一定黏度的、胶状的流体,它的作用首先是作为颜料的载体,将粉末状的颜料等固体颗粒混合连接起来,色料被均匀地分散在其中,依靠它的润湿作用,更容易在研磨机器上被研细。对颜料的润湿分散,除了选用合适的分散剂以外,高品质的连接料对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适应性,因为分散好不仅能提供低细度,高光泽,高色浓度和遮盖力,更能延长油墨的储存稳定性,不返稠,始终具有足够的流动性。

万华化学(北京)从2011年开始开发聚氨酯油墨连接料,醇酯溶产品WANCOL903系列以其优异的应用性能和广泛的适应性,目前已获得多家著名油墨厂家的认可和采用。而醇溶产品具有更为环保和更高性价比的特性,也逐渐获得广大油墨制造商的好评和青睐。

WANCOL913以特殊的自制多元醇为主要原料,采用独特而稳定的生产工艺制得。不仅提高连接料本身的稳定性,而且提高了对颜料的适应性和展色性,更有效地保证了油墨的存放稳定性。其稳定性与国内某厂家样品和进口某同类主流产品在同油墨配方条件下的对比见表1。

QQ截图20150901155832.jpg

表1 稳定性和分散性对比

油墨稳定性优劣级别(50℃储存1周涂四杯粘度变化):A.≤5S,B.5~10mPa.S,C.≥10mPa.S。

由表1可以看出,WANCOL913制备的油墨稳定性均佳,且具有良好的颜料分散性。树脂超过某进口产品。

2、优秀的附着性能

不同树脂体系油墨适用于不同的印刷基材。一体化油墨要求对不同极性的基材(BOPP及PET薄膜)均有较强的附着性能,根据"相似相容" 原理, 只有基体树脂相似或相近, 印刷基材与油墨才会有良好的附着性。而在油墨体系中, 对附着性起关键作用的是连接料树脂。聚氨酯树脂以其极好的耐磨性、耐擦伤性、耐溶剂性、粘结性能以及良好的低温性能, 高光泽、保光性, 且应用性能具有较广泛的可调性, 可以满足各种不同的要求而在油墨中的应用日趋广泛, 成为最重要的树脂材料之一, 在网版印刷、塑料包装和复合薄膜的印刷方面都占有举足轻重的地位。

WANCOL913采用独特的自制多元醇,显著提高了聚氨酯的强度和对BOPP及PET薄膜的附着力,性能甚至超过国外进口同类产品。其附着力性能与国内某厂家样品和进口某同类主流产品在同油墨配方条件下的对比如表2所示。

QQ截图20150901155845.jpg

表2 OPP膜和PET膜附着力性能对比

出色的附着性能使得使用WANCOL913的油墨可以少加或不加促进剂。

3、优异的复溶性

油墨的复溶性优劣是决定印刷质量和效率至关重要的因素。特别是人脸和水果等图案的印刷,对复溶性要求更高。在彩色墨印刷中,良好的复溶性,不但能使色彩展现充分,而且能很好地解决印版浅网堵版的问题。

复溶性不足的油墨用于浅网印刷的时候,在印版浅网部分由于滚筒在墨槽中的高速旋转,残留的油墨不易被墨槽中的油墨重新溶解,而导致网穴越印越浅,最终造成“失点”。表3是不同色墨的复溶性测试结果。

QQ截图20150901155906.jpg

表3 色墨的复溶性性能

复溶性优劣级别:A代表干净,B代表较干净,C代表部分溶解,D代表不溶解。溶剂为乙醇:乙酸乙酯=1:1。

测试显示:WANCOL913在红黄蓝黑白墨上复溶性均佳,配合合适的分散剂,更能满足绝大多数应用需求。

良好的复溶性既可满足现代的高速印刷机,提高生产效率,又可以降低废品率,进而降低生产成本。WANCOL913用于醇溶油墨,既环保,又低成本。

4、良好的抗回粘性

抗反粘性是印刷油墨的一项重要物性指标。凹版印刷是一种供墨量高、阶调再现性好、印刷速度快的印刷方式。油墨经过印版转移到承印基材上后,通过烘道,待有机溶剂快速挥发干燥后即收卷。通过高温烘道后收卷时,印膜表面温度一般在40℃~60℃之间,同时由于收卷压力的存在,如果油墨本身的抗反黏性不好,则会导致严重的收卷粘连。

WANCOL913采用自制特种多元醇,既保证了醇溶性,又提高了油墨的抗回粘性,同时,二次扩链工艺显著提高连接料干膜的强度和抗回粘性,可以满足高速印刷的要求。

QQ截图20150901155921.jpg

表4 红墨的抗回粘性对比

抗回粘性的优劣级别:A、B、C、D 依次表示不粘、微粘、粘、很粘。

5、 WANCOL913质量指标

醇水溶聚氨酯油墨连接料WANCOL913质量指标见表5。

QQ截图20150901155933.jpg

表5 WANCOL913质量指标

三、结论

WANCOL913具有突出的颜料分散性和适应性,油墨的光泽和色浓度高,储存稳定性佳。对OPP膜附着性好,可以少用或不用促进剂,降低油墨成本。优异的复溶性可满足高速印刷,提高生产效率,降低废品率和生产成本。具有良好的抗回粘性,可快速印刷收卷。完全醇溶,环保安全。

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