CN113150608B

CN113150608B - 一种含水性丙烯酸酯-聚氨酯复合乳液的环保型烟包油墨及其制备工艺

Info

Publication number: CN113150608B
Application number: CN202110512611.4A
Authority: CN
Inventors: 杨志华
Original assignee: Shantou Guangcai New Material Technology Co ltd
Current assignee: Shantou Guangcai New Material Technology Co ltd
Priority date: 2021-05-11
Filing date: 2021-05-11
Publication date: 2022-09-13
Anticipated expiration: 2041-05-11
Also published as: CN113150608A

Abstract

本发明提供了一种含水性丙烯酸酯‑聚氨酯复合乳液的环保型烟包油墨，所述油墨包括以下原料：水性丙烯酸酯‑聚氨酯乳液、无机填充料、润滑剂、润湿流平剂、消泡剂、抗磨剂、pH值稳定剂、水性颜料、防胀破胶剂、去离子水。本发明还公开一种含水性丙烯酸酯‑聚氨酯复合乳液的环保型烟包油墨的制备工艺、三辊研磨机。本发明具有制备工艺简单、易操作，产品安全无毒，着色力和光泽度好，印后附着力好，耐磨性强等效果。

Description

一种含水性丙烯酸酯-聚氨酯复合乳液的环保型烟包油墨及其制备工艺

技术领域

本发明属于油墨技术领域，具体涉及一种含水性丙烯酸酯-聚氨酯复合乳液的环保型烟包油墨及其制备工艺。

背景技术

中国作为是烟草产销大国，卷烟的产销量占全球30％左右。在卷烟产量的逐年上升的同时，也消耗掉了大量的印刷包装品，而烟草的印刷包装品所使用的印刷油墨多为传统的溶剂型产品，含有大量的苯类、酮类、酯类等挥发性有机溶剂，在印刷过程中大量的挥发和印刷品内的残留，给环境及人们的身心健康带来了极大的危害，需要开发新型环保的烟包油墨以替代传统的溶剂型烟包油墨。

水性烟包油墨就是一个及其重要的研究方向。水性油墨是以水作为主体溶剂，由水性树脂、颜料及相关助剂经复合研磨加工而成。常用的涂料、油墨用水性树脂主要为水性聚氨酯树脂和水性丙烯酸酯。水性聚氨酯树脂具有优异的力学性能、耐磨性、柔韧性、附着力、耐化学品性和耐老化性等特点，但是单一的水性聚氨酯乳液存在固含量低、稳定性差、膜的保光性和耐水性差等缺点，而水性丙烯酸酯作水性油墨的连接料，在光泽度、耐候性、耐热性、耐水性、耐化学性和耐污染性等方面均具有显著的优势，但是纯丙烯酸乳液存在耐磨性、耐化学品性差，热黏冷脆等缺点。同时，在制备油墨时，往往要添加少量填充料以作为颜料的充填物质，用来减少颜料的用量，降低油墨成本，同时又可以调整油墨的颜色，改善油墨的印刷适性。但是填充料应用不当可能会引起油墨的胶化，目前比较常用的油墨填充料主要为胶质碳酸钙，但是胶质碳酸钙的制备工艺复杂，价格较高，会提高产品的成本。

另外，在生产该烟包油墨时，需要对油墨原料形成的混合物进行进一步地研磨处理，常见的研磨手段是使用三辊研磨机，而现有三辊研磨机存在磨效率不高的问题。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于，利用水性聚氨酯树脂和水性丙烯酸酯性能上的互补性，制备的水性丙烯酸酯-聚氨酯乳液作为水性烟包油墨的水性连结料，以水作为溶剂，并添加适当无机填充料和多种助剂，充分混合后再置于改进后的三辊研磨机上进一步研磨，制得环保型烟包油墨，该烟包油墨不仅具有安全、无毒无害、不燃不爆等显著特点，而且流变性、印刷适性好，色泽饱满，印刷制品具有良好耐磨、耐水、耐候，着色力强，光泽度好等性能。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种含水性丙烯酸酯-聚氨酯复合乳液的环保型烟包油墨，包括以下重量份数的原料：水性丙烯酸酯-聚氨酯乳液20-60份、无机填充料1-10份、润滑剂1-10份、润湿流平剂0.05-0.5份、消泡剂0.05-0.5份、抗磨剂0.05-1份、pH值稳定剂0.5-2份、水性颜料1-10份、防胀破胶剂0.05-0.5份、去离子水20-60份；优选地，一种含水性丙烯酸酯-聚氨酯复合乳液的环保型烟包油墨，包括以下重量份数的原料：水性丙烯酸酯-聚氨酯乳液30-50份、无机填充料5-10份、润滑剂5-10份、润湿流平剂0.1-0.5份、消泡剂0.1-0.5份、抗磨剂0.1-1份、pH值稳定剂1-2份、水性颜料5-10份、防胀破胶剂0.1-0.5份、去离子水35-50份；所述的无机填充料为轻质氧化镁；所述的润滑剂为玉米油或者大豆油；所述的消泡剂为水性有机硅消泡剂；所述的水性有机硅消泡剂为DC-65(美国道康宁)；所述的润湿流平剂为DC-67(美国道康宁)；所述的抗磨剂为蜡乳液；所述的pH值稳定剂为三乙醇胺、N,N-二甲基乙醇胺、2-氨基-2-甲基-丙醇中的任意一种；所述的防胀破胶剂为TM-3(天扬化工)。

