CN112646411B

CN112646411B - 一种水松纸用水性环保油墨组合物法及其制备方法

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Publication number: CN112646411B
Application number: CN202011611354.1A
Authority: CN
Inventors: 徐伟; 何良原; 吴益芝; 刘进; 方启鸿; 俞红卫; 龚波
Original assignee: Zhejiang Techmay New Materials Co ltd
Current assignee: Zhejiang Techmay New Materials Co ltd
Priority date: 2020-12-30
Filing date: 2020-12-30
Publication date: 2022-12-13
Anticipated expiration: 2040-12-30
Also published as: CN112646411A

Abstract

一种水松纸用水性环保油墨组合物，其制备原料，按重量份计包括20‑60份苯丙乳液、5‑30份无机填料、1‑5份聚乙烯醇缩丁醛酯、1‑5份增粘剂、0.1‑3份乳化助剂、0.5‑3份分散剂、0.1‑3份爽滑剂、5‑30份水和10‑80份乙醇。发明人使用水和乙醇作为溶剂，复配水性环保油墨组合物，符合环保、无污染的绿色发展理念，有利于提高其印刷制品的健康性。通过使用一定粘度和一定固含量的苯丙乳液，提高了水性环保油墨对水松纸的附着强度，提高了印刷的清晰度，通过使用复配的无机填料提高整体油墨的强度、耐候性和光洁度，通过添加聚乙烯醇缩丁醛酯和松香使水性环保油墨组合物印刷于水松纸上不会出现掉粉现象，并且进一步提高了印刷品的耐水性，进一步提高了水性环保油墨的稳定性。

Description

一种水松纸用水性环保油墨组合物法及其制备方法

技术领域

本发明属于油墨技术领域，具体涉及一种水松纸用水性环保油墨组合物法及其制备方法。

背景技术

水松纸一般用于香烟滤嘴棒的外包装用纸，因外观类似松木纹而得名。按加工工艺的不同，水松纸分为印刷型水松纸和涂布型水松纸两大类。印刷型水松纸采用凹版印刷工艺印刷而成，表面美观，流平性好，技术要求较高，适用于中、高档卷烟；涂布型水松纸采用涂布工艺加工而成，工艺简单，表面图案质量、流平性均较印刷型水松纸差，常用于低档卷烟。水松纸同吸烟者的嘴唇直接接触，由于特殊的使用环境，水松纸具有较高的抗水性和湿强度，并且使用于水松纸上的印刷油墨必须环保无毒。

现有的溶剂型油墨，使用有机物作为溶剂，溶剂挥发的过程中会对环境造成比较大的污染，有机物溶剂型油墨使用在水松纸上容易对香烟使用者的健康造成一定的影响。并且使用现有的溶剂油墨印刷后，使用过程中虽然不会粘嘴唇但是会出现掉粉现象，降低了使用者的体验感。随着科学技术的进一步发展，越来越多的水性环保油墨被开发以及应用。现在亟需开发出一种附着力强、抗水性好、印刷后不掉粉的水松纸用水性环保油墨组合物。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的第一个方面提供了一种水松纸用水性环保油墨组合物，其制备原料，按重量份计包括20-60份苯丙乳液、5-30份无机填料、1-5份聚乙烯醇缩丁醛酯、1-5份增粘剂、0.1-3份乳化助剂、0.5-3份分散剂、0.1-3份爽滑剂、5-30份水和10-80份乙醇。

优选的，所述苯丙乳液的固含量为34～42wt％，粘度为100～300CPS。

优选的，所述无机填料的相对分子质量在50-150。

优选的，所述无机填料为至少两种无机物的混合物。

优选的，所述增粘剂中含有羧基。

优选的，所述乳化助剂选自十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、N-十二烷基二甲胺、聚氧乙烯醚、聚氧丙烯醚、环氧乙烷、聚乙烯醇、乙醇胺和蜡乳液。

