專利名稱：油墨增量劑和采用有機(jī)型樹脂的油墨的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及用于印刷等的油墨組合物，更具體地說，本發(fā)明涉及采用有機(jī)型樹脂即馬鈴薯淀粉的油墨組合物。
背景技術(shù)：
幾乎所有的消費(fèi)品都是以包裝件的形式銷售，所述包裝件例如為紙箱、盒以及其它類型的容器。包裝件具有兩個(gè)非常具有區(qū)別性的特征結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和圖形設(shè)計(jì)。包裝件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)由包裝件的結(jié)構(gòu)特征例如包裝件的尺寸、幾何形狀和材料限定。包裝件的圖形設(shè)計(jì)由顏色、圖片和在包裝件上使用的其它圖像限定。圖形設(shè)計(jì)優(yōu)選以在美學(xué)上吸引潛在消費(fèi)者的形式標(biāo)識(shí)被包裝的產(chǎn)品。包裝件通常由上面采用圖形設(shè)計(jì)的瓦楞板、卡紙板或其它加工材料形成。圖形設(shè) 計(jì)可以采用很多已知的方法來施加。例如，可以將具有設(shè)計(jì)的片材層壓到包裝件上，或者對(duì)包裝件本身進(jìn)行印刷。一種常見的印刷方法是膠版印刷法。膠版印刷通過形成所需圖像的鏡像陽模(positive mirrored master)作為在橡膠或聚合物材料中的3D浮雕來制得。膠版印刷板可以通過模擬和數(shù)字制版工藝來形成。圖像區(qū)域突出于橡膠或聚合物材料板上的非圖像區(qū)域。油墨從部分浸沒在墨罐的墨輥轉(zhuǎn)移。然后，油墨轉(zhuǎn)移到網(wǎng)紋輥(或計(jì)量輥)，所述網(wǎng)紋輥(或計(jì)量輥)的結(jié)構(gòu)容納特定量的油墨，因?yàn)槠涓采w有數(shù)以千計(jì)的小艙(well)或小室(cell)，使得其能夠均勻而迅速地以均一的厚度將油墨計(jì)量到印刷板上(每線性英寸的小室數(shù)量可以根據(jù)印刷工作的類型和所要求的重量而改變)。為了避免使最終的產(chǎn)品具有模糊不清或凹凸不平的外觀，必須確保印刷板上油墨的量不過量。這通過使用刮板(稱為刮墨刀)來實(shí)現(xiàn)。刮墨刀在對(duì)印刷板進(jìn)行加墨之如從網(wǎng)紋棍上除去過量的油墨?；鬃罱K被夾在印刷板和壓印滾筒之間以轉(zhuǎn)印圖像。膠版印刷油墨的組合物的組分包括但不限于載色劑(例如溶劑或水)；著色成分(例如顏料、顏料制粉(pigment grinding)、膠狀、溶液或乳液形式將調(diào)漆載色劑(letdownvehicle));和其它組分，該其它組分包括但不限于蠟、pH控制劑、粘度調(diào)節(jié)劑、消泡劑、分散劑、抗微生物劑、油墨轉(zhuǎn)移劑和干燥速度改進(jìn)劑。載色劑可以含有丙烯酸系樹脂、馬來酸系樹脂、富馬酸系樹脂或其它樹脂的組合。水基膠版印刷油墨通常含有丙烯酸系聚合物以使油墨在施加到諸如組成型掛面紙板上的瓦楞板等基底上時(shí)具有良好的轉(zhuǎn)移性、穩(wěn)定性和溶解性(resolubility)。丙烯酸系聚合物通常由石油原料制得。使用這種丙烯酸系聚合物帶來若干種問題，包括1)石油的供應(yīng)和價(jià)格非常不穩(wěn)定并且受到外部事件干擾；2)石油是化石燃料，可以獲得的數(shù)量是有限的，即其是非再生性資源，并且不能無限地持續(xù)供應(yīng)；3)化石燃料的使用增加了碳足跡以及由此引起的環(huán)境破壞。本領(lǐng)域中代替油墨中使用的石油基丙烯酸系聚合物的可選聚合物是可以獲得的并且是已知的。非石油基油墨聚合物的一種主要實(shí)例是大豆蛋白。然而，大豆蛋白作為生物燃料和糧食的使用與其在膠版印刷油墨中的使用是相互競爭的，并且這種其它使用在經(jīng)濟(jì)上是優(yōu)選的。和石油基聚合物一樣，這在供應(yīng)和價(jià)格上也會(huì)產(chǎn)生顯著的波動(dòng)。因此，存在對(duì)可再生甚且是環(huán)境友好的、來源易得的并且對(duì)因供應(yīng)和其它用途需求引起的價(jià)格波動(dòng)不敏感的聚合物的需要。
