CN112759973A - 一种包装箱印刷用环保耐磨水性油墨及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种包装箱印刷用环保耐磨水性油墨，其原料按重量份包括：固含量为35‑45％的水性聚氨酯丙烯酸酯乳液40‑60份，固含量20‑28％的纳米二氧化硅悬浮液15‑25份，双酚A型环氧树脂10‑20份，耐磨碳酸钙改性剂1‑5份，α‑甲基葡萄糖甙1‑5份，聚氧化乙烯1‑5份，乳酸乙酯1‑5份，醋酸丁酯1‑2份，山梨醇酐油酸酯1‑2份，聚乙二醇1450 15‑25份，乳化硅油1‑2份，乙醇5‑12份，防冻剂1‑2份，消泡剂1‑2份，抗菌剂1‑2份，流平剂1‑2份，颜料10‑16份，水30‑60份。本发明还公开了上述包装箱印刷用环保耐磨水性油墨的制备方法。

Description

一种包装箱印刷用环保耐磨水性油墨及其制备方法
技术领域
本发明涉及印刷油墨技术领域，尤其涉及一种包装箱印刷用环保耐磨水性油墨及其制备方法。
背景技术
随着各种工商活动的蓬勃发展，各种物流作业的重要性与日俱增，无论是将商品销售至世界各地，亦或是在生产的过程中将各种原物料由一厂房转运至另一厂房，大量的运输需求已爆炸性地增长至前所未有的境界。为了在运送各种产品的过程中保护运送产品，普遍将产品装入一包装箱内，然后将装有产品的包装箱配送至目的地，包装箱起到了在产品转运过程中不受外界影响的作用。
随着人民生活水平的提高，对商品外包装的要求越来越高。包装箱作为商品外包装容器，既能保证商品的运输安全，又能起到美化商品、促进销售的作用，因此需求不断增高，应用日益广泛，这就要求包装箱不仅具有足够的强度，而且其表面具有良好的印刷质量。
随着现代经济的迅速发展，人们的环保和安全意识不断提高，对水性油墨也提出了更高的要求。由于各种自然因素的作用，包装箱在搬动过程中，瓦楞纸箱印刷上的水性油墨耐磨性差，经受摩擦易发生脱色，不仅对包装物造成污染和美观度下降，而且不利于二次循环使用，造成资源的浪费，越来越多的科研人员开始对水性油墨的耐磨擦性能进行越来越深入的研究。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种包装箱印刷用环保耐磨水性油墨及其制备方法。
本发明提出的一种包装箱印刷用环保耐磨水性油墨，其原料按重量份包括：固含量为35-45％的水性聚氨酯丙烯酸酯乳液40-60份，固含量20-28％的纳米二氧化硅悬浮液15-25份，双酚A型环氧树脂10-20份，耐磨碳酸钙改性剂1-5份，α-甲基葡萄糖甙1-5份，聚氧化乙烯1-5份，乳酸乙酯1-5份，醋酸丁酯1-2份，山梨醇酐油酸酯1-2份，聚乙二醇1450 15-25份，乳化硅油1-2份，乙醇5-12份，防冻剂1-2份，消泡剂1-2份，抗菌剂1-2份，流平剂1-2份，颜料10-16份，水30-60份。
优选地，颜料为碳黑、永固黄GG、联苯胺黄G、永固红F4R、金光红C中至少一种。
优选地，防冻剂为丙二醇、山梨醇、丙三醇中至少一种。
优选地，消泡剂为二甲硅油、聚乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚中至少一种。
优选地，抗菌剂为壳聚糖、日柏醇、蓖麻油、椿树油中至少一种。
优选地，流平剂为聚二甲基硅氧烷类化合物和/或丙烯酸酯改性聚二甲基硅氧烷。