优选的，所述乳化助剂为乙醇胺和蜡乳液的混合物，所述乙醇胺和蜡乳液的质量比为1：(1-3)。

优选的，所述爽滑剂选自聚二甲基硅氧烷、聚二乙基硅氧烷、聚苯基甲基硅氧烷、聚三氟丙基甲基硅氧烷、乙烯基聚二甲基硅氧烷、单羟基封端聚二甲基硅氧烷中的至少一种。

优选的，所述水与乙醇的质量比为1：(5-10)。

本发明的第二个方面提供了一种所述的水松纸用水性环保油墨组合物的制备方法，至少包括以下步骤：

(1)将苯丙乳液、乳化助剂、分散剂、爽滑剂、水和部分乙醇加入到配料罐A中，并进行搅拌，得到混合物A；

(2)将增粘剂、聚乙烯醇缩丁醛酯和剩余乙醇混合并加入到配料罐B中，并进行搅拌，得到混合物B；

(3)将混合物B加入到混合物A中，并进行搅拌，得到混合物C；

(4)使用磨砂机对混合物C进行磨砂即得到水松纸用水性环保油墨组合物。

有益效果：

发明人通过使用水和乙醇作为溶剂，复配水性环保油墨组合物，符合环保、无污染的绿色发展理念，有利于提高其印刷制品的健康性。发明人通过使用一定粘度和一定固含量的苯丙乳液，提高了水性环保油墨对水松纸的附着强度，通过使用复配的无机填料提高整体油墨的强度、耐候性和光洁度，通过添加聚乙烯醇缩丁醛酯和松香使水性环保油墨组合物印刷于水松纸上不会出现掉粉现象，并且使用本发明中环保油墨组合物的印刷产品具有较好的耐水性，进一步提高了水性环保油墨的稳定性，并且本技术方案中的水性环保油墨组合物能在使用较少量的条件下，实现较好的印刷效果，能够节省印刷成本。

具体实施方式

为了下面的详细描述的目的，应当理解，本发明可采用各种替代的变化和步骤顺序，除非明确规定相反。此外，除了在任何操作实例中，或者以其他方式指出的情况下，表示例如说明书和权利要求中使用的成分的量的所有数字应被理解为在所有情况下被术语“约”修饰。因此，除非相反指出，否则在以下说明书和所附权利要求中阐述的数值参数是根据本发明所要获得的期望性能而变化的近似值。至少并不是试图将等同原则的适用限制在权利要求的范围内，每个数值参数至少应该根据报告的有效数字的个数并通过应用普通舍入技术来解释。

尽管阐述本发明的广泛范围的数值范围和参数是近似值，但是具体实例中列出的数值尽可能精确地报告。然而，任何数值固有地包含由其各自测试测量中发现的标准偏差必然产生的某些误差。

当本文中公开一个数值范围时，上述范围视为连续，且包括该范围的最小值及最大值，以及这种最小值与最大值之间的每一个值。进一步地，当范围是指整数时，包括该范围的最小值与最大值之间的每一个整数。此外，当提供多个范围描述特征或特性时，可以合并该范围。换言之，除非另有指明，否则本文中所公开之所有范围应理解为包括其中所归入的任何及所有的子范围。例如，从“1至10”的指定范围应视为包括最小值1与最大值10之间的任何及所有的子范围。范围1至10的示例性子范围包括但不限于1至6.1、3.5至7.8、5.5至10等。

作为一种优选的技术方案，所述苯丙乳液的固含量为34～42wt％，粘度为100～300CPS。

因为水松纸的抗水性比较好，使用一般的水性油墨对水松纸进行印刷时，不容易浸润水松纸，水性油墨在水松纸上的附着力比较差，印刷的痕迹容易模糊。发明人发现使用一定固含量和一定粘度的苯丙乳液能够提高印刷痕迹的清晰度，提高水性油墨在水松纸上的附着力，发明人认为可能的原因是一定固含量苯丙乳液具有较多的活性基团，能够提高油墨层与水松纸之间的附着力，并且一定粘度的苯丙乳液能够较好的交联固化速度，会提高印刷痕迹的清晰度，但固含量和粘度变化后会影响水性环保油墨的稳定性。但干燥后的油墨层强度以及表面光洁度较差。