具體實(shí)施例方式在美國和大多數(shù)其它國家種植的馬鈴薯一般都是為食物而種植。除了被整個(gè)銷售之外，馬鈴薯還被加工成各種食物產(chǎn)品。這樣的馬鈴薯加工的一種副產(chǎn)品是馬鈴薯淀粉。當(dāng)使用高壓水將馬鈴薯清潔、切片、切塊和切割成熟悉的形狀(例如法式炸薯?xiàng)l或炸薯片)時(shí)會(huì)產(chǎn)生淀粉水。一些馬鈴薯加工廠將淀粉水于大罐車中直接運(yùn)輸至下游消費(fèi)者或者加工廠。位置距離次級(jí)使用者更遠(yuǎn)的馬鈴薯加工廠生產(chǎn)出運(yùn)輸更經(jīng)濟(jì)的濃縮淀粉半干產(chǎn)品。由于回收利用的馬鈴薯淀粉是用于為人類食品消費(fèi)而種植的馬鈴薯的食品加工的副產(chǎn)品，這種淀粉要么為作為生物基燃料的用途而競爭，要么直接進(jìn)入工業(yè)市場。工業(yè)淀 粉主要有三種來源，最大的來源是玉米，其次是馬鈴薯，第三來源是木薯(來源于亞洲、非洲和美洲)。在三種來源之中，只有美國的馬鈴薯淀粉原料是食用馬鈴薯加工的副產(chǎn)物。玉米和木薯直接以工業(yè)淀粉產(chǎn)品供應(yīng)，或者根據(jù)供應(yīng)和市場情況，可能分流為生物燃料或食物/飼料產(chǎn)品或藥物。淀粉制造中使用的玉米直接與收獲玉米的食品和飼料用途競爭。玉米的競爭性用途根據(jù)當(dāng)時(shí)的價(jià)格壓力將供應(yīng)轉(zhuǎn)入市場和轉(zhuǎn)出市場。最近，當(dāng)玉米成為生物燃料的有價(jià)值的來源時(shí)，供應(yīng)到食品/飼料市場的玉米下降并且價(jià)格上漲。因此，來自馬鈴薯淀粉的聚合物克服了石油基聚合物和此前在本文中討論的可持續(xù)性的(即大豆基)聚合物的缺點(diǎn)。而且，如果次級(jí)使用者(例如馬鈴薯淀粉基聚合物的生產(chǎn)者)不拿走淀粉水，馬鈴薯加工廠將面臨廢物排放問題，并且產(chǎn)生額外的廢物處理費(fèi)用，以及不能獲得原料作為可售商品的附加值。應(yīng)當(dāng)注意的是，馬鈴薯淀粉不含有VOC(揮發(fā)性有機(jī)化學(xué)品)或者不由VOC組成，并且采用馬鈴薯淀粉的產(chǎn)品可以重復(fù)利用和可以再制漿、可堆肥的以及可生物降解的。應(yīng)當(dāng)注意到是，印刷行業(yè)中對(duì)馬鈴薯淀粉的使用僅限于在印刷基底一例如紙一的應(yīng)用并且還沒有用作油墨或其它印刷組合物的一部分。馬鈴薯淀粉代替石油基聚合物或其它非可再生聚合物而被用作油墨組合物的“增量劑(例如，非顏料)”部分的一部分。在一個(gè)實(shí)施方式中，增量劑配方的組成如下
馬鈴薯淀粉30.88%(占增量劑的總重量的比例)
MEA(單乙醇胺)386
溶解型樹脂12.02 消泡劑O 03將各組分混合在一起，批量分析然后進(jìn)一步與如下另外的組分混合以獲得最終的油墨增量劑組合物溶劑13.35(占增量劑的總量的百分比)
馬鈴薯淀粉39.69消泡劑0.07抗微生物劑0.10基于本發(fā)明的增量劑組合物的總重量，所述增量劑部分應(yīng)當(dāng)含有至少48重量％的馬鈴薯淀粉，更優(yōu)選含有48重量％至96重量％的馬鈴薯淀粉。馬鈴薯淀粉在最終的油墨組合物中用作載體和乳液樹脂，如同本領(lǐng)域中所使用并且所理解的乳液樹脂那樣。我們發(fā)現(xiàn)為本公開申請?zhí)峁﹥?yōu)異的結(jié)果的可商業(yè)獲得的馬鈴薯淀粉品牌是Westcote 3090 (WesternPolymer Corp. , Moses Lake, Washington)。這種特殊的淀粉制劑是被高度取代的(具有與聚合物的骨架連接的很多親水基團(tuán))并且具有例如高的峰值粘度和傾向于同時(shí)水合的被均勻取代的分子等性質(zhì)，這非常適合用于本發(fā)明的油墨用途。盡管如此，雖然Westcote3090是一種優(yōu)選的淀粉，但是任何類型的馬鈴薯淀粉大多數(shù)都可以用于本文所討論的用途 中。最終的油墨應(yīng)當(dāng)具有9. O至10. O的pH，優(yōu)選具有9. 5至9. 9的pH。可以添加堿性化合物例如胺來調(diào)節(jié)所述pH。單乙醇胺是增加增量劑的pH的優(yōu)選的胺。可是使用的一種消泡劑是DF-66 (Air Products, Allentown, PA)?？梢允褂玫囊环N抗微生物劑是Nuosept498 (International Specialty Products, Wayne, NJ)。所述增量劑應(yīng)當(dāng)含有至少6重量％的溶解型樹脂，優(yōu)選含有12重量％至24重量％的溶解型樹脂。溶解型樹脂是可溶于水并且有助于在印刷過程中轉(zhuǎn)印平滑且連續(xù)的墨層的聚合物。溶解型樹脂還應(yīng)當(dāng)使油墨組合物在相對(duì)干燥或潮濕的狀態(tài)下相對(duì)容易地被水洗掉。一種溶解型樹脂是 UNI-REZ8170,由 Jacksonville 的 Arizona Chemicals (Florida)生產(chǎn)。最終的油墨組合物包含顏料分散體以及增量劑和本領(lǐng)域已知的其它構(gòu)成組分的顏料分散液。一種這樣組合物的實(shí)例如下
油墨增量劑29.0%(基于最終的油墨組合物的重量)
顏料分散體57.5蠟1.5
聚丙二醇1.0
