CN107022223A - 一种水松纸用水性凹版油墨及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水松纸用水性凹版油墨及其制备方法，所述水性凹版油墨由颜料、填料、干酪素、碱性助溶物、疏水改性聚乙烯吡咯烷酮、十八脂肪醇聚氧乙烯醚、1,2‑戊二醇、润湿分散剂、消泡剂、杀菌防霉剂、助溶剂和去离子水组成。本发明采用干酪素和疏水改性聚乙烯吡咯烷酮为连接料；干酪素对颜料具有锚固作用，可提高油墨分散稳定性和流平性，且干酪素成膜疏松，使墨膜透气性好，可实现香烟的降焦减害；聚乙烯吡咯烷酮保湿性能优异，与十八脂肪醇聚氧乙烯醚、1,2‑戊二醇共用可有效避免印刷纸张因吸水过多而卷曲变形，疏水嵌段的引入又可改善墨膜的耐水性。本发明制备的水松纸用水性凹版油墨，无毒无味，分散稳定性好，印刷产品干燥时不变形、不卷边，透气性能佳。

Description

一种水松纸用水性凹版油墨及其制备方法

技术领域

本发明涉及精细化工技术和印刷原材料领域，具体为一种水松纸用水性凹版油墨及其制备方法。

背景技术

水松纸即“烟用接装纸”，是将烟支与过滤嘴接装起来的专用纸。目前，水松纸印刷厂大多采用醇溶性和酯溶性的油墨印刷水松纸，印刷过程中涉及的大量挥发性有机溶剂及印刷品内的溶剂残留会给环境和人们的身心健康带来一定的影响。随着2008 年《卷烟条与盒包装纸中挥发性有机化合物的限量》YC263-2008 等强制性标准的出台，使得不符合产业政策的产品在使用上受到限制并被逐步淘汰，水松纸印刷用环保水性油墨成为行业发展的方向。

目前，水松纸印刷用水性凹版油墨存在的主要问题是：由于水性油墨使用大量的水作为溶剂，而水松纸纸质较薄、孔隙又大、吸附快，造成水松纸对水分吸收过多，纸张出现严重的收缩变形、抗张强度下降、纸张变脆等问题。

另外，随着消费者对自身健康和环保意识的增加，加之2011年全国烟草会议对烟草降焦减害的要求，如何降低香烟的有害物质成为各卷烟公司研究的重点。除了从烟丝配方及工艺加工等方面进行降焦减害，还可通过采用滤嘴（或嘴头）通风技术，使抽吸时，一部分空气从滤嘴通风孔进入，有效减少燃烧锥抽吸容量，实现降焦减害。要通过滤嘴通风实现降焦，则所使用的水松纸自身需具有透气性。目前能够实现水松纸透气的方法有电火花打孔、静电打孔、激光打孔或通过高透的水松纸原纸实现透气。由于打孔水松纸只在固定的打孔区域内有很高的透气度，而不打孔的普通水松纸的透气度都非常低，通常只有2 CU~10CU，因此对烟气的稀释不均匀，对卷烟吸味影响很大。为改善该性能，开发具有自然孔隙率高和透气性能的水性油墨，并用于印刷制备水松纸，使抽吸过程中烟气与空气混合更为均匀，吸味更为柔和，具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种水松纸用水性凹版油墨。所述水性凹版油墨无毒无味，分散稳定性好，印刷产品干燥时不变形、不卷边，透气性能佳。

