一种包装纸箱印刷用环保型水性油墨及其制备方法与流程

[0001]
本发明涉及油墨技术领域，具体涉及一种包装纸箱印刷用环保型水性油墨及其制备方法。


背景技术：

[0002]
随着社会文化、科技、经济的发展，印刷工业正在以前所未有的速度发展，油墨是用于印刷的重要材料，它通过印刷或喷绘将图案、文字表现在承印物上，用于书刊、包装装潢、建筑装饰及电子线路板材等各种印刷。随着社会需求增大，油墨品种和产量也相应扩展和增长。油墨在印刷行业被大量使用，它主要是由树脂、颜料、溶剂、助剂等成分构成，目前印刷行业使用的油墨大部分是溶剂型的油墨，这类油墨会散发出对人体和环境都有危害的vocs，有些直接与人体接触的油墨可能会对身体造成危害，有些有害物质甚至会通过包装渗透到食品、药品等包装物里。油墨是印刷工业的最大污染源，每年由油墨造成的有机挥发物(voc)污染排放量很大，严重污染大气环境，直接危害人类健康。
[0003]
随着油墨技术不断向高科技化发展，人们环保意识的不断提高，开发环保型油墨是今后油墨发展必须首先考虑的问题。环保油墨，主要改变油墨成分，即采用环保型原材料配制新型油墨。目前，环保性油墨主要有水性墨，uv 墨、水性 uv 墨和一些醇溶性墨。其中水性油墨就是一种正在推广使用“绿色”印刷材料。水性油墨与溶剂油墨的最大区别，在于前者使用的溶剂是水，最大特点就是明显地减少了有机挥发物 (volatileorganiccompounds，简称 voc) 的排放量，防止大气污染，是世界公认的环保型印刷材料。
[0004]
水性油墨以水为主要溶剂，几乎无挥发性有机化合物(voc)排放，对大气无污染；水是最便宜的溶剂，故水性油墨的制造成本低于任何种类的印刷油墨，具有成本低廉的优势，水性油墨的制造环境安全，保障操作人员的身体健康，并可减少资源消耗(如石油)，降低环保成本，水性油墨印刷能够减少甚至杜绝印刷品中的有机残留物，保证了使用者的卫生安全。水性油墨目前最主要的应用领域是包装装潢印刷，其中瓦楞纸箱包装占有相当大的比重。瓦楞纸箱是一种比较理想的包装容器，它具有轻便、牢固、减振及适合机械化生产的特点，多年来一直使用于运输包装和销售包装。
[0005]
尽管目前市场上已开发出水性油墨，但往往功能单一，印刷适应性不佳。在包装纸箱印刷用环保型水性油墨方面目前还存在一些问题：如用于纸箱表面印刷的环保水性油墨，附着力小，耐水性差，墨膜不耐磨，瓦楞纸箱表面的印刷图案和/或文字在使用过程中容易模糊或掉落，影响美观和使用体验，甚至生产进程；瓦楞纸箱用水性油墨容易吸潮，吸潮后容易脱色，很多水性油墨印制的包装制品容易发霉，严重影响包装制品的外观，甚至对被包装物无法形成有效的保护。某些对卫生要求高的印刷用水墨对重金属例如 ：铅、砷等限制严格，也使得目前市场上很多水墨不能达标。


技术实现要素：

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本发明的目的在于提供一种包装纸箱印刷用环保型水性油墨及其制备方法，采用该方法制备得到的水性油墨安全环保、耐磨耐水性好，而且具有抗菌防霉，防脱色的特点，水性油墨中镉、铅、汞等重金属的含量均符合要求，可广泛适用于食品等外包装纸箱的印刷。
[0007]
为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：一种包装纸箱印刷用环保型水性油墨，包括以下重量份数的原料：水溶性丙烯酸树脂 70～80份；水 50～65份；水性颜料 30～40份；乙醇 2～4份；八角茴香油0.5～1份；5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮0.5～1份；ph值稳定剂 3～5份；分散剂0.3～0.5份；乳化硅油0.3～0.5份；羧甲基淀粉钠3～5份；纳米碳酸钙1～2份。