优选地，耐磨碳酸钙改性剂采用如下工艺制备：将碳酸钙粉末、聚四氟乙烯、石墨烯、羟基硅油混合，研磨20-40min，研磨速度为1000-2000r/min，过200-300目筛，加入至质量分数为30-50％的乙醇溶液中，搅拌状态下加入抗坏血酸、甲基三乙氧基硅烷，搅拌1-2h，搅拌温度为60-80℃，喷雾干燥，得到耐磨碳酸钙改性剂。
优选地，耐磨碳酸钙改性剂的制备工艺中，碳酸钙粉末、聚四氟乙烯、石墨烯、羟基硅油、抗坏血酸、甲基三乙氧基硅烷的质量比为20-40：1-2：0.1-1：0.1-0.5：1-2：2-4。
优选地，该环保耐磨水性油墨的粒径≤10μm。
上述包装箱印刷用环保耐磨水性油墨的制备方法，包括如下步骤：将耐磨碳酸钙改性剂分散于温度为80-90℃水中，以1000-2000r/min的速度搅拌10-20min，降速至100-200r/min，然后加入水性聚氨酯丙烯酸酯乳液、纳米二氧化硅悬浮液、双酚A型环氧树脂，搅拌5-15min，加入α-甲基葡萄糖甙、聚氧化乙烯、乳酸乙酯、醋酸丁酯、山梨醇酐油酸酯、聚乙二醇1450、乳化硅油、乙醇、颜料、防冻剂、消泡剂、抗菌剂、流平剂，继续搅拌20-40min，投入至研磨机中研磨至所得浆料的粒径≤10μm，得到包装箱印刷用环保耐磨水性油墨。
本发明的技术效果如下所示：
本发明采用水作为介质，环保型极佳，既避免使用有机溶剂，所选原料也是对人体和环境无毒或者低毒的成分，原料中耐磨碳酸钙改性剂有良好的润滑与耐磨性能，有效提高各原料间的相容性，同时能增加油墨在包装箱基材表面的吸附性，防止脱落。与现有产品相比，本发明所得油墨不仅拥有优良的印刷适应性，油墨细腻稳定，不易团聚，干燥均匀快速，而且涂层坚韧耐磨，印制快捷高效。
由于碳酸钙亲水性极高，分散性差，与其他组分间相容性不足，因此本发明采用碳酸钙粉末在羟基硅油的配合下与聚四氟乙烯、石墨烯复配研磨，可对碳酸钙的表面性能发生改变，不仅可降低碳酸钙表面亲水性，而且在抗坏血酸、甲基三乙氧基硅烷的作用下，可有效增强与水性聚氨酯丙烯酸酯乳液、双酚A型环氧树脂的相容与分散性，不仅可达到良好的填充不强效果，而且能有效增强其柔韧性与耐磨性，同时可有效降低油墨的摩擦系数，提高滑爽性，增强所得油墨的耐摩擦性能；本发明采用耐磨碳酸钙改性剂与α-甲基葡萄糖甙、纳米二氧化硅悬浮液复配，不仅在溶剂水里面具有极好的分散性，而且极易在包装箱表面形成致密的结构，进一步提升耐磨性能。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
一种包装箱印刷用环保耐磨水性油墨，其原料包括：固含量为35％的水性聚氨酯丙烯酸酯乳液60kg，固含量20％的纳米二氧化硅悬浮液25kg，双酚A型环氧树脂10kg，耐磨碳酸钙改性剂5kg，α-甲基葡萄糖甙1kg，聚氧化乙烯5kg，乳酸乙酯1kg，醋酸丁酯2kg，山梨醇酐油酸酯1kg，聚乙二醇1450 25kg，乳化硅油1kg，乙醇12kg，丙二醇1kg，二甲硅油2kg，日柏醇1kg，丙烯酸酯改性聚二甲基硅氧烷2kg，碳黑10kg，水60kg。
耐磨碳酸钙改性剂采用如下工艺制备：将20kg碳酸钙粉末、2kg聚四氟乙烯、0.1kg石墨烯、0.5kg羟基硅油混合，加入至研磨罐中研磨20min，研磨速度为2000r/min，过200目筛，加入至100kg质量分数为30％的乙醇溶液中，搅拌状态下加入2kg抗坏血酸、2kg甲基三乙氧基硅烷，搅拌2h，搅拌温度为60℃，喷雾干燥得到耐磨碳酸钙改性剂。