优选地，一种含水性丙烯酸酯-聚氨酯复合乳液的环保型烟包油墨的制备工艺，包括以下步骤：

S1.制备水性丙烯酸酯-聚氨酯乳液；

S2.取润滑剂和无机填充料，充分搅拌混合，得到均匀粘稠状的混合液A；

S3.向混合液A中加入去离子水和水性丙烯酸酯-聚氨酯乳液，搅拌至分散混合均匀，得到混合液B；

S4.向混合液B中加入pH值稳定剂，调节混合液B的pH至碱性，再加入润湿流平剂、抗磨剂、水性颜料、防胀破胶剂和消泡剂，充分搅拌得到分散均匀的混合液C；

S5.将混合液C置于三辊研磨机上进行研磨，重复研磨3-5次；

S6.研磨完成后，进行过滤处理，得到所述的环保型烟包油墨。

优选地，所述的步骤S1中水性丙烯酸酯-聚氨酯乳液的制备具体包括以下步骤：

1)称取异佛尔酮二异氰酸酯、聚碳酸酯二元醇、1,4-丁二醇，二月桂酸二丁基锡、两性离子型亲水扩链剂MDAPS、乙二醇丙烯酸酯、去离子水；所述的MDAPS为两性离子型亲水扩链剂，同时兼有了阴离子和阳离子的特性，使制得的聚氨酯具有良好的表面活性；所述的异佛尔酮二异氰酸酯15-20份，所述的聚碳酸酯二元醇12-15份，所述的1,4-丁二醇1-5份，所述的二月桂酸二丁基锡0.1-0.5份，所述的两性离子型亲水扩链剂MDAPS 1-5份，所述的乙二醇丙烯酸酯5-10份，所述的去离子水50-65份；

2)将异佛尔酮二异氰酸酯、聚碳酸酯二元醇、二月桂酸二丁基锡混合，对混合物进行真空脱水处理后，在氮气保护环境中，进行保温反应；所述的保温温度为75-85℃，保湿时间1-2小时；

3)保温反应结束后，继续加入1,4-丁二醇和两性离子型亲水扩链剂MDAPS，进行扩链反应；所述的扩链反应时间为1-2小时；

4)扩链反应结束后，待溶液降温，继续加入乙二醇丙烯酸酯，进行保温反应；所述的溶液降温为降温到40-50℃；所述的加入乙二醇丙烯酸酯进行保温反应，保温温度为40-50℃，反应时间为0.5-1小时；

5)最后，向溶液中加入去离子水，高速搅拌，使其充分乳化，制得水性丙烯酸酯-聚氨酯乳液；所述的高速搅拌速度为2000-3000转/分钟，搅拌时间为0.5-1小时；制得的水性丙烯酸酯-聚氨酯乳液的固含量可达30％-45％。

