一种基于水性油墨的食品包装印刷工艺技术的制作方法

1.本发明属于食品包装印刷技术领域，具体涉及一种基于水性油墨的食品包装印刷工艺技术。


背景技术：

2.包装是商品从生产流通到消费领域十分重要的过程；包装的作用主要包括增加商品价值、保护商品、提高便携性等。而包装印刷是图文信息的复制技术，印刷品是传播科学文化知识的信息载体，是文字图像的载体、信息传递的工具、文化传播的媒介，包装印刷工艺已成为人们生活不可或缺的组成部分。
3.油墨是用于包装印刷的重要材料，它通过印刷或喷绘将图案、文字表现在承印物上，主要由连结料、颜料、填料、助剂和与溶剂等组成；现代印刷油墨多为油类溶剂型油墨，使用存在环保性问题。而在人们愈加重视食品安全的如今，食品包装的卫生安全问题受到越来越多人的关注，人们对包装材料和包装印刷的有害物质的残留量要求也愈加严格，致使传统溶剂型油墨因有机溶剂的毒性问题而很难应用于食品领域的包装印刷，而这对于不含有机溶剂的水性油墨而言却十分简单。
4.水性油墨(water-based ink)简称水墨，一般由水溶性树脂、有机颜料、溶剂及相关添加助剂经复合研磨加工而得。水性油墨以水为溶剂不含有机溶剂，能够有效克服溶剂型油墨的毒害性缺陷，然而由于水的表面张力较高导致水墨难润湿、干燥缓慢，水性油墨的印刷适性受印刷条件、承印物表面特性、环境温湿度、存放时间等多种因素的影响，因此导致水墨同样难以应用于部分具有特殊要求的食品领域包装印刷。
5.有鉴于此，仍需研发一种印刷适性更优异、能够广泛适用于多种不同要求领域的食品包装印刷工艺。


