CN106118217A - 一种3d打印食品包装油墨及其制备方法 - Google Patents

一种3d打印食品包装油墨及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明是一种3D打印食品包装油墨及其制备方法，属于3D打印材料技术领域，涉及一种3D打印食品包装用的石膏材料，本发明还涉及该石膏材料的制备方法和使用方法。该油墨由重量百分比的87～98％的基础油墨、0.5～2.5％的缓凝剂和0～10％环氧树脂组成。该油墨的制备方法：填料预处理；加入促凝剂，预处理填料和改性剂，加入石膏粉和颜料，混合均匀，制得基础油墨；基础油墨中加入缓凝剂和环氧树脂，混合均匀，制得3D打印食品包装油墨。有益效果：(1)食品包装成品强度高、分辨率高、打印误差小、孔隙率小、表观质量好。(2)一次成型，工艺简单，成本低。(3)无污染，材料可以回收再加工后重复使用，更加环保。

Description

一种3D打印食品包装油墨及其制备方法
技术领域
本发明属于3D打印材料技术领域，涉及一种3D打印食品包装用的石膏材料，本发明还涉及该石膏材料的制备方法和使用方法。
背景技术
随着我国包装工业的快速发展，包装生产在促进国民经济建设、改善人民群众物质文化生活中的地位作用日益显现。包装产业作为一个独立的行业体系，其发展已经被列入国民经济和社会发展规划。民以食为天，食品包装的市场具有极大的潜力。
目前的食品包装一般采用纸基或者铝基或者PE等材质，这类包装一方面阻隔效果不佳，导致食品容易腐败，另一方面大部分材质难以降解，很容易造成环境污染。
另外，目前的食品包装大部分采用吹塑、挤出和压制工艺制得基材后，还要经过裁剪，热风等工艺，因此，工艺相对复杂。
发明内容
本发明的目的是提供一种3D打印食品包装用石膏材料，解决目前食品包装阻隔效果不佳，很容易造成环境污染的问题。
本发明所采用的技术方案是：
一种3D打印食品包装油墨，由重量百分比的87～98％的基础油墨、0.5～2.5％的缓凝剂和0～10％环氧树脂组成。
所述的基础油墨由重量百分比的以下组份组成，石膏粉：60％～91％，填料：2％～20％，改性剂：4％～18％，促凝剂：0.5％～5％，固化剂：1％～20％，颜料：0.1～0.5％；所述的石膏粉为直火顺流煅烧法生产制作的α-半水石膏，其粒径大小为1μm～150μm，抗压强度≥25MPa；其生产工艺是：石膏原料经过三级破碎，均化，得到粒径10～20cm的石膏块，在反应釜中加热至55℃～60℃，排除产生的冷凝水后通入1.5～3.5MPa的饱和蒸汽，干燥5～6h，然后排走多余蒸汽；压力0.3～0.5MPa，温度150℃～160℃，干燥7～8h，干燥后的物料粉磨得石膏粉；所述的填料为二氧化硅或纳米碳化硅中的一种或两种的混合物；所述的改性剂为聚醋酸乙烯酯、环氧树脂和有机硅中的一种或任意几种的混合物；所述的促凝剂为无水乙醇、乙酸乙酯和丙三醇中的一种或任意几种的混合物；所述的固化剂为二乙烯三胺(DETA)、乙二胺和3-二乙胺基丙胺(DEAPA)中的一种或任意几种的混合物。
所述的缓凝剂为柠檬酸、柠檬酸钠、酒石酸、酒石酸钾、丙烯酸、丙烯酸钠、六偏磷酸钠和骨胶中的一种或任意几种的混合物。
优选的缓凝剂为柠檬酸和柠檬酸钠中的一种或两种的混合物。
进一步优先的缓凝剂为一水柠檬酸。
本发明还有关于该3D打印食品包装油墨的制备方法：填料预处理：在研磨机中按配方加入固化剂和填料，转速500～2000r/min，研磨4～12h；在搅拌器中按配方加入促凝剂，预处理填料和改性剂，混合均匀，50～57℃保温3～6h后，按配方加入石膏粉和颜料，混合均匀，制得基础油墨；基础油墨中加入0.5～2.5％的缓凝剂和0～10％环氧树脂，混合均匀，制得3D打印食品包装油墨。
本发明还有关于该3D打印食品包装油墨的使用方法：将质量百分比50～60％的3D打印食品包装油墨加入到40～50％的水中，充分搅拌，混合均匀，即可进行3D打印。
本发明的有益效果是：
(1)食品包装成品强度高、分辨率高、打印误差小、孔隙率小、表观质量好。
(2)一次成型，工艺简单，成本低。
(3)本发明的3D打印食品包装油墨，无污染，且该材料可以回收再加工后重复使用，更加环保。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明的内容作进一步说明，但不用于限定本发明的技术方案。
实施例1
石膏原料经过三级破碎，均化，得到粒径10cm的石膏块，在反应釜中加热至55℃，排除产生的冷凝水后通入1.5MPa的饱和蒸汽，干燥6h，然后排走多余蒸汽；干燥3小时，压力0.5MPa，温度150℃，干燥8h，干燥后的物料粉磨得石膏粉；
在研磨机中加入DETA10.0g和纳米碳化硅155.0g，转速500r/min，研磨12h；
在搅拌器中加入无水乙醇50.0g，经过研磨的纳米碳化硅和DETA的混合物，环氧树脂180.0g，混合均匀，50℃保温6h后，按配方加入600.0g石膏粉，群青蓝颜料5.0g，混合均匀，即得基础油墨1000g。
875g基础油墨中加入25g的柠檬酸和100g的环氧树脂，混合均匀，制得3D打印食品包装油墨1000g。
600g的3D打印食品包装油墨加入到400g的水中，充分搅拌，混合均匀，即可进行3D打印。
实施例2
