本發(fā)明涉及一種用于燙印的黑色油墨組合物和一種制備具有良好分散性黑色油墨組合物的方法，并且還涉及含有黑色油墨組合物的水基柔性油墨。
背景技術(shù)：
：水基油墨是以水為溶劑的膠體懸浮液中含有顏料或染料的一種油墨。雖然水基油墨的主要溶劑是水；但其它助溶劑也可存在。這些助溶劑通常是揮發(fā)性有機化合物VOC。自公元前2500年以來，水基油墨已經(jīng)存在。第一種水基油墨是水懸浮液中含有碳的一種黑色書寫油墨，是用蛋清或天然樹膠穩(wěn)定。盡管水基油墨已經(jīng)存在了4500多年；但在1960年代后期之前，其使用很少。水基油墨本身存在問題，因此，在一段時間內(nèi)，相比其它溶劑型油墨，這種油墨未被作為一種可行的選擇。1970年，原油短缺，再加上人們對油墨溶劑可能對人類和環(huán)境產(chǎn)生的破壞作用有了新的認識，新的法律付諸實施，迫使油墨行業(yè)開始尋求水基油墨。使用水基油墨是為了完全除去油墨中的有害化學(xué)物質(zhì)，而不僅僅是降低存在的揮發(fā)性有機化合物。與所有油墨一樣，水基油墨的配制取決于其特??定的應(yīng)用和特定的性質(zhì)或特征，即涉及的印刷類型、印制油墨的基材或表面、油墨暴露的環(huán)境、油墨的質(zhì)地、油墨的顏色等。水基油墨的主要性質(zhì)是其粘度、表面張力、膠體分散體的穩(wěn)定性、著色劑顆粒的尺寸和形狀、剪切穩(wěn)定性、滲出性、起泡性、耐擦洗性、耐水性、沸點、溫度和pH值。一個體系的流變學(xué)可細分為四類，即牛頓流體、非牛頓（假塑性）流體、脹流性流體和觸變流體。牛頓流體是指，施加剪切力時，粘度將或多或少保持恒定。非牛頓流體或假塑性流體是指，增加剪切力時，粘度會降低。脹流性流體是指，粘度和剪切力同時增加。觸變性流體是指，增加剪切力時，粘度將降低，除具有時間相關(guān)特性外，其他特征類似于假塑性流體。大多數(shù)水基油墨屬于觸變性流體，即施加剪切力時，粘度將降低，除去剪切力時，粘度將恢復(fù)到先前的粘度。為了將粘度調(diào)節(jié)至所需的值，可用聚合物增稠劑增加粘度。油墨的表面張力會影響性能，如油墨的起泡性和潤濕性。油墨的潤濕性是油墨在基材或表面形成涂層的能力。一般來說，基材的表面張力越大，涂層越易形成。同樣，流體的表面張力越小，越易潤濕基材。當基材的表面張力遠大于流體的表面張力時，基材上就能形成最佳的涂層。這是水基油墨的問題，因為水的表面張力非常高，可達到72mN/m，大多數(shù)其他溶劑型油墨的表面張力介于20-35mN/m之間，因此，水基油墨的表面張力高于其用于涂覆的大多數(shù)基材的表面張力。為解決這個問題，通常在水基油墨中添加表面活性劑，或通過清潔或其他處理對基材的表面進行改性。表面活性劑是“表面活性”分子，同時包含親水和疏水部分。在水基油墨中添加表面活性劑將會顯著降低油墨的表面張力，因為表面活性劑的親水和疏水部分會在接口產(chǎn)生取向效應(yīng)。添加表面活性劑可降低表面張力，但也可加速油墨中泡沫的形成。為了防止發(fā)生這種情況，需要添加消泡劑，如疏水固體或脂肪酸。要想制作高質(zhì)量的印制品，油墨須具有膠體穩(wěn)定性，這也能延長油墨的保質(zhì)期。如果油墨的膠體體系不穩(wěn)定，顏料將會在很短的時間沉降，使油墨無法使用。有兩種方法可以穩(wěn)定水基油墨，即添加表面活性劑或聚合物，在某些情況下，膠體體系用這兩者穩(wěn)定。在水基油墨中添加表面活性劑和/或聚合物將導(dǎo)致表面活性劑和/或聚合物吸附在固體（顏料）/液體界面。被吸附的表面活性劑和/或聚合物會在各種組合物和厚度的顏料上形成涂層，這將導(dǎo)致顏料在油墨中產(chǎn)生凈排斥力，促使其保持穩(wěn)定。