CN111548672A

CN111548672A - 一种高耐磨低迁移环保油墨及其制备方法

Info

Publication number: CN111548672A
Application number: CN202010506473.4A
Authority: CN
Inventors: 徐晓花
Original assignee: Suzhou Bloit Printing Ink Co ltd
Current assignee: Suzhou Bloit Printing Ink Co ltd
Priority date: 2020-06-05
Filing date: 2020-06-05
Publication date: 2020-08-18

Abstract

本发明公开了一种高耐磨低迁移环保油墨及其制备方法，属于油墨制备技术领域，包括如下质量百分含量的组分：连接料50～60%、耐磨填料5～13%、引发剂3～5%、催干促进剂1～3%、辅料1～3%、硅烷偶联剂0.5～1%，其余为去离子水，总量为100%。本发明在选用具有低迁移性的连接料、引发剂和颜料的基础上，配合使用耐磨性填料和催干促进剂，使制备的油墨将原料低迁移、耐磨及固化效果好等性能集于一体，通过三方效果共同促进了最终油墨产品较低的迁移性能，满足市场发展的需求。

Description

一种高耐磨低迁移环保油墨及其制备方法

技术领域

本发明涉及油墨制备技术领域，特别是涉及一种高耐磨低迁移环保油墨及其制备方法。

背景技术

油墨一般是由颜料、连结料和助剂等组成，分为溶剂型油墨、水性油墨、油性树脂油墨和能量固化油墨。传统的溶剂型油墨还大量存在，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进内装食品，使之变质、变味，对人体产生危害。油墨中所使用的颜料、染料中存在着铅、镉、汞、铬等重金属和苯胺或稠环化合物等物质，也会危害人体健康。

近年来，为了提高油墨的安全性能，降低对人体的危害，水性安全的油墨由于其以水为溶剂，不含挥发性的有害物质，得到了越来越多的发展和使用。但是，由于水性油墨固化后，其含有的部分成分仍然会迁移到被包装物中，尤其是用于包装食品时，还会造成一定的伤害。现有技术CN 105820647 A和CN 105820652 A分别选用了具有低迁移性的颜料、连接料等，以期制备具有低迁移性的油墨。但现有技术仅通过原料配方的改进只能在一定程度上降低油墨的迁移性，对于更高要求的低迁移性仍然不能有效解决。申请人通过研究发现，除了成分的低迁移性，油墨的固化速率、固化度以及耐磨性均对油墨的迁移性产生影响，而这些方面在油墨低迁移性方面的研究至今还没有，也不容易从现有油墨的低迁移性文献中得到相关启发。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种高耐磨低迁移环保油墨及其制备方法，能够解决现有技术中油墨迁移性存在的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种高耐磨低迁移环保油墨，其特征在于，包括如下质量百分含量的组分：连接料50～60%、耐磨填料5～13%、引发剂3～5%、催干促进剂1～3%，硅烷偶联剂0.5～1%、低迁移颜料5～8%、辅料1～3%，其余为去离子水，总量为100%。

在本发明一个较佳实施例中，所述连接料包括质量比为3:5:0.5～5:5:1的富马酸松香改性丙烯酸树脂、松香环氧丙烯酸酯和丙烯酸单体。

在本发明一个较佳实施例中，所述耐磨填料包括质量比为1:3～1:5的纳米二氧化硅和纳米氧化铝。

在本发明一个较佳实施例中，所述引发剂为OMBP、OMTX、Omnipol ASA 或Omnipol910中的至少一种。

在本发明一个较佳实施例中，所述催干促进剂为脂肪酸金属盐、脂肪族胺或改性胺类的一种或几种的混合物。

在本发明一个较佳实施例中，所述低迁移颜料为矿物颜料或人工合成无机颜料。

在本发明一个较佳实施例中，所述辅料包括防沉剂、防腐剂、润湿剂和消泡剂中的至少一种。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种高耐磨低迁移环保油墨的制备方法，包括如下步骤：

（1）配置耐磨填料悬浮液：称取配方量的耐磨填料、硅烷偶联剂和辅料混合，然后加入一定量的去离子水，先初步混合，再用超声波分散处理，制备成悬浊液；

（2）物料混合：启动分散机，按配方量依次加入连接料、引发剂、催干促进剂和步骤（1）中制备的耐磨填料悬浮液和剩余配方量的去离子水，搅拌混合均匀；

（3）研磨处理：将步骤（2）中制得的混合物料加入研磨机加料管，控制研磨工艺，研磨至所需粒径；

（4）过滤、检验、包装。

在本发明一个较佳实施例中，所述步骤（1）中，所述超声波分散处理的工艺条件为：超声功率350W、频率50～55kHz、搅拌速度200～250r/min，时间1～2h。