石膏原料经过三级破碎，均化，得到粒径20cm的石膏块，在反应釜中加热至60℃，排除产生的冷凝水后通入3.5MPa的饱和蒸汽，干燥5h，然后排走多余蒸汽；干燥2小时，压力0.3MPa，温度160℃，干燥7h，干燥后的物料粉磨得石膏粉；
在研磨机中加入DETA200.0g和纳米碳化硅20.0g，转速2000r/min，研磨4h；
在搅拌器中加入无水乙醇5.0g，经过研磨的纳米碳化硅和DETA的混合物，环氧树脂40.0g，混合均匀，55℃保温4.5h后，按配方加入732.0g石膏粉，孔雀蓝颜料3.0g，混合均匀，得基础油墨1000g。
895g基础油墨中加入5g的柠檬酸和100g的环氧树脂，混合均匀，制得3D打印食品包装油墨1000g。
500g的3D打印食品包装油墨加入到500g的水中，充分搅拌，混合均匀，即可进行3D打印。
实施例3
石膏原料经过三级破碎，均化，得到粒径15cm的石膏块，在反应釜中加热至57℃，排除产生的冷凝水后通入2.5MPa的饱和蒸汽，干燥5.5h，然后排走多余蒸汽；干燥2.5小时，压力0.4MPa，温度155℃，干燥7.5h，干燥后的物料粉磨得石膏粉；
在研磨机中加入DETA5.0g和纳米碳化硅20.0g，转速1000r/min，研磨8h；
在搅拌器中加入无水乙醇5.0g，经过研磨的纳米碳化硅和DETA的混合物，环氧树脂40.0g，混合均匀，56℃保温5h后，按配方加入927.5g石膏粉，偶氮红颜料2.5g，混合均匀，即得基础油墨1000g。
975g基础油墨中加入25g的柠檬酸钠，混合均匀，制得3D打印食品包装油墨1000g。
520g的3D打印食品包装油墨加入到480g的水中，充分搅拌，混合均匀，即可进行3D打印。
实施例4
石膏原料经过三级破碎，均化，得到粒径10cm的石膏块，在反应釜中加热至60℃，排除产生的冷凝水后通入3.0MPa的饱和蒸汽，干燥6h，然后排走多余蒸汽；干燥2小时，压力0.5MPa，温度150℃，干燥7h，干燥后的物料粉磨得石膏粉；
在研磨机中加入DETA100.0g和纳米碳化硅200.0g，转速1250r/min，研磨10h；
在搅拌器中加入无水乙醇25.0g，经过研磨的纳米碳化硅和DETA的混合物，环氧树脂70.0g，混合均匀，57℃保温3h后，按配方加入602.5g石膏粉，黄色氧化铁颜料2.5g，混合均匀，得基础油墨1000g。
930g基础油墨中加入20g由12g酒石酸和8g骨胶混合制成的缓凝剂和50g的环氧树脂，混合均匀，制得3D打印食品包装油墨1000g。
500g的3D打印食品包装油墨加入到500g的水中，充分搅拌，混合均匀，即可进行3D打印。
实施例5
石膏原料经过三级破碎，均化，得到粒径10cm的石膏块，在反应釜中加热至55℃，排除产生的冷凝水后通入1.5MPa的饱和蒸汽，干燥6h，然后排走多余蒸汽；干燥3小时，压力0.5MPa，温度150℃，干燥8h，干燥后的物料粉磨得石膏粉；
在研磨机中加入DETA10.0g和超细二氧化硅粉155.0g，转速500r/min，研磨12h；
在搅拌器中加入无水乙醇50.0g，经过研磨的二氧化硅粉和DETA的混合物，丙三醇180.0g，混合均匀，50℃保温6h后，按配方加入600.0g石膏粉，红色氧化铁颜料5.0g，混合均匀，得基础油墨1000g。
975g基础油墨中加入15g由10g柠檬酸钠和5g丙烯酸混合制成的缓凝剂和10g的环氧树脂，混合均匀，制得3D打印食品包装油墨1000g。
550g的3D打印食品包装油墨加入到450g的水中，充分搅拌，混合均匀，即可进行3D打印。
实施例6
石膏原料经过三级破碎，均化，得到粒径20cm的石膏块，在反应釜中加热至60℃，排除产生的冷凝水后通入3.5MPa的饱和蒸汽，干燥5h，然后排走多余蒸汽；干燥2小时，压力0.3MPa，温度160℃，干燥7h，干燥后的物料粉磨得石膏粉；
在研磨机中加入乙二胺200.0g和纳米碳化硅20.0g，转速2000r/min，研磨4h；
在搅拌器中加入乙酸乙酯5.0g，经过研磨的纳米碳化硅和乙二胺的混合物，有机硅40.0g，混合均匀，55℃保温4.5h后，按配方加入732.5g石膏粉，天津绿颜料2.5g，混合均匀，得基础油墨1000g。
980g基础油墨中加入10g由6g酒石酸钾、4g丙烯酸钠混合制成的缓凝剂和10g的环氧树脂，混合均匀，制得3D打印食品包装油墨1000g。
580g的3D打印食品包装油墨加入到420g的水中，充分搅拌，混合均匀，即可进行3D打印。
实施例7
石膏原料经过三级破碎，均化，得到粒径15cm的石膏块，在反应釜中加热至57℃，排除产生的冷凝水后通入2.5MPa的饱和蒸汽，干燥5.5h，然后排走多余蒸汽；干燥2.5小时，压力0.4MPa，温度155℃，干燥7.5h，干燥后的物料粉磨得石膏粉；
在研磨机中加入3-二乙胺基丙胺(DEAPA)5.0g和超细二氧化硅粉20.0g，转速1000r/min，研磨8h；
在搅拌器中加入乙酸乙酯5.0g，经过研磨的二氧化硅粉和3-二乙胺基丙胺(DEAPA)的混合物，聚醋酸乙烯酯40.0g，混合均匀，56℃保温5h后，按配方加入929.0g石膏粉，氧化铬颜料1.0g，混合均匀，得基础油墨1000g。
980g基础油墨中加入20g由5g柠檬酸、3g酒石酸钾、6g丙烯酸钠3g六偏磷酸钠和3g骨胶混合制成的缓凝剂，混合均匀，制得3D打印食品包装油墨1000g。
540g的3D打印食品包装油墨加入到460g的水中，充分搅拌，混合均匀，即可进行3D打印。