优选地，所述步骤S5具体操作如下：

1)通过转动连接柱上的防滑套调节三根研磨轴上固定套接的研磨辊的间距；

2)打开储料筒的弧形盖板，将步骤S4中得到的混合液C置于三辊研磨机的储料筒内，关闭弧形盖板；

3)转动控制阀门，使储料筒内的混合液C通过下料管均匀地排至研磨辊上；

4)混合液C在研磨辊间相互挤压、摩擦下进行研磨。

一种用于含水性丙烯酸酯-聚氨酯复合乳液的环保型烟包油墨制备工艺的三辊研磨机，包括壳体，所述壳体内设置有移动机构、旋转机构、防固化机构、下料控制机构和分散机构，所述下料控制机构还包含安全控制机构，所述安全控制机构用以注料时自动控制下料通道关闭，且所述安全控制机构包含流速仪、压力传感器与控制器，所述流速仪、所述压力传感器均与所述控制器电性连接；所述移动机构用于控制下料时的原料输入位置；所述连接机构设置在所述旋转机构上，所述连接机构内转动套接有储料筒，所述储料筒与所述防固化机构相适配，所述防固化机构用于防止原料固化；所述旋转机构安装在移动机构上，所述旋转机构用于翻转储料筒；所述下料控制机构用于控制下料时的原料量；所述分散机构用于对下料时的原料进行保温处理。

优选地，所述下料控制机构包含控制阀门和半球阀门，所述储料筒的底端连接有下料管，所述下料管的内外分别设有半球阀门和控制阀门，通过转动所述控制阀门间接控制半球阀门进行转动，从而实现控制油墨在所述下料管内的下料速度，所述流速仪安装在所述下料管的内壁上并与所述控制器电性连接，所述下料管上连接有阻尼块，所述控制阀门与半球阀门之间连接有同一个控制栓，所述控制栓贯穿所述阻尼块；所述储料筒内安装有固定轴和限位环，所述固定轴上转动连接有两个与限位环相适配的弧形盖板，通过弧形盖板的设置，减缓油墨挥发，提高保温防固化效果，两个所述弧形盖板上均连接有把手。

优选地，所述壳体内设有三个研磨轴，三个所述研磨轴上均固定套接有研磨辊，所述壳体的一侧设有两个手轮及位置调节杆，两个所述手轮与对应的位置调节杆上设有多个连接柱，多个所述连接柱上均套接有防滑套，通过转动防滑套，便于转动较为沉重的手轮，从而实现精准控制多个所述研磨辊的间距，从而控制研磨细腻程度。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.本发明的烟包油墨，以水作为溶剂，不含醇类、苯类、酯类、酮类等溶剂，避免了有毒挥发性溶剂向环境中的排放，有效避免了大气污染；改善了油墨制造和使用车间的作业环境，保护了操作人员的身体健康；不燃不爆，消除了油性油墨易燃易爆的安全隐患，安全性能好；印品无溶剂残留，保障了消费者的健康，不仅可用于卷烟产品包装材料的印刷，还可用于食品及药品的包装材料印刷；

2.本发明利用水性聚氨酯树脂和水性丙烯酸酯性能上的互补性，制备的水性丙烯酸酯-聚氨酯乳液，固含量高，作为烟包油墨的水性连接料，性能好、稳定性高，制得的水性烟包油墨耐水性能、耐酸碱性能、耐有机溶剂性能、耐磨性能好，且具有优异的颜色、光泽度、着色力、流动性；

3.本发明添加轻质氧化镁作为无机填充料，由于其堆积密度小、颗粒微细蓬松的特点，用量少、成本低，在油墨产品中，不仅表现出优异的分散性、极好的光泽度和遮盖力，以及优异的油墨吸收性，且氧化镁作为碱性氧化物，与作为润滑剂的植物油中的脂肪酸在发生成皂反应，可以适当提高油墨的粘度，调整油墨的颜色，改善油墨的印刷适性，同时由于添加了防胀破胶剂，不仅能提高颜料的分散性，还能预防因氧化镁与植物油的成皂反应过度使油墨粘度过大而导致的油墨在生产、贮存、印刷过程中出现发胀、胶化等问题，保持油墨良好的流动性，同时还能大大增强油墨的支化度，从而提高墨膜的附着牢度；

4.本发明在制备水性丙烯酸酯-聚氨酯乳液时，以两性离子型扩链剂MDAPS作为水性扩链剂，制得的两性聚氨酯在一定pH值的酸、碱介质中，都能形成稳定的纳米水分散液，乳液粒径分布单一，为规则的球形，且具有良好的表面活性；

5.本发明采用蜡乳液作为抗磨剂，不仅可以增强油墨的抗磨损即滑动能力，从而使印刷品表面的耐磨性得到改善，还可以作为颜料的分散剂，具有令颜料更容易分散，增强颜料的着色力的作用。

