水松纸油墨的水化研究.doc

水松纸油墨的水性化研究试验何四地 一、前言水松纸油墨是烟用材料的主要材料之一，卷烟产业在我国甚至是世界范围都是一个重要的行业。而香烟产品是直接和人体接触的产品，因此其安全性成为各国政府严格控制和要求的。多年来，烟包产品印刷油墨多为溶剂型油墨，含有多种有害物质，特别是与人体直接接触的烟嘴水松纸，对人体的危害更大，除含有各种重金属外，有毒有害的溶剂，如苯类、醚类一直无法解决，为此，国家烟草行业在其烟用材料国家标准制订了严格的要求，特别是在近两年再次做了修订，要求更加严格，因此，研究并制造重金属含量少或无、无有害溶剂的油墨迫在眉睫，烟草行业对油墨提出了更高的要求，水松纸油墨的水性化势在必行。近年来国内许多油墨制造厂看到了这一趋势，做了开拓性的研究，已有此类产品供应，但尚未在烟包产品广泛使用。本人有幸与国内较大的水松纸印刷纸品公司和烟包油墨厂合作，共同做了水松纸油墨的水性化研究和实验，并上机印刷，基本达到溶剂型油墨的技术指标和性能。二、实验部分1.实验仪器：电子天平-梅特勒，震荡混合机-瑞士，转子粘度计 （B ROOKFIELD），印刷验证机 （K Printing Proofer），砂磨机（MINI MOTOR MILL），高速分散机（DISPERMAT），恒温恒湿箱（SPX-150C）， 粘度杯。2.实验材料：水性丙烯酸树脂、水性苯丙烯酸乳液树脂、氨水、乙醇、流平剂、润湿剂、消泡剂、防霉剂、表面张力剂、钛白粉、氧化铁黄、氧化铁红等，树脂来源是庄臣、劳特、韩华、国产；颜料来源科美基、石原、上海沪钛、海明斯；助剂来源是迪高（tego）、BYK、国产。3.实验思路：目前水松纸油墨主要由PVB树脂、硝化棉树脂、醇溶丙烯酸树脂、色粉、助剂和乙醇经分散研磨而成。特点是：印品光滑、耐热、耐磨、网点清晰、层次感强、不堵版；能长时间印刷，没有跑色和变色现象；可以实由低速至高速印刷（通常可进行15米150米/分钟印刷）。技术指标：.细度：15微米.粘度：2540秒/254号杯 .上机粘度控制在13秒16秒/254号杯，.初干、彻干等。水松纸定量一般在33 g/m240 g/m2之间，纸质表面较为粗糙，流平性和铺展性能是最大难题，水松纸同吸烟者嘴唇直接接触， 因此水松纸的印刷油墨和涂层必须要求无毒，符合食品卫生 标准，并且具有一定的抗水性和耐热性。 本研究除了将以此标准作为常规技术指标外重点研究：印刷油墨的平整和铺展性能、耐热150/1S不回粘、抗热水（30-50）/2h不掉色。所以选择材料上主要考虑低VOC、无重金属外主要以水性丙烯酸体系为主。3.1实验过程： 本实验考虑各种因素后主要选择以丙烯酸类树脂为载体，首先要求符合食品及烟包要求，钛白粉和氧化铁黄颜料用进口和国产。参考一下基础配方：研磨树脂液： 25颜料： 30成膜乳液 12不成膜乳液 20润湿分散剂 2基材润湿剂 1蜡乳液 4消泡剂 0.1流平剂 1乙醇 53.2工艺流程：树脂液+颜料+分散剂，在砂磨机上研磨至细度达到15微米以下制成色浆，加入：硬乳液+软乳液+流平剂+基材润湿剂+蜡乳液，稀释搅拌，用乙醇调整粘度，然后测试指标、印刷效果。根据指标和印刷效果选择研磨树脂。3.3实验方案：a、考虑油墨的粘度，树脂液分别溶解成固含为15%和30%。b、在同一树脂液中采用不同的润湿分散剂和流平剂c、根据印刷效果初步筛选树脂种类及型号。按照基础配比及工艺，根据方案制作了60组油墨，其它指标基本相同情况。3.4测试方法 常规指标按照国标进行测试。3.4.1耐热性 将油墨用丝棒（或PK PROOF）涂布在水松纸上，在105烘箱烘干1分钟，取出，折叠，用150电热夹板在5Kg压力下经过5秒不回粘。3.4.2抗热水 将油墨用丝棒（或PK PROOF）涂布在水松纸上，在105烘箱烘干1分钟，取出，剪出20cm20cm方块放入50热水中浸泡2h以上，比较水的颜色。3.5初试效果：a、总体印刷效果均不能达到要求，表现在缩孔、丝条状纹或点状纹、实地版印迹不平实、铺展性差。b、固含高的树脂液印刷效果好于固含量低的印刷效果。c、润湿分散剂和流平剂对印刷效果有帮助，但是没能根本解决问题。d、耐热性和抗水性均能够达到要求。典型印刷效果： 试样 标准 试样 标准从初试效果分析，树脂固含量高，研磨效果好，对颜料的包覆好，但制成的油墨粘度高，后期调整有问题，调整到最佳配比、研磨到细度达到10微米以下，印刷仍然是流平差、印迹不光滑、不平整、铺展性差。经过分析，主要是无机颜料含量高、难研磨、氧化铁系颜料极性高易与聚合物絮凝，树脂对颜料的润湿效果不好，研磨后因油墨中树脂含量低颜料很容易出现再聚集，树脂对颜料的承载能力差等。因此改变思路，选择1.大分子量树脂。2.树脂固含量要高。3.对颜料润湿性好流平性能好的树脂。我们选择了两只大分子量的苯丙树脂作为油墨的主体，用硬乳液和软乳液调整其耐热耐水性能，在前面试验的基础上选择分散效果好、流平好的助剂进行试验。配比：苯丙树脂液（固含 42% ） 30 颜料 （海明斯） 30 乙醇 10水 5 润湿分散剂 （tego） 1研磨色浆至细度15微米，加入下述材料并搅拌一定时间： 成膜乳液 6 不成膜乳液 10蜡浆 （Dow Corning） 5基材润湿剂（Dow Corning） 2 流平剂 BYK 1 消泡剂BYK 0.1 防腐剂 0.1在实验过程中确定树脂的比例后，分别试验了不同助剂量对油墨性能的影响，确定了最佳添加比例和添加顺序。3.6试验结果 下表为最后确定的配比生产的油墨性能。性能指标：（常规指标按照国标要求）技术指标项目A树脂B树脂细度m1515粘度 S/4#杯1822耐热 150/1S5S通过5S通过耐热水 50/2h22牢度98%98%流平性好好铺展性平实平实重金属合格合格VOC通过通过在印刷验证仪的印刷效果 试样 A 标准 试样B 标准从各项指标看出，试制的油墨完全符合烟包印刷品的要求，两只树脂制作的油墨性能基本相同，在印刷验证仪上印刷，实地版印迹平整、均匀，铺展性好，并生产A样一批，在进口凹版印刷机上连续印刷5000m水松纸，印刷速度从80m110m/分，印版深度35微米，烘道长度1m，烘道温度150，不回卷，印刷效果达到要求。三、结束语 历时半年，经过反复实验后，确定最佳配比，在印刷厂的配合下基本实现了水松纸油墨的水性化研究试验。从试验结果看，水性水松