用于食品軟包裝塑料凹版印刷聚氨酯油墨連接料的研制

王學(xué)林 聶勇 岳長(zhǎng)德 李國(guó)偉

摘 要：以聚酯多元醇、異氰酸酯以及擴(kuò)鏈劑、催化劑為主要原料，制備了一種用于食品軟包裝的塑料凹版印刷聚氨酯油墨連接料。該連接料與其他溶劑型連接料最大的不同在于樹脂無毒性，不含酮和苯系物，且聚氨酯樹脂揮發(fā)較快，得到一種系列油墨配方簡(jiǎn)單，符合食品油墨包裝要求連接料。

關(guān)鍵詞：食品軟包裝；塑料凹版印刷；醇溶性；聚氨酯油墨；連接料

中圖分類號(hào)：TQ433.432：TQ638 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-5168（2018）02-0073-02

Preparation of Flexible Gravure Printing Ink for Polyurethane

Flexible Packaging Materials

WANG Xuelin1 NIE Yong2 YUE Changde1 LI Guowei1

（1.Luohe Sakura Packaging Materials Co.， Ltd.，Linying Henan 462600；2. Linying Environmental Monitoring Station，Linying Henan 462600）

Abstract： A kind of plastic gravure printing ink for polyurethane flexible packaging was prepared by using polyester polyol， isocyanate， chain extender and catalyst as the main raw materials. The biggest difference between this binder and other solvent-borne linkers is that the resin is non-toxic， free of ketones and benzene-type compounds， and the polyurethane resin volatilizes faster， resulting in a series of ink formulations that are simple and meet the requirements of food ink packaging materials.

Keywords： food flexible packaging；plastic gravure；alcohol-soluble；polyurethane inks；binders

油墨是用于印刷的重要材料，其通過印刷或噴繪將圖案、文字表現(xiàn)在承印物上。我國(guó)目前用在塑料印刷包裝的凹版印刷油墨的用量已超過5萬t/a[1-3]。隨著社會(huì)需求增大，油墨品種和產(chǎn)量也相應(yīng)擴(kuò)展和增加。凹版印刷具有印刷速率快、生產(chǎn)效率高和印品質(zhì)量好等獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，在食品軟包裝印刷領(lǐng)域中占據(jù)一定優(yōu)勢(shì)[4]。傳統(tǒng)食品塑料軟包裝印刷中，苯溶性氯化聚丙烯油墨應(yīng)用最廣。該油墨的優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格低廉，印刷適性優(yōu)良，印后加工性能好，干燥快，但由于甲苯的相對(duì)毒性較大，印刷品的殘留溶劑值偏高，而且氯化聚丙烯的熱穩(wěn)定性差，在生產(chǎn)和貯存過程中，易釋放出氯而形成氯化氫，使油墨呈較強(qiáng)的酸性，對(duì)印刷版輥產(chǎn)生嚴(yán)重腐蝕，在使用過程中還會(huì)對(duì)工人的健康和安全造成危害，所以這種油墨逐漸被淘汰[5-7]。

美國(guó)及歐洲各國(guó)對(duì)食品包裝領(lǐng)域所用的油墨、黏膠劑甚至包括膜材均制定了嚴(yán)格的環(huán)保衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，苯類溶劑更是被嚴(yán)格禁止。而我國(guó)目前食品包裝標(biāo)準(zhǔn)GB/T1 0004—2008中規(guī)定了溶劑殘留量，GB 10005規(guī)定苯殘留，這對(duì)油墨生產(chǎn)提出了強(qiáng)制性要求[8]。

1 用于食品軟包裝的塑料凹版印刷聚氨酯油墨對(duì)連接料的要求

油墨由顏料、連結(jié)料（樹脂）、填料、助劑和溶劑等組成，其均勻地混合并經(jīng)反復(fù)軋制而成。用于食品包裝、煙酒包裝、兒童玩具包裝等領(lǐng)域的油墨，對(duì)其安全性、耐水性和粘附性的要求較高[9-10]。

油墨連接料又名油墨助劑，是決定油墨性能的關(guān)鍵因素，也是印刷油墨的重要組成部分，是油墨的流體部分。印刷油墨的流變性、黏度、干燥性、成膜性、耐煮性以及其他印刷性能，主要取決于連接料。油墨中的固體成分依靠連接料的潤(rùn)濕作用能在制造過程中被研細(xì)，依靠其黏度完成印刷過程的傳遞轉(zhuǎn)移，在印刷品上依靠連接料的干燥成膜性使印跡形成光澤的、牢度高的墨膜而保護(hù)顏料。

溶劑型樹脂連接料包括有機(jī)溶劑型和水基兩類，有機(jī)溶劑型是樹脂完全溶于有機(jī)溶劑而形成的連接料，其特點(diǎn)是容易揮發(fā)、干燥，一般用于凹印油墨和柔性版油墨。水基連接料中樹脂含有親水性的極性基團(tuán)，能溶于水，生產(chǎn)水性油墨。