作为一种优选的技术方案，所述无机填料的相对分子质量在50-150。

作为一种优选的技术方案，所述无机填料为碳酸钙和二氧化钛的混合物，所述碳酸钙与二氧化钛之间的质量比为(4-5)：1。

发明人发现通过添加一定比例的碳酸钙与二氧化钛不仅能够提高油墨层的强度，提高油墨层的光洁度，还能提高油墨在水松纸上的附着力。并且使水性环保油墨在较低温度和较高温度条件下能够保持较好的稳定性，长期存储不会出现沉淀的现象，但是发明人发现干燥好的油墨层比较松散，容易出现掉粉的现象。

作为一种优选的技术方案，所述增粘剂中含有羧基。

作为一种优选的技术方案，所述增粘剂为改性松香。

发明人发现通过添加一定粘度的聚乙烯醇缩丁醛酯和改性松香能够使干燥后的油墨层具有较好的稳定性，不会出现掉粉现象，并且能够进一步提高油墨层的耐水性能，提高油墨层的干燥速度，提高印刷效率。发明人认为可能的原因是待油墨层干燥后，由于无机填料与体系中各组分之间的作用力较弱，并且添加无机填料后油墨层的硬度较大，使无机填料容易脱离体系，出现掉粉现象。而聚乙烯醇缩丁醛酯与改性松香具有较长的碳链结构，能够与无机填料之间发生缠结现象，增大体系整体的粘度，使无机填料牢固的稳定在体系中。并且改性松香中的羧基与聚乙烯醇缩丁醛酯之间的羟基之间的分子作用力较大，使油墨整体的网络交联度更加致密，使无机填料更好的粘结在油墨层中，提高油墨层的紧密性和耐水性能，并且聚乙烯醇缩丁醛酯与改性松香具有较长的碳链结构能够适当的提高油墨层的柔韧性，提高整体的稳定性，降低掉粉现象，而且适当的韧性能够提高油墨层的耐低温性能，提高油墨层的耐候性。

作为一种优选的技术方案，所述乳化助剂选自十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、N-十二烷基二甲胺、聚氧乙烯醚、聚氧丙烯醚、环氧乙烷、聚乙烯醇、乙醇胺和蜡乳液。

作为一种优选的技术方案，所述乳化助剂为乙醇胺和蜡乳液的混合物，所述乙醇胺和蜡乳液的质量比为1：(1-3)。

发明人发现通过添加一定量的乙醇胺和蜡乳液能够更好的提高整体的稳定性能，提高整个体系的铺展性能，使用较少的水性环保油墨便能取得较好的印刷效果，明显降低了生产成本。并且发明人发现将乙醇胺加入到体系中不会产生氨臭的气味，发明人认为可能的原因是一定量的改性松香产生的气味能够较好的掩盖乙醇胺的氨臭味，使乙醇胺较好的发挥作用的同时，不会破坏整体系的气味。

作为一种优选的技术方案，所述爽滑剂选自聚二甲基硅氧烷、聚二乙基硅氧烷、聚苯基甲基硅氧烷、聚三氟丙基甲基硅氧烷、乙烯基聚二甲基硅氧烷、单羟基封端聚二甲基硅氧烷中的至少一种。

作为一种优选的技术方案，所述爽滑剂为聚二甲基硅氧烷。

发明人发现通过添加爽滑剂能够提高油墨层的光滑度，降低油墨层的摩擦系数，提高油墨层的手感。所述聚二甲基硅氧烷，CAS号为9006-65-9。本发明所用聚二甲基硅氧烷为聚二甲基硅氧烷分散液，为道康宁DC-51。

