生物可降解胶印油墨制造技术

本发明专利技术涉及一种胶印水基油墨，其中生物可降解的聚合物如聚羟基链烷酸酯（ＰＨＡ），代替了常规的或生物难降解或不可降解的有机聚合树脂。ＰＨＡ以水中的胶乳悬浮液而使用，因此，本发明专利技术涉及一种新的颜料／胶乳混合物。胶乳形式的ＰＨＡ是一种流体载体，其中加入了所有用来制备胶印油墨的其他必需成分，即颜料、蜡和／或粘合剂，以及如有必要，溶剂。ＰＨＡｓ是该胶印水基油墨的生物降解性的主要原因。本发明专利技术也涉及一种生产胶印水基组合物的方法，该组合物具有增强的生物降解性能。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
生物可降解胶印油墨
本专利技术涉及油墨，具体涉及胶印水基油墨，其组合物具有改善的生物降解性能。
技术介绍
用于胶印印刷方法或凸版印刷印刷机的油墨必须粘附于墨道(inktrain)中的任何墨辊上，润湿印刷墨辊，然后必须容易地和均匀地转移到印刷基材上，从而向该处形成永久结合。凸版印刷系统具有一系列的墨辊来获得和形成均匀的油墨薄膜，通过这些墨辊将该油墨薄膜转移到载有活字的滚筒上。凸版印刷使用凸起的活字，凸起的活字被安装在圆柱形加压墨辊上。反过来，墨辊在形成字符的凸起部分被油墨涂覆，并相对于待印刷的纸张或其他基材旋转。胶印印刷机使用网纹计量墨辊，并结合成形辊(form rollers)或刮墨刀，来限定均匀的油墨层，然后该油墨层被转移到印刷滚筒。如今，用于报纸印刷的胶印印刷机和凸版印刷机使用了由光敏聚合物材料制成的活字，其可从光图像中直接形成。恰当显影的聚合物滚筒呈现出凸起的区域，该区域复制所要印刷的图像。该板安装在圆柱形墨辊上，所述墨辊相对于油墨滚筒旋转，从而其凸起的区域被涂覆。这些区域相对于基材(通常是纸)旋转，所述基材由硬化橡胶辊作后衬。凸版印刷和胶印印刷系统可用基于溶剂或基于水的油墨系统。在任一情况下，当前的实践包括在粘合剂树脂的存在下，将溶剂或水混合，所述粘合剂树脂如硝化纤维素、马来酸酐、丙烯酸共聚物或各种淀粉衍生物。通过印刷墨辊将颜料涂布到纸上，粘合剂将颜料微粒保持在恰当位置上。在某些情况下，颜料是直接悬浮于高沸点脂肪族烃溶液中的炭黑。这种油墨没有粘合剂，取而代之的是通过油墨渗透入纸中而固定于纸上，从而在-->纸的表面上形成高度变黑的炭黑和油层。这些油基系统具有一些缺点，包括由于印迹没有与纸化学结合因而在处理时很容易弄脏。此外，油墨倾向于沾污系统中的各种导向辊并产生背景。水基胶印油墨组合物通常包含：颜料、聚合物树脂、粘合剂或蜡、有机溶剂和水。根据原材料的特性、所需质量以及由众多生产商提供的不同性能，这些组合物进行改变。近些年的趋势导致了挥发性有机溶剂含量的下降，从而来限制其对环境的影响。现在，水基胶印油墨通常包含5至20％的有机溶剂。虽然它们是有害的，但是，由于当将它们涂布于表面(纸、纸板、塑料等)上时，有助于减少油墨的干燥时间，因而它们并不容易被根除。只有极少数具体努力专注于改善胶印油墨的环境方面。因此，它们仍然由生物难降解或生物不可降解的颜料和聚合物树脂所组成，它们在脱墨处理得到的处理后墨泥中积累，或者在其中处理成品时埋于土壤中。生物可降解颜料已经存在，但它们没有提供比合成颜料更佳的性能。常规胶印油墨组合物通常由基于丙烯酸、甲基丙烯酸、环氧或苯乙烯基聚合物树脂制成。实际上，丙烯酸和环氧树脂占胶印油墨组合物的90％。美国专利No.5,004,664描述了一种调色剂组合物，其包含半晶质的聚酯树脂微粒、聚羟基链烷酸酯及其共聚物和颜料微粒。该申请仅适合于静电印刷。美国专利No.5,114,479描述了一种强化胶乳悬浮液的用途，其作为一种载体，用来制备用于凹版和胶印油墨的染料/胶乳混合物，所述油墨可用于新闻纸和波纹应用。它们使用基于丙烯酸和甲基丙烯酸的水溶性聚合物。在美国专利No.5,120,360中，Tajiri等报道了含微胶囊的油墨在胶印印刷领域中的用途。作者描述了油墨的胶囊化会确保更佳的粘附和流动性。用于微胶囊化的树脂由分子量为3,000至50,000g/mol的甲基丙烯酸酯或丙烯酸酯组成。在美国专利No.5,830,927中，Vanderhoff和Huwart报道了一种油墨组合物，其不含挥发性的有机溶剂而含有水溶性的聚合物，比如是聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇等。在日本专利No.8092518中，Takashi等报道了一种基于聚乳酸的生-->物可降解油墨组合物，其没有使用任何有机含卤溶剂。上述专利和出版物是现有技术的代表，在它们的基础上，生产出具有增强的环境性能的胶印水基油墨组合物，这样的改进仍然有广阔的空间。