CN112094528A - 一种水松纸用接装纸水性油墨及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及水性油墨的制备技术领域，尤其涉及一种水松纸用接装纸水性油墨及其制备方法，按照质量份，包括50份颜料、25‑30份甲基丙烯酸甲酯、30‑35份己二酸、25‑30份二乙烯三胺、25‑30份环氧氯丙烷、5‑8份乙基纤维素、3‑5份纳米锌粉、5‑9份助剂、有机酸以及碱性调节剂；所述纳米锌粉的粒径小于100nm；所述颜料为在0‑10℃、3‑4MPa下经过液态二氧化碳浸渍处理2‑3h后释至常压并加热至31℃以上而得到的改性颜料。本申请中，通过甲基丙烯酸甲酯作为助磨剂和改性剂、纳米锌粉改性聚酰胺树脂，使得得到的水性油墨具有良好的水溶性，且固化后具有良好的抗水性，可用于卷烟接装纸。

Description

一种水松纸用接装纸水性油墨及其制备方法
技术领域
本发明涉及水性油墨的制备技术领域，尤其涉及一种水松纸用接装纸水性油墨及其制备方法。
背景技术
烟用接装纸，是将烟支滤嘴与卷烟烟支接装起来的纸张。近年来，随着人们生活水平的提高，吸烟者对香烟的卫生安全性能越来越重视。烟用接装纸直接与吸烟者嘴唇接触，它的卫生安全性能直接影响到烟支的卫生安全性能。
传统烟用接装纸生产方式为溶剂型油墨凹版印刷，不仅存在卫生安全指标方面的隐患，同时在生产过程中不可避免的要向大气中排放大量乙醇、乙酸乙酯、乙酸正丙酯等挥发性有机溶剂（即VOCs），对环境存在一定不良影响。
水性油墨是一种由水溶性树脂、有机颜料、食品级连结料等复合研磨加工而成的油墨，其不含有机挥发溶剂且生产过程中无需添加有机溶剂，不仅能够提升烟用接装纸的卫生安全性能，提升烟支的卫生安全性，还能有效降低排放到大气环境中的VOCs，大幅减少生产中使用的溶剂量，改善作业环境，减少危险化学品的使用，提高了生产过程安全性，节约企业环境治理费用和生产成本。
但接装纸作为一种比较特殊的卷烟辅料和烟支中直接接触吸烟者嘴唇的材料，烟用接装纸的印刷油墨和涂层必须无毒，符合食品卫生要求，并且具有一定的抗水性和抗湿强度。目前的水性油墨印刷到接装纸上后，其抗水性还不足。
发明内容
本发明要解决上述问题，提供一种水松纸用接装纸水性油墨及其制备方法。
本发明解决问题的技术方案是，提供一种水松纸用接装纸水性油墨，按照质量份，包括50份颜料、25-30份甲基丙烯酸甲酯、30-35份己二酸、25-30份二乙烯三胺、25-30份环氧氯丙烷、5-8份乙基纤维素、3-5份纳米锌粉、5-9份助剂、有机酸以及碱性调节剂；所述纳米锌粉的粒径小于100nm；所述颜料为在0-10℃、3-4MPa下经过液态二氧化碳浸渍处理2-3h后释至常压并加热至31℃以上而得到的改性颜料。
优选地，按照质量份，所述助剂包括0.5-1份润湿剂、1-2份分散剂、0.8-1.2份流平剂、2.4-4份消泡剂以及0.3-0.8份蜡乳液。
分散剂的加入可改善颜料和连续料的润湿性能，分散剂可选用市售的任意一种，优选为BYK190。
水性油墨以水为溶剂，水的极性和表面张力比一般的有机溶剂要高得多，造成水性油墨的表面张力也较大，而较大的表面张力不利于油墨在承印材料表面铺展影响油墨的光泽度。润湿剂可以在一定程度上降低水性油墨的表面张力，使油墨更容易在接装纸上润湿铺展，得到较高光泽度的水墨柔印环保接装纸水性油墨。润湿剂可选用市售的任意一种，优选为0.5%迪高TEGO550。