技术实现要素：

6.针对现有传统油类溶剂型油墨的污染环保性问题、及现有水性油墨受多种因素影响性能的缺陷，本发明针对食品包装提供了一种基于水性复合油墨的食品包装印刷工艺技术。本发明水性复合油墨制备采用丙烯酸酯改性水性聚氨酯连接料与双组分氯醋复合乳液，通过丙烯酸酯、二乙醇胺、有机氟多层次的改性，形成的复合分散体系有效提高了所制水性油墨的稳定性、对塑料薄膜附着力、耐水性及耐候性，弥补了现有常规水性油墨的使用缺陷。
7.本发明提供了一种食品包装的印刷工艺技术，采用凹版油墨印刷机、基于水性复合油墨对食品包装材料进行印刷；
8.所述水性复合油墨按质量份数计包括如下组分：
9.丙烯酸酯改性水性聚氨酯连接料25-35份、
10.双组分氯醋复合乳液25-40份、
11.有机色料12-25份、
12.煅烧高岭土2-4.5份、
13.去离子水10-30份、
14.异丙醇10-20份、
15.添加助剂3-11份；
16.其中，双组分氯醋复合乳液由二乙醇胺改性的自乳化水性环氧乳液与有机氟改性的氯醋乳液混合组成。
17.作为优选，所述丙烯酸酯改性水性聚氨酯连接料的制备方法为：将甲基丙烯酸羟乙酯、固化剂和三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯混合搅匀，所得混合液缓慢加入水性聚氨酯中，持续搅拌后继续加入引发剂，于紫外光辐照条件下反应得到丙烯酸酯改性水性聚氨酯连接料。
18.作为优选，按质量份数计所述丙烯酸酯改性水性聚氨酯连接料的制备原料包括：水性聚氨酯100份、甲基丙烯酸羟乙酯22-25份、固化剂1-3份、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯1-3份、引发剂0.3-0.6份。
19.水性聚氨酯连接料具有高耐磨、兼容性佳、可塑性强等特点，而应用于塑料食品包装的水性油墨应具备一定的附着力、耐水性、耐热性；因此，水性聚氨酯连接料虽然能够较大程度提高水性油墨的性能，但同样存在耐水性较差、塑料薄膜包装印刷附着力较低的缺陷。基于此，本发明采用甲基丙烯酸羟乙酯和三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯于紫外光辐照条件下对水性聚氨酯处理改性，所得丙烯酸酯改性水性聚氨酯连接料能够显著提高水性油墨于塑料食品包装的附着力。
20.作为优选，所述双组分氯醋复合乳液由二乙醇胺改性的自乳化水性环氧乳液与有机氟改性的氯醋乳液按质量比(2-5)：8混合组成。
21.作为优选，所述二乙醇胺改性的自乳化水性环氧乳液的制备方法为：按质量份数取18-40份环氧树脂与1-4份二乙醇胺混合，然后于85℃条件下反应4小时，采用乙酸调控固含量至40％-50％即得二乙醇胺改性的自乳化水性环氧乳液。
22.作为优选，所述有机氟改性的氯醋乳液的制备方法为：以质量份数计，在100份溶剂中，加入40-50份氯乙烯、4-8份乙酸乙烯、0.5-1.2份顺丁烯二酸、1.8-3份四氟丙醇、0.8-1份引发剂于70℃条件下聚合反应10小时，反应结束降温并用去离子水调控固含量至45％-50％得到有机氟改性的氯醋乳液。
23.氯醋树脂具有较高的溶解度，其还具备耐酸、耐碱、抗氧化等特点，可加强水墨的附着力、稳定性及耐磨性。而在一些特殊要求的食品包装印刷领域，如南方夏天的啤酒包装印刷；由于啤酒需要在冰柜、冰水的环境中长时间贮存，常规的水性油墨根本无法承受，导致掉色现象显著。本发明进一步采用二乙醇胺对环氧树脂进行改性，同时还制备的一种有机氟改性的氯醋乳液，将所得二乙醇胺改性的自乳化水性环氧乳液与有机氟改性的氯醋乳液按一定比例混合复配，形成的改性复合分散体系在保持原有氯醋乳液良好性能基础上提高了润湿性、降低了吸水率，使得稳定性、耐候性、耐水性均进一步提升。
24.作为优选，所述煅烧高岭土粒度分布：＜2μm含量不低于85％；主要成分sio
2 50％-52％、al2o
3 42％-43％。煅烧高岭土能够辅助提高水性油墨于塑料食品包装的附着力。
25.作为优选，所述添加助剂包括消泡剂、流平剂、增稠剂、分散剂。
26.作为优选，该用于食品包装印刷的水性复合油墨制备方法包括如下步骤：
27.按配方比例称取各组分原料备用，取部分丙烯酸酯改性水性聚氨酯连接料、部分双组分氯醋复合乳液，与煅烧高岭土、添加助剂共同转入分散机，倒入异丙醇与水高速分散，分散过程中均匀加入有机色料，得到充分搅匀的混合色浆；混合色浆经过研磨控制细度，再投入分散机加入剩余组分原料继续高速分散得到所述水性复合油墨。
28.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
29.本发明针对传统溶剂型油墨的毒害问题、以及现有采用水性聚氨酯或氯醋树脂制备的水性油墨因部分性能缺陷无法应用于一些特殊食品领域的包装印刷问题，采用丙烯酸酯改性水性聚氨酯连接料、双组分氯醋复合乳液复配制备一种水性复合油墨。本发明工艺制备的水性复合油墨稳定性高、对塑料薄膜附着力强、耐水性及耐候性优异，基于该水性复合油墨的包装印刷工艺能够广泛适用于更多具有特殊要求食品的包装印刷。
具体实施方式
30.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
31.除非另有定义，本文所使用的所有技术和科学术语与本发明技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本发明的说明书所使用的术语只是为了描述具体实施例的目的，并非用于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
32.实施例1
33.一种用于食品包装印刷的水性复合油墨的制备方法，包括：
34.1、按质量份数称取lp-891阴离子水性聚氨酯树脂(固含量为32％、粘度850cps、ph值8.2)100份、甲基丙烯酸羟乙酯24份、三甲基六亚甲