用于PVC薄膜的无苯高固含量凹版白墨的研制成果及应用

林秋云，余钰祺，邱国平

( 1.中山市康和化工有限公司，广东 中山 528478；2.中山创美涂料有限公司，广东 中山 528478)

用于PVC薄膜的无苯高固含量凹版白墨的研制成果及应用

林秋云1，余钰祺2，邱国平2

( 1.中山市康和化工有限公司，广东 中山 528478；2.中山创美涂料有限公司，广东 中山 528478)

本文阐述了使用热塑性丙烯酸树脂、氯醚树脂和醋酸丁酸纤维素树脂，添加高性能的分散助剂，结合易分散的钛白粉，采用特定的分散工艺，制备出用于PVC薄膜的无苯凹版白墨，固含量高达70%以上，产品质量通过第三方检测和客户应用验证，该油墨生产效率高、成品质量优异，是一款非常具有竞争力的油墨产品。

PVC；凹版；油墨；高固含量；无苯

食品软包装的印刷主要采用塑料软包装用凹版印刷油墨(以下简称凹印油墨)，凹印油墨在中国已投产30余年[1]，按连接料主要可分为氯化聚丙烯类、聚酰胺类、聚氨酯类、丙烯酸类、聚乙烯醇缩丁醛类和硝化棉类等。氯化聚丙烯类油墨目前占有食品包装的半壁江山，但其发展受限于难以克服的缺点:1) 非环保，需大剂量使用甲苯等芳香烃为溶剂，印刷时芳香烃挥发至环境造成污染;2) 不安全，甲苯等芳香烃属于较慢干溶剂[2]，极易残留在油墨膜层，污染所包装食品，且可挥发至空气危害消费者健康;3)应用范围窄[3]，仅在 BOPP 薄膜上具有较好的印刷适性，且因氯化聚丙烯树脂熔点和分解温度低，难以用于需耐受高温的煮沸蒸煮食品包装。聚酰胺类油墨也主要依赖于芳香烃溶剂，虽然有少量醇溶性产品，但聚酰胺树脂较差的耐温性，并且复合强度低而限制了其在复合包装中的应用。可使用无苯溶剂的聚氨酯类油墨具有毒性小、对多种塑料薄膜材料印刷适性好、耐高温蒸煮、耐冷冻、耐磨、印品光泽度好的优点，明显优于前两者，具有强劲的发展潜力。为减少环境污染、提高食品安全水平，中国已出台一系列政策和措施以促进绿色健康油墨的发展。醇酯溶油墨能有效地解决苯溶型油墨对健康的伤害和溶剂残留影响包装食品质量的问题[1],在欧美国家已经成为一种趋势 ,亚洲一些国家也早已开始了替代苯溶油墨的步伐。我国近些年由于强制政策的出台 ,含苯油墨正逐步退出历史舞台[2]。现在,在复合油墨方面无苯溶剂型聚氨酯油墨占据了中国软包装凹版印刷行业油墨市场的主要份额，而PVC热收缩膜方面，目前还有很多是含有甲苯或者丁酮溶剂的，非常不符合当今国家对VOC排放以及食品安全方面的要求。因此 ,研制出用于PVC薄膜的无苯高固含量凹版白墨具有非常重要的意义。

白色油墨的遮盖力(浓度)、身骨(稀稠、流动度等流变性能)和干燥性能是三个最重要的性能。它们的种类很多，物理性质亦不一样，有的很稠、很粘；而有的却相当稀。有的以植物油作连结料；有的用树脂和溶剂或水等作连结料。这些都是根据印刷的对象即承印物、印刷方法、印刷版材的类型和干燥方法等来决定的。

目前市场上的白色油墨一般固含在40%～50%，市面上60%固含的白墨黏度已经很大，固含越高油墨黏度越大，用涂料4#杯基本已经无法测量。油墨的干燥速度、触变性、骨架性能对生产效率、产品质量有着巨大的影响，研究生产效率高、环境友好、成本低的油墨有着深远的意义。

1 实验

1.1 材料

1.1.1 油墨原材料

异丙醇、醋酸正丙酯、醋酸乙酯、醋酸丁酯、丙二醇甲醚、热塑性丙烯酸树脂液、芥酸酰胺、纳米碳酸钙、聚乙烯蜡、氯醚树脂液、醋酸丁酸纤维素液、钛白粉分散剂、消光粉、抗静电剂。

1.1.2 印刷基材

PVC薄膜。

1.2 主要仪器

细度板、涂料4#黏度杯、秒表、3M800胶带、搅拌机、刮墨丝棒、凹版印刷打样机等。

1.3 凹版白墨的制备方法

1.3.1 物料配比

异丙醇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%，热塑性丙烯酸树脂液20%～25%，芥酸酰胺0.2%～0.6%，纳米碳酸钙1%～3%，聚乙烯蜡0.5%～3%，氯醚树脂液15%～20%，醋酸丁酸纤维素液4%～6%，钛白粉18.3%～48.15%，BYK-110分散剂0.3%～1.5%，消光粉0.3%～1%，抗静电剂0.05%～0.1%。