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种胶印油墨组合物，其包含生物可降解聚合物、粘合剂和溶剂。本专利技术的另一个目的是提供一种制备具有上述组成的油墨的方法。该胶印油墨组合物可进一步包含染料或颜料，其浓度为约1至40％(w/w)或者是在基材上产生可见印痕的有效量。本专利技术的另一方面，所述聚合物可以使合成的或天然的聚合物，并可选自：聚羟基链烷酸酯(PHA)、聚乳酸(PLA)、聚(乳酸-共-羟基乙酸)(PLGA)、聚羟基乙酸(polyglycolic acid)(PGA)、聚己酸内酯(PCL)、聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、源于己二酸或氨基己酸的聚合物、聚(琥铂酸亚丁酯)、或者其衍生物或混合物。粘合剂可以是生物可降解的两性化合物，溶剂可含有水货有机溶剂，如乙醇。优选生物可降解聚合物的浓度是约20至80％(w/v)，优选粘合剂的浓度是约0至20％(w/v)，优选溶剂的浓度是约1至25％。染料可以是水溶性染料、碱性或酸性染料。本专利技术也涉及一种制备胶印水基油墨组合物的方法，所述组合物包括生物可降解树脂，比PHAs。本专利技术的另一个目的是通过使用生物可降解化合物来提高胶印水基油墨组合物的生物降解性能。出于本专利技术的目的，下面定义下述术语。本文中使用的术语“生物聚合物”是指从天然或可再生来源中获得的聚合物，在所述来源中合成的方式是自然发生的，比如在植物或微生物中。根据这个定义，PHAs是良好的实例。本文中使用的术语“聚合物”是指通过化学反应合成或者从石油来源获得的高分子，即使一种成分(单体、前体等)从天然或可再生来源中获得。-->根据本专利技术，聚乳酸(PLA)、聚羟基乙酸(PGA)、聚(乳酸-共-羟基乙酸)(PLGA)、聚乙烯醇(PVA)和聚己酸内酯(PCL)都认为是聚合物。本文中使用的术语“粘合剂”是指兼具疏水性和亲水性的两性化学化合物。由于这种特殊结构，粘合剂能与聚合物颗粒相联，聚合物颗粒如PHA和PLA，或者其他疏水不溶性化合物如颜料。本文中使用的术语“颜料”是指基于无机或有机微粒的着色剂，所述微粒不溶于水或溶剂。通常它们在水中形成乳液或悬浮液。本文中使用的术语“染料”是指来自天然或合成起源的着色剂，其能溶解于水或溶剂中。本文中使用的术语“生物可降解”是指聚合物或生物聚合物的性能，当其经历化学或酶促水解时，能导致它们分子量的下降，如它们崩解为较小的对环境无害的亚单元。此外，这些较小的亚单元能被微生物所吸收并用作能源，如对于PHAs而言。因此，在它们的生命周期的最后，PHAs被转变成了水和二氧化碳。本文中使用的术语“生物可降解”也是指除聚合物或生物聚合物外的化学个体的性能，这些化学个体能在细菌的代谢过程中被细菌所吸收。本文中使用的术语“颗粒”或“微粒”是指球状外形的聚合物部分，其微粒大小分布为0.01至10μm，优选为0.1至5μm。本文中使用的术语“颗粒”或“微粒”也指颜料，其微粒大小分布为0.01至20μm，优选为0.1至10μm。本文中使用的术语“胶乳”是指水介质中的PHA颗粒和/或微粒的悬浮液。PHA颗粒可以是天然态或重悬浮在水中。将天然PHA限定为由细菌发酵所产生的PHA颗粒，其没有沉淀过，因而它的结晶度与其在细胞中相接近或略高，也就是说本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种胶印油墨，其包含在基材上产生可见印痕的有效量的生物可降解聚合物、粘合剂、溶剂和染料或者颜料。

【技术特征摘要】
US 2002-1-24 60/350,3471.一种胶印油墨，其包含在基材上产生可见印痕的有效量的生物可降解聚合物、粘合剂、溶剂和染料或者颜料。2.根据权利要求1所述的胶印油墨，其中所述生物可降解聚合物包含合成或天然的聚合物。3.根据权利要求1所述的胶印油墨，其中所述生物可降解聚合物选自：聚羟基链烷酸酯(PHA)、聚乳酸(PLA)、聚(乳酸-共-羟基乙酸)(PLGA)、聚羟基乙酸(PGA)、聚己酸内酯(PCL)、聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、源于己二酸或氨基己酸的聚合物、聚(琥铂酸亚丁酯)、或者其衍生物或混合物。4.根据权利要求1所述的胶印油墨，其中所述粘合剂是生物可降解两性化合物。5.根据权利要求1所述的胶印油墨，其中所述染料或颜料是生物可降解的。6.根据权利要求1所述的胶印油墨，其中所述溶剂是水或者有机溶剂。7.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：劳伦特马萨罗，帕特里克拉普安特，让夏尔雅克加耶，
申请(专利权)人：生物材料公司，
类型：发明
国别省市：CA[加拿大]