在印刷过程中，油墨干燥时出现印刷痕迹，而且在干燥过程中伴随出现缩孔、针孔、流挂等现象，都称为流平性不良。流平剂有助于空气释放、颜料分散，改善对纸张的润湿性，消除了表面张力的变化；干燥的墨脱表面张力达到均匀的、较低的水平，在油墨中溶剂的挥发过程不会显著变化，达到最佳流平性，墨膜表面光滑，减少摩擦阻力，能有效提高油墨的光泽度、耐磨性能。流平剂可选用市售的任意一种，优选为BYK302。
由于为油墨体系为碱性，表面张力较大，在油墨循环过程中反复搅拌、冲击容易生成泡沫，而油墨中的泡沫在纸张表面破裂导致漏印（即气泡印），采用在油墨中添加消泡剂的方式降低油墨表面张力减少泡沫形成。消泡剂可选用市售的任意一种，优选为BYK024。
蜡乳液微粒大小影响膜层表面光发射效果，微小光滑的球形蜡颗粒在油墨干燥过程中均匀分散在样张表面，弥补膜层表面的微小缺陷，从而起到改善表面光泽、提高耐磨性能的作用。
优选地，所述有机酸包括柠檬酸、酒石酸、草酸、苹果酸、乳酸中的一种或几种。
优选地，所述碱性调节剂选用乙醇胺。选用乙醇胺得到的油墨无刺激性气味，样张也无异味，满足水墨柔印环保接装纸水性油墨要求。
优选地，所述颜料选用无机颜料。无机颜料包括氧化铁和氢氧化铁红/黄/黑、二氧化钛（C.I.颜料白6）、植物炭黑（C.I.颜料黑7），其遮盖力和着色力、耐化学性、分散性都比较好，同时价格低廉。同时，通过对颜料以液态二氧化碳进行膨胀处理，能够提高颜料与其他物料之间的结合程度。
本发明的另一个目的是提供一种水松纸用接装纸水性油墨的制备方法，包括以下步骤：
（1）将乙基纤维素加入到无水乙醇中溶解后，将纳米锌粉加入到乙基纤维素溶液中，以15000-25000rpm均质40-60min后，过滤、干燥，得到乙基纤维素包覆的锌粉；
（2）将乙基纤维素包覆的锌粉加入到部分己二酸中，搅拌升温至65-85℃，反应1-2h后，得到物料1；
（3）将剩余己二酸、二乙烯三胺混合并溶于水后，升温至163-173℃，保温2.5-3h后，降温至120℃以下，加入70-80℃热水，搅拌成均相；然后冷却至80-90℃，加入甲基丙烯酸甲酯和物料1，反应1-2h后，冷却至20-25℃得到物料2；
（4）在搅动下向物料2中缓慢加入环氧氯丙烷，升温至60-70℃后，保温1.5-2h，然后加入有机酸调节pH为4-5，得到物料3；
（5）将颜料、物料3、助剂混合搅拌研磨，得到成墨。
优选地，将己二酸分为质量比为1：（4-7）的两份，质量较小的一份用于步骤（1），质量较大的一份用于步骤（2）。
优选地，步骤（4）中，首先将颜料和甲基丙烯酸甲酯混合后，加入碱性调节剂调节pH至8-9.5，研磨，得到基墨；然后将基墨、物料3、助剂混合搅拌，得到成墨。
优选地，选用二氧化锆珠作为研磨介质。二氧化锆珠密度是5.7g/cm3，相对于相同体积的其他研磨介质，其质量大，根据动量定理，球体的动量只与运动速度和质量正相关，在相同的直径和运动速度下，球体的质量越大，所具有的能量也越大，相互碰撞摩擦时产生的动力也越大。因此选择二氧化锆珠作为水墨柔印环保接装纸水性油墨的研磨介质。
优选地，选用粒径为1.5mm的二氧化锆珠，相同质量下，粒径较小的二氧化锆珠的数量较多，因此与油墨的接触点也较多，这样二氧化锆珠在砂磨机内相互碰撞发生剪切作用的机率较大，研磨出来的油墨分散性能也就提高了。同时，当产品细度要求很高时，若使用的研磨介质过大，二氧化锆珠间空隙也就大，这样有一小部份颜料有可能游离于二氧化锆珠空隙之间，使产品达不到所要求的细度。