使用表面活性劑和/或聚合物來穩(wěn)定的膠體體系將會對油墨的適用性和其顏色強度產(chǎn)生負面影響。著色劑顆粒的尺寸和形狀對油墨色牢度、膠體穩(wěn)定性、粘度以及許多其他性質(zhì)極其重要。當用顏料使油墨著色時，需要選擇適宜的顆粒尺寸和形狀，以滿足油墨的必需要求。顏料顆粒的尺寸對膠體穩(wěn)定性極其重要，顆粒越小，液體越易保持穩(wěn)定，顆粒越小，顏色越亮或越明顯，即炭黑的典型尺寸分布。在整個印刷過程中，須監(jiān)測水基油墨的溫度和pH值，即使微小變化也會導(dǎo)致油墨特性發(fā)生變化，從而產(chǎn)生較差的印刷質(zhì)量。油墨pH值或溫度的變化會導(dǎo)致油墨的表面張力、粘度和膠體穩(wěn)定性發(fā)生變化，而所有這些都不是希望的結(jié)果。油墨的蒸發(fā)沸點或熱量是一個重要因素，因為它決定了油墨干燥或固化所需的時間和溫度。制備水基油墨存在一定難度，因為水的汽化會產(chǎn)生大量熱量。為了確保油墨干燥或固化，需要除去所有溶劑，并且，由于水的汽化熱量高于油墨中使用的類似溶劑的汽化熱量，因此，油墨干燥或固化所需的時間和溫度也會大大增加。使用添加劑可以改變許多油墨的性質(zhì)。水基油墨一般不防水，或無法快速干燥或固化，可通過添加蠟來增加油墨的防水性，或通過添加催化劑來加速干燥或固化。添加催化劑可加速干燥或固化，但存在的一個問題是，水基油墨的保質(zhì)期顯著降低至約12-24小時。由于水基油墨技術(shù)在過去四十年取得了極大進步，目前，通過利用表面處理技術(shù)，如電暈處理，水基油墨易于應(yīng)用于大多??數(shù)材料，甚至是塑料和金屬箔。隨著新的添加劑和印刷工藝的發(fā)展，水基油墨現(xiàn)在可應(yīng)用于大多數(shù)印刷工藝和大多數(shù)材料，有許多不同的應(yīng)用。水基油墨適用于紙張、紙板和紡織品的印刷應(yīng)用，甚至可用于金屬箔、塑料和食品包裝。對于許多噴墨打印機使用的水基油墨，在基材或表面應(yīng)用方面，其功能類似于其他水基油墨。油墨與表面接觸，潤濕和蒸發(fā)有一定延遲，在基材或表面潤濕和滲透開始時，溶劑持續(xù)蒸發(fā)，直至完全干燥。水基油墨的制備是簡單的混合過程。顏料、添加劑和賦形劑分別制備。顏料的尺寸一般太大，不適合在油墨中使用。將顏料研磨成尺寸為5μm至10nm的顆粒，這取決于所需的顏色強度、涂層厚度和色散性。然后，用高速混合器將顏料與溶劑混合，水基油墨的溶劑可以全部為水或者大部分為水。將表面活性劑和/或聚合物添加到混合器，以穩(wěn)定膠態(tài)分散體，并讓顏料均勻分布。然后，將添加劑添加到混合器，以達到所需的性能，從而使油墨可供使用。油墨用著色劑、賦形劑、溶劑和添加劑制成。水基油墨的種類似乎無限。顏料、添加劑和賦形劑有數(shù)千種，使用的組合和數(shù)量不同，油墨的性質(zhì)也不同。水基印刷油墨一般含有60％的水/其它溶劑、20％的賦形劑（樹脂）、15％的著色劑和5％的添加劑。紙質(zhì)印刷所用油墨的一般成分包括%%有機顏料12-1512-15樹脂10-2515-25酒精02-5添加劑（蠟，消泡劑，分散劑和潤濕劑，殺微生物劑）5-76-10水53-7345-65紙質(zhì)柔性印刷所用水基油墨的一般成分包括黑色＃12328.0丙烯酸/堿性水漆60.0聚乙烯蠟4.0異丙醇4.0水3.9硅氧烷消泡劑0.1100.0在過去四十年，水基油墨技術(shù)有了極大進步。雖然研究在過去幾年中已經(jīng)放緩，但水基油墨技術(shù)的進步仍將持續(xù)一段時間。由于涉及環(huán)境和健康問題，目前還沒有可行的油墨可替代水基油墨。隨著電子印刷材料的增多，如電子書籍，油墨的使用將會減少。