技術領域

本發(fā)明涉及油墨領域，尤其是一種用于煙包裝的的油墨及其制備方法。

背景技術：

油墨作為現(xiàn)代印刷工業(yè)的基礎原材料,其發(fā)展與國民經濟發(fā)展息息相關,與印刷工業(yè)的發(fā)展更為密切。自改革開放以來,隨著我國經濟的快速增長,印刷工業(yè)也取到較大的發(fā)展。根據(jù)2013年印刷企業(yè)年度核驗的統(tǒng)計,2012年中國印刷業(yè)實現(xiàn)總產值9510.13億元,全行業(yè)資產總額為10461.29億元,利潤總額為724.98億元。受益于國內印刷工業(yè)的快速發(fā)展,我國油墨消費量、版材消耗量和紙及紙板等印刷耗材均保持兩位數(shù)的高速增長,2010年全國油墨總產量58.99萬噸,首次超過德國、日本,位居世界第二,我國油墨產業(yè)正處于發(fā)展的黃金期。

傳統(tǒng)印刷油墨是以化工原料制成,其配方中含有一定的有害成分，包括汽油、甲苯、二甲苯、煤油、醇類、芳香族類化合物等，在與藥品或食品接觸后多少都會給食品帶來污染，對人體的健康構成一定的威脅。并且目前藥品和食品安全呼聲日益高漲，人們對藥品及食品包裝材料及用于藥品和食品包裝印刷的油墨也有了更高的要求，特別是與藥品、食品直接接觸的包裝材料,如一些藥品內包裝卡紙，方便面里的調味包等，這些包裝印刷用油墨基本是以化工原料制成，多少都會帶來污染，其中卷煙雖然不能看做是食品和藥品但由于其也是和人體發(fā)生直接接觸的，因而用于煙包裝的油墨也應是無毒安全且易與印刷的，但一般的環(huán)保水性油墨仍然不能滿足在煙包裝表面印刷的要求,如果改用可食性綠色油墨印刷,就能將污染降到最低。另外,隨著人們對煙包裝產品外觀質量的要求越來越高,希望包裝能更加安全和美觀,賦予更多的裝飾式樣。

技術實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提供一種用于煙包裝的水性油墨及其制備方法，該油墨具有優(yōu)異的印刷性、并且安全無毒。

為實現(xiàn)該技術目的，本發(fā)明采用的技術方案是：一種用于煙包裝的水性油墨，包括質量份數(shù)為如下的組分：水36份，丙烯酸樹脂14份，色素11份，不飽和脂肪酸30份，乙醇4份，丙三醇4份，卵磷脂0.2份、山梨糖醇0.05份，阿拉伯膠0.05份；其中不飽和脂肪酸為玉米油提取物，所述玉米油為純化后的玉米油。

本發(fā)明還提供一種用于煙包裝的水性油墨的制備方法,包括如下步驟：(1)將水（蒸餾水或純凈水）、乙醇加入反應釜中；(2)將反應釜升溫至55℃；(3)稱取所需色素、丙烯酸樹脂、卵磷脂、丙三醇、山梨糖醇、阿拉伯膠,使其混合均勻,并逐漸加入到反應釜中；(4)稱取所需不飽和脂肪酸，攪拌速度調至300—350rad/min，將不飽和脂肪酸緩緩加入，攪拌兩個小時；（5）將混合后的乳濁液取出放入油墨混勻裝置進一步乳化。

所述玉米油的純化具體為，將Florisil吸附劑加入到玉米油中，對樣品進行充分攪拌，確保吸附劑與表面活性成分的充分接觸，靜置并離心；離心后加入少量新的Florisil吸附劑，重復上述過程，直到油相對純水的界面張力在20min內保持在30±0.5mN·m^-1。