1.3.2 制备工艺

(1)将异丙醇、正丙酯、醋酸乙酯、醋酸丁酯、丙二醇甲醚先混合分散5min，然后加入已经制备好的热塑性丙烯酸树脂液、氯醚树脂液、BYK-110分散剂，混合均匀；

(2)分散转速调至300～400 r/min，在分散中加入钛白粉、芥酸酰胺、纳米碳酸钙、聚乙烯蜡(注意把粘附在缸壁与分散盘上的粉末刮下来)，全部加入后高速分散(1400r/min)50～60min，至细度合格(≤20μm)为止；

(3)细度合格后，把分散速度调低(300～400r/min)，然后加入消光粉，加入后高速分散20～30min，至细度合格；

(4)最后在低速分散中加入醋酸丁酸纤维素液、抗静电剂，搅拌10min，送检，检验合格即得。

1.4 凹版白墨的性能测试

1.4.1 细度检测

采用GBT 13217.3-91凹版塑料油墨细度的检验方法，油墨成品的细度≤20μm为合格。

1.4.2 黏度检测

采用GBT 13217.4-91凹版塑料油墨黏度的检验方法，油墨成品的黏度范围在40～60s(25℃，涂料4#杯)为合格。

1.4.3 附着力检测

采用GBT 13217.7-91凹版塑料油墨附着牢度的检验方法，油墨成品在聚乙烯薄膜上的附着力≥95%为合格。

1.4.4 初干性检测

采用GBT 13217.5-91凹版塑料油墨初干性的检验方法，油墨成品刮样在聚乙烯薄膜上的初干性范围在20～50 mm之间为合格。

1.4.5 抗粘连性检测

采用GBT 13217.8-91凹版塑料油墨抗粘连的检验方法，油墨成品刮样在聚乙烯薄膜上不粘连为合格。

2 试验结果与讨论

2.1 油墨树脂的选择

1.粉葛粉与提取液（30%乙醇）的比例对葛根素含量的影响。由表2知，在其他条件不变的情况下，粉葛含量越高，提取液中的葛根素含量越高，达到每100ml中含153mg。

树脂性能是油墨性能的决定因素，本项目使用了三种树脂来制备，其分别作用是：(1)使用热塑性丙烯酸树脂，主要是因为其有很好的分散性能以及有较好的附着力性能。(2)使用醋酸丁酸纤维素，主要使油墨的干燥更彻底，促使油墨的成膜较硬，耐磨性能更好。(3)使用氯醚树脂，主是作用是提高油墨的耐性，有效防止PVC薄膜中的增塑剂对油墨的软化，有效避免出现粘连的问题。

2.2 油墨溶剂的选择

本项目使用的溶剂成分主要是醇类和酯类，为低毒性的环保凹版塑料印刷油墨，醇酯两类溶剂混合后，对树脂有较好的溶解性，从而促使油墨的较好的流动性能。

2.3 油墨分散剂的选择

油墨的分散剂，主要起到增强树脂对钛白粉的分散性能，达到不需要研磨直接搅拌就能达到细度，并且能够起到油墨长期存放不易发生沉淀的作用。

2.4 颜填料的选择

2.5 对油墨附着牢度的影响

油墨的附着牢度取决于树脂，本项目通过热塑性丙烯酸树脂、使用醋酸丁酸纤维素树脂、氯醚树脂三者按照一定的比例进行搭配使用，可以使油墨对PVC薄膜有较好的附着力性能。

3 项目成果

(1)本项目研究出高固含聚氯乙烯薄膜凹版白墨中油墨固含可达70%以上，既可保证高固含(70%以上)，同时也可保证其流平性能，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对聚氯乙烯薄膜的附着力强、遮盖力高、印刷适性好、抗返粘性能优越等优点。

(3)本研究的制备方法简洁，容易控制，不需要经过传统油墨的研磨工序，大大节省了人力物力，提高了生产效率。

4 成果应用

本项目制备的油墨产品可广泛应用于PVC热收缩膜标签的印刷，例如：“怡宝”饮用水、“椰牛”椰子汁、“娃哈哈”营养快线、“美汁源”果汁、“统一”冰糖雪梨、“康师傅”冰红茶等包装上的标签印刷，适用于150～200m/min的高速印刷，具有白度好、附着力强、遮盖力大、爽滑度高等显著优点。并且，采用本项目的工艺来生产，不需要经过砂磨的工序，大大减少了生产的时间与能耗，使生产效率大大提高，生产成本大大减少。

[1] 《油墨制造工艺》编写组. 油墨制造工艺[M].北京:中国轻工业出版社,1997.

[2] 禹 言.全球油墨市场概述[J].印刷技术,2006(8):4-11.

[3] 陈祖支,曾秉云.包装材料与容器手册[K].广州:广东科技出版社,2001.

(本文文献格式：林秋云，余钰祺，邱国平.用于PVC薄膜的无苯高固含量凹版白墨的研制成果及应用[J].山东化工,2017,46(15):43-44.)

声明

本刊没有委托任何中介作代理，敬请投稿人将稿件投到本刊在线投稿系统：www.sdchem.net.cn 。编辑部电话：0531-86399196。E-mail ：sdhgtg@163.com。

特此声明！

《山东化工》编辑部

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，广东人，工程师，主要从事化工工艺研究。

TQ628.5

A

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