Claims (7)

1.一种3D打印食品包装油墨，其特征在于：由重量百分比的87～98％的基础油墨、0.5～2.5％的缓凝剂和0～10％环氧树脂组成。
2.根据权利要求1所述的.一种3D打印食品包装油墨，其特征在于：所述的基础油墨由重量百分比的以下组份组成，石膏粉：60％～91％，填料：2％～20％，改性剂：4％～18％，促凝剂：0.5％～5％，固化剂：1％～20％，颜料：0.1～0.5％；
所述的石膏粉为直火顺流煅烧法生产制作的α-半水石膏，其粒径大小为1μm～150μm，抗压强度≥25MPa；其生产工艺是：石膏原料经过三级破碎，均化，得到粒径10～20cm的石膏块，在反应釜中加热至55℃～60℃，排除产生的冷凝水后通入1.5～3.5MPa的饱和蒸汽，干燥5～6h，然后排走多余蒸汽；压力0.3～0.5MPa，温度150℃～160℃，干燥7～8h，干燥后的物料粉磨得石膏粉；
所述的填料为二氧化硅或纳米碳化硅中的一种或两种的混合物；
所述的改性剂为聚醋酸乙烯酯、环氧树脂和有机硅中的一种或任意几种的混合物；
所述的促凝剂为无水乙醇、乙酸乙酯和丙三醇中的一种或任意几种的混合物；
所述的固化剂为二乙烯三胺(DETA)、乙二胺和3-二乙胺基丙胺(DEAPA)中的一种或任意几种的混合物。
3.根据权利要求1所述的.一种3D打印食品包装油墨，其特征在于：所述的缓凝剂为柠檬酸、柠檬酸钠、酒石酸、酒石酸钾、丙烯酸、丙烯酸钠、六偏磷酸钠和骨胶中的一种或任意几种的混合物。
4.根据权利要求1～3任意一项所述的.一种3D打印食品包装油墨，其特征在于：所述的缓凝剂为柠檬酸和柠檬酸钠中的一种或两种的混合物。
5.根据权利要求1～3任意一项所述的.一种3D打印食品包装油墨，其特征在于：所述的缓凝剂为一水柠檬酸。
6.根据权利要求1～3任意一项所述的.一种3D打印食品包装油墨，其特征在于：所述的油墨由以下方法制备：填料预处理：在研磨机中按配方加入固化剂和填料，转速500～2000r/min，研磨4～12h；在搅拌器中按配方加入促凝剂，预处理填料和改性剂，混合均匀，50～57℃保温3～6h后，按配方加入石膏粉和颜料，混合均匀，制得基础油墨；基础油墨中加入0.5～2.5％的缓凝剂和0～10％环氧树脂，混合均匀，制得3D打印食品包装油墨。
7.根据权利要求1～3任意一项所述的.一种3D打印食品包装油墨，其特征在于：所述的油墨的使用方法：将质量百分比50～60％的3D打印食品包装油墨加入到40～50％的水中，充分搅拌，混合均匀，即可进行3D打印食品包装。
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