附图说明

图1为本发明的制备工艺流程图；

图2为本发明中三辊研磨机的立体结构示意图；

图3为本发明中三辊研磨机的另一视角立体结构示意图；

图4为本发明中三辊研磨机的壳体立体结构示意图；

图5为本发明中三辊研磨机的除去壳体立体结构示意图；

图6为本发明中三辊研磨机的移动机构立体结构示意图；

图7为本发明中三辊研磨机的连接机构多角度立体结构示意图；

图8为本发明中三辊研磨机的储料筒立体结构示意图；

图9为本发明中三辊研磨机的储料筒部分剖开立体结构示意图；

图10为本发明中三辊研磨机的防固化机构立体结构示意图。

图中：1、壳体；2、T型滑槽；3、矩形限位槽；4、滑动柱；5、转轴；6、连接槽；7、连接孔；8、连接夹板；9、弧形夹块；10、储料筒；11、连接螺栓；12、连接螺母；13、螺纹槽；14、夹紧螺栓；15、紧固垫片；16、下料管；17、阻尼块；18、控制栓；19、控制阀门；20、半球阀门；21、均质盒；22、分流管；23、保温管套；24、保温海绵；25、控制器；26、高温腔；27、加热丝；28、温度传感器；29、固定轴；30、限位环；31、弧形盖板；32、把手；33、研磨轴；34、研磨辊；35、手轮；36、连接柱；37、防滑套；38、导向槽；39、收集盒；40、导向板；41、压力传感器；42、从动齿轮；43、伺服电机；44主动齿轮。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

水性丙烯酸酯-聚氨酯乳液的制备：

1)称取异佛尔酮二异氰酸酯20份、聚碳酸酯二元醇15份、1,4-丁二醇5份，二月桂酸二丁基锡0.5份、两性离子型亲水扩链剂MDAPS 5份、乙二醇丙烯酸酯8份、去离子水65份；

2)将异佛尔酮二异氰酸酯、聚碳酸酯二元醇、二月桂酸二丁基锡混合，对混合物进行真空脱水处理后，在氮气保护环境中，80℃进行保温反应1.5小时；

3)保温反应结束后，继续加入1,4-丁二醇和两性离子型亲水扩链剂MDAPS，进行扩链反应1.5小时；

4)扩链反应结束后，待溶液降温到40-50℃，继续加入乙二醇丙烯酸酯，在40-50℃下进行保温反应1小时；

5)最后，向溶液中加入去离子水，3000转/分钟高速搅拌0.5小时，使其充分乳化，制得水性丙烯酸酯-聚氨酯乳液；该水性丙烯酸酯-聚氨酯乳液的固含量约为44％。

实施例2

一种含水性丙烯酸酯-聚氨酯复合乳液的环保型烟包油墨，包括以下重量份数的原料：水性丙烯酸酯-聚氨酯乳液40份、轻质氧化镁7份、大豆油7份、DC-67 0.3份、DC-650.3份、蜡乳液0.4份、三乙醇胺1.5份、水性颜料7份、TM-3 0.5份、去离子水40份；该含水性丙烯酸酯-聚氨酯复合乳液的环保型烟包油墨的制备工艺，包括如下步骤：

S1.取大豆油和轻质氧化镁，充分搅拌混合，得到均匀粘稠状的混合液A；

S4.向混合液B中加入三乙醇胺，调节混合液B的pH，再加入DC-67、蜡乳液、水性颜料、TM-3和DC-67，充分搅拌得到分散均匀的混合液C；

S5.将混合液C置于三辊研磨机上进行研磨，重复研磨4次：

1)通过转动连接柱36上的防滑套37调节三根研磨轴33上固定套接的研磨辊34的间距；

2)打开储料筒10的弧形盖板31，将步骤S4中得到的混合液C置于三辊研磨机的储料筒10内，关闭弧形盖板31；

3)转动控制阀门19，使储料筒10内的混合液C通过下料管16均匀地排至研磨辊34上；

4)混合液C在研磨辊34间相互挤压、摩擦下进行研磨；

实施例3

一种含水性丙烯酸酯-聚氨酯复合乳液的环保型烟包油墨，包括以下重量份数的原料：水性丙烯酸酯-聚氨酯乳液30份、轻质氧化镁5份、玉米油5份、DC-67 0.1份、DC-650.1份、蜡乳液0.1份、N,N-二甲基乙醇胺1份、水性颜料5份、TM-3 0.1份、去离子水50份；该含水性丙烯酸酯-聚氨酯复合乳液的环保型烟包油墨的制备过程同实施例2。