[0008]
上述的包装纸箱印刷用环保型水性油墨中，所述的分散剂为三乙基己基磷酸或聚氧乙烯乙二醇烷基酯。
[0009]
上述的包装纸箱印刷用环保型水性油墨中，所述的ph值稳定剂为ph值为8.5的三乙醇胺缓冲剂或二甲基乙酰胺缓冲剂。
[0010]
所述的包装纸箱印刷用环保型水性油墨，其制备方法包括如下步骤：（1）按重量份数取各原料备用，先将水加入反应釜中，控制反应釜的温度在80℃～90℃之间，然后在搅拌条件下慢慢依次加入水溶性丙烯酸树脂、乙醇以及乳化硅油，保温40～50分钟，混合搅拌均匀，形成底料；（2）将反应釜的温度降低至35℃～40℃，在步骤（1）的底料中加入ph稳定剂，将底料的ph值调节至8～8.5之间；（3）在底料中先加入分散剂，然后加入水性颜料、纳米碳酸钙以及羧甲基淀粉钠，于高速分散机中高速搅拌分散40～50min，然后用研磨机回流研磨 10～15 小时；(4) 按重量份数加入八角茴香油和5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮，继续研磨至所得浆料的粒径≤10μm后出料，即制得包装纸箱印刷用环保型水性油墨。
[0011]
本发明中所用的八角茴香油是经水蒸气蒸馏八角茴香（拉丁学名illicium verum）果实得到的，为无色或淡黄色的澄清液体，其含有挥发油、有机酸类、黄酮类、茴香醚、茴香醛等有效成分,具有抑菌作用，八角茴香油还具有较好杀虫活性和抗自由基氧化作用，对虫子有强烈的熏杀和触杀作用。八角茴香油具有较好的抑菌、抗菌作用，体外实验表明：醇提取物对革兰阳性细菌如金黄色葡萄球菌、肺炎球菌、白喉杆菌等有抑菌作用；对革兰阴性细菌如枯草杆菌、大肠杆菌、霍乱弧菌及伤寒杆菌、副伤寒杆菌、痢疾杆菌等亦有抑菌作用,对真菌的抑菌作用大於1%的苯甲酸及水杨酸。
[0012]
本发明所用的5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮是一种高活性的杀菌剂，对许多微生物的最低抑制浓度都在10mg/l以下，对细菌、霉菌、酵母菌、藻类都有极强的杀灭和抑制作用，且低浓度就有效。该品安全性好，毒性分级属低毒，可生物降解，无致畸致突变反应，在酸性和氧化性环境下比较稳定；采用5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮作为原料之一进行制备水性油墨中能防止油墨的腐败变质,还能提高水性油墨的防霉抗菌性能，提高抵御霉菌侵袭的能力，进而提高水性油墨印制的包装纸箱制品的防霉能力。
[0013]
本发明所用到的羧甲基淀粉钠(cms)是一种用羧甲基醚化的变性淀粉 ，是一种阴离子淀粉醚，无味、无毒、不易霉变，溶于水形成胶体状溶液，对光、热稳定。性能优于羧甲基
纤维素 (cmc)，为取代cmc的最佳产品。cms的水溶液稳定且性能优良，具有粘结、增稠、保水、乳化、悬浮、分散等功能。cms的原料为淀粉，来源广，价格低。印染用cms作为染料、印染助剂的载体糊料，具有相容性和稳定性好的优点。用cms配制的染色浆料的渗透性也很好，尤其是需要深且透的织物的拷花，可迅速的按版型来印刷图案，并可显著提高印花的鲜艳度。另外cms冷水即可溶解，使用方便。
[0014]
本发明的有益效果为：1、本发明制备的包装纸箱印刷用环保型水性油墨，采用水作为溶剂，不含苯、酮类溶剂，其它原料也是对人体和环境无毒或者低毒的成分，大大降低了油墨本身的有害成分，无挥发性有机化合物(voc)排放，对环境无污染，对人体健康不会造成威胁，本发明制备得到的水性油墨中镉、铅、汞等重金属的含量符合要求，用于包装纸箱的印刷具有无毒无害、环保的优点，不仅安全环保而且制造成本低，可广泛适用于食品等外包装纸箱的印刷。
[0015]