上述包装箱印刷用环保耐磨水性油墨的制备方法，包括如下步骤：将耐磨碳酸钙改性剂分散于温度为90℃水中，以1000r/min的速度搅拌20min，降速至100r/min，然后加入水性聚氨酯丙烯酸酯乳液、纳米二氧化硅悬浮液、双酚A型环氧树脂，搅拌15min，加入α-甲基葡萄糖甙、聚氧化乙烯、乳酸乙酯、醋酸丁酯、山梨醇酐油酸酯、聚乙二醇1450、乳化硅油、乙醇、碳黑、丙二醇、二甲硅油、日柏醇、丙烯酸酯改性聚二甲基硅氧烷，继续搅拌20min，投入至研磨机中研磨至所得浆料的粒径≤10μm，得到包装箱印刷用环保耐磨水性油墨。
实施例2
一种包装箱印刷用环保耐磨水性油墨，其原料包括：固含量为45％的水性聚氨酯丙烯酸酯乳液40kg，固含量28％的纳米二氧化硅悬浮液15kg，双酚A型环氧树脂20kg，耐磨碳酸钙改性剂1kg，α-甲基葡萄糖甙5kg，聚氧化乙烯1kg，乳酸乙酯5kg，醋酸丁酯1kg，山梨醇酐油酸酯2kg，聚乙二醇1450 15kg，乳化硅油2kg，乙醇5kg，山梨醇2kg，聚乙烯醚1kg，蓖麻油2kg，丙烯酸酯改性聚二甲基硅氧烷1kg，碳黑16kg，水30kg。
耐磨碳酸钙改性剂采用如下工艺制备：将40kg碳酸钙粉末、1kg聚四氟乙烯、1kg石墨烯、0.1kg羟基硅油混合，加入至研磨罐中研磨40min，研磨速度为1000r/min，过300目筛，加入至50kg质量分数为50％的乙醇溶液中，搅拌状态下加入1kg抗坏血酸、4kg甲基三乙氧基硅烷，搅拌1h，搅拌温度为80℃，喷雾干燥得到耐磨碳酸钙改性剂。
上述包装箱印刷用环保耐磨水性油墨的制备方法，包括如下步骤：将耐磨碳酸钙改性剂分散于温度为80℃水中，以2000r/min的速度搅拌10min，降速至200r/min，然后加入水性聚氨酯丙烯酸酯乳液、纳米二氧化硅悬浮液、双酚A型环氧树脂，搅拌5min，加入α-甲基葡萄糖甙、聚氧化乙烯、乳酸乙酯、醋酸丁酯、山梨醇酐油酸酯、聚乙二醇1450、乳化硅油、乙醇、碳黑、山梨醇、聚乙烯醚、蓖麻油、丙烯酸酯改性聚二甲基硅氧烷，继续搅拌40min，投入至研磨机中研磨至所得浆料的粒径≤10μm，得到包装箱印刷用环保耐磨水性油墨。
实施例3
一种包装箱印刷用环保耐磨水性油墨，其原料包括：固含量为38％的水性聚氨酯丙烯酸酯乳液55kg，固含量22％的纳米二氧化硅悬浮液22kg，双酚A型环氧树脂13kg，耐磨碳酸钙改性剂4kg，α-甲基葡萄糖甙2kg，聚氧化乙烯4kg，乳酸乙酯2kg，醋酸丁酯1.8kg，山梨醇酐油酸酯1.3kg，聚乙二醇1450 22kg，乳化硅油1.2kg，乙醇10kg，丙三醇1.3kg，壬基酚聚氧乙烯醚1.8kg，蓖麻油1.4kg，丙烯酸酯改性聚二甲基硅氧烷1.7kg，碳黑12kg，水50kg。
耐磨碳酸钙改性剂采用如下工艺制备：将25kg碳酸钙粉末、1.7kg聚四氟乙烯、0.2kg石墨烯、0.4kg羟基硅油混合，加入至研磨罐中研磨25min，研磨速度为1800r/min，过230目筛，加入至80kg质量分数为35％的乙醇溶液中，搅拌状态下加入1.7kg抗坏血酸、2.5kg甲基三乙氧基硅烷，搅拌1.7h，搅拌温度为65℃，喷雾干燥得到耐磨碳酸钙改性剂。
上述包装箱印刷用环保耐磨水性油墨的制备方法，包括如下步骤：将耐磨碳酸钙改性剂分散于温度为88℃水中，以1300r/min的速度搅拌17min，降速至120r/min，然后加入水性聚氨酯丙烯酸酯乳液、纳米二氧化硅悬浮液、双酚A型环氧树脂，搅拌12min，加入α-甲基葡萄糖甙、聚氧化乙烯、乳酸乙酯、醋酸丁酯、山梨醇酐油酸酯、聚乙二醇1450、乳化硅油、乙醇、碳黑、丙三醇、壬基酚聚氧乙烯醚、蓖麻油、丙烯酸酯改性聚二甲基硅氧烷，继续搅拌25min，投入至研磨机中研磨至所得浆料的粒径≤10μm，得到包装箱印刷用环保耐磨水性油墨。
