本發(fā)明屬于油墨領(lǐng)域，具體涉及一種環(huán)保型電子束固化食品包裝凹版印刷環(huán)保油墨及其制備方法。

背景技術(shù)：

采用電子束能量固化的油墨稱為電子束固化油墨（即eb油墨）。普通油墨印刷后墨膜層的干燥，一般是油墨中的連結(jié)料被承印物吸收和揮發(fā)，固態(tài)物質(zhì)則保留在承印物表面，形成一層薄薄的墨層。而電子束固化則是借助電子束做照射能源，與活性液體化學(xué)配方進(jìn)行輻射化學(xué)反應(yīng)，在常溫下迅速干燥固化的過(guò)程。

由于電子束是一種輻射，所以也可以把電子束輻射歸于輻射固化一類。輻射固化是在現(xiàn)有科學(xué)技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一門(mén)新技術(shù)，它主要是采用一種掃描型的電子加速器，輻射固化中電子加速器的電子束對(duì)基材表面掃描從而實(shí)現(xiàn)固化加工，其基本含義就是利用紫外光或電子束為能源，引發(fā)具有化學(xué)活性的液體配方，在基體表面實(shí)現(xiàn)快速反應(yīng)的固化過(guò)程。紫外光固化和電子束固化技術(shù)不同于傳統(tǒng)技術(shù)（例如熱固化）的最大優(yōu)點(diǎn)在于輻射固化采用高效能源的紫外光或電子束作為引發(fā)手段，快速實(shí)現(xiàn)涂層固化。其中電子束輻射則是由一批經(jīng)過(guò)加速的電子流所組成的，在高能電子束的作用下，產(chǎn)生自由基或離子基，自由基或離子基再與其他物質(zhì)交聯(lián)成網(wǎng)狀聚合物，與紫外光相比，粒子能量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于紫外光，能夠使空氣電離，且電子束固化一般不需光引發(fā)劑，能夠直接引發(fā)化學(xué)反應(yīng)，對(duì)物質(zhì)的穿透力也比紫外光大。

電子束固化和光固化兩者所采用的樹(shù)脂（預(yù)聚物）和單體是類似的，因此其聚合過(guò)程和產(chǎn)物也具有一定的相似性和可比性。但是，兩者的差別也是明顯的，這些差別決定了其不同的優(yōu)勢(shì)和市場(chǎng)需求。和光固化相比，電子束固化的優(yōu)點(diǎn)包括：

１）電子束固化因電子的能量很高，可直接使樹(shù)脂或單體等有機(jī)物解離，產(chǎn)生自由基和離子從而引發(fā)聚合反應(yīng)，因此在電子束固化配方中不必使用光引發(fā)劑。這會(huì)帶來(lái)許多好處。首先，光引發(fā)劑在光固化時(shí)不能完全分解，而它們一般都是含有羰基的化合物，這對(duì)光固化材料的耐老化性能極為不利；其次，不用光引發(fā)劑可使固化產(chǎn)物更加純凈，不會(huì)由于殘留的光引發(fā)劑及其光分解產(chǎn)物的揮發(fā)而引起難聞的臭味，這對(duì)某此應(yīng)用（例如生物、醫(yī)學(xué)、食品等）是至關(guān)重要的；最后，由于光引發(fā)劑價(jià)格一般都比較貴，因此不用光引發(fā)劑在產(chǎn)品成本方面也是有利的；

2）電子束的穿透能力僅和物質(zhì)的密度有關(guān)，對(duì)于油墨等著色物質(zhì)不存在像光固化那樣的光難以透過(guò)的問(wèn)題，避免了在光固化中必須使用量大而價(jià)昂的光引發(fā)劑的缺點(diǎn)；

3）電子束的穿透深度比光的穿透深度大，因此，電子束固化不僅可用于薄的表面涂層，也可用于厚達(dá)數(shù)毫米甚至數(shù)厘米的復(fù)合材料的固化以及雙面固化，這在光固化是比較難以做到的。

電子束固化油墨同uv油墨一樣，在網(wǎng)印中也是最有發(fā)展前途的“綠色”油墨之一。由于電子束固化油墨不受墨層厚度的限制，操作起來(lái)也比紫外線光固化油墨更為安全。

當(dāng)然，作為一種發(fā)展中的新型固化技術(shù)，eb固化技術(shù)也存在著一些缺點(diǎn)。如近年來(lái)eb固化設(shè)備雖然在價(jià)格上有很大程度的降低，但是其設(shè)備一次性投入仍然較大；eb油墨的價(jià)格仍比普通油墨的價(jià)格高；為解決空氣中氧的抑制問(wèn)題，一般都必須采用惰性氣體屏蔽的方法，不僅增加了裝置的復(fù)雜性，而且增加了生產(chǎn)成本；eb固化僅適用于平面的涂層固化，因而固化產(chǎn)品的幾何形狀受到限制；eb油墨的一個(gè)重要特性就是它有良好的耐抗性，但這在廢棄印刷品回收時(shí)則成為脫墨難、妨礙回收的一個(gè)因素，因此在印品回收方面還必須做新的研究。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上，提供一種環(huán)保型電子束固化食品包裝凹版印刷環(huán)保油墨。