2、采用本发明方法制备得到的水性油墨附着力好，能快速的附着在包装纸箱的表面，且印刷适应性好，很快干透，采用该水性油墨印制的文字或图案光洁、色彩明亮。本发明方法制备得到的环保型水性油墨用于包装纸箱的印刷中具有耐磨耐水性好，防脱色的特点，用于印刷纸箱表面的图案和/或文字不易模糊、掉落或变色，产品品质稳定，且具有抗菌防霉的作用，采用该制得的水性油墨印制的包装纸箱不容易发霉。
具体实施方式
[0016]
实施例1一种包装纸箱印刷用环保型水性油墨，包括以下重量份数的原料：水溶性丙烯酸树脂70份；水 50份；水性颜料 30份；乙醇 2份；八角茴香油0.5份；5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮 0.5份；ph值为8.5的三乙醇胺缓冲剂 3份；分散剂三乙基己基磷酸0.3份； 乳化硅油0.3份；羧甲基淀粉钠3份；纳米碳酸钙1份；所述的包装纸箱印刷用环保型水性油墨，其制备方法包括如下步骤：（1）按重量份数取各原料备用，先将水加入反应釜中，控制反应釜的温度在80℃，然后在搅拌条件下慢慢依次加入水溶性丙烯酸树脂、乙醇以及乳化硅油，保温50分钟，混合搅拌均匀，形成底料；（2）将反应釜的温度降低至35℃～40℃，在步骤（1）的底料中加入ph值为8.5的三乙醇胺缓冲剂，将底料的ph值调节至8～8.5之间；（3）在底料中先加入分散剂三乙基己基磷酸，然后加入水性颜料、纳米碳酸钙以及羧甲基淀粉钠，于高速分散机中高速搅拌分散40min，然后用研磨机回流研磨15 小时；(4) 按重量份数加入八角茴香油和5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮，继续研磨至所得浆料的粒径≤10μm后出料，即制得包装纸箱印刷用环保型水性油墨。
[0017]
实施例2一种包装纸箱印刷用环保型水性油墨，包括以下重量份数的原料：水溶性丙烯酸树脂75份；水 60份；水性颜料 35份；乙醇 3份；八角茴香油0.7份；5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮0.8份； ph值为8.5的二甲基乙酰胺缓冲剂4份；分散剂聚氧乙烯乙二醇烷基酯0.4份； 乳化硅油0.4份；羧甲基淀粉钠4份；纳米碳酸钙1.2份；所述的包装纸箱印刷用环保型水性油墨，其制备方法包括如下步骤：
（1）按重量份数取各原料备用，先将水加入反应釜中，控制反应釜的温度在85℃，然后在搅拌条件下慢慢依次加入水溶性丙烯酸树脂、乙醇以及乳化硅油，保温45分钟，混合搅拌均匀，形成底料；（2）将反应釜的温度降低至35℃～40℃，在步骤（1）的底料中加入ph值为8.5的二甲基乙酰胺缓冲剂，将底料的ph值调节至8～8.5之间；（3）在底料中先加入分散剂聚氧乙烯乙二醇烷基酯，然后加入水性颜料、纳米碳酸钙以及羧甲基淀粉钠，于高速分散机中高速搅拌分散45min，然后用研磨机回流研磨 13 小时；(4) 按重量份数加入八角茴香油和5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮，继续研磨至所得浆料的粒径≤10μm后出料，即制得包装纸箱印刷用环保型水性油墨。
[0018]
实施例3一种包装纸箱印刷用环保型水性油墨，包括以下重量份数的原料：水溶性丙烯酸树脂 76份；水 61份；水性颜料 36份；乙醇 3.5份；八角茴香油0.8份；5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮0.7份；ph值为8.5的三乙醇胺缓冲剂 4.5份；分散剂三乙基己基磷酸0.45份； 