CN105331233A - 用于油墨驻留直镀啤酒标的水性环保涂料及其制备方法 - Google Patents

用于油墨驻留直镀啤酒标的水性环保涂料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种用于油墨驻留直镀啤酒标的水性环保涂料及其制备方法,包括底涂组分和面涂组分,其中,所述底涂组分包括如下原料:丙烯酸酯类单体;功能单体;阴离子乳化剂;非离子乳化剂;引发剂;去离子水。本发明具有如下的有益效果:1、本水性丙烯酸涂料可在室温条件下涂布、施工方便;2、本涂料不需要添加任何成膜助剂或助溶剂;3、以水性丙烯酸酯乳液为主要成膜物质,基本不含有机溶剂,挥发性有机物(VOCs)含量极低,气味极低;4、本涂料成膜性好、镀铝亮度高、优异的油墨驻留及流平效果。

Description

用于油墨驻留直镀啤酒标的水性环保涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种用于油墨驻留直镀啤酒标的水性环保涂料及其制备方法,属于水性涂料技术领域。
背景技术
随着国际市场对环境的高度重视,标签、包装行业开始提高对国内市场环保标签性能的要求,随着啤酒品种的不断增加和消费市场的扩展,啤酒的包装也不断翻新,目前回收玻璃瓶过程中,酒瓶需要浸泡在碱液中脱标,标签随瓶身整个浸泡在碱水中,啤酒标表面的油墨层能附着在底纸上不脱落或脱落到碱缸中,为了不污染碱水并且循环利用要求标签上油墨不可掉色或者95%以上留在标签纸上。标签纸的加工步骤依次为底涂、镀铝、面涂、刮墨。有机涂层作为底涂与面涂部分,需要使油墨能在碱水中在规定的洗标时间内与涂料很好的附着力而不脱落、不褪色,而金属铝层被碱水洗掉被降解。
目前国内用油墨驻留直镀啤酒标的涂料为溶剂型涂料,由于其耐碱性强导致在脱标过程中铝层不易被洗掉,而且溶剂一般为挥发有机化合物,破坏大气环境并对人的健康和安全产生危害。
发明内容
针对现有技术中的缺陷,本发明的目的是提供一种用于油墨驻留直镀啤酒标的水性环保涂料及其制备方法。
本发明是通过以下技术方案实现的:
本发明提供一种用于油墨驻留直镀啤酒标的水性环保涂料,包括底涂组分和面涂组分,其中,所述底涂组分包括按重量百分数计的如下原料:
若不选择此阴离子乳化剂,乳液的合成稳定就会变差;且其用量要控制在5~10%,若低于此用量,乳液合成稳定就会变差、容易凝胶;若高于此用量,乳液合成的粒径就会变小,乳液粘稠。
若不选择此非离子乳化剂,乳液的耐醇稀会变差,且其用量要控制在0.1~0.3%,若低于此用量,乳液的耐醇稀很差;若高于此用量,乳液的油墨驻留会下降。
若不选择功能单体,会导致碱液很快渗透,铝层很快被洗掉,导致油墨驻留时间变短。且其用量要控制在4~10%,若高于这个范围,会导致碱液渗透很慢,铝层洗不掉;若低于这个范围,碱液被快速洗掉,其底涂与面涂之间的磺酸基团、羧酸基团的H键减少,附着力下降,导致油墨驻留下降。
作为优选方案,所述丙烯酸酯类单体选自甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸-2-乙基已酯的一种或多种。
作为优选方案,所述功能单体选自丙烯酸、甲基丙烯酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸中的一种或几种。
作为优选方案,所述阴离子乳化剂选自十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、硬脂酸钠盐、十二烷基苯磺酸钙盐、烷基酚聚氧乙烯醚磷酸酯、改性月桂醇基硫酸钠的一种或几种。
作为优选方案,所述非离子乳化剂选自NP-10、S-20、T-20的一种或几种。