本發(fā)明的另一目的是提供一種上述環(huán)保型電子束固化食品包裝凹版印刷環(huán)保油墨的制備方法。

本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下措施達(dá)到：

一種環(huán)保型電子束固化食品包裝凹版印刷環(huán)保油墨，該油墨包括如下重量份的組分：線性低密度聚乙烯20～40份，聚乙二醇5～15份，三羥甲基丙烷三丙烯酸酯5～25份，三縮丙二醇雙丙烯酸酯10～30份，甲基丙烯酸冰片酯15～30份，聚硅氧烷丙烯酸酯1～10份，助劑1～10份，顏料1～20份。

本發(fā)明的電子束固化油墨可以僅由以上各組分配制而成，也可以在不影響整體性能的基礎(chǔ)上加入其他組分，例如潤(rùn)濕劑、稀釋劑等等。

在一種方案中，本發(fā)明的環(huán)保型電子束固化食品包裝凹版印刷環(huán)保油墨包括如下重量份的組分：線性低密度聚乙烯25～35份，聚乙二醇5～15份，三羥甲基丙烷三丙烯酸酯10～20份，三縮丙二醇雙丙烯酸酯15～25份，甲基丙烯酸冰片酯15～25份，聚硅氧烷丙烯酸酯2～10份，助劑1～5份，顏料2～20份。

在另一種方案中，本發(fā)明的環(huán)保型電子束固化食品包裝凹版印刷環(huán)保油墨包括如下重量份的組分：線性低密度聚乙烯28～35份，聚乙二醇6～12份，三羥甲基丙烷三丙烯酸酯12～18份，三縮丙二醇雙丙烯酸酯17～22份，甲基丙烯酸冰片酯20～25份，聚硅氧烷丙烯酸酯5～10份，助劑1～5份，顏料5～20份。

在一種優(yōu)選方案中，本發(fā)明的環(huán)保型電子束固化食品包裝凹版印刷環(huán)保油墨包括如下重量份的組分：線性低密度聚乙烯30份，聚乙二醇9份，三羥甲基丙烷三丙烯酸酯15份，三縮丙二醇雙丙烯酸酯20份，甲基丙烯酸冰片酯23份，聚硅氧烷丙烯酸酯6份，助劑2份，顏料10份。

本發(fā)明中的助劑選自byk-052、byk-333或byk-066n中的一種或者兩種。

本發(fā)明提供了一種環(huán)保型電子束固化食品包裝凹版印刷環(huán)保油墨的制備方法：先將線性低密度聚乙烯、聚乙二醇、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、三縮丙二醇雙丙烯酸酯、甲基丙烯酸冰片酯和聚硅氧烷丙烯酸酯在20～80℃下高速分散至得到分散均勻的混合物，再加入助劑和顏料，移入砂磨機(jī)中充分研磨即得。

本發(fā)明的砂磨機(jī)具有渦輪結(jié)構(gòu)，它包括氧化鋯研磨盤(pán)和氧化鋯間隔套，其筒體內(nèi)襯為碳化硅材料，球型研磨介質(zhì)為氧化鋯。該砂磨機(jī)設(shè)備具有的這些結(jié)構(gòu)和性能，才能保證和達(dá)到此油墨在電子印刷領(lǐng)域高耐化學(xué)、耐水等各項(xiàng)性能要求。

其中高速分散時(shí)的溫度優(yōu)選為50～60℃。

本發(fā)明的eb油墨具有如下諸多優(yōu)點(diǎn)：

（1）不含揮發(fā)性物質(zhì)voc，沒(méi)有氣味或僅有很小的氣味，減少了對(duì)工人健康的危害，無(wú)環(huán)境污染；

（2）耐抗性好，油墨中的化學(xué)物質(zhì)通過(guò)交聯(lián)反應(yīng)形成了高分子立體網(wǎng)狀聚合物，墨膜具有較好的耐化學(xué)性和耐摩擦性；

（3）固化時(shí)間短，只需0.1秒左右即可徹底干燥，與傳統(tǒng)印刷需要幾分鐘甚至幾天才能徹底干燥相比，大大提高了生產(chǎn)效率，有利于進(jìn)行規(guī)模生產(chǎn)；

（4）顏料濃底高，印制的產(chǎn)品外觀漂亮，具有很強(qiáng)的光澤高和立體感；

（5）減少了印刷機(jī)的清洗時(shí)間，墨斗里的eb油墨即使存放一個(gè)晚上，也不會(huì)出現(xiàn)結(jié)皮、硬化現(xiàn)象，減少了浪費(fèi)；