進一步地，對乳濁液進行進一步乳化的所述油墨混勻裝置包括公轉電機、公轉電機轉動軸、支架、兩個混合套杯、自轉電機、自轉電機旋轉軸、同步輪一、同步輪皮帶一、同步輪二、斜齒輪一、兩個斜齒輪二、四個同步輪三、四個軸承、兩個同步輪皮帶二，所述油墨混勻裝置的公轉半徑R=400mm，自轉半徑即混合套杯的半徑r=100mm，高度h=200mm，混合套杯的傾斜角為45o，公轉由公轉電機驅動公轉電機轉動軸旋轉，帶動杯套支架同步轉動，兩個混合杯套隨著該支架一起旋轉，旋轉的軸心是公轉電機轉動軸；自轉由自轉電機帶動自轉電機旋轉軸旋轉，同步輪一旋轉后通過同步輪皮帶一帶動同步輪二旋轉，同步輪二與斜齒輪一固定連接并帶動斜齒輪一轉動，斜齒輪一帶動與之嚙合的兩個斜齒輪二轉動，同步輪三中的一個同步輪與相應的斜齒輪二固聯(lián)在一起同步轉動，通過相應的同步輪皮帶二，帶動兩個杯套的同步輪三旋轉，從而帶動混合杯套轉動。

進一步地，所述兩個杯套同步輪三上還分別設有攪拌軸，攪拌軸深入混合杯套中，攪拌軸上設有攪拌槳，所述攪拌漿位于混合杯套中；所述攪拌槳由空心軸和槳葉組成，所述槳葉包括前部葉片和尾部葉片兩部分，所述前部葉片為螺旋結構，所述尾部葉片為平直葉片，所述前部葉片和尾部葉片均固定于空心軸外表面上，兩部分葉片之間由圓弧光滑過渡；所述槳葉邊緣上開有一個或多個V形、矩形、梯形或半圓形切口，所述前部葉片上開有導流槽。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是：用于煙包裝的水性油墨的制備方法操作簡單，安全環(huán)保，降低了生產成本，適合工業(yè)化生產，采用該方法制備的油墨具有優(yōu)異的印刷性、并且安全無毒。

附圖說明

圖1本發(fā)明的油墨混勻裝置結構圖。

圖2為本發(fā)明的油墨混勻裝置中的攪拌槳結構圖。

圖3為山梨糖醇含量與油墨黏度之間的關系圖。

圖4為阿拉伯膠含量與油墨黏度之間的關系圖。

圖5為山梨糖醇和阿拉伯膠混合含量與油墨黏度之間的關系圖。

圖6為本發(fā)明的油墨應用在Epson小型噴墨打印機上的墨水形態(tài)的噴墨狀態(tài)。

圖7是在光學顯微鏡下觀察的乳液顆粒圖像。

具體實施方式

下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

需要注意的是，本發(fā)明中提及的各個商品型號或通訊協(xié)議及各技術術語，都是所屬技術領域中早已明確知曉的技術用語，故不再做過多解釋。

實施例一。

一種用于煙包裝的水性油墨，包括質量份數(shù)為如下的組分：水36份，丙烯酸樹脂14份，色素11份，不飽和脂肪酸30份，乙醇4份，丙三醇4份，卵磷脂0.2份、山梨糖醇0.05份，阿拉伯膠0.05份；其中不飽和脂肪酸為玉米油提取物，所述玉米油為純化后的玉米油。本發(fā)明所用的油相為玉米油中提取的不飽和脂肪酸。因為玉米油自身含有一定量表面活性成分，為減少其對油墨的干擾，使用前先對其分離純化。玉米油的純化方法：將Florisil吸附劑加入到玉米油中，對樣品進行充分攪拌，確保吸附劑與表面活性成分的充分接觸，靜置并離心（10,000rpm，20min）。離心后加入少量新的Florisil吸附劑，重復上述過程，直到油相（純化后的玉米油）對純水的界面張力在20min內保持在30±0.5mN·m^-1，分離純化過程完成。然后使用處理后的玉米油提取不飽和脂肪酸。

在本發(fā)明中，首要選擇食用性色素作為染料，食用色素又分為天然色素和合成色素。其中,天然色素包括葉綠素銅鈉鹽、天然植物碳黑、胭脂蟲紅、葡萄皮紅、辣椒紅、姜黃、胡蘿卜素等,合成色素包括胭脂紅、檸檬黃、日落紅、亮藍、靛藍等。天然色素種類繁多,色澤自然,還有不少品種兼有營養(yǎng)價值,且其安全性被人們所信賴,如梔子黃、紅花黃等,但是大多數(shù)天然色素不夠穩(wěn)定,遇到酸堿時分子結構容易發(fā)生變化,導致變色,而合成色素具有色澤鮮艷、著色力強、穩(wěn)定性好、易溶于水、品質均一等特點。本發(fā)明中優(yōu)選水溶性的合成食用色素,包括:檸檬黃、誘惑紅、亮藍、果綠、復合黑等。在實際操作過程中,在攪拌過程時還會產生一定量的氣泡,因此需要加入消泡劑來消除泡沫；又因為整個體系是水性體系，且水的含量相對較高,因此表面張力會比較大。綜合以上兩個方而,選擇了乙醇作為助劑,既可以消除泡沫,又可以適當降低表而張力,還能對提高干燥速度有一定效果。