实施例4

一种含水性丙烯酸酯-聚氨酯复合乳液的环保型烟包油墨，包括以下重量份数的原料：水性丙烯酸酯-聚氨酯乳液50份、轻质氧化镁10份、玉米油10份、DC-67 0.5份、DC-650.5份、蜡乳液1份、2-氨基-2-甲基-丙醇2份、水性颜料10份、TM-3 0.5份、去离子水35份；该含水性丙烯酸酯-聚氨酯复合乳液的环保型烟包油墨的制备过程同实施例2；

对比例1

基于实施例2，与实施例2不同之处在于：将无机填充料从轻质氧化镁替换为重质氧化镁，其他原料及用量不变；

对比例2

基于实施例2，与实施例2不同之处在于：不加入蜡乳液，其他原料及用量不变，差量用去离子水补足；

对比例3

基于实施例2，与实施例2不同之处在于：不加入防胀破胶剂，其他原料及用量不变，差量用去离子水补足。

实施例5

实施例2-4解决了现有技术中水性油墨耐水性、耐有机溶剂、耐磨性差，光泽度不佳，色泽不均匀等问题。但是在水性烟包油墨制备过程中，需要使用三辊研磨机对油墨原料形成的混合物进行进一步地研磨处理，而现有三辊研磨机存在缺少下料控制机构，不便于根据实际需求控制下料速度，造成研磨不达标，油墨浪费严重等问题，且存在原料需要人工手动进行涂抹或倾倒，操作极为不便，影响研磨效率等问题。

本实施例的三辊研磨机也可以用于其他物料的研磨，如高温物料，避免了由于原料温度较高，在上料时缺少安全阀门机构，容易出现意外下料造成人员烫伤等情况，解决了传统注料存在一定危险性等系列问题。

如图2-10所示，该三辊研磨机，包括壳体1，壳体1内设置有移动机构、旋转机构、防固化机构、下料控制机构和分散机构，下料控制机构还包含安全控制机构，安全控制机构用以注料时自动控制下料通道关闭，且安全控制机构包含流速仪、压力传感器41与控制器25，流速仪、压力传感器41均与控制器25电性连接；移动机构用于控制下料时的原料输入位置；连接机构设置在旋转机构上，连接机构内转动套接有储料筒10，储料筒10与防固化机构相适配，防固化机构用于防止原料固化；旋转机构安装在移动机构上，旋转机构用于翻转储料筒10；下料控制机构用于控制下料时的原料量；分散机构用于对下料时的原料进行保温处理。

进一步的，在本实施例中，移动机构包含T型滑槽2和滑动柱4，壳体1的顶部开设有两个T型滑槽2，T型滑槽2内滑动套接有相适配的滑动柱4，其中一个滑动柱4上安装有控制器25，通过T型滑槽2和滑动柱4的相互配置，便于根据实际需求移动下料位置。

进一步的，在本实施例中，壳体1的两侧均设有与对应T型滑槽2相连通的矩形限位槽3,两个滑动柱4上均设有螺纹槽13，两个螺纹槽13内均螺纹连接有夹紧螺栓14，且两个夹紧螺栓14的一端分别延伸至两个矩形限位槽3的一侧外并均套接有紧固垫片15，通过设置紧固垫片15，确保螺纹槽13与夹紧螺栓14连接紧密，两个夹紧螺栓14分别贯穿对应的矩形限位槽3且一端分别延伸至壳体1的两侧外，通过夹紧螺栓14与紧固垫片15的设置，便于对滑动柱4进行限位，避免下料时发生意外滑动。

进一步的，在本实施例中，旋转机构包含转轴5和连接夹板8，两个滑动柱4上均转动套接有转轴5，两个转轴5上均设有连接槽6，两个连接槽6内均设有连接夹板8，两个转轴5通过连接机构与连接夹板8相连接，两个滑动柱4上均开设有安装孔，两个转轴5分别转动安装在对应的安装孔内，且两端分别延伸至对应的安装孔的两侧外，通过转轴5的设置，便于翻转储料筒10进行上料等操作。

进一步的，在本实施例中，连接机构包含弧形夹块9和连接螺栓11，两个连接螺栓11上螺纹套接有连接螺母12，两个转轴5与连接夹板8上通过连接螺栓11相连接，两个弧形夹块9分别与两个连接夹板8固定连接且转动套接有同一个储料筒10，两个连接槽6的两侧内壁上均开设有连接孔7，两个连接螺栓11分别贯穿对应的连接孔7并分别延伸至对应的连接孔7的一侧外，通过弧形夹块9的设置，便于转动储料筒10，打开弧形盖板31进行上料等操作。