現(xiàn)代炭黑產(chǎn)品是中國在3500年前率先生產(chǎn)的早期“燈黑”的直接派生物。這些早期燈黑不是很純凈，其化學(xué)成分與目前的炭黑有很大差異。自1970年代中期以來，大多數(shù)碳黑用油爐法生產(chǎn)，常稱為爐黑。柔性印刷使用的黑色油墨一般是通過將炭黑與印刷油墨濃縮物和清漆的混合物混合并分散而成，柔性印刷材料是通過將該油墨印在基材上得到。為了確保這種后印和預(yù)印油墨顯示出光澤、著色等所需的油墨特性，黑色油墨必須在印刷油墨濃縮物和清漆的混合物中分散。然而，實現(xiàn)高度分散需要相當長的時間，并且在油墨制造工藝中消耗大量的時間和勞力。燙印是在瓦楞紙板上印刷油墨之后的一道工序。在燙印箔上，黑色后印和預(yù)印瓦楞紙箱上沒有圖片。這是由于，在通過后印或預(yù)印水基黑色油墨印制的黑盒子上，金屬箔會失去光澤。大多數(shù)時候，這些黑盒子上的圖片是通過膠印、絲印、凹印或其他方式印制。燙印箔只會在后印和預(yù)印黑色油墨上失去光澤，不會在其他印刷類型中失去光澤，如膠印、絲印、凹印等。這是因為后印和預(yù)印黑色油墨主要由炭黑制成。柔性印刷適用于各種材料，如牙簽套到其他大件物品，如床墊等。柔性印刷適用于薄膜、箔、組織、大片瓦楞板、軟塑料薄膜、玻璃和紡織品。選擇這些材料是由于其功能。柔性印刷幾乎適用于所有材料，沒有材料不能通過柔性印刷來印制，這一工藝具有多功能性，其發(fā)展比其它常規(guī)方法快。配色有許多方法和方式。油墨顏色的配色過程涉及稱重和混合油墨的基本成分，可用手工打樣機完成油墨刮涂。后印和預(yù)印印刷工藝有許多可變因素，柔印開始時，如果無法控制這些因素，這些因素可能成為移動目標。網(wǎng)紋輥是柔印工藝的核心，這是我們開始的地方。網(wǎng)紋輥決定印刷以及油墨實驗室（顏色轉(zhuǎn)換開始的地方）中的油墨顏色。配色或打樣在油墨室或油墨公司的實驗室進行。在向客戶獲得顏色規(guī)范之時，該一過程開始，例如303紅色、可樂紅和HP藍，不管油墨是什么顏色，技術(shù)員須制定油墨體系的配方，使油墨顏色與打印機使用的基材匹配。顏色是由轉(zhuǎn)移到基材的油墨膜的數(shù)量來控制。印刷時，我們通過打印機使用的各種網(wǎng)紋輥或網(wǎng)紋輥套筒來控制顏色。油墨室可以使用邁耶棒、鉻網(wǎng)紋輥和陶瓷網(wǎng)紋輥作為輸送油墨的工具。實驗室的可變因素主要涉及工具類型和輸送的油墨量。每種工具以不同的方式輸送油墨，因此油墨膜的厚度會有所不同，導(dǎo)致顏色不同。配色工具。1.手工打樣機，配備網(wǎng)紋輥2.天平，精確到0.01克3.混合容器，=150-200ml4.Secular5.低速攪拌機6.基材7.分光計（如果需要LAB值）混合時，仔細記錄在制作第一批顏色時添加的每種成分的含量，如ABC藍和185紅（基色）。數(shù)量按重量計，記錄每種添加物，一旦達到滿意的顏色，可以計算每種基色的總重量?？刹捎冒凰?、磅、克或千克為單位，但在整體計算中須采用統(tǒng)一的重量單位。根據(jù)混合物中每種基色的重量，可計算每種顏色的配方。這將是這些顏色的初始配方。這或許是這一工藝最重要的部分。只要達到滿意的混合，采集油墨的樣品，并用掌上型刮涂設(shè)備（打樣機）進行油墨刮涂。這些都將是這些顏色的刮涂顏色標準，當根據(jù)這些配方混合后續(xù)批次時，它們將成為你在實驗室配色的標準。它們的外觀可能不同于印刷顏色標準，但它們使用的油墨與印刷時調(diào)配的油墨相同。這解決了手工打樣機無法模仿印刷條件的問題，現(xiàn)在，你將此刮涂與手持設(shè)備完成的刮涂進行匹配。在該過程的各個步驟，用肉眼或顏色測量儀器（光譜儀）比較刮涂顏色。涉及的每個步驟有其自己的一套程序，使用的儀器不同，這些程序可能有所不同。