（6）固化時(shí)不會(huì)出現(xiàn)導(dǎo)致承印物變形的強(qiáng)熱量。

本發(fā)明的環(huán)保型電子束固化食品包裝凹版印刷環(huán)保油墨在各組分，特別是在線性低密度聚乙烯、聚乙二醇、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、三縮丙二醇雙丙烯酸酯、甲基丙烯酸冰片酯和聚硅氧烷丙烯酸酯的相互協(xié)同作用下，可以使油墨能夠在極短的固化時(shí)間下形成強(qiáng)有力且相互交互的高分子立體聚合網(wǎng)絡(luò)，使得墨膜同時(shí)具有較高的硬度、附著力、耐化學(xué)性、耐摩擦性、耐熱性和耐蒸煮性能，同時(shí)油墨中無(wú)溶劑，無(wú)助劑殘留，無(wú)小分子光引發(fā)劑殘留，杜絕遷移危險(xiǎn)。它可以滿足各種凹版印刷工藝的需求。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于以下各實(shí)施例。以下各例所涉及的砂磨機(jī)具有渦輪結(jié)構(gòu)，它包括氧化鋯研磨盤(pán)和氧化鋯間隔套，其筒體內(nèi)襯為碳化硅材料，球型研磨介質(zhì)為氧化鋯。

實(shí)施例1

各組分的重量份組成為：線性低密度聚乙烯30份，聚乙二醇9份，三羥甲基丙烷三丙烯酸酯15份，三縮丙二醇雙丙烯酸酯20份，甲基丙烯酸冰片酯23份，聚硅氧烷丙烯酸酯6份，助劑byk-0522份，顏料10份。

制備方法：先將線性低密度聚乙烯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、三縮丙二醇雙丙烯酸酯、甲基丙烯酸冰片酯和聚硅氧烷丙烯酸酯在50℃下高速分散至得到分散均勻的混合物，再加入助劑和顏料，移入砂磨機(jī)中充分研磨即得。

實(shí)施例2

各組分的重量份組成為：線性低密度聚乙烯35份，聚乙二醇10份，三羥甲基丙烷三丙烯酸酯18份，三縮丙二醇雙丙烯酸酯15份，甲基丙烯酸冰片酯20份，聚硅氧烷丙烯酸酯8份，助劑byk-0522份，顏料10份。

制備方法：先將線性低密度聚乙烯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、三縮丙二醇雙丙烯酸酯、甲基丙烯酸冰片酯和聚硅氧烷丙烯酸酯在50℃下高速分散至得到分散均勻的混合物，再加入助劑和顏料，移入砂磨機(jī)中充分研磨即得。

實(shí)施例3

各組分的重量份組成為：線性低密度聚乙烯25份，聚乙二醇8份，三羥甲基丙烷三丙烯酸酯15份，三縮丙二醇雙丙烯酸酯25份，甲基丙烯酸冰片酯25份，聚硅氧烷丙烯酸酯5份，助劑byk-0522份，顏料10份。

制備方法：先將線性低密度聚乙烯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、三縮丙二醇雙丙烯酸酯、甲基丙烯酸冰片酯和聚硅氧烷丙烯酸酯在50℃下高速分散至得到分散均勻的混合物，再加入助劑和顏料，移入砂磨機(jī)中充分研磨即得。

對(duì)比例1

將實(shí)施例1中的線性低密度聚乙烯移除，其他組分和制備同實(shí)施例1。

對(duì)比例2

將實(shí)施例1中的三羥甲基丙烷三丙烯酸酯移除，其他組分和制備同實(shí)施例1。

對(duì)比例3

將實(shí)施例1中的三縮丙二醇雙丙烯酸酯移除，其他組分和制備同實(shí)施例1。

測(cè)試?yán)?/p>

將各實(shí)施例和對(duì)比例所得的油墨涂于食品包裝基材上，置入電子束加速器內(nèi)進(jìn)行電子束輻照，經(jīng)0.1s輻照劑量1kgy后，墨膜固化。固化后墨膜各項(xiàng)性能測(cè)試結(jié)果如下：

1、附著力表示方法：1為最差，5為最優(yōu)，具體性能見(jiàn)下表。

2、耐水性（gb/t1733-93甲法），實(shí)施例1-3均高于2200h，對(duì)比例1-3低于200h。

3、耐堿性（5wt%naoh溶液浸泡200h），實(shí)施例1-3墨膜無(wú)異常，對(duì)比例1-3在24h內(nèi)有墨膜有異常。

4、鉛筆硬度，實(shí)施例1-3為2h-3h，對(duì)比例1-3為f。

5、光澤度（gb/t9754-2007），實(shí)施例1-3在84%以上，對(duì)比例1和2低于70%。

6、環(huán)保性能，各例均無(wú)溶劑，無(wú)助劑殘留，無(wú)小分子光引發(fā)劑殘留，杜絕遷移危險(xiǎn)。