进一步的，在本实施例中，下料控制机构包含控制阀门19和半球阀门20，储料筒10的底端连接有下料管16，下料管16的内外分别设有半球阀门20和控制阀门19，通过转动控制阀门19间接控制半球阀门20进行转动，从而实现控制油墨在下料管16内的下料速度，下料管16上连接有阻尼块17，控制阀门19与半球阀门20之间连接有同一个控制栓18，控制栓18贯穿阻尼块17，通过半球阀门20的设置，便于通过转动控制阀门19间接控制下料速度，实现下料精准化控制。

进一步的，在本实施例中，防固化机构包含控制器25、加热丝27和温度传感器28，储料筒10内设有温度传感器28和多个加热丝27，通过控制器25实时检测储料筒10内温度，并通过加热丝27对其进行加热，防止储料筒10内的油墨变干造成油墨流动性差，温度传感器28及多个加热丝27均与控制器25电性连接，储料筒10内开设有多个高温腔26，多个加热丝27分别置于对应的高温腔26内，通过加热丝27等的设置，若储料筒10内的温度较低，则对储料筒10及其内部油墨加热，避免因出料慢导致原料固化。

进一步的，在本实施例中，分散机构包含均质盒21和分流管22，下料管16的底端连接有均质盒21，均质盒21的底部连接有多个分布均匀的分流管22并均与其相连通，通过多个分流管22将下料管16内的油墨均匀分散排出，下料管16与均质盒21上分别套接有保温管套23和保温海绵24，对下料管16及均质盒21内的油墨进行保温处理，通过保温管套23和保温海绵24的设置，对下料时的原料进行保温，避免热量散失较快不易下料。

进一步的，在本实施例中，储料筒10内安装有固定轴29和限位环30，固定轴29上转动连接有两个与限位环30相适配的弧形盖板31，通过弧形盖板31的设置，减缓油墨挥发，提高保温防固化效果，两个弧形盖板31上均连接有把手32，通过限位环30，避免弧形盖板31落至储料筒10内的油墨原料上，通过弧形盖板31，对储料筒10内的原料进行保温，通过把手32，便于打开弧形盖板31进行上料等操作。

进一步的，在本实施例中，壳体1内设有三个研磨轴33，三个研磨轴33上均固定套接有研磨辊34，壳体1的一侧设有两个手轮35及位置调节杆，两个手轮35与对应的位置调节杆上设有多个连接柱36，多个连接柱36上均套接有防滑套37，通过转动防滑套37，便于转动较为沉重的手轮35，从而实现精准控制多个研磨辊34的间距，从而控制研磨细腻程度，通过防滑套37及连接柱36的设置，避免直接转动较为笨重的手轮35，轻松实现调节多个研磨辊34的间距，以研磨出符合要求的油墨产物。

进一步的，在本实施例中，壳体1的两侧内壁上均开设有导向槽38，两个导向槽38内均滑动套接有导向板40，两个导向板40上连接有同一个收集盒39，收集盒39与三个研磨辊34的位置相对应，通过收集盒39的设置，便于收集研磨辊34上滴落的油墨，通过导向槽38的设置，便于取出收集盒39进行清理维护。

进一步的，在本实施例中，安全控制机构还包含伺服电机43，限位环30上安装有压力传感器41，控制栓18上固定套接有从动齿轮42，均质盒21上安装有伺服电机43，伺服电机43的输出端固定连接有与从动齿轮42相啮合的主动齿轮44，通过压力传感器41确定弧形盖板31是否打开进行入料，由控制器25控制伺服电机43运转，使得主动齿轮44带动从动齿轮42转动，继而实现关闭半球阀门20，阻断下料通道，并通过流速仪识别通道是否完全关闭，继而将信息反馈至控制器25控制伺服电机43停止运转。

在使用时，根据研磨需求，转动连接柱36，带动手轮35转动，继而无需直接转动较为笨重的手轮35，轻松调整多个研磨辊34的间距，以研磨出不同细腻程度的油墨产物。

根据研磨需求，通过T型滑槽2的导向，推动滑动柱4至合适位置处，通过转动夹紧螺栓14，在紧固垫片15的作用下，对滑动柱4进行夹紧固定，通过转动控制阀门19，间接使得半球阀门20转动，从而根据研磨要求改变油墨在下料管16内的下料速度，以追求不同的研磨效果，且能够避免因下料过快造成油墨原料浪费较为严重。

