本發(fā)明屬于油墨領域，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：

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，與活性液體化學配方進行輻射化學反應，在常溫下迅速干燥固化的過程。

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)有科學技術的基礎上發(fā)展起來的一門新技術，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基材表面掃描從而實現(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)具有化學活性的液體配方，在基體表面實現(xiàn)快速反應的固化過程。紫外光固化和電子束固化技術不同于傳統(tǒng)技術（例如熱固化）的最大優(yōu)點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，快速實現(xiàn)涂層固化。其中電子束輻射則是由一批經(jīng)過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，粒子能量遠遠高于紫外光，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)化學反應，對物質(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脂（預聚物）和單體是類似的，因此其聚合過程和產(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)勢和市場需求。和光固化相比，電子束固化的優(yōu)點包括：

１）電子束固化因電子的能量很高，可直接使樹脂或單體等有機物解離，產(chǎn)生自由基和離子從而引發(fā)聚合反應，因此在電子束固化配方中不必使用光引發(fā)劑。這會帶來許多好處。首先，光引發(fā)劑在光固化時不能完全分解，而它們一般都是含有羰基的化合物，這對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，這對某此應用（例如生物、醫(yī)學、食品等）是至關重要的；最后，由于光引發(fā)劑價格一般都比較貴，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，對于油墨等著色物質(zhì)不存在像光固化那樣的光難以透過的問題，避免了在光固化中必須使用量大而價昂的光引發(fā)劑的缺點；

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，也可用于厚達數(shù)毫米甚至數(shù)厘米的復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，操作起來也比紫外線光固化油墨更為安全。

當然，作為一種發(fā)展中的新型固化技術，eb固化技術也存在著一些缺點。如近年來eb固化設備雖然在價格上有很大程度的降低，但是其設備一次性投入仍然較大；eb油墨的價格仍比普通油墨的價格高；為解決空氣中氧的抑制問題，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則成為脫墨難、妨礙回收的一個因素，因此在印品回收方面還必須做新的研究。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是在現(xiàn)有技術的基礎上，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)明的目的可以通過以下措施達到：

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上加入其他組分，例如潤濕劑、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，移入砂磨機中充分研磨即得。

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

其中高速分散時的溫度優(yōu)選為50～60℃。

本發(fā)明的eb油墨具有如下諸多優(yōu)點：

（1）不含揮發(fā)性物質(zhì)voc，沒有氣味或僅有很小的氣味，減少了對工人健康的危害，無環(huán)境污染；

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

（3）固化時間短，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，具有很強的光澤高和立體感；

（5）減少了印刷機的清洗時間，墨斗里的eb油墨即使存放一個晚上，也不會出現(xiàn)結(jié)皮、硬化現(xiàn)象，減少了浪費；

（6）固化時不會出現(xiàn)導致承印物變形的強熱量。

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間下形成強有力且相互交互的高分子立體聚合網(wǎng)絡，使得墨膜同時具有較高的硬度、附著力、耐化學性、耐摩擦性、耐熱性和耐蒸煮性能，同時油墨中無溶劑，無助劑殘留，無小分子光引發(fā)劑殘留，杜絕遷移危險。它可以滿足各種凹版印刷工藝的需求。

具體實施方式

以下結(jié)合實施例對本發(fā)明做進一步說明，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于以下各實施例。以下各例所涉及的砂磨機具有渦輪結(jié)構(gòu)，它包括氧化鋯研磨盤和氧化鋯間隔套，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，移入砂磨機中充分研磨即得。

實施例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，移入砂磨機中充分研磨即得。

實施例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，移入砂磨機中充分研磨即得。

對比例1

將實施例1中的線性低密度聚乙烯移除，其他組分和制備同實施例1。

對比例2

將實施例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施例1。

對比例3

將實施例1中的三縮丙二醇雙丙烯酸酯移除，其他組分和制備同實施例1。

測試例

將各實施例和對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。固化后墨膜各項性能測試結(jié)果如下：

1、附著力表示方法：1為最差，5為最優(yōu)，具體性能見下表。

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

3、耐堿性（5wt%naoh溶液浸泡200h），實施例1-3墨膜無異常，對比例1-3在24h內(nèi)有墨膜有異常。

4、鉛筆硬度，實施例1-3為2h-3h，對比例1-3為f。

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

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