CN111055602A - 一种环保型低迁移量的印刷工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种环保型低迁移量的印刷工艺，涉及印刷品加工技术领域，包括以下工艺步骤：(1)颜料的预处理；(2)油墨的制备；(3)制版；(4)印刷；(5)干燥。本发明通过所述油墨的制备与应用在印刷物上形成致密且坚硬的墨膜，该墨膜的热稳定性和化学稳定性好，迁移量很低，有效防止颜料迁移所导致的危害；并且该墨膜的光泽性好，着色效果佳。

Description

一种环保型低迁移量的印刷工艺
技术领域：
本发明涉及印刷品加工技术领域，具体涉及一种环保型低迁移量的印刷工艺。
背景技术：
印刷是将文字、图画、照片、防伪等原稿经制版、施墨、加压等工序，使油墨转移到纸张、织品、塑料品、皮革等材料表面上，批量复制原稿内容的技术。
油墨一般是由颜料、连接料和助剂等组成，分为溶剂型油墨、水性油墨、油性树脂油墨和能量固化油墨。虽然现在食品包装提倡使用食品级油墨，但由于成本及印刷适应等原因，传统的溶剂型油墨还是存在，溶剂中的苯、甲苯、二甲苯、丁酮、乙酸乙酯、乙酸丁酯、异丙醇等有毒有害物质会残留在包装物上，随着时间的推移会迁移到内装食品上，对人体产生危害。并且，油墨中所使用的颜料存在着铅、镉、汞、铬等重金属和苯胺或稠环化合物等物质，也会迁移到内装食品上。因此，降低油墨的迁移量，可以减轻对人体的损害，杜绝“二次污染”。
如何保证油墨的低迁移量是食品包装印刷行业共同关注的问题。低迁移量是指将油墨污染物的迁移量控制在很低的范围内，降低残留风险。本发明提供了一种环保型低迁移量的印刷工艺，不仅将油墨的迁移量控制在10mg/kg以下，而且油墨所形成的墨膜具有良好的使用性能。
发明内容：
本发明所要解决的技术问题在于提供一种环保型低迁移量的印刷工艺，不仅将迁移量控制在10mg/kg以下，而且工艺重复性好，能够实现环保型低迁移量印刷的高效稳定进行。
本发明所要解决的技术问题采用以下的技术方案来实现：
一种环保型低迁移量的印刷工艺，包括以下工艺步骤：
(1)颜料的预处理：将颜料加入水中，低速搅拌，静置，过滤，取滤液，向滤液中加入絮凝剂，高速搅拌，静置，再次过滤，取滤液，经减压浓缩除水，浓缩剩余物真空干燥后粉碎成粉末；
(2)油墨的制备：向水中加入经上述预处理后的颜料、连接料、烷基葡萄糖苷、消泡剂和流平剂，高速搅拌，静置，过滤，取滤液，得到油墨；
(3)制版：根据已确定的制版参数，通过激光雕刻工艺加工出相应的凹版；
(4)印刷：在版面凹陷的印刷部上涂布上述所制油墨，再在版面上放置印刷物，施以压力，使版面上的油墨转移至印刷物上，从而完成印刷；
(5)干燥：将印刷物低温烘干，使油墨干燥定型。
所述水的用量为颜料质量的1-5倍。
所述絮凝剂的用量为颜料质量的1-10％。
所述絮凝剂选自聚合氯化铝、聚丙烯酰胺中的一种。
所述连接料为羧甲基壳聚糖。
所述消泡剂为聚二甲基硅氧烷。
所述流平剂为BYK流平剂。
所述颜料、连接料、烷基葡萄糖苷、消泡剂和流平剂的质量比为1-5:5-20:1-5:0.1-1:0.1-1，水用量为控制油墨固含量在60-85％。
上述絮凝剂属于本领域已知的常用水处理用絮凝剂，为了优化颜料中重金属杂质的去除效果，本发明还尝试采用聚乳酸微球作为絮凝剂，并意外发现其能取得优于上述絮凝剂的作用效果。
所述聚乳酸微球是由外消旋聚乳酸和N-羟基丁二酰亚胺制成，其制备方法为：将外消旋聚乳酸溶于丙酮中制成溶液I，并将N-羟基丁二酰亚胺溶于水中制成溶液II，再将溶液I和溶液II混合后加热至沸腾状态时保持回流，滴加浓硫酸，在回流条件下反应，反应结束后加入无水乙醇破乳，过滤，离心分离出微球，微球经无水乙醇洗涤、干燥，得到聚乳酸微球。
所述外消旋聚乳酸与N-羟基丁二酰亚胺的摩尔比为1:1。