作为一种优选的技术方案，所述水与乙醇的质量比为1：(5-10)。

(3)将混合物B加入到混合物A中，并进行搅拌，得到混合物C；

作为一种优选的技术方案，所述混合物B的粘度在14-16s察恩3#杯。

发明人通过将乙醇分为两部分加入到体系中，降低乙醇对乳化性能的影响，提高油墨整体的稳定性能。本技术方案中的水性环保油墨组合组具有较好的铺展性能，能够使用较好的量，呈现出较好的印刷效果，节省了印刷成本。

另外，如果没有其它说明，所用原料都是市售得到的。

实施例1

为解决上述技术问题，本实施例的第一个方面提供了一种水松纸用水性环保油墨组合物，其制备原料，按重量份计包括20份苯丙乳液、10份无机填料、2份聚乙烯醇缩丁醛酯、0.5份增粘剂、0.5份乳化助剂、0.5份分散剂、0.1份爽滑剂、5份水和35份乙醇。所述分散剂购自上海桥翘环保科技有限公司，型号为：603分散剂。

所述苯丙乳液的平均固含量为40.5wt％，平均粘度为200CPS，购买自上海泷榉新型材料有限公司，型号为LW-8815。

所述无机填料为碳酸钙和二氧化钛的混合物，所述碳酸钙与二氧化钛之间的质量比为4：1。所述碳酸钙购自衢州市衢江区正元碳酸钙厂，CAS号：471-34-1，本实施例中的二氧化钛使用的钛白粉，所述钛白粉购自无锡荣聚商贸有限公司。

所述聚乙烯醇缩丁醛的粘度，购自怀化大自然化工有限公司。

所述增粘剂为改性松香886A，所述松香购自广州永畅化工有限公司。

所述乳化助剂为乙醇胺和蜡乳液的混合物，所述乙醇胺和蜡乳液的质量比为1：1.5。所述乙醇胺购自浙江龙游高新化工有限公司，CAS号为：141-43-5。所述蜡乳液购自翁开尔，货号为：keimD-806。

所述爽滑剂为聚二甲基硅氧烷，本实施例所用聚二甲基硅氧烷为聚二甲基硅氧烷分散液，为道康宁DC-51。所述水与乙醇的质量比为1：7，所述乙醇购自兰溪中大化工有限公司，CAS号：64-17-5。

本实施例的第二个方面提供了一种所述的水松纸用水性环保油墨组合物的制备方法，包括以下步骤：

(1)800r/min的条件下，将苯丙乳液、乙醇胺、蜡乳液、分散剂、聚二甲基硅氧烷、水和1/3的乙醇加入到配料罐A中，加料完成后，在转速为1200r/min的条件下并进行搅拌1h，得到混合物A；

(2)将改性松香、聚乙烯醇缩丁醛酯和剩余乙醇混合并加入到配料罐B中，并在1200r/min的条件下进行搅拌1h，得到混合物B；

(3)将混合物B加入到混合物A中，并在1200r/min的条件下进行搅拌1h，得到混合物C，所述混合物B的粘度为15s,察恩3#杯；

(4)使用磨砂机对混合物C进行磨砂，转速为1200r/min，磨砂4遍即得到水松纸用水性环保油墨组合物。

实施例2

为解决上述技术问题，本实施例的第一个方面提供了为解决上述技术问题，本实施例的第一个方面提供了一种水松纸用水性环保油墨组合物，其制备原料，按重量份计包括40份苯丙乳液、30份无机填料、3份聚乙烯醇缩丁醛酯、1份增粘剂、1份乳化助剂、1份分散剂、0.2份爽滑剂、10份水和75份乙醇。所述分散剂购自上海桥翘环保科技有限公司，型号为：603分散剂。

所述聚乙烯醇缩丁醛，购自怀化大自然化工有限公司。

所述爽滑剂为聚二甲基硅氧烷，本实施例所用聚二甲基硅氧烷为聚二甲基硅氧烷分散液，为道康宁DC-51。所述水与乙醇的质量比为1：7.5，所述乙醇购自兰溪中大化工有限公司，CAS号：64-17-5。