作为优选方案,所述引发剂为异丙苯过氧化氢、二叔丁基过氧化物、二叔戊基过氧化物、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化苯甲酰、偶氮二异丁腈、过氧化二碳酸二(4-叔-丁基环己酯)、过硫酸钾、过硫酸铵、过硫酸钠中的一种或几种。
一种如前述的用于油墨驻留直镀啤酒标的水性环保涂料的制备方法,其中,所述底涂组分的制备方法包括如下步骤:
将部分阴离子乳化剂与部分去离子水投入反应釜,开启搅拌,升温至80℃;
将剩余阴离子乳化剂与剩余去离子水投入预乳化釜中,开启搅拌,高速分散,5min,将丙烯酸酯类单体、功能单体、引发剂混合液缓慢加入预乳化釜中,乳化30min,制备预乳化液,取10g作为预乳化液种子;
称取引发剂过硫酸钾与去离子水,取出1/10作为引发剂种子,剩余加入预乳化液中,混合搅拌;
待反应釜80℃时,加入引发剂种子,5min加入预乳化液种子,保温30min,乳液变蓝,开始滴加剩余预乳化液,约3h滴加完毕,保温1h,降温至40℃加入乳化剂NP-10,搅拌10min,用氨水调节PH为7,出料。
作为优选方案,所述部分十二烷基硫酸钠的重量为十二烷基硫酸钠总量的50%,所述部分去离子水的重量为去离子水总量的50%。
与现有技术相比,使用去离子水作为溶剂,能够降低能耗、节约成本,本发明设计不同丙烯酸树脂单体的配比,控制丙烯酸树脂的玻璃化温度使其能够在120℃条件下耐温。
使用少量的丙烯酸功能单体使其具有油墨驻留性能,AMPS这种具有磺酸基团的水性丙烯酸单体,利用其亲水性使碱液渗透进铝层,而AMPS本身含有较大的阻隔基团,在配方设计时,控制其用量而使其具有我们想要的渗透速率;并且由于其特有的磺酸基团,在铝层被碱洗掉时,底涂组分与面涂组分通过磺酸基团、羧基通过H键连接,形成分子间作用力,提供两者之间的附着力,利用这一性能达到油墨驻留效果。
因此,本发明具有如下的有益效果:
1、本水性丙烯酸涂料可在室温条件下涂布、施工方便;
2、本涂料不需要添加任何成膜助剂或助溶剂;
3、以水性丙烯酸酯乳液为主要成膜物质,基本不含有机溶剂,挥发性有机物(VOCs)含量极低,气味极低;
4、本涂料成膜性好、镀铝亮度高、优异的油墨驻留及流平效果。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明,但不以任何形式限制本发明。应当指出的是,对本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例1
本实施例丙烯酸乳液采用以下组分及含量的原料进行制备:
上述水性丙烯酸乳液按一下工艺步骤制备:
(1)采用预乳化半连续种子乳液聚合法:
1,将预乳化釜冲洗干净后,打开搅拌在800rpm使部分预乳化液、去离子水B组分搅拌分散均匀。
2,然后加入配方量的单体C组分快速搅拌进行预乳化,备用。之后保持转速250rpm,取出10g作为种子,加入引发剂D组分。
3,反应釜中加入去离子水和剩余乳化剂A组分搅拌并加热升温至80℃,底料中加入引发剂E进行引发,保温5min,加入种子乳液10g保温30min,当反应釜出现蓝光之后,引发结束。
4,保温30min后开始滴加预乳化液和引发剂,滴加时间控制在2.5-3h,再保温1h进行残余单体后消除处理,降温至40℃加入乳化剂F,搅拌20min,最后加入中和剂G调节PH=7过滤出料。
性能评价:
固含 35.4%
外观 微黄透
耐温 OK
镀铝亮度 镀铝亮、350-380埃
油墨驻留 90%
表面流平 OK
实施例2
本实施例丙烯酸乳液采用以下组分及含量的原料进行制备:
上述水性丙烯酸乳液按一下工艺步骤制备:
(1)采用预乳化半连续种子乳液聚合法:
1,将预乳化釜冲洗干净后,打开搅拌在800rpm使部分预乳化液、去离子水B组分搅拌分散均匀。
2,然后加入配方量的单体C组分快速搅拌进行预乳化,备用。之后保持转速250rpm,取出10g作为种子,加入引发剂D组分。
3,反应釜中加入去离子水和剩余乳化剂A组分搅拌并加热升温至80℃,底料中加入引发剂E进行引发,保温5min,加入种子乳液10g保温30min,当反应釜出现蓝光之后,引发结束。
4,保温30min后开始滴加预乳化液和引发剂,滴加时间控制在2.5-3h,再保温1h进行残余单体后消除处理,降温至40℃加入乳化剂F,搅拌20min,最后加入中和剂G调节PH=7过滤出料。
性能评价:
固含 35.4%
出料时粘度 29mpa.s
外观 微白、微透
耐温 OK
镀铝亮度 镀铝亮、480埃左右
油墨驻留 95%
表面流平 OK
实施例3
本实施例丙烯酸乳液采用以下组分及含量的原料进行制备:
上述水性丙烯酸乳液按一下工艺步骤制备:
(1)采用预乳化半连续种子乳液聚合法:
1,将预乳化釜冲洗干净后,打开搅拌在800rpm使部分预乳化液、去离子水B组分搅拌分散均匀。
2,然后加入配方量的单体C组分快速搅拌进行预乳化,备用。之后保持转速250rpm,取出10g作为种子,加入引发剂D组分。
3,反应釜中加入去离子水和剩余乳化剂A组分搅拌并加热升温至80℃,底料中加入引发剂E进行引发,保温5min,加入种子乳液10g保温30min,当反应釜出现蓝光之后,引发结束。
4,保温30min后开始滴加预乳化液和引发剂,滴加时间控制在2.5-3h,再保温1h进行残余单体后消除处理,降温至40℃加入乳化剂F,搅拌20min,最后加入中和剂G调节PH=7过滤出料。
性能评价:
固含 40%
出料时粘度 60mpa.s
外观 微白。微透
耐温
镀铝亮度 镀铝亮、300埃左右
油墨驻留 97%
表面流平 OK
实施例4
本实施例丙烯酸乳液采用以下组分及含量的原料进行制备:
上述水性丙烯酸乳液按一下工艺步骤制备:
(1)采用预乳化半连续种子乳液聚合法:
1,将预乳化釜冲洗干净后,打开搅拌在800rpm使部分预乳化液、去离子水B组分搅拌分散均匀。
2,然后加入配方量的单体C组分快速搅拌进行预乳化,备用。之后保持转速250rpm,取出10g作为种子,加入引发剂D组分。
3,反应釜中加入去离子水和剩余乳化剂A组分搅拌并加热升温至80℃,底料中加入引发剂E进行引发,保温5min,加入种子乳液10g保温30min,当反应釜出现蓝光之后,引发结束。
4,保温30min后开始滴加预乳化液和引发剂,滴加时间控制在2.5-3h,再保温1h进行残余单体后消除处理,降温至40℃加入乳化剂F,搅拌20min,最后加入中和剂G调节PH=7过滤出料。
性能评价:
固含 35.4%
出料时粘度 31mpa.s
外观 微黄。微透
耐温 OK
镀铝亮度 镀铝亮、340-350埃左右
油墨驻留 95%
表面流平 OK
实施例1-4涂料在湿强纸上分别用10#线棒涂布,真空镀铝,镀铝厚度为0.04um。4#线棒涂面涂和油墨。烘干效率均为120℃,20s。
油墨驻留的测试方法:
1,将涂布样张按规定裁剪成2cm×3cm面积的纸块。
2,配置2.0wt%NaOH溶液、并升温至80℃。
3,设定搅拌速度为300rpm,搅拌10min,取出样张,观看油墨残留面积。
对比例1
本对比例丙烯酸乳液采用以下组分及含量的原料进行制备
上述水性丙烯酸乳液按一下工艺步骤制备:
(1)采用预乳化半连续种子乳液聚合法:
1,将预乳化釜冲洗干净后,打开搅拌在800rpm使部分预乳化液、去离子水B组分搅拌分散均匀。
2,然后加入配方量的单体C组分快速搅拌进行预乳化,备用。之后保持转速250rpm,取出10g作为种子,加入引发剂D组分。