然而，這些程序可根據(jù)任何一種情況進行調(diào)節(jié)。如果此處描述的程序的細節(jié)與你使用的程序不同，你應(yīng)該根據(jù)具體情況調(diào)節(jié)這些程序。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明的主要目的是提供一種黑色油墨組合物，其中含有后印和預(yù)印黑色油墨（有最少炭黑或無炭黑）和其它顏色油墨濃縮物的混合物，如“藍加橙”，“藍加黃加紅”，“綠加紅”，以及最少碳黑油墨，來達到所需的黑度或稠度。事實證明，在含有最少碳黑的配制材料上，燙印至少在6個月內(nèi)不會失去光澤。本發(fā)明的一個目的是通過在炭黑濃縮物（濃度10-25％，以重量計）中添加（濃色母料）固體紅色濃縮物、藍色濃縮物和綠色濃縮物，以提供一種黑色油墨組合物，其中的炭黑濃縮物未經(jīng)過氧化處理，彩色顏料的重量達到70-90％。黑色油墨組合物的另一個方面是提供一種黑色油墨組合物，其中的（濃色母料）紅色濃縮物、藍色濃縮物和綠色濃縮物的重量是黑色油墨重量的10-25％。本發(fā)明的另一個目的仍然是提供一種黑色油墨組合物，進一步包含水溶性樹脂。本發(fā)明的另一個方面是提供一種黑色油墨組合物，其中，在用其他無碳色油墨濃縮物的混合物配制的無碳黑顏料或較少炭黑顏料上，燙印箔不會失去光澤。本發(fā)明的另一個方面仍是提供一種黑色油墨組合物，其中將最少量炭黑添加到彩色油墨濃縮物的混合物，以使該混合物看起來更黑。本發(fā)明的另一個方面是提供一種黑色油墨配方中的黑色油墨組合物，其中添加的炭黑濃縮物比例不應(yīng)低于表面電阻計測得功率的7至10。本發(fā)明的另一個方面是提供一種黑色油墨組合物，其中，由X-Rite顏色分光計測得的LAB值是，L值低于20，A值為0±1，B值為0±1。本發(fā)明的一個目的是提供一種柔性印刷油墨，其中，黑色油墨適用于已經(jīng)過柔性印刷的基材上的燙印箔。本發(fā)明的另一個方面是提供一種黑色油墨組合物，其中，從所述黑色和彩色油墨形成的油墨符合生態(tài)友好或綠色環(huán)境標準。在本發(fā)明的另一個方面，制作油墨的材料來自全球多個公司，配方使用不同的材料和化學(xué)品，以確保材料可用于制備燙印使用的黑色油墨組合物。首先在實驗室測試用于制備黑色組合物的所有材料。油墨組合物的所有組分包括：清漆，濃色母料，添加劑，均須在制備黑色油墨組合物之前進行測試。將添加劑添加到清漆中，以進行測試。具體實施方案本發(fā)明是通過在炭黑油墨（濃度10-25％，以重量計）中添加（濃色母料混合物）固體紅色濃縮物、藍色濃縮物和綠色濃縮物，以提供一種黑色油墨組合物，其中的炭黑未經(jīng)過氧化處理，濃色母料的重量達到75-90％。在制備中，（濃色母料混合物）紅色濃縮物、藍色濃縮物和綠色濃縮物的重量是炭黑油墨基料的10-25％。炭黑在室溫下為液體。按照本發(fā)明，組合物還包括水溶性樹脂，黑色油墨組合物是一種油爐炭黑。丙烯酸/堿性水漆20-60橙色20-30藍色10-25碳黑10-20聚乙烯蠟2-5異丙醇1-5硅氧烷消泡劑0.1-1.5丙烯酸/堿性水漆20-60紅色10-15黃色5-10品紅色5-10藍色10-20碳黑10-20聚乙烯蠟2-5異丙醇2-5硅氧烷消泡劑0.1-1.5在另一個優(yōu)選的實施方案中，黑色油墨組合物可制成柔性印刷油墨。在該方法中，碳黑油墨組合物中的炭黑顏料在室溫下是固體。印刷油墨中使用的炭黑通常須進行氧化處理，以改善與柔性印刷使用的樹脂的兼容性，其中，柔性印刷適用于各種材料，如紙和紙板，瓦楞紙板，聚乙烯，聚酯薄膜，聚丙烯，聚氯乙烯，聚苯乙烯，玻璃紙，壓敏涂覆薄膜，壓敏基材，透明紙，金屬化薄膜和紙，kimdura合成紙，乳膠飽和紙等按照本發(fā)明，黑色油墨組合物最適于燙印使用的后印和預(yù)印水基黑色油墨。