优选地，研磨时间大于300min。
优选地，研磨速度1500-2000r/min。
本发明的有益效果：
1.本申请中，首先通过乙基纤维素包覆锌粉，并将包覆物在作为油墨粘结料的聚酰胺树脂的制备过程中加入，通过己二酸的连结作用使其均匀分散在聚酰胺树脂的孔隙中。当得到的油墨因印刷至接装纸后，乙基纤维素在阳光下逐渐氧化降解，放出锌。又由于聚酰胺树脂的制备过程中需要用到有机酸，聚酰胺树脂中含有游离的酸，此时如果该油墨遇水，锌遇水、并在游离的酸的作用下，一方面吸水以固定游离水，另一方面吸水后发生腐蚀形成难溶性物质，不仅能填充材料的孔隙，从而降低油墨水渗透性，提高油墨抗水性，还能降低抽吸期间的燃烧峰值温度，减少稠环芳烃等大分子致癌物质的生成量。
2.加入了甲基丙烯酸甲酯，一方面甲基丙烯酸甲酯和颜料共混研磨，以将颜料粒子均匀地分散在聚甲基丙烯酸甲酯中，作为将颜料粒子分散开的助磨剂，同时，甲基丙烯酸甲酯在研磨过程中，由于研磨发热发生热聚合，粘度逐渐增大，不仅能够改善共混得到的基墨的粘度和光亮度，而且，其较大的粘度导致整个研磨体系的粘度增大，当颜料被研磨分散时，颜料受到较大的剪切力，更易于分散成粒径较小的颗粒。另一方面甲基丙烯酸甲酯作为改性剂，与聚酰胺树脂接枝共聚，甲基丙烯酸甲酯的极性基团的引入有利于增强树脂的附着性和水溶性，使其能更好地用于水性油墨。
3.进一步通过环氧氯丙烷改性聚酰胺树脂，得到阳离子型的PAE树脂，其与锌粉共同组成的水性油墨用于印刷于接装纸时，由于酸而生成的带正电荷的锌离子会被纸张细小纤维所吸附，使得长纤维对PAE树脂的吸附机会增大，从而能够提高纸张的增湿强效果。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施方式，并对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
实施例1
一种水松纸用接装纸水性油墨，通过以下步骤制备：
（1）按照质量份，准备50份二氧化钛作为颜料、28份甲基丙烯酸甲酯、32份己二酸、27份二乙烯三胺、28份环氧氯丙烷、6份乙基纤维素、4份纳米锌粉、7份助剂以及pH调节剂。其中，二氧化钛为在5℃、3.5MPa下经过液态二氧化碳浸渍处理2.5h后释至常压并加热至31℃而得到的改性颜料。助剂包括0.8份作为润湿剂的TEGO550、1.5份作为分散剂的BYK190、1份作为流平剂的BYK302、3份作为消泡剂的BYK024以及0.7份蜡乳液。pH调节剂包括酒石酸和乙醇胺，pH调节剂的用量不限定，只要在使用过程中，用量能足以调节至所需pH即可
（2）将乙基纤维素加入到无水乙醇（无水乙醇的用量不限制，只要能够溶剂乙基纤维素即可）中溶解后，将纳米锌粉加入到乙基纤维素溶液中，以20000rpm的转速均质50min后，过滤、干燥，得到乙基纤维素包覆的锌粉。
（3）将己二酸分为质量比为1：5的两份。
（4）将乙基纤维素包覆的锌粉加入到质量较小的一份己二酸中，搅拌升温至75℃，反应1.5h后，得到物料1。
（5）将质量较大的一份己二酸、二乙烯三胺混合并溶于水后，升温至170℃，保温2.8h后，降温至115℃，加入75℃热水，搅拌成均相；然后冷却至85℃，加入甲基丙烯酸甲酯和物料1，反应1.5h后，冷却至22℃得到物料2。
（6）在搅动下向物料2中缓慢加入环氧氯丙烷，升温至65℃后，保温1.8h，然后加入酒石酸调节pH为4.5，得到物料3。