实施例4
一种包装箱印刷用环保耐磨水性油墨，其原料包括：固含量为42％的水性聚氨酯丙烯酸酯乳液45kg，固含量26％的纳米二氧化硅悬浮液18kg，双酚A型环氧树脂17kg，耐磨碳酸钙改性剂2kg，α-甲基葡萄糖甙4kg，聚氧化乙烯2kg，乳酸乙酯4kg，醋酸丁酯1.2kg，山梨醇酐油酸酯1.7kg，聚乙二醇1450 18kg，乳化硅油1.8kg，乙醇8kg，山梨醇1.7kg，壬基酚聚氧乙烯醚1.2kg，椿树油1.6kg，丙烯酸酯改性聚二甲基硅氧烷1.3kg，碳黑18kg，水40kg。
耐磨碳酸钙改性剂采用如下工艺制备：将35kg碳酸钙粉末、1.3kg聚四氟乙烯、0.8kg石墨烯、0.2kg羟基硅油混合，加入至研磨罐中研磨35min，研磨速度为1200r/min，过270目筛，加入至60kg质量分数为45％的乙醇溶液中，搅拌状态下加入1.3kg抗坏血酸、3.5kg甲基三乙氧基硅烷，搅拌1.3h，搅拌温度为75℃，喷雾干燥得到耐磨碳酸钙改性剂。
上述包装箱印刷用环保耐磨水性油墨的制备方法，包括如下步骤：将耐磨碳酸钙改性剂分散于温度为82℃水中，以1700r/min的速度搅拌13min，降速至180r/min，然后加入水性聚氨酯丙烯酸酯乳液、纳米二氧化硅悬浮液、双酚A型环氧树脂，搅拌8min，加入α-甲基葡萄糖甙、聚氧化乙烯、乳酸乙酯、醋酸丁酯、山梨醇酐油酸酯、聚乙二醇1450、乳化硅油、乙醇、碳黑、山梨醇、壬基酚聚氧乙烯醚、椿树油、丙烯酸酯改性聚二甲基硅氧烷，继续搅拌35min，投入至研磨机中研磨至所得浆料的粒径≤10μm，得到包装箱印刷用环保耐磨水性油墨。
实施例5
一种包装箱印刷用环保耐磨水性油墨，其原料包括：固含量为40％的水性聚氨酯丙烯酸酯乳液50kg，固含量24％的纳米二氧化硅悬浮液20kg，双酚A型环氧树脂15kg，耐磨碳酸钙改性剂3kg，α-甲基葡萄糖甙3kg，聚氧化乙烯3kg，乳酸乙酯3kg，醋酸丁酯1.5kg，山梨醇酐油酸酯1.5kg，聚乙二醇1450 20kg，乳化硅油1.5kg，乙醇9kg，甘油1.5kg，辛基酚聚氧乙烯醚1.5kg，壳聚糖1.5kg，丙烯酸酯改性聚二甲基硅氧烷1.5kg，碳黑15kg，水45kg。
耐磨碳酸钙改性剂采用如下工艺制备：将30kg碳酸钙粉末、1.5kg聚四氟乙烯、0.5kg石墨烯、0.3kg羟基硅油混合，加入至研磨罐中研磨30min，研磨速度为1500r/min，过240目筛，加入至70kg质量分数为40％的乙醇溶液中，搅拌状态下加入1.5kg抗坏血酸、3kg甲基三乙氧基硅烷，搅拌1.5h，搅拌温度为70℃，喷雾干燥得到耐磨碳酸钙改性剂。
上述包装箱印刷用环保耐磨水性油墨的制备方法，包括如下步骤：将耐磨碳酸钙改性剂分散于温度为85℃水中，以1500r/min的速度搅拌15min，降速至150r/min，然后加入水性聚氨酯丙烯酸酯乳液、纳米二氧化硅悬浮液、双酚A型环氧树脂，搅拌10min，加入α-甲基葡萄糖甙、聚氧化乙烯、乳酸乙酯、醋酸丁酯、山梨醇酐油酸酯、聚乙二醇1450、乳化硅油、乙醇、碳黑、甘油、辛基酚聚氧乙烯醚、壳聚糖、丙烯酸酯改性聚二甲基硅氧烷，继续搅拌30min，投入至研磨机中研磨至所得浆料的粒径≤10μm，得到包装箱印刷用环保耐磨水性油墨。
将实施例3-5所得环保耐磨水性油墨喷涂至双层瓦楞纸箱表面，进行油墨性能测试，其结果如下：
实施例3 实施例4 实施例5
耐热性 7级 7级 8级
附着牢度 ≥97％ ≥99％ ≥98％
光泽度 66 62 64