本發(fā)明克服了金屬彩色燙印箔的缺點，使用普通炭黑油墨時，金屬彩色燙印箔將在20天內(nèi)失去光澤。按照本發(fā)明，使用黑色油墨組合物燙印時，使用用其他無碳油墨濃縮物的混合物（如，“橙加藍”，“藍加紅加黃”，“品紅，紅，黃，藍”）配制的無碳黑油墨或較少炭黑油墨，燙印箔不會失去光澤。為了提供用于燙印的最佳黑色油墨組合物，即在燙印時，不會失去金屬光澤，使用無碳黑油墨。另外，在本發(fā)明中，將最少炭黑油墨添加到彩色油墨濃縮物的混合物（在該優(yōu)選實施方案中，添加到混合物中的炭黑油墨比例不應(yīng)低于表面電阻計測得功率的7至10）。如果OPV（套印清漆）用于強化黑色組合物，黑版用OPV覆蓋，具有耐擦性或其它性能，如光澤，亞光，防滑等。一般來說，用分光計測量時，OPV將偏藍或偏紅色調(diào)，通過利用O??PV偏紅或藍色色調(diào)，黑色組合物可以在印刷時形成深藍或紅灰色/黑色，添加到黑版的OPV的第二層可增強偏藍或偏紅色調(diào)，最終形成黑色。這種配色方法可以通過分光計來執(zhí)行，以獲得LAB值。X-Rite顏色分光計測得的LAB值是，L值低于20，A值為0±1，B值為0±1。在優(yōu)選實施方案中，X-Rite分光計被設(shè)定在Dayling65@10度（從0/45測量）。按照本發(fā)明，關(guān)于測試黑色油墨組合物用途的方法，對黑色油墨組合物的各成分的手工澆鑄樣品施加燙印工藝，將其暴露于實驗室24小時，濕度為8％至90％，烤箱溫度為80℃，觀察印箔的任何變色。樣品應(yīng)在室溫下暴露的時間不少于一個月，以觀察印箔的任何變色。按照本發(fā)明，黑色油墨的配方符合許多生態(tài)友好或環(huán)保標準，如SONY綠色合作伙伴，包裝受限物質(zhì)清單PRSL，NPEO/OPEO，重金屬規(guī)定等，取決于配制黑色油墨的混合物使用的不同顏料、賦形劑和添加劑。按照本發(fā)明，碳黑油墨組合物也可用于除柔性印刷油墨以外的其他油墨以及其他涂料等。但應(yīng)注意的是，除了上面已經(jīng)提到的，上述實施方案可以有許多修改和變化，而且不會脫離本發(fā)明新穎且有利的特征。因此，我們計劃將所有這些修改和變化納入所附權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。權(quán)利要求書(按照條約第19條的修改)1.一種后印和預(yù)印黑色油墨組合物，其特征在于：通過在炭黑油墨（濃度10-25％，以重量計）中添加（濃色母料混合物）固體紅色濃縮物、藍色濃縮物和綠色濃縮物獲得，其中的炭黑未經(jīng)過氧化處理，濃色母料混合物的重量達到75-90％。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種后印和預(yù)印黑色油墨組合物，其特征在于：瓦楞紙板上的后印和預(yù)印黑色油墨組合物達到所需的黑度或稠度。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種后印和預(yù)印黑色油墨組合物還包含水溶性樹脂。4.一種柔性印刷油墨，其特征在于：通過在炭黑油墨（濃度10-25％，以重量計）中添加固體紅色濃縮物、藍色濃縮物和綠色濃縮物獲得，其中的炭黑未經(jīng)過氧化處理，濃色母料混合物的重量達到75-90％。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的柔性印刷油墨，其特征在于：黑色油墨適用于已進行柔性印刷的基材上的燙印箔。當前第1頁1 2 3