在本发明一个较佳实施例中，所述步骤（3）中，所述研磨工艺为：研磨腔温度55～65℃，压力0.3～0.5MPa，研磨速率先以300～400 L/h的速率研磨1～2遍，再以600～800 L/h的速率研磨2～3遍。

本发明的有益效果是：在选用具有低迁移性的连接料、引发剂和颜料的基础上，配合使用耐磨性填料和催干促进剂，使制备的油墨将原料低迁移、耐磨及固化效果好等性能集于一体，通过三方效果共同促进了最终油墨产品较低的迁移性能，满足市场发展的需求。

具体实施方式

下面对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

本发明实施例包括：

实施例1

本发明揭示了一种高耐磨低迁移环保油墨，以100kg计算，包括如下组分：

连接料50kg，所述连接料包括质量比为3:5:0.5的富马酸松香改性丙烯酸树脂、松香环氧丙烯酸酯和丙烯酸单体；

耐磨填料5kg，所述耐磨填料包括质量比为1:3的纳米二氧化硅和纳米氧化铝；由于纳米氧化硅和纳米氧化铝均是不溶于水性油墨的耐磨物料，水性油墨在干燥过程中，氧化硅颗粒与油墨颗粒不能完全相溶黏结，而是在油墨与纳米氧化硅的交界处产生很多微小裂纹，而纳米氧化铝与油墨的连接力相对纳米氧化硅更小，摩擦磨损机的磨轮磨损的物质主要为水性油墨与纳米氧化铝颗粒，此时纳米氧化铝主要起到增加油墨耐磨性的作用，随着纳米氧化铝的增多，油墨覆膜损失的质量增大，当增大到其平衡含量时，界面处的纳米氧化硅起到主要消耗能量的作用，阻止了裂纹的继续扩展，实现了增强耐磨的作用；因此，将纳米氧化铝与纳米二氧化硅复合使用，更有利于提高油墨的耐磨性能；

引发剂3kg，所述引发剂为OMBP和Omnipol ASA以1：1的质量比的混合物，具有较低的迁移性，能够进一步降低油墨的迁移性；

催干促进剂2kg，所述催干促进剂为硬脂酸钠，能够提高油墨的固化速率和固化度，从而降低油墨的迁移性。

硅烷偶联剂1kg，所述硅烷偶联剂为KH-560，能够促进耐磨填料与连接料之间的分散性；

低迁移颜料6kg，所述低迁移颜料为矿物颜料，具有优异的抗迁移特性；

辅料1kg，为本领域常用的防沉降剂，能够防止矿物颜料沉降；

去离子水22kg。

上述高耐磨低迁移环保油墨的制备方法，包括如下步骤：

（1）配置耐磨填料悬浮液：称取填料5kg质量比为1:3的纳米二氧化硅和纳米氧化铝耐磨填料、1kg防沉降剂和1kg硅烷偶联剂混合，然后加入15kg去离子水，先初步混合，再用超声波分散处理，制备成悬浊液；所述超声波分散处理的工艺条件为：超声功率350W、频率50kHz、搅拌速度200r/min，时间2h，通过超声分散，使纳米二氧化硅和纳米氧化铝均匀分散于去离子水中，形成稳定的悬浮液；

（2）物料混合：启动分散机，依次加入50kg质量比为3:5:0.5的富马酸松香改性丙烯酸树脂、松香环氧丙烯酸酯和丙烯酸单体、3kg引发剂、2kg催干促进剂、步骤（1）中制备的耐磨填料悬浮液和剩余配方量的去离子水，搅拌混合均匀；

（3）研磨处理：将步骤（2）中制得的混合物料加入研磨机加料管，控制研磨工艺：研磨腔温度55℃，压力0.3MPa，研磨速率先以300L/h的速率研磨2遍，再以600L/h的速率研磨3遍，研磨至粒径小于5微米；

（4）过滤、检验、包装。

实施例2

连接料55kg，所述连接料包括质量比为5:5:1的富马酸松香改性丙烯酸树脂、松香环氧丙烯酸酯和丙烯酸单体；

耐磨填料10kg，所述耐磨填料包括质量比为1:5的纳米二氧化硅和纳米氧化铝；由于纳米氧化硅和纳米氧化铝均是不溶于水性油墨的耐磨物料，水性油墨在干燥过程中，氧化硅颗粒与油墨颗粒不能完全相溶黏结，而是在油墨与纳米氧化硅的交界处产生很多微小裂纹，而纳米氧化铝与油墨的连接力相对纳米氧化硅更小，摩擦磨损机的磨轮磨损的物质主要为水性油墨与纳米氧化铝颗粒，此时纳米氧化铝主要起到增加油墨耐磨性的作用，随着纳米氧化铝的增多，油墨覆膜损失的质量增大，当增大到其平衡含量时，界面处的纳米氧化硅起到主要消耗能量的作用，阻止了裂纹的继续扩展，实现了增强耐磨的作用；因此，将纳米氧化铝与纳米二氧化硅复合使用，更有利于提高油墨的耐磨性能；