乳化硅油0.45份；羧甲基淀粉钠4.5份；纳米碳酸钙1.5份；所述的包装纸箱印刷用环保型水性油墨，其制备方法包括如下步骤：（1）按重量份数取各原料备用，先将水加入反应釜中，控制反应釜的温度在80℃～90℃之间，然后在搅拌条件下慢慢依次加入水溶性丙烯酸树脂、乙醇以及乳化硅油，保温45分钟，混合搅拌均匀，形成底料；（2）将反应釜的温度降低至35℃～40℃，在步骤（1）的底料中加入ph值为8.5的三乙醇胺缓冲剂，将底料的ph值调节至8～8.5之间；（3）在底料中先加入分散剂三乙基己基磷酸，然后加入水性颜料、纳米碳酸钙以及羧甲基淀粉钠，于高速分散机中高速搅拌分散46min，然后用研磨机回流研磨 12 小时；(4) 按重量份数加入八角茴香油和5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮，继续研磨至所得浆料的粒径≤10μm后出料，即制得包装纸箱印刷用环保型水性油墨。
[0019]
实施例4一种包装纸箱印刷用环保型水性油墨，包括以下重量份数的原料：水溶性丙烯酸树脂80份；水65份；水性颜料40份；乙醇4份；八角茴香油1份；5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮1份；ph值为8.5的二甲基乙酰胺缓冲剂5份；分散剂聚氧乙烯乙二醇烷基酯0.5份；乳化硅油0.5份；羧甲基淀粉钠5份；纳米碳酸钙2份；所述的包装纸箱印刷用环保型水性油墨，其制备方法包括如下步骤：（1）按重量份数取各原料备用，先将水加入反应釜中，控制反应釜的温度在90℃，然后在搅拌条件下慢慢依次加入水溶性丙烯酸树脂、乙醇以及乳化硅油，保温40分钟，混合搅拌均匀，形成底料；（2）将反应釜的温度降低至35℃～40℃，在步骤（1）的底料中加入ph值为8.5的二甲基乙酰胺缓冲剂，将底料的ph值调节至8～8.5之间；（3）在底料中先加入分散剂聚氧乙烯乙二醇烷基酯，然后加入水性颜料、纳米碳酸钙以及羧甲基淀粉钠，于高速分散机中高速搅拌分散50min，然后用研磨机回流研磨 10 小时；(4) 按重量份数加入八角茴香油和5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮，继续研磨至所得浆料的粒径≤10μm后出料，即制得包装纸箱印刷用环保型水性油墨。
[0020]
质量检测一、将本发明实施例2制备得到的包装纸箱印刷用环保型水性油墨进行质量检测，并对水性油墨进行大肠杆菌抑菌性能测定，其中抗菌效果检测方法为：将涂布有实施例 2制备的水性油墨的纸片裁剪成直径 8mm 的圆形纸片，将其紧贴于表面涂有细菌表面皿上；将表面皿放置在 30℃的恒温环境中，24 小时以后，测量其产生的抑菌圈的直径。检测结果如表1所示：上述可见，本发明制备得到的包装纸箱印刷用环保型水性油墨具有良好的着色力和耐水耐划伤性能，粘度适中，贮存稳定性良好，而且具有优良的抑菌性能。
[0021]
二、对本发明实施例2制备得到的包装纸箱印刷用环保型水性油墨进行重金属如镉、铅、汞等进行检测，测试方法:参考iec 62321-4:2013+a1:2017, iec 62321-5:2013, iec 62321-7-2:2017, iec 62321-6:2015和 iec 62321-8:2017, 采用 icp-oes, uv-vis 和 gc-ms 进行分析。
[0022]
基于所送样品进行的测试，结果表明，镉、铅、汞、六价铬、多溴联苯(pbbs)、多溴二苯醚(pbdes)、邻苯二甲酸酯（如邻苯二甲酸二丁酯 (dbp)、邻苯二甲酸丁苄酯(bbp)、邻苯二甲酸二(2-乙基已基)酯(dehp)和邻苯二甲酸二异丁酯(dibp)）的测试结果符合欧盟rohs指令2011/65/eu附录ii的修正指令(eu) 2015/863的限值要求。可见本发明制备得到的包装纸箱印刷用环保型水性油墨用于包装纸箱的印刷具有无毒无害、环保的优点，安全环保，
可广泛适用于食品等外包装纸箱的印刷。

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