水性油墨生產(chǎn)技術(shù)還不完善，塑料印刷中水性油墨很難適應(yīng)塑料和版輥這種材質(zhì)，因此在塑料、鋁箔等材料上使用效果較差，難以在近期推廣。

醇溶性聚氨酯膠黏劑采用醇類為溶劑，將大大減少對(duì)環(huán)境的污染，還有助于保護(hù)工人的健康。漯河櫻花包裝材料有限公司通過近1年多的研究和開發(fā)，開發(fā)出櫻花系列醇溶性聚氨酯連接料，成果用于食品軟包裝塑料凹版印刷聚氨酯油墨生產(chǎn)中。

2 聚氨酯油墨連接料的生產(chǎn)工藝

聚氨酯油墨連接料化學(xué)式為（C10H8N2O3C6H14O3）n，是一種聚合物。聚氨酯油墨連接料生產(chǎn)一般通過采用特殊的聚合物（聚酯多元醇）與二異氰酸酯反應(yīng)，經(jīng)擴(kuò)鏈后制得。二異氰酸酯具有很高的活性，可以和含活潑氫的醇、胺等反應(yīng)，其中聚酯多元醇與二異氰酸酯在一定條件下反應(yīng)，是制備聚氨酯的常用方法。其反應(yīng)特征是二元醇與二異氰酸酯反應(yīng)形成氨基甲酸酯基，氨基甲酸酯基經(jīng)二次擴(kuò)鏈制備酯溶性聚氨酯。反應(yīng)式為：

工藝流程如下：①將當(dāng)量聚酯多元醇、異氰酸酯及少許溶劑投入反應(yīng)釜中，攪拌均勻；②加入當(dāng)量催化劑，攪拌升溫預(yù)聚，至90℃后保溫2h；③結(jié)束后水冷降溫，取少量預(yù)聚物，檢測(cè)中控NCO指標(biāo)，反應(yīng)直至指標(biāo)在測(cè)試范圍內(nèi)；④將當(dāng)量胺類（催化劑）和溶劑投入反應(yīng)釜B，攪拌均勻；⑤將反應(yīng)釜A中的預(yù)聚物緩慢滴加至反應(yīng)釜B中，均勻攪拌，擴(kuò)鏈合成；取樣檢測(cè)終樣指標(biāo)，調(diào)整黏度、固含到合格。

工藝說明：①聚酯多元醇的合成。采用多元酸與多元醇在一定條件下發(fā)生縮聚反應(yīng)，制備出聚酯多元醇。根據(jù)合成聚酯多元醇及其油墨的黏度、附著度、著色力，對(duì)合成的聚酯多元醇進(jìn)行初步篩選，排除不可用的聚酯多元醇配方組成。

②經(jīng)過篩選后的聚酯多元醇，與甲苯二異氰酸酯（TDI）在催化劑和胺類（催化劑）的作用下，經(jīng)二次擴(kuò)鏈反應(yīng)，合成酯溶性聚氨酯樹脂。研究反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)溫度、催化劑用量對(duì)反應(yīng)程度的影響，以及樹脂種類、配比、TDI的用量及二次擴(kuò)鏈劑的種類與用量對(duì)聚氨酯附著力的影響，得到優(yōu)化的配方。實(shí)驗(yàn)過程中還采用紅外光譜法對(duì)反應(yīng)程度進(jìn)行定量分析。

3 聚氨酯油墨的生產(chǎn)

一種醇溶型塑料凹版表印油墨利用的連接料為聚氨酯油墨連接料，由以下重量百分含量的組分混合制成：乙酸正丙酯30%、異丙醇10%、聚氨酯油墨連接料20%、硝化棉10%、3620蠟粉1%、聚酮樹脂4%和顏填料25%。

將上述各原材料按比例加入混合罐，經(jīng)混合攪拌后分散研磨，至規(guī)定細(xì)度要求后進(jìn)行調(diào)整，即成為酯溶塑料凹版表印油墨。

該產(chǎn)品連接料為聚氨酯油墨連接料，不含毒、不含有害溶劑甲苯、二甲苯等，有利于食品安全，同時(shí)可以提高油墨的附著牢度。

按照該酯溶塑料凹版表印油墨配方，可生產(chǎn)出優(yōu)于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的塑料凹版表印油墨，采用聚氨酯油墨連接料生產(chǎn)的塑料凹版表印油墨品質(zhì)優(yōu)于目前市場(chǎng)上銷售的傳統(tǒng)油墨，具有廣闊的市場(chǎng)開發(fā)潛力。

4 結(jié)語

聚氨酯油墨樹脂連接料不含酮和苯系物，無毒且聚氨酯樹脂揮發(fā)較快，由此制成的系列油墨配方簡(jiǎn)單，符合食品油墨包裝要求連接料。相比目前氯化聚丙烯油墨連接料生產(chǎn)的油墨具有更廣泛的印刷適用性，且性能優(yōu)越，是置換淘汰氯化聚丙烯油墨的理想連接料。

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