耐水性 不变色 不变色 不变色
再按上述操作进行耐磨性测试，负荷175g的力，纸带摩擦100次，实施例3-5所得墨层无明显损害。
按上述操作所得纸箱置于70℃、湿度90％条件下放置24h，墨层无明显脱落或者分层。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种包装箱印刷用环保耐磨水性油墨，其特征在于，其原料按重量份包括：固含量为35-45％的水性聚氨酯丙烯酸酯乳液40-60份，固含量20-28％的纳米二氧化硅悬浮液15-25份，双酚A型环氧树脂10-20份，耐磨碳酸钙改性剂1-5份，α-甲基葡萄糖甙1-5份，聚氧化乙烯1-5份，乳酸乙酯1-5份，醋酸丁酯1-2份，山梨醇酐油酸酯1-2份，聚乙二醇1450 15-25份，乳化硅油1-2份，乙醇5-12份，防冻剂1-2份，消泡剂1-2份，抗菌剂1-2份，流平剂1-2份，颜料10-16份，水30-60份。
2.根据权利要求1所述包装箱印刷用环保耐磨水性油墨，其特征在于，颜料为碳黑、永固黄GG、联苯胺黄G、永固红F4R、金光红C中至少一种。
3.根据权利要求1所述包装箱印刷用环保耐磨水性油墨，其特征在于，防冻剂为丙二醇、山梨醇、丙三醇中至少一种。
4.根据权利要求1所述包装箱印刷用环保耐磨水性油墨，其特征在于，消泡剂为二甲硅油、聚乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚中至少一种。
5.根据权利要求1所述包装箱印刷用环保耐磨水性油墨，其特征在于，抗菌剂为壳聚糖、日柏醇、蓖麻油、椿树油中至少一种。
6.根据权利要求1所述包装箱印刷用环保耐磨水性油墨，其特征在于，流平剂为聚二甲基硅氧烷类化合物和/或丙烯酸酯改性聚二甲基硅氧烷。
7.根据权利要求1所述包装箱印刷用环保耐磨水性油墨，其特征在于，耐磨碳酸钙改性剂采用如下工艺制备：将碳酸钙粉末、聚四氟乙烯、石墨烯、羟基硅油混合，研磨20-40min，研磨速度为1000-2000r/min，过200-300目筛，加入至质量分数为30-50％的乙醇溶液中，搅拌状态下加入抗坏血酸、甲基三乙氧基硅烷，搅拌1-2h，搅拌温度为60-80℃，喷雾干燥，得到耐磨碳酸钙改性剂。
8.根据权利要求7所述包装箱印刷用环保耐磨水性油墨，其特征在于，耐磨碳酸钙改性剂的制备工艺中，碳酸钙粉末、聚四氟乙烯、石墨烯、羟基硅油、抗坏血酸、甲基三乙氧基硅烷的质量比为20-40：1-2：0.1-1：0.1-0.5：1-2：2-4。
9.根据权利要求1所述包装箱印刷用环保耐磨水性油墨，其特征在于，该环保耐磨水性油墨的粒径≤10μm。
10.一种如权利要求1-9任一项所述包装箱印刷用环保耐磨水性油墨的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将耐磨碳酸钙改性剂分散于温度为80-90℃水中，以1000-2000r/min的速度搅拌10-20min，降速至100-200r/min，然后加入水性聚氨酯丙烯酸酯乳液、纳米二氧化硅悬浮液、双酚A型环氧树脂，搅拌5-15min，加入α-甲基葡萄糖甙、聚氧化乙烯、乳酸乙酯、醋酸丁酯、山梨醇酐油酸酯、聚乙二醇1450、乳化硅油、乙醇、颜料、防冻剂、消泡剂、抗菌剂、流平剂，继续搅拌20-40min，投入至研磨机中研磨至所得浆料的粒径≤10μm，得到包装箱印刷用环保耐磨水性油墨。
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