通过温度传感器28，将储料筒10内的油墨温度实时传输至控制器25内，若温度较低，则控制器25开启加热丝27对储料筒10加热升温，以提高油墨活性，防止油墨流动性差影响正常下料，通过保温管套23和保温海绵24对下料管16及均质盒21内的油墨进行保温，避免油墨下料过程中热量丢失较快发生固化现象。

出料时，油墨由下料管16进入均质盒21内，并由多个分流管22向外流出，使得油墨均匀地流至对应的研磨辊34上，实现下料均匀化，避免直接由下料管16堆积在研磨辊34上的某一位置处，造成研磨效果不理想。

通过弧形盖板31，对储料筒10内的原料进行保温，通过转轴5的设置，便于翻转储料筒10，通过弧形夹块9的设置，便于转动储料筒10，通过把手32，便于打开弧形盖板31进行上料等操作，通过收集盒39的设置，便于收集研磨辊34上滴落的油墨，通过导向槽38的设置，便于取出收集盒39进行清理维护。

同时，在上料过程中，操作人员将弧形盖板31打开后，压力传感器41收到的压力减小，并将压力数据传输至控制器25内，由控制器25判断此时进行注料程序，若下料管16内的流速仪检测无流体流动，则说明半球阀门20已将下料通道完全关闭，若流速仪检测到存在流体流动，则将流速信息传输至控制器25内进行分析，并通过控制器25控制伺服电机43运行，继而主动齿轮44带动从动齿轮42转动，从而通过控制栓18带动半球阀门20转动将下料通道封闭，因而，能够自助识别注料过程，并自动关闭下料通道，避免人为忘记关闭通道，引发高温烫伤等事故，有效提高了三辊研磨机的智能化与安全性。

优选地，通过T型滑槽的导向，推动滑动柱至合适位置处，通过转动夹紧螺栓，在紧固垫片的作用下，对滑动柱进行夹紧固定，通过转动控制阀门，间接使得半球阀门转动，从而根据研磨要求改变油墨在下料管内的下料速度，以追求不同的研磨效果，且能够避免因下料过快造成油墨原料浪费较为严重。

优选地，通过温度传感器，将储料筒内的油墨温度实时传输至控制器内，若温度较低，则控制器开启加热丝对储料筒加热升温，以提高油墨活性，防止油墨流动性较低影响正常下料，通过保温管套和保温海绵对下料管及均质盒内的油墨进行保温，避免油墨下料过程中热量丢失较快发生固化现象。

优选地，油墨由下料管进入均质盒内，并由多个分流管向外流出，使得油墨均匀地流至对应的研磨辊上，实现下料均匀化，避免直接由下料管堆积在研磨辊上的某一位置处，造成研磨效果不理想。

优选地，通过压力传感器与控制器判断是否进行注料程序，并通过伺服电机间接带动从动齿轮转动，从而通过控制栓带动半球阀门转动将下料通道封闭，因而，能够自助识别注料过程，并自动关闭下料通道，避免人为忘记关闭通道，引发高温烫伤等事故，有效提高了三辊研磨机的智能化与安全性。

油墨性能测试：

分别对实施例2、实施例、3实施例4与对比例1、对比例2、对比例3制备的水性烟包油墨进行相关性能测试。

测试结果如表1所示：

表1

通过表1中的实施例2、实施例3、实施例4性能测试结果可以看出，本发明制得的水性烟包油墨着色力、光泽度、附着牢度等性能都比较好，通过与对比例1、对比例2和对比例3相比较，可以看出使用轻质氧化镁可以提高油墨中颜料的分散性，使油墨的颜色、着色力和细度性能更佳；加入蜡乳液作为抗磨剂，可以有效提高油墨的耐磨性能和着色能力；加入防胀破胶剂，在防止油墨胶化的同时，还可以提高颜料的分散性，提高墨膜的附着牢度。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims

1.一种含水性丙烯酸酯-聚氨酯复合乳液的环保型烟包油墨的制备工艺，其特征在于，包括以下重量份数的原料制备而成：水性丙烯酸酯-聚氨酯乳液20-60份、无机填充料1-10份、润滑剂1-10份、润湿流平剂0.05-0.5份、消泡剂0.05-0.5份、抗磨剂0.05-1份、pH值稳定剂0.5-2份、水性颜料1-10份、防胀破胶剂0.05-0.5份、去离子水20-60份；所述的无机填充料为轻质氧化镁；所述的润滑剂为玉米油或者大豆油；所述的抗磨剂为蜡乳液；包括以下步骤：