引发剂4kg，所述引发剂为OMTX和Omnipol 910以1：1的质量比混合的混合物，具有较低的迁移性，能够进一步降低油墨的迁移性；

催干促进剂3kg，所述催干促进剂为二乙烯三胺，能够提高油墨的固化速率和固化度，从而降低油墨的迁移性。

低迁移颜料5kg，所述低迁移颜料为矿物颜料，具有优异的抗迁移特性；

辅料1.5kg，为本领域常用的防沉降剂，能够防止矿物颜料沉降；

去离子水21.5kg。

上述高耐磨低迁移环保油墨的制备方法，包括如下步骤：

（1）配置耐磨填料悬浮液：称取填料10kg质量比为1:5的纳米二氧化硅和纳米氧化铝耐磨填料、1.5kg防沉降剂和1kg硅烷偶联剂混合，然后加入15kg去离子水，先初步混合，再用超声波分散处理，制备成悬浊液；所述超声波分散处理的工艺条件为：超声功率350W、频率55kHz、搅拌速度250r/min，时间1.5h，通过超声分散，使纳米二氧化硅和纳米氧化铝均匀分散于去离子水中，形成稳定的悬浮液；

（2）物料混合：启动分散机，依次加入55kg质量比为5:5:1的富马酸松香改性丙烯酸树脂、松香环氧丙烯酸酯和丙烯酸单体、4kg引发剂、3kg催干促进剂、步骤（1）中制备的耐磨填料悬浮液和剩余配方量的去离子水，搅拌混合均匀；

（3）研磨处理：将步骤（2）中制得的混合物料加入研磨机加料管，控制研磨工艺：研磨腔温度55℃，压力0.3MPa，研磨速率先以400L/h的速率研磨2遍，再以800L/h的速率研磨2遍，研磨至粒径小于5微米；

（4）过滤、检验、包装。

上述实施例制备的低迁移油墨，经测试，其性能如下：

上述迁移量采用美国FDA 2lCFR中规定条件测试。

本发明一种高耐磨低迁移环保油墨及其制备方法，具有如下优点：

1、配方上：在选用具有低迁移性的连接料、引发剂和颜料的基础上，配合使用耐磨性填料和催干促进剂，使制备的油墨将原料低迁移、耐磨及固化效果好等性能集于一体，通过三方效果共同促进了最终油墨产品较低的迁移性能；

2、工艺上：通过将耐磨填料制备成悬浮液，再与连接料及其他组分混合，能够使耐磨填料更好的分散于油墨基体中。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种高耐磨低迁移环保油墨，其特征在于，包括如下质量百分含量的组分：连接料50～60%、耐磨填料5～13%、引发剂3～5%、催干促进剂1～3%，硅烷偶联剂0.5～1%、低迁移颜料5～8%、辅料1～3%，其余为去离子水，总量为100%。

2.根据权利要求1所述的高耐磨低迁移环保油墨，其特征在于，所述连接料包括质量比为3:5:0.5～5:5:1的富马酸松香改性丙烯酸树脂、松香环氧丙烯酸酯和丙烯酸单体。

3.根据权利要求1所述的高耐磨低迁移环保油墨，其特征在于，所述耐磨填料包括质量比为1:3～1:5的纳米二氧化硅和纳米氧化铝。

4.根据权利要求1所述的高耐磨低迁移环保油墨，其特征在于，所述引发剂为OMBP、OMTX、Omnipol ASA 或Omnipol 910中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的高耐磨低迁移环保油墨，其特征在于，所述催干促进剂为脂肪酸金属盐、脂肪族胺或改性胺类的一种或几种的混合物。

6.根据权利要求1所述的高耐磨低迁移环保油墨，其特征在于，所述低迁移颜料为矿物颜料或人工合成无机颜料。

7.根据权利要求1所述的高耐磨低迁移环保油墨，其特征在于，所述辅料包括防沉剂、防腐剂、润湿剂和消泡剂中的至少一种。

8.一种高耐磨低迁移环保油墨的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

（4）过滤、检验、包装。

9.根据权利要求8所述的一种高耐磨低迁移环保油墨的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中，所述超声波分散处理的工艺条件为：超声功率350W、频率50～55kHz、搅拌速度200～250r/min，时间1～2h。

10.根据权利要求8所述的一种高耐磨低迁移环保油墨的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中，所述研磨工艺为：研磨腔温度55～65℃，压力0.3～0.5MPa，研磨速率先以300～400 L/h的速率研磨1～2遍，再以600～800 L/h的速率研磨2～3遍。