本發(fā)明還提供一種用于煙包裝的水性油墨的制備方法,包括如下步驟：(1)將水（蒸餾水或純凈水）、乙醇加入反應釜中；(2)將反應釜升溫至55℃；(3)稱取所需色素、丙烯酸樹脂、卵磷脂、丙三醇、山梨糖醇、阿拉伯膠,使其混合均勻,并逐漸加入到反應釜中；(4)稱取所需不飽和脂肪酸，攪拌速度調至300—350rad/min，將不飽和脂肪酸緩緩加入，攪拌兩個小時；（5）將混合后的乳濁液取出放入油墨混勻裝置進一步乳化。

本發(fā)明中對油墨進行進一步乳化的混勻裝置如圖1所示，在圖1中油墨混勻裝置包括公轉電機1、公轉電機轉動軸2、支架3、兩個混合套杯4、自轉電機5、自轉電機旋轉軸6、同步輪一7、同步輪皮帶一8、同步輪二9、斜齒輪一10、兩個斜齒輪二11、四個同步輪三12、四個軸承13、兩個同步輪皮帶二15，所述油墨混勻裝置的公轉半徑R=400mm，自轉半徑即混合套杯的半徑r=100mm，高度h=200mm，混合套杯的傾斜角為45o，公轉由公轉電機1驅動公轉電機轉動軸2旋轉，帶動杯套支架3同步轉動，兩個混合杯套4隨著該支架3一起旋轉，旋轉的軸心是公轉電機轉動軸2；自轉由自轉電機5帶動自轉電機旋轉軸6旋轉，同步輪一7旋轉后通過同步輪皮帶一8帶動同步輪二9旋轉，同步輪二9與斜齒輪一10固定連接并帶動斜齒輪一10轉動，斜齒輪一10帶動與之嚙合的兩個斜齒輪二11轉動，同步輪三12中的一個同步輪與相應的斜齒輪二11固聯(lián)在一起同步轉動，通過相應的同步輪皮帶二15，帶動兩個杯套的同步輪三12旋轉，從而帶動混合杯套4轉動。

兩個杯套同步輪12上設有攪拌軸，攪拌軸深入混合杯套中，攪拌軸上設有攪拌槳，所述攪拌漿位于混合杯套中。參照本發(fā)明的附圖2，為本發(fā)明所提供的一種攪拌槳，由空心軸16和槳葉17組成，槳葉17包括前部葉片18和尾部葉片19兩部分，前部葉片18與尾部葉片19的結構不同，前部葉片18為螺旋結構，尾部葉片19為平直葉片，兩部分葉片均固定于空心軸16外表面上，之間由圓弧光滑過渡。在油墨混勻過程中，油墨受到前部葉片18的推動進行攪拌，由于結構上的不一致性，尾部葉片19會提供一個相反的力矩，從而增強了油墨混合過程中的混勻效果。