S1.制备水性丙烯酸酯-聚氨酯乳液；

S4.向混合液B中加入pH值稳定剂，调节混合液B的pH，再加入润湿流平剂、抗磨剂、水性颜料、防胀破胶剂和消泡剂，充分搅拌得到分散均匀的混合液C；

S5.将混合液C置于三辊研磨机上进行研磨；

S6.研磨完成后，进行过滤处理，得到所述的环保型烟包油墨；

所述的步骤S1中水性丙烯酸酯-聚氨酯乳液的制备具体包括以下步骤：

1）称取异佛尔酮二异氰酸酯、聚碳酸酯二元醇、1,4-丁二醇，二月桂酸二丁基锡、两性离子型亲水扩链剂MDAPS、乙二醇丙烯酸酯、去离子水；

2）将异佛尔酮二异氰酸酯、聚碳酸酯二元醇、二月桂酸二丁基锡混合，对混合物进行真空脱水处理后，在氮气保护环境中，进行保温反应；

3）保温反应结束后，继续加入1,4-丁二醇和两性离子型亲水扩链剂MDAPS，进行扩链反应；

4）扩链反应结束后，待溶液降温，继续加入乙二醇丙烯酸酯，进行保温反应；

5）最后，向溶液中加入去离子水，高速搅拌，使其充分乳化，制得水性丙烯酸酯-聚氨酯乳液。

2.根据权利要求1所述的一种含水性丙烯酸酯-聚氨酯复合乳液的环保型烟包油墨的制备工艺，其特征在于，所述步骤S5中的三辊研磨机包括壳体（1），所述壳体（1）内设置有移动机构、旋转机构、防固化机构、下料控制机构和分散机构，所述下料控制机构还包含安全控制机构，所述安全控制机构用以注料时自动控制下料通道关闭，且所述安全控制机构包含流速仪、压力传感器（41）与控制器（25），所述流速仪、所述压力传感器（41）均与所述控制器（25）电性连接；所述移动机构用于控制下料时的原料输入位置；所述旋转机构上设置有连接机构，所述连接机构内转动套接有储料筒（10），所述防固化机构与所述储料筒（10）相适配，所述防固化机构用于防止所述储料筒（10）内的原料固化，所述防固化机构包含加热丝（27）、温度传感器（28），所述储料筒（10）内设有温度传感器（28）和多个加热丝（27）；所述旋转机构安装在移动机构上，所述旋转机构用于翻转储料筒（10）；所述下料控制机构用于控制下料时的原料量；所述分散机构用于对下料时的原料进行保温处理；所述储料筒（10）的底端连接有下料管（16），所述分散机构包含均质盒（21）和分流管（22），所述下料管（16）的底端连接有均质盒（21），均质盒（21）的底部连通有多个分布均匀的分流管（22），通过多个分流管（22）将下料管（16）内的油墨均匀分散排出，下料管（16）与均质盒（21）上分别套接有保温管套（23）和保温海绵（24）；所述壳体（1）内设有三个研磨轴（33），三个所述研磨轴（33）上均固定套接有通过调节间距从而控制研磨细腻程度的研磨辊（34），所述壳体（1）的一侧设有两个手轮（35）及位置调节杆，两个所述手轮（35）与对应的位置调节杆上设有多个连接柱（36），多个所述连接柱（36）上均套接有防滑套（37）；所述下料控制机构包含控制阀门（19）和半球阀门（20），所述下料管（16）的内外分别设有半球阀门（20）和控制阀门（19），且所述流速仪安装在所述下料管（16）的内壁上，转动所述控制阀门（19）间接控制所述半球阀门（20）转动；所述储料筒（10）内安装有固定轴（29）和限位环（30），所述固定轴（29）上转动连接有两个与限位环（30）相适配的弧形盖板（31）。

3.根据权利要求2所述的一种含水性丙烯酸酯-聚氨酯复合乳液的环保型烟包油墨的制备工艺，其特征在于，所述步骤S5具体操作如下：

1）通过转动连接柱（36）上的防滑套（37）调节三根研磨轴（33）上固定套接的研磨辊（34）的间距；

2）打开储料筒（10）的弧形盖板（31），将步骤S4中得到的混合液C置于三辊研磨机的储料筒（10）内，关闭弧形盖板（31）；

3）转动控制阀门（19），使储料筒（10）内的混合液C通过下料管（16）均匀地排至研磨辊（34）上；

4）混合液C在研磨辊（34）间相互挤压、摩擦进行研磨。