3,反应釜中加入去离子水和剩余乳化剂A组分搅拌并加热升温至80℃,底料中加入引发剂E进行引发,保温5min,加入种子乳液10g保温30min,当反应釜出现蓝光之后,引发结束。
4,保温30min后开始滴加预乳化液和引发剂,滴加时间控制在2.5-3h,再保温1h进行残余单体后消除处理,降温至40℃加入乳化剂F,搅拌20min,最后加入中和剂G调节PH=7过滤出料。
性能评价:
固含 35.4%
出料时粘度 27mpa.s
外观 微黄。微透
耐温 OK
镀铝亮度 镀铝亮、360-380埃左右
油墨驻留 30%
表面流平
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是,本发明并不局限于上述特定实施方式,本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改,这并不影响本发明的实质内容。

Claims (8)

1.一种用于油墨驻留直镀啤酒标的水性环保涂料,其特征在于,包括按重量百分数计的如下原料:
2.如权利要求1所述的用于油墨驻留直镀啤酒标的水性环保涂料,其特征在于,所述丙烯酸酯类单体选自甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸-2-乙基已酯的一种或多种。
3.如权利要求1所述的用于油墨驻留直镀啤酒标的水性环保涂料,其特征在于,所述功能单体选自丙烯酸、甲基丙烯酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸中的一种或几种。
4.如权利要求1所述的用于油墨驻留直镀啤酒标的水性环保涂料,其特征在于,所述阴离子乳化剂选自十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、硬脂酸钠盐、十二烷基苯磺酸钙盐、烷基酚聚氧乙烯醚磷酸酯、改性月桂醇基硫酸钠的一种或几种。
5.如权利要求1所述的用于油墨驻留直镀啤酒标的水性环保涂料,其特征在于,所述非离子乳化剂选自NP-10、S-20、T-20的一种或几种。
6.如权利要求1所述的用于油墨驻留直镀啤酒标的水性环保涂料,其特征在于,所述引发剂为异丙苯过氧化氢、二叔丁基过氧化物、二叔戊基过氧化物、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化苯甲酰、偶氮二异丁腈、过氧化二碳酸二(4-叔-丁基环己酯)、过硫酸钾、过硫酸铵、过硫酸钠中的一种或几种。
7.一种如权利要求1所述的用于油墨驻留直镀啤酒标的水性环保涂料的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
将部分阴离子乳化剂与部分去离子水投入反应釜,开启搅拌,升温至80℃;
将剩余阴离子乳化剂与剩余去离子水投入预乳化釜中,开启搅拌,高速分散,5min,将丙烯酸酯类单体、功能单体、引发剂混合液缓慢加入预乳化釜中,乳化30min,制备预乳化液,取10g作为预乳化液种子;
称取引发剂过硫酸钾与去离子水,取出1/10作为引发剂种子,剩余加入预乳化液中,混合搅拌;
待反应釜80℃时,加入引发剂种子,5min加入预乳化液种子,保温30min,乳液变蓝,开始滴加剩余预乳化液,约3h滴加完毕,保温1h,降温至40℃加入乳化剂NP-10,搅拌10min,用氨水调节PH为7,出料。
8.如权利要求7所述的用于油墨驻留直镀啤酒标的水性环保涂料的制备方法,其特征在于,所述部分十二烷基硫酸钠的重量为十二烷基硫酸钠总量的50%,所述部分去离子水的重量为去离子水总量的50%。
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