外消旋聚乳酸结构中所含的羧基与N-羟基丁二酰亚胺结构中所含的羟基发生酯化反应，通过在聚乳酸结构中引入酯基和丁二酰亚胺基从而实现对聚乳酸的改性。所述聚乳酸微球带负电，能够将不溶于水的带正电的重金属离子经吸附作用沉淀出来。
上述连接料属于本领域已知的连接料，为了进一步优化油墨的使用性能，本发明还制备了壳聚糖水凝胶，所述壳聚糖水凝胶是由羧甲基壳聚糖和N,N-二甲基丙烯酰胺在引发剂作用下制成。
所述引发剂为过硫酸钾或过硫酸铵。
所述壳聚糖水凝胶的制备方法为：将羧甲基壳聚糖、N,N-二甲基丙烯酰胺和引发剂溶于水中制成饱和溶液，并加热至70-80℃保温搅拌，待N,N-二甲基丙烯酰胺反应完全后停止加热，减压浓缩至固含量达到45-55％，自然冷却，得到壳聚糖水凝胶。
所述羧甲基壳聚糖、N,N-二甲基丙烯酰胺和引发剂的质量比为20-40:5-15:0.5-2。
单体N,N-二甲基丙烯酰胺在引发剂作用下发生聚合反应，生成的聚二甲基丙烯酰胺被包合在羧甲基壳聚糖的结构中，制得的壳聚糖水凝胶不仅亲水性好，易溶于水，并且相对于羧甲基壳聚糖来说具有更优异的干燥成膜性。
本发明的有益效果是：
(1)本发明通过预处理中的加水搅拌将不溶于水的颜料杂质去除，再通过添加絮凝剂来将颜料中的悬浮性颗粒杂质去除，同时避免对颜料的过度吸附，减少预处理中颜料的损失，经预处理后的颜料中重金属等杂质含量大大降低。
(2)本发明通过所述油墨的制备与应用在印刷物上形成致密且坚硬的墨膜，该墨膜的热稳定性和化学稳定性好，迁移量很低，有效防止颜料迁移所导致的危害；并且该墨膜的光泽性好，着色效果佳。
具体实施方式：
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。
羧甲基壳聚糖购自南通绿神生物工程有限公司。
颜料黄1013购自深圳市永彩颜料有限公司。
烷基葡萄糖苷APG1200购自武汉拉那白医药化工有限公司。
聚二甲基硅氧烷购自济南荣正化工有限公司。
流平剂BYK-358N购自东莞市伯锋化工有限公司。
聚合氯化铝购自巩义市滤料工业有限公司的白色聚合氯化铝。
聚丙烯酰胺购自河南威特环保科技有限公司的阴离子型粉状聚丙烯酰胺，水解度15-30％。
实施例1
(1)颜料的预处理：将40g颜料黄1013加入200g水中，转速150r/min下搅拌15min，静置30min，过滤，取滤液，向滤液中加入3.5g聚合氯化铝，转速350r/min下搅拌15min，静置30min，再次过滤，取滤液，经减压浓缩除水，浓缩剩余物真空干燥后粉碎成粉末；
(2)油墨的制备：向水中加入35g经上述预处理后的颜料黄1013、100g羧甲基壳聚糖、22g烷基葡萄糖苷APG1200、5g聚二甲基硅氧烷和3g流平剂BYK-358N，转速450r/min下搅拌30min，静置30min，过滤，取滤液，得到固含量78％的油墨；
(3)制版：根据已确定的制版参数，通过激光雕刻工艺加工出相应的凹版；
(4)印刷：在版面凹陷的印刷部上涂布上述所制油墨，再在版面上放置印刷物，施以压力，使版面上的油墨转移至印刷物上，从而完成印刷；
(5)干燥：将印刷物于45℃下低温烘干，使油墨干燥定型。
实施例2
将实施例1中的聚合氯化铝替换为聚丙烯酰胺，其余同实施例1。
(1)颜料的预处理：将40g颜料黄1013加入200g水中，转速150r/min下搅拌15min，静置30min，过滤，取滤液，向滤液中加入3.5g聚丙烯酰胺，转速350r/min下搅拌15min，静置30min，再次过滤，取滤液，经减压浓缩除水，浓缩剩余物真空干燥后粉碎成粉末；
(2)油墨的制备：向水中加入35g经上述预处理后的颜料黄1013、100g羧甲基壳聚糖、22g烷基葡萄糖苷APG1200、5g聚二甲基硅氧烷和3g流平剂BYK-358N，转速450r/min下搅拌30min，静置30min，过滤，取滤液，得到固含量78％的油墨；
(3)制版：根据已确定的制版参数，通过激光雕刻工艺加工出相应的凹版；