溶劑11.0最終的油墨組合物應(yīng)當(dāng)含有至少25重量％的油墨增量劑，更優(yōu)選含有29重量％至60重量％的油墨增量劑。顏料分散體通常作為使用大豆蛋白分散的著色顏料銷售。當(dāng)然，這種顏料可以以各種色彩(color)、色調(diào)(tone)和色相(hue)提供，這取決于最終油墨顏色的需要。應(yīng)當(dāng)包含至少3重量％、優(yōu)選包含8重量％至60重量％的量的顏料分散體,這取決于所需要的顏色。水性顏料分散體由于容易操作，因而是優(yōu)選的。本領(lǐng)域已知的其它顏料制劑，不管是不是分散型的(disbursed),都是可以使用的。
可以使用的一種臘是Ultra Lube D-806 (Keim-Additec SurfaceUSA, Wilmette, IL)。蠟的含量優(yōu)選為最終油墨組合物的I重量％至5重量％。聚丙二醇優(yōu)選以I重量％至5重量％存在。油墨組合物以2號(hào)Signature Zahn杯測得的粘度應(yīng)當(dāng)為至少18秒,優(yōu)選為18秒至28秒。在增量劑和最終油墨組合物中均優(yōu)選使用水作為溶劑，但是也可以使用其它溶齊U，不過非水溶劑可能降低在此公開的組合物的環(huán)境益處。雖然在此已經(jīng)詳細(xì)地說明了本發(fā)明的具體實(shí)施方式
，但是應(yīng)當(dāng)理解的是，可以在未偏離由所附權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明的精神和目的的情況下，在本發(fā)明中進(jìn)行各種改變和改動(dòng)。雖然已經(jīng)參考優(yōu)選的實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了說明，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解的是，可以在未偏離本發(fā)明的范圍的情況下對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改變以及進(jìn)行各種等同替代。另外，可以進(jìn)行很多改動(dòng)以使具體的情況或材料適合于本發(fā)明的教導(dǎo)而未偏離本 發(fā)明的范圍。因此，本發(fā)明無意受限于所公開的具體實(shí)施方式
，相反，本發(fā)明將包括落入所附權(quán)利要求書的范圍的所有實(shí)施方式。
權(quán)利要求
1.一種用于油墨組合物的增量劑，所述增量劑包含 a)馬鈴薯淀粉； b)單乙醇胺；和 c)溶解型樹脂。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的油墨組合物增量劑，其中，所述馬鈴薯淀粉占所述增量劑總量的約48重量％至96重量％。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的油墨組合物增量劑，其中，所述馬鈴薯淀粉為被高度取代的形式。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的油墨組合物增量劑，其中，所述油墨組合物增量劑進(jìn)一步包 含溶解型樹脂。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的油墨組合物增量劑，其中，所述馬鈴薯淀粉具有高的峰值粘度和被均勻取代的分子。
6.一種混合型油墨組合物，所述油墨組合物包含 a)增量劑組分，在所述增量劑組分中包含至少約48重量％至96重量％的馬鈴薯淀粉； b)顏料；和 c)溶劑。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的油墨組合物，其中，所述增量劑占所述油墨組合物總量的至少約25重量％。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的油墨組合物，其中，所述油墨組合物進(jìn)一步包含蠟和聚丙二醇。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的油墨組合物，其中，所述油墨組合物在所述增量劑組分中進(jìn)一步包含單乙醇胺。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的油墨組合物,其中，所述油墨組合物在2號(hào)SignatureZahn杯試驗(yàn)中測得的粘度為約18秒至28秒。
全文摘要
一種用于膠版印刷油墨組合物和其它油墨組合物的增量劑和使用所述增量劑的油墨，其中，馬鈴薯淀粉用作油墨載體和乳液樹脂。馬鈴薯淀粉的使用為石油和大豆基樹脂提供了容易獲得、成本有效、豐富并且環(huán)境友好的替代物。
文檔編號(hào)C09D11/14GK102858891SQ201180021049
公開日2013年1月2日 申請日期2011年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月27日
發(fā)明者戴維·沃勒克, 道格·米勒 申請人:國際紙業(yè)公司