進一步地，攪拌槳的槳葉17邊緣上開有一個或數(shù)個V形、矩形、梯形或半圓形切口20，以增加流體的擾動，提高攪拌效果。

進一步地，攪拌槳的前部葉片18上開有導流槽21，可引導油墨的徑向流動，促進油墨的徑向混合，從而提高攪拌效果。

使用時，攪拌槳的葉片通過空心軸套設在攪拌軸上即可，而這種連接方式是本領域技術人員所明了的。在混勻過程中還可以根據(jù)需要在混合套杯上加設封蓋。

對于混勻裝置的控制，本發(fā)明中采用測控系統(tǒng)，其中所述測控系統(tǒng)包括編程器a、外接接口b、儲存器c、i/o擴展接口d、微處理器CPUe、電源供應模塊f、輸入模塊g和輸出模塊h；所述編程器a通過外接接口b與微處理器CPUe；所述儲存器c與微處理器CPUe控制連接；所述i/o擴展接口d與微處理器CPUe控制連接；所述輸出模塊h與微處理器CPUe連接；所述輸入模塊g和輸出模塊h分別連接微處理器CPUe、電源供應模塊f；所述i/o擴展接口d設置在i/o擴展單元d1上；其中所述輸入模塊g和輸出模塊h分別連接現(xiàn)場接受信號和混勻裝置的控制器；所述微處理器CPUe還通過外接接口b連接其他設備i。本發(fā)明實現(xiàn)測控系統(tǒng)的原理為：電源供應模塊f為微處理器CPU、輸入模塊g以及輸出模塊h提供電能，編程器a和其他設備i將應用程序進行編寫，經過外接接口b被微處理器CPU編譯，系統(tǒng)程序和用戶程序用于控制混勻裝置的各電機的轉速等，現(xiàn)場信號通過輸入模塊g被微處理器CPU處理，最終經過輸出模塊h輸出控制信號。這些模塊的選擇和組裝對于本領域技術人員是可以完全明了的，故不再贅述。

本發(fā)明的油墨是水油相溶的油墨，因此乳化性能就是本發(fā)明油墨最重要的性能之一，采用本發(fā)明的油墨混勻設備進行油墨的輔助乳化可以得到較好的乳化效果。下面就是將本發(fā)明制得的油墨進行噴墨效果的相關測試。

在噴墨油墨中,由于噴墨油墨要求的油墨點度很低,因此在連結料的用量方面,也應該特別加以注意。在本發(fā)明的實際生產中做了兩種不同的實驗,分別用于Epson小型噴墨打印機及SpectraPolaris噴墨印刷機進行噴墨打印。其中,Epson小型噴墨打印機的噴孔較小,所要求的油墨黏度特別低,大約為3mPa·s-4mPa·s,而Spectra Polaris噴墨印刷機的噴孔較大,所要求的油墨黏度相對較高,大約為5mPa·s-15mPa·s,實際生產中先分別選用山梨糖醇和阿拉伯膠作為連結料,測試了連結料含量與油墨點度之間的關系,結果如圖3、4所示。從圖3、4可以看出,油墨點度隨著連結料含量的增加而增加，但實際噴墨打印過程中的客觀條件所限，需要開發(fā)較通用的油墨，本發(fā)明將山梨糖醇和阿拉伯膠混合在一起取用，得到連結料含量與油墨點度之間的關系,結果如圖5所示。如圖5所示,當山梨糖醇和阿拉伯膠混合含量由0.05g逐漸增加到0.5g時，油墨的粘度也逐漸增加,但是當山梨糖醇和阿拉伯膠混合含量低于總重的0.05%時,油墨無法很好的乳化,不能形成穩(wěn)定的體系,只有當添加的山梨糖醇和阿拉伯膠混合達到一定量后才能得到所期望的穩(wěn)定作用。在低于某一臨界濃度時,山梨糖醇和阿拉伯膠混合的存在非但不能改善,反而會大大地降低體系的穩(wěn)定性。在山梨糖醇和阿拉伯膠混合的過程中，根據(jù)實際需要兩者按質量百分比進行混合即可，如1：1，這是本領域技術人員可以明了的，故不再贅述。

圖6為本發(fā)明的油墨應用在Epson小型噴墨打印機上的墨水形態(tài)的噴墨狀態(tài)。從圖中可以看出,此油墨墨滴在下降的過程中,無墨滴斷裂現(xiàn)象出現(xiàn),墨滴在90us（微秒）時巳經完全出噴孔,此后由于油墨的內聚力,尾部長度逐漸變短,在130us（微秒）時尾部長度極短,幾乎接近圓形墨滴狀態(tài),墨滴狀態(tài)良好。

圖7是經過靜置7天后在光學顯微鏡400放大倍數(shù)下的觀察本發(fā)明的油墨形態(tài)?？梢钥闯鋈橐褐蓄w粒較小，且分布均一，基本無大顆粒聚集，表明本發(fā)明的油墨基本達到較好的乳化和穩(wěn)定效果。

對于本領域技術人員而言，本發(fā)明不限于上述示范性實施例的細節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其它的具體形式實現(xiàn)本發(fā)明。因此，無論從哪一點來看，均應將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權利要求的等同要件的含義和范圍內的所有變化囊括在本發(fā)明內。不應將權利要求中的任何附圖標記視為限制所涉及的權利要求。

以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不用以限制本發(fā)明，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術實質對以上實施例所作的任何細微修改、等同替換和改進，均應包含在本發(fā)明技術方案的保護范圍之內。