本发明的上述目的通过如下技术方案实现的：

一种水松纸用水性凹版油墨，其特征在于，由以下重量百分比的原料组成：

颜料 10~18%

填料 3~8%

干酪素 5~15%

碱性助溶物 2~6%

疏水改性聚乙烯吡咯烷酮 5~10%

十八脂肪醇聚氧乙烯醚 0.1~0.5%

1,2-戊二醇 0.5~3%

润湿分散剂 0~2%

消泡剂 0.1~2%

杀菌防霉剂 0.3~1%

助溶剂 0~5%

去离子水 余量 。

本发明所述颜料为氧化铁红、氧化铁黄、氧化铁黑中的一种或多种的混合物。

所述的填料为碳酸钙、滑石粉、硫酸钡中的一种或多种的混合物。

所述的碱性助溶物为硼砂、三乙胺、乙醇胺、三乙醇胺、硅酸钠中的一种或多种的混合物。

所述的疏水改性聚乙烯吡咯烷酮为醋酸乙烯酯-乙烯基吡咯烷酮共聚物、乙烯基己内酰胺-乙烯基吡咯烷酮共聚物中的一种或两种的混合物。

干酪素对颜料分散效果好，且成膜疏松，透气性能佳；但由于极性基团多，氢键作用强，成膜硬脆，延伸性小，加入疏水改性聚乙烯吡咯烷酮可削弱干酪素分子链间的氢键作用，改善成膜柔韧性，且聚乙烯吡咯烷酮保湿性能优异，能有效避免印刷纸张因吸水过多而卷曲变形；疏水嵌段的引入又可改善墨膜的耐水性。

十八脂肪醇聚氧乙烯醚和1,2-戊二醇均具有保湿功能，与疏水改性聚乙烯吡咯烷酮共用，可进一步提高印刷纸张的抗卷曲性；且十八脂肪醇聚氧乙烯醚可提高印刷流畅性和改善粘辊性能，1,2-戊二醇则具有极佳的防腐效果，可减少杀菌防腐剂的使用。

作为一种优选方案，所述消泡剂为炔二醇类消泡剂和有机硅消泡剂中的一种或多种的混合物。

作为一种优选方案，所述的杀菌防霉剂为异噻唑啉酮衍生物、苯并咪唑化合物中的一种或多种的混合物，进一步优选为2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮、2-正辛基-4-异噻唑啉-3-酮、1,2-苯并异噻唑-3-酮、2-（4-噻唑基）苯并咪唑、苯并咪唑氨基甲酸甲酯中的一种或多种的混合物。

所述的助溶剂为乙醇、异丙醇、正丙醇、异丁醇中的一种或多种的混合物。助溶剂可用于调节水性油墨的干燥速度。

所述的一种水松纸用水性凹版油墨的制备方法，包括如下步骤：

S1.在反应釜中加入去离子水、干酪素和部分碱性助溶物，升温至55~65℃，使干酪素溶胀10~20min；滴加剩余碱性助溶物，调节pH值为7.5~9.0，搅拌至干酪素完全溶解，加入杀菌防霉剂，得到干酪素溶液；

S2.在步骤S1制得的干酪素溶液中依次投入十八脂肪醇聚氧乙烯醚、1,2-戊二醇、润湿分散剂、消泡剂、去离子水、颜料和填料，以800~1500r/min的搅拌速度高速分散，然后经过砂磨机研磨至细度≤15μm，得到水性色浆；

S3.将疏水改性聚乙烯吡咯烷酮溶于去离子水中，再与助溶剂和步骤S2制得的水性色浆混合，搅拌均匀，即得水松纸用水性凹版油墨。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

（1）本发明采用干酪素为连接料，干酪素是一种天然高分子，环保、无毒、具有良好的粘合力，其分子链含大量的羧基、氨基和羟基等官能团，对颜料具有良好的锚固作用，用于颜料分散可有效提高墨水的分散稳定性和流平性；另外，干酪素成膜疏松，孔隙率高，透气性能好，可实现香烟的降焦减害，使吸味更为柔和。

（2）本发明采用疏水改性聚乙烯基吡咯烷酮为另一连接料，其保湿性能优异，与十八脂肪醇聚氧乙烯醚、1,2-戊二醇共用，可有效避免印刷纸张因吸水过多而卷曲变形；疏水嵌段的引入又可改善墨膜的耐水性。

（3）本发明制备的水松纸用水性凹版油墨，无毒无味，分散稳定性好，印刷产品干燥时不变形、不卷边，透气性能佳。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步的解释说明，但具体实施例并不对本发明作任何限定。除非特别说明，实施例中所涉及的试剂、方法均为本领域常用的试剂和方法。

水性凹版油墨的性能按照GB/T 26395-2011《水性烟包凹印油墨》进行测试；

抗卷曲性测试：将水性油墨印刷于水松纸上，干燥后观察其卷曲变形现象；

水性凹版油墨印制的水松纸透气度按照GB/T 23227-2008进行测试，实验中所用原纸透气度为280 CU。

实施例1

表1 水松纸用水性凹版油墨配方

物质名称	质量/g
		氧化铁黄	7
氧化铁红	3
		碳酸钙	5
干酪素	5
		硼砂	1.1
硅酸钠	0.4
		三乙醇胺	0.5
醋酸乙烯酯-乙烯基吡咯烷酮共聚物（Luvitec® VA 64）	10
		十八脂肪醇聚氧乙烯醚	0.1
1,2-戊二醇	1
		润湿分散剂（LOPON WA）	2
消泡剂（Surfynol DF-110D）	1
		1,2-苯并异噻唑-3-酮	0.3
乙醇	5
		去离子水	58.6