（7）将改性颜料和甲基丙烯酸甲酯混合后，加入乙醇胺调节pH至9，送入研磨机中以粒径为1.5mm的二氧化锆珠作为研磨介质在18000r/min转速下研磨350min，得到基墨。
（8）将基墨、物料3、助剂混合搅拌，得到水性白墨。
实施例2
一种水松纸用接装纸水性油墨，通过以下步骤制备：
（1）按照质量份，准备50份氧化铁黄作为颜料、25份甲基丙烯酸甲酯、30份己二酸、25份二乙烯三胺、25份环氧氯丙烷、5份乙基纤维素、3份纳米锌粉、5份助剂以及pH调节剂。其中，氧化铁黄为在0℃、3MPa下经过液态二氧化碳浸渍处理2h后释至常压并加热至35℃而得到的改性颜料。助剂包括0.5份作为润湿剂的Disponer W-18、1份作为分散剂的BYK190、0.8份作为流平剂的BYK302、2.4份作为消泡剂的BYK024以及0.3份蜡乳液。pH调节剂包括苹果酸和乙醇胺，pH调节剂的用量不限定，只要在使用过程中，用量能足以调节至所需pH即可
（2）将乙基纤维素加入到无水乙醇（无水乙醇的用量不限制，只要能够溶剂乙基纤维素即可）中溶解后，将纳米锌粉加入到乙基纤维素溶液中，以15000rpm的转速均质40min后，过滤、干燥，得到乙基纤维素包覆的锌粉。
（3）将己二酸分为质量比为1：4的两份。
（4）将乙基纤维素包覆的锌粉加入到质量较小的一份己二酸中，搅拌升温至65℃，反应1h后，得到物料1。
（5）将质量较大的一份己二酸、二乙烯三胺混合并溶于水后，升温至163℃，保温2.5h后，降温至100℃，加入70℃热水，搅拌成均相；然后冷却至80℃，加入甲基丙烯酸甲酯和物料1，反应1h后，冷却至20℃得到物料2。
（6）在搅动下向物料2中缓慢加入环氧氯丙烷，升温至60℃后，保温1.5h，然后加入苹果酸调节pH为4，得到物料3。
（7）将改性颜料和甲基丙烯酸甲酯混合后，加入乙醇胺调节pH至8，送入研磨机中以粒径为1.5mm的二氧化锆珠作为研磨介质在1500r/min转速下研磨300min，得到基墨。
（8）将基墨、物料3、助剂混合搅拌，得到水性黄墨。
实施例3
一种水松纸用接装纸水性油墨，通过以下步骤制备：
（1）按照质量份，准备50份植物炭黑作为颜料、30份甲基丙烯酸甲酯、35份己二酸、30份二乙烯三胺、30份环氧氯丙烷、8份乙基纤维素、5份纳米锌粉、9份助剂以及pH调节剂。其中，植物炭黑为在10℃、4MPa下经过液态二氧化碳浸渍处理3h后释至常压并加热至40℃而得到的改性颜料。助剂包括1份作为润湿剂的TEGO550、2份作为分散剂的BYK190、1.2份作为流平剂的BYK302、4份作为消泡剂的BYK024以及0.8份蜡乳液。pH调节剂包括柠檬酸和乙醇胺，pH调节剂的用量不限定，只要在使用过程中，用量能足以调节至所需pH即可
（2）将乙基纤维素加入到无水乙醇（无水乙醇的用量不限制，只要能够溶剂乙基纤维素即可）中溶解后，将纳米锌粉加入到乙基纤维素溶液中，以25000rpm的转速均质60min后，过滤、干燥，得到乙基纤维素包覆的锌粉。
（3）将己二酸分为质量比为1： 7的两份。
（4）将乙基纤维素包覆的锌粉加入到质量较小的一份己二酸中，搅拌升温至85℃，反应2h后，得到物料1。
（5）将质量较大的一份己二酸、二乙烯三胺混合并溶于水后，升温至173℃，保温3h后，降温至118℃，加入80℃热水，搅拌成均相；然后冷却至90℃，加入甲基丙烯酸甲酯和物料1，反应2h后，冷却至25℃得到物料2。
（6）在搅动下向物料2中缓慢加入环氧氯丙烷，升温至70℃后，保温2h，然后加入柠檬酸调节pH为5，得到物料3。