实施例3

为解决上述技术问题，本实施例的第一个方面提供了为解决上述技术问题，本实施例的第一个方面提供了为解决上述技术问题，本实施例的第一个方面提供了一种水松纸用水性环保油墨组合物，其制备原料，按重量份计包括40份苯丙乳液、30份无机填料、3份聚乙烯醇缩丁醛酯、1份增粘剂、1份乳化助剂、1份分散剂、0.2份爽滑剂、10份水和75份乙醇。所述分散剂购自上海桥翘环保科技有限公司，型号为：603分散剂。

所述聚乙烯醇缩丁醛，购自怀化大自然化工有限公司。

所述乳化助剂为乙醇胺和蜡乳液的混合物，所述乙醇胺和蜡乳液的质量比为1：3。所述乙醇胺购自浙江龙游高新化工有限公司，CAS号为：141-43-5。所述蜡乳液购自翁开尔，货号为：keimD-806。

实施例4

为解决上述技术问题，本实施例的第一个方面提供了为解决上述技术问题，本实施例的第一个方面提供了为解决上述技术问题，本实施例的第一个方面提供了为解决上述技术问题，本实施例的第一个方面提供了一种水松纸用水性环保油墨组合物，其制备原料，按重量份计包括40份苯丙乳液、30份无机填料、3份聚乙烯醇缩丁醛酯、1份增粘剂、1份乳化助剂、1份分散剂、0.2份爽滑剂、10份水和75份乙醇。所述分散剂购自上海桥翘环保科技有限公司，型号为：603分散剂。

所述无机填料为碳酸钙和二氧化钛的混合物，所述碳酸钙与二氧化钛之间的质量比为5：1。所述碳酸钙购自衢州市衢江区正元碳酸钙厂，CAS号：471-34-1，本实施例中的二氧化钛使用的钛白粉，所述钛白粉购自无锡荣聚商贸有限公司。

所述聚乙烯醇缩丁醛，购自怀化大自然化工有限公司。

对比例1

该对比例中与实施例3中不同的点在于，该对比例中的苯丙乳液固含量为41wt％、粘度为500CPS，所述苯丙乳液购自巴斯夫，型号为Joncryl-355。

对比例2

该对比例中与实施例3不同的点在于，该对比例中不含有聚乙烯醇缩丁醛酯。

对比例3

该对比例中与实施例3不同的点在于，该对比例中不含有改性松香。

对比例4

该对比例中与实施例3不同的点在于，该对比例中的碳酸钙与二氧化钛的质量比为1：1，所述碳酸钙购自衢州市衢江区正元碳酸钙厂，CAS号：471-34-1，本对比例中的二氧化钛使用的钛白粉，所述钛白粉购自无锡荣聚商贸有限公司。

对比例5

该对比例中与实施例3不同的点在于，该对比例中的乳化助剂不含有蜡乳液。

对比例6

该对比例中与实施例3不同的点在于，该对比例中的乳化助剂不含有乙醇胺。

性能测试

性能测试一

附着力测试：将实施例1-4、以及对比例1-6中所得干燥好的水松纸用水性环保油墨组合物印刷后的20个相同的样品表面，干燥后，在温度为60℃的条件下，放置100h，观察有无开裂情况，评价附着力，0-1个开裂附着力为优，2-3个开裂，附着力为良，3个以上开裂，附着力为优。

性能测试二

稳定性测试：

将实施例实施例1-4、以及对比例1-6中所得水性环保油墨组合物各准备10份，放置于-10℃的环境中24h，观察水性环保油墨组合物有无沉淀现象，0-1份有沉淀现象，稳定性记录为优、2-3份有沉淀现象，稳定性记录为良，3份以上有沉淀现象，稳定性记录为差。

性能测试三

印刷牢固性：

将实施例1-4、以及对比例1-6中所得水松纸用水性环保油墨组合物分别印刷10个相同的样品，干燥好之后以大小相同的力度进行搓捻，观察有无掉粉现象，以平价印刷牢固性，0-1个有掉粉现象，印刷牢固性为优，2-3个有掉粉现象，印刷牢固性为良，3个以上有掉粉现象印刷牢固性为差。