S1.在反应釜中加入15g去离子水、干酪素和硼砂，升温至65℃，使干酪素溶胀10min；滴加溶于5g去离子水中的硅酸钠和三乙醇胺，搅拌至干酪素完全溶解，加入1,2-苯并异噻唑-3-酮，得到干酪素溶液；

S2.在步骤S1制得的干酪素溶液中依次投入十八脂肪醇聚氧乙烯醚、1,2-戊二醇、润湿分散剂、消泡剂、15g去离子水、氧化铁黄、氧化铁红和碳酸钙，以800r/min的搅拌速度高速分散，然后经过砂磨机研磨至细度≤15μm，得到水性色浆；

S3.将醋酸乙烯酯-乙烯基吡咯烷酮共聚物溶于余量去离子水中，再与乙醇和步骤S2制得的水性色浆混合，搅拌均匀，即得水松纸用水性凹版油墨。

实施例2

表2水松纸用水性凹版油墨配方

物质名称	质量/g
		氧化铁黄	12
氧化铁红	5
		氧化铁黑	1
硫酸钡	3
		干酪素	15
硼砂	4.5
		三乙胺	1.5
乙烯基己内酰胺-乙烯基吡咯烷酮共聚物（Luvitec® 55 K 65 W）	5
		十八脂肪醇聚氧乙烯醚	0.5
1,2-戊二醇	3
		消泡剂（Surfynol DF-37）	2
2-（4-噻唑基）苯并咪唑	0.4
		1,2-苯并异噻唑-3-酮	0.6
去离子水	46.5

S1.在反应釜中加入35g去离子水、干酪素和硼砂，升温至60℃，使干酪素溶胀10min；滴加三乙胺，搅拌至干酪素完全溶解，加入2-（4-噻唑基）苯并咪唑、1,2-苯并异噻唑-3-酮，得到干酪素溶液；

S2.在步骤S1制得的干酪素溶液中依次投入十八脂肪醇聚氧乙烯醚、1,2-戊二醇、消泡剂、氧化铁黄、氧化铁红、氧化铁黑和硫酸钡，以1500r/min的搅拌速度高速分散，然后经过砂磨机研磨至细度≤15μm，得到水性色浆；

S3.将乙烯基己内酰胺-乙烯基吡咯烷酮共聚物溶于余量去离子水中，再与步骤S2制得的水性色浆混合，搅拌均匀，即得水松纸用水性凹版油墨。

实施例3

表3水松纸用水性凹版油墨配方

物质名称	质量/g
		氧化铁黄	13
氧化铁黑	0.5
		碳酸钙	5
滑石粉	3
		干酪素	10
硼砂	3.5
		乙醇胺	1
醋酸乙烯酯-乙烯基吡咯烷酮共聚物 （Luvitec® VA 64）	7
		十八脂肪醇聚氧乙烯醚	0.3
1,2-戊二醇	0.5
		润滑分散剂（BYK-151）	1
消泡剂（Tego 830）	0.1
		2-正辛基-4-异噻唑啉-3-酮	0.6
异丙醇	3
		去离子水	51.5

S1.在反应釜中加入25g去离子水、干酪素和硼砂，升温至55℃，使干酪素溶胀20min；滴加乙醇胺，搅拌至干酪素完全溶解，加入2-正辛基-4-异噻唑啉-3-酮，得到干酪素溶液；

S2.在步骤S1制得的干酪素溶液中依次投入十八脂肪醇聚氧乙烯醚、1,2-戊二醇、润湿分散剂、消泡剂、氧化铁黄、氧化铁黑、碳酸钙和滑石粉，以1200r/min的搅拌速度高速分散，然后经过砂磨机研磨至细度≤15μm，得到水性色浆；

S3.将醋酸乙烯酯-乙烯基吡咯烷酮共聚物溶于余量去离子水中，再与异丙醇和步骤S2制得的水性色浆混合，搅拌均匀，即得水松纸用水性凹版油墨。

对各实施例制备得到的水性凹版油墨、外购水性凹版油墨进行相关测试，结果汇总于下表4中。

表4 实施例制备油墨与外购油墨性能对比

	实施例1	实施例2	实施例3	外购油墨
					黏度/s	29	38	35	25
细度/μm	≤15	≤15	≤15	≤20
					着色力/%	98	101	100	93
抗卷曲性	无卷曲变形	无卷曲变形	无卷曲变形	明显卷边
					透气性能/CU	88	103	91	12
贮存稳定性	>1年	>1年	>1年	>6个月

从表4可以看出，本发明实施例所制备的水性凹版油墨与外购水性凹版油墨相比，着色力、贮存稳定性和印品透气度均明显提高，此外实施例所制备的水性凹版油墨，其印刷的水松纸干燥后不会出现卷曲变形，而外购水性油墨印刷的水松纸则出现明显的卷边现象。

Claims (10)

1.一种水松纸用水性凹版油墨，其特征在于：由以下重量百分比的原料组成：

颜料 10~18%

填料 3~8%

干酪素 5~15%

碱性助溶物 2~6%

疏水改性聚乙烯吡咯烷酮 5~10%

十八脂肪醇聚氧乙烯醚 0.1~0.5%

1,2-戊二醇 0.5~3%

润湿分散剂 0~2%

消泡剂 0.1~2%

杀菌防霉剂 0.3~1%

助溶剂 0~5%

去离子水 余量。

2.根据权利要求1所述的一种水松纸用水性凹版油墨，其特征在于：所述的颜料为氧化铁红、氧化铁黄、氧化铁黑中的一种或多种的混合物。

3.根据权利要求1所述的一种水松纸用水性凹版油墨，其特征在于：所述填料为碳酸钙、滑石粉、硫酸钡中的一种或多种的混合物。

4.根据权利要求1所述的一种水松纸用水性凹版油墨，其特征在于：所述碱性助溶物为硼砂、三乙胺、乙醇胺、三乙醇胺、硅酸钠中的一种或多种的混合物。

5.根据权利要求1所述的一种水松纸用水性凹版油墨，其特征在于：所述疏水改性聚乙烯吡咯烷酮为醋酸乙烯酯-乙烯基吡咯烷酮共聚物、乙烯基己内酰胺-乙烯基吡咯烷酮共聚物中的一种或两种的混合物。

6.根据权利要求1所述的一种水松纸用水性凹版油墨，其特征在于：所述消泡剂为炔二醇类消泡剂和有机硅消泡剂中的一种或多种的混合物。

7.根据权利要求1所述的一种水松纸用水性凹版油墨，其特征在于：所述杀菌防霉剂为异噻唑啉酮衍生物、苯并咪唑化合物中的一种或多种的混合物。

8.根据权利要求7所述的一种水松纸用水性凹版油墨，其特征在于：所述杀菌防霉剂优选为2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮、2-正辛基-4-异噻唑啉-3-酮、1,2-苯并异噻唑-3-酮、2-（4-噻唑基）苯并咪唑、苯并咪唑氨基甲酸甲酯中的一种或多种的混合物。

9.根据权利要求1所述的一种水松纸用水性凹版油墨，其特征在于：所述助溶剂为乙醇、异丙醇、正丙醇、异丁醇中的一种或两种的混合物。

10.根据权利要求1所述的一种水松纸用水性凹版油墨的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

S1.在反应釜中加入去离子水、干酪素和部分碱性助溶物，升温至55~65℃，使干酪素溶胀10~20min；滴加剩余碱性助溶物，调节pH值为7.5~9.0，搅拌至干酪素完全溶解，加入杀菌防霉剂，得到干酪素溶液；

S2.在步骤S1制得的干酪素溶液中依次投入十八脂肪醇聚氧乙烯醚、1,2-戊二醇、润湿分散剂、消泡剂、去离子水、颜料和填料，以800~1500r/min的搅拌速度高速分散，然后经过砂磨机研磨至细度≤15μm，得到水性色浆；

S3.将疏水改性聚乙烯吡咯烷酮溶于去离子水中，再与助溶剂和步骤S2制得的水性色浆混合，搅拌均匀，即得水松纸用水性凹版油墨。