（7）将改性颜料和甲基丙烯酸甲酯混合后，加入乙醇胺调节pH至9.5，送入研磨机中以粒径为1.5mm的二氧化锆珠作为研磨介质在2000r/min转速下研磨400min，得到基墨。
（8）将基墨、物料3、助剂混合搅拌，得到水性黑墨。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (10)

1.一种水松纸用接装纸水性油墨，其特征在于：按照质量份，包括50份颜料、25-30份甲基丙烯酸甲酯、30-35份己二酸、25-30份二乙烯三胺、25-30份环氧氯丙烷、5-8份乙基纤维素、3-5份纳米锌粉、5-9份助剂、有机酸以及碱性调节剂；所述纳米锌粉的粒径小于100nm；所述颜料为在0-10℃、3-4MPa下经过液态二氧化碳浸渍处理2-3h后释至常压并加热至31℃以上而得到的改性颜料。
2.根据权利要求1所述的一种水松纸用接装纸水性油墨，其特征在于：所述有机酸包括柠檬酸、酒石酸、草酸、苹果酸、乳酸中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的一种水松纸用接装纸水性油墨，其特征在于：按照质量份，所述助剂包括0.5-1份润湿剂、1-2份分散剂、0.8-1.2份流平剂、2.4-4份消泡剂以及0.3-0.8份蜡乳液。
4.根据权利要求1所述的一种水松纸用接装纸水性油墨，其特征在于：所述颜料选用无机颜料。
5.一种根据权利要求1-4任意一项所述的水松纸用接装纸水性油墨的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
将乙基纤维素加入到无水乙醇中溶解后，将纳米锌粉加入到乙基纤维素溶液中，以15000-25000rpm均质40-60min后，过滤、干燥，得到乙基纤维素包覆的锌粉；
将乙基纤维素包覆的锌粉加入到部分己二酸中，搅拌升温至65-85℃，反应1-2h后，得到物料1；
将剩余己二酸、二乙烯三胺混合并溶于水后，升温至163-173℃，保温2.5-3h后，降温至120℃以下，加入70-80℃热水，搅拌成均相；然后冷却至80-90℃，加入甲基丙烯酸甲酯和物料1，反应1-2h后，冷却至20-25℃得到物料2；
在搅动下向物料2中缓慢加入环氧氯丙烷，升温至60-70℃后，保温1.5-2h，然后加入有机酸调节pH为4-5，得到物料3；
将颜料、物料3、助剂混合搅拌研磨，得到成墨。
6.根据权利要求5所述的一种水松纸用接装纸水性油墨的制备方法，其特征在于：将己二酸分为质量比为1：（4-7）的两份，质量较小的一份用于步骤（1），质量较大的一份用于步骤（2）。
7.根据权利要求5所述的一种水松纸用接装纸水性油墨的制备方法，其特征在于：步骤（5）中，首先将颜料和甲基丙烯酸甲酯混合后，加入碱性调节剂调节pH至8-9.5，研磨，得到基墨；然后将基墨、物料3、助剂混合搅拌，得到成墨。
8.根据权利要求5所述的一种水松纸用接装纸水性油墨的制备方法，其特征在于：选用粒径为1.5mm的二氧化锆珠作为研磨介质。
9.根据权利要求5所述的一种水松纸用接装纸水性油墨的制备方法，其特征在于：研磨时间大于300min。
10.根据权利要求5所述的一种水松纸用接装纸水性油墨的制备方法，其特征在于：研磨速度1500-2000r/min。
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