[发明专利]具有可再生材料的水基油墨

说明书

本文描述水基清漆和油墨，包含在水分散体中的高可再生碳含量聚酰胺和水不溶性颗粒材料。油墨和清漆具有稳定的粘度，也就是说，它们是在延长时间期限内显示很小至没有粘度变化的清漆和油墨。另外，油墨和清漆在延长时间期限内显示很小至没有沉降不溶性颗粒材料。水基清漆包括水性聚酰胺树脂分散体和选自水不溶性颗粒材料的添加剂，并且聚酰胺树脂的可再生碳含量≥50wt％。

本申请要求于2018年3月27日提交的美国临时专利申请序列号62/648,425的优先权，其全部内容出于所有目的并入本文作为参考。

背景技术

水基油墨通常包含不溶于水的材料，例如颗粒状材料。随着时间的流逝，水不溶性材料可能会从油墨中沉降出来，从而在容器底部形成沉降。沉降可发生在制造和印刷之间。可易于沉降的水不溶性颗粒材料包括高分子量的多糖(例如淀粉、改性淀粉、改性多糖，它们在25℃时不溶于水的比例大于10％和/或超过水的密度)、颜料和填充剂(例如碳酸钙)。

为了限制这种颗粒成分的沉降量，油墨组合物中已包含水基聚氨酯。除了淀粉和其他多元醇外，颜料和填料(如碳酸钙)也易于沉降。除聚氨酯外，水溶性聚酰胺还用作防沉降剂。

尽管水基油墨配方中使用了水溶性聚酰胺，但它们具有很高的酸值(≥100mgKOH/g。水溶性聚酰胺的高酸含量降低可与分子间氢键合的R-N-H含量，因此这些试剂在防止沉降方面不那么有效。另一方面，溶剂基聚酰胺通常具有低酸值(≤10mgKOH/g)。

由于包含聚氨酯而产生的缺点是最终粘度延迟，这妨碍了最佳的色彩匹配和生产粘度报告。当粘度增加到28/秒时，例如使用#2Signature Zahn杯测量的粘度为20/秒的油墨将具有与相同油墨不同的颜色。水性聚氨酯作为防沉降剂表现良好。然而，聚氨酯粘度增加发生在水基乳液中，该乳液包含结构类似于纱线球的高分子量乳液聚合物。如果乳液保持致密，则保持粘度。但是，水基聚氨酯结构是可移动的，并且高分子量的纱状结构可以在水基乳液中解缠，从而渗透到内层。然后，聚合物变成长的膨胀绳，从而使更多(粘度增加)可能的相互作用成为可能。相反，水不溶性水性分散体聚酰胺是不挠性和致密的，并且没有被渗透和散开的能力。

与现有技术中用作油墨成分的聚氨酯和其他丙烯酸类聚合物材料有关的另一个缺点是，它们是由化石燃料供应制成的，这消耗了地球的自然资源并污染了环境，并导致温室气体排放量增加。

近年来，油墨和涂料配方设计师以及使用油墨和涂料产品的行业一直在朝着环保的方向发展，以应对温室气体排放，并在可能的情况下避免使用一次性碳产品填充垃圾填埋场。油墨和涂料产品中使用的许多成分都是碳基的。一种更环保的方法是有利的，其中将由可再生碳源生产的有机成分包含在油墨和涂料产品中。

在水性印刷油墨行业中，长期以来一直需要高生物可再生含量(BRC)的替代品(化石衍生的丙烯酸树脂)。高生物可再生含量的材料在干燥和固化的薄膜中包含的可再生碳含量≥50wt％。优选地，BRC≥75wt％。

发明内容

本文描述水基清漆和油墨，包含在水分散体中的高可再生碳含量聚酰胺和水不溶性颗粒材料。油墨和清漆具有稳定的粘度，也就是说，它们是在延长时间期限内显示很小至没有粘度变化的清漆和油墨。另外，油墨和清漆在延长时间期限内显示很小至没有沉降不溶性颗粒材料。

水基清漆包含水性聚酰胺树脂分散体和选自水不溶性颗粒材料的添加剂，其中聚酰胺树脂的可再生碳含量≥50wt％，并且油墨显示出水不溶性颗粒材料的较小沉降或可接受的沉降。可以通过进一步包含着色剂(例如颜料)由清漆制备油墨。颜料可以是水不溶性颗粒材料。

在一方面，根据本文所述的沉降测试确定较小沉降或可接受的沉降。

在另外方面，水基油墨和清漆还包含丙烯酸酯聚合物。

在另外方面，水基油墨和清漆中包含的水性聚酰胺树脂分散体的聚酰胺树脂可溶于醇或醇与烃的共溶剂混合物，例如50重量％至90重量％的醇和10重量％至50重量％的共溶剂混合物。