性能测试四

耐水性测试：

耐水性测试：将实施例1-4、以及对比例1-6中所得水松纸用水性环保油墨组合物分别印刷样品，样品干燥好之后，使用湿布对样品不同的五个区域进行擦拭样品表面，若样品每个区域擦拭后再烘干后表面和之前一样，耐水性记录为合格；若一个区域擦拭后出现脱落、再烘干后表面和之前有所变化中的一种或多种情况记录为不合格。

	附着力	稳定性	印刷牢固性	耐水性
					实施例1	优	优	优	合格
实施例2	优	优	优	合格
					实施例3	优	优	优	合格
实施例4	优	优	优	合格
					对比例1	优	良	差	合格
对比例2	良	良	差	不合格
					对比例3	良	良	差	不合格
对比例4	良	差	良	不合格
					对比例5	优	良	优	合格
对比例6	优	良	优	合格

由以上数据可知，发明人通过使用一定粘度和一定固含量的苯丙乳液，提高了水性环保油墨对水松纸的附着强度，提高了印刷的清晰度，通过使用复配的无机填料提高整体油墨的强度、耐候性和光洁度，通过添加聚乙烯醇缩丁醛酯和松香使水性环保油墨组合物印刷于水松纸上不会出现掉粉现象，并且印刷品具有较好的耐水性，进一步提高了水性环保油墨的稳定性。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对发明作其他形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或更改为等同变化的等效实施例，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改，等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims

1.一种水松纸用水性环保油墨组合物，其特征在于，其制备原料，按重量份计包括20-60份苯丙乳液、5-30份无机填料、1-5份聚乙烯醇缩丁醛酯、1-5份增粘剂、0.1-3份乳化助剂、0.5-3份分散剂、0.1-3份爽滑剂、5-30份水和10-80份乙醇，所述机填料为碳酸钙和二氧化钛的混合物，所述碳酸钙与二氧化钛之间的质量比为（4-5）：1；所述增粘剂含有羧基，所述增粘剂为改性松香；所述苯丙乳液购买自上海泷榉新型材料有限公司，型号为LW-8815。

2.根据权利要求1所述的水松纸用水性环保油墨组合物，其特征在于，所述乳化助剂选自十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、N-十二烷基二甲胺、聚氧乙烯醚、聚氧丙烯醚、环氧乙烷、聚乙烯醇、乙醇胺和蜡乳液。

3.根据权利要求2的水松纸用水性环保油墨组合物，其特征在于，所述乳化助剂为乙醇胺和蜡乳液的混合物，所述乙醇胺和蜡乳液的质量比为1：（1-3）。

4.根据权利要求1述的水松纸用水性环保油墨组合物，其特征在于，所述爽滑剂选自聚二甲基硅氧烷、聚二乙基硅氧烷、聚苯基甲基硅氧烷、聚三氟丙基甲基硅氧烷、乙烯基聚二甲基硅氧烷、单羟基封端聚二甲基硅氧烷中的至少一种。

5.根据权利要求1-4任一项所述的水松纸用水性环保油墨组合物，其特征在于，所述水与乙醇的质量比为1：（5-10）。

6.根据权利要求1-5任一项所述的水松纸用水性环保油墨组合物的制备方法，其特征在于，至少包括以下步骤：

（1）将苯丙乳液、乳化助剂、分散剂、爽滑剂、水和部分乙醇加入到配料罐A中，并进行搅拌，得到混合物A；

（2）将增粘剂、聚乙烯醇缩丁醛酯和剩余乙醇混合并加入到配料罐B中，并进行搅拌，得到混合物B；

（3）将混合物B加入到混合物A中，并进行搅拌，得到混合物C；

（4）使用磨砂机对混合物C进行磨砂即得到水松纸用水性环保油墨组合物。