(4)印刷：在版面凹陷的印刷部上涂布上述所制油墨，再在版面上放置印刷物，施以压力，使版面上的油墨转移至印刷物上，从而完成印刷；
(5)干燥：将印刷物于45℃下低温烘干，使油墨干燥定型。
实施例3
将实施例1中的羧甲基壳聚糖替换为壳聚糖水凝胶，其余同实施例1。
(1)颜料的预处理：将40g颜料黄1013加入200g水中，转速150r/min下搅拌15min，静置30min，过滤，取滤液，向滤液中加入3.5g聚合氯化铝，转速350r/min下搅拌15min，静置30min，再次过滤，取滤液，经减压浓缩除水，浓缩剩余物真空干燥后粉碎成粉末；
(2)油墨的制备：向水中加入35g经上述预处理后的颜料黄1013、100g壳聚糖水凝胶、22g烷基葡萄糖苷APG1200、5g聚二甲基硅氧烷和3g流平剂BYK-358N，转速450r/min下搅拌30min，静置30min，过滤，取滤液，得到固含量78％的油墨；
(3)制版：根据已确定的制版参数，通过激光雕刻工艺加工出相应的凹版；
(4)印刷：在版面凹陷的印刷部上涂布上述所制油墨，再在版面上放置印刷物，施以压力，使版面上的油墨转移至印刷物上，从而完成印刷；
(5)干燥：将印刷物于45℃下低温烘干，使油墨干燥定型。
壳聚糖水凝胶的制备：25℃下将32g羧甲基壳聚糖、10g N,N-二甲基丙烯酰胺和1.8g过硫酸钾溶于水中制成饱和溶液，并加热至70℃保温搅拌5h，停止加热，减压浓缩至固含量达到55％，自然冷却，得到壳聚糖水凝胶
实施例4
将实施例1中的聚合氯化铝替换为聚乳酸微球，其余同实施例1。
(1)颜料的预处理：将40g颜料黄1013加入200g水中，转速150r/min下搅拌15min，静置30min，过滤，取滤液，向滤液中加入3.5g聚乳酸微球，转速350r/min下搅拌15min，静置30min，再次过滤，取滤液，经减压浓缩除水，浓缩剩余物真空干燥后粉碎成粉末；
(2)油墨的制备：向水中加入35g经上述预处理后的颜料黄1013、100g羧甲基壳聚糖、22g烷基葡萄糖苷APG1200、5g聚二甲基硅氧烷和3g流平剂BYK-358N，转速450r/min下搅拌30min，静置30min，过滤，取滤液，得到固含量78％的油墨；
(3)制版：根据已确定的制版参数，通过激光雕刻工艺加工出相应的凹版；
(4)印刷：在版面凹陷的印刷部上涂布上述所制油墨，再在版面上放置印刷物，施以压力，使版面上的油墨转移至印刷物上，从而完成印刷；
(5)干燥：将印刷物于45℃下低温烘干，使油墨干燥定型。
聚乳酸微球的制备：将0.1mol外消旋聚乳酸溶于丙酮中制成溶液I，并将0.1molN-羟基丁二酰亚胺溶于水中制成溶液II，再将溶液I和溶液II混合后加热至沸腾状态时保持回流，滴加1g浓硫酸，在回流条件下反应5h，反应结束后加入无水乙醇破乳，过滤，离心分离出微球，微球经无水乙醇洗涤、55℃干燥，得到聚乳酸微球。
对照例1
将实施例1中颜料预处理时加入絮凝剂的操作去除，其余同实施例1。
(1)颜料的预处理：将40g颜料黄1013加入200g水中，转速150r/min下搅拌15min，静置30min，过滤，取滤液，经减压浓缩除水，浓缩剩余物真空干燥后粉碎成粉末；
(2)油墨的制备：向水中加入35g经上述预处理后的颜料黄1013、100g羧甲基壳聚糖、22g烷基葡萄糖苷APG1200、5g聚二甲基硅氧烷和3g流平剂BYK-358N，转速450r/min下搅拌30min，静置30min，过滤，取滤液，得到固含量78％的油墨；
(3)制版：根据已确定的制版参数，通过激光雕刻工艺加工出相应的凹版；
(4)印刷：在版面凹陷的印刷部上涂布上述所制油墨，再在版面上放置印刷物，施以压力，使版面上的油墨转移至印刷物上，从而完成印刷；
(5)干燥：将印刷物于45℃下低温烘干，使油墨干燥定型。
对照例2
将实施例1中颜料的预处理操作去除，其余同实施例1。
(1)油墨的制备：向水中加入35g颜料黄1013、100g羧甲基壳聚糖、22g烷基葡萄糖苷APG1200、5g聚二甲基硅氧烷和3g流平剂BYK-358N，转速450r/min下搅拌30min，静置30min，再次过滤，取滤液，过滤，取滤液，得到固含量78％的油墨；
(2)制版：根据已确定的制版参数，通过激光雕刻工艺加工出相应的凹版；
(3)印刷：在版面凹陷的印刷部上涂布上述所制油墨，再在版面上放置印刷物，施以压力，使版面上的油墨转移至印刷物上，从而完成印刷；
(4)干燥：将印刷物于45℃下低温烘干，使油墨干燥定型。
分别利用上述实施例和对照例对同批橙汁包装盒进行LOGO印刷，并对重金属、挥发性有机化合物的含量以及迁移量进行检测，检测结果如表1所示。
表1检测结果(单位mg/kg)
项目 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 对照例1 对照例2
铅 ＜1 ＜1 ＜1 ＜0.5 ＜5 ＜5
镉 ＜1 ＜1 ＜1 ＜0.5 ＜5 ＜5
汞 ＜1 ＜1 ＜1 ＜0.5 ＜5 ＜5
砷 ＜1 ＜1 ＜1 ＜0.5 ＜5 ＜5
甲苯 ＜0.01 ＜0.01 ＜0.01 ＜0.01 ＜0.01 ＜0.01
乙苯 ＜0.05 ＜0.05 ＜0.05 ＜0.01 ＜0.05 ＜0.05
二甲苯 ＜0.05 ＜0.05 ＜0.05 ＜0.01 ＜0.05 ＜0.05
二氯苯 ＜5 ＜5 ＜5 ＜1 ＜5 ＜10
芳香胺 ＜0.01 ＜0.01 ＜0.01 ＜0.01 ＜0.01 ＜0.01
总迁移量 4-5 4-5 4-5 ＜3 ＞10 ＞30
测定上述实施例和对照例所制油墨的光泽度，结果如表2所示。利用PaulN.Gardner Company,Inc线材在Leneta白卡板上制备油墨刮样，采用BYK-Gardner雾光反射度计以60度的角度(镜面反射)测量光泽度。
表2油墨光泽度测定结果
项目 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 对照例1 对照例2
光泽度/Gu 95 96 98 96 94 93
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种环保型低迁移量的印刷工艺，其特征在于，包括以下工艺步骤：
(1)颜料的预处理：将颜料加入水中，低速搅拌，静置，过滤，取滤液，向滤液中加入絮凝剂，高速搅拌，静置，再次过滤，取滤液，经减压浓缩除水，浓缩剩余物真空干燥后粉碎成粉末；
(2)油墨的制备：向水中加入经上述预处理后的颜料、连接料、烷基葡萄糖苷、消泡剂和流平剂，高速搅拌，静置，过滤，取滤液，得到油墨；
(3)制版：根据已确定的制版参数，通过激光雕刻工艺加工出相应的凹版；
(4)印刷：在版面凹陷的印刷部上涂布上述所制油墨，再在版面上放置印刷物，施以压力，使版面上的油墨转移至印刷物上，从而完成印刷；
(5)干燥：将印刷物低温烘干，使油墨干燥定型。
2.根据权利要求1所述的印刷工艺，其特征在于：所述水的用量为颜料质量的1-5倍。
3.根据权利要求1所述的印刷工艺，其特征在于：所述絮凝剂的用量为颜料质量的1-10％。
4.根据权利要求1所述的印刷工艺，其特征在于：所述絮凝剂选自聚合氯化铝、聚丙烯酰胺中的一种。
5.根据权利要求1所述的印刷工艺，其特征在于：所述连接料为羧甲基壳聚糖。
6.根据权利要求1所述的印刷工艺，其特征在于：所述消泡剂为聚二甲基硅氧烷。
7.根据权利要求1所述的印刷工艺，其特征在于：所述流平剂为BYK流平剂。
8.根据权利要求1所述的印刷工艺，其特征在于：所述颜料、连接料、烷基葡萄糖苷、消泡剂和流平剂的质量比为1-5:5-20:1-5:0.1-1:0.1-1，水用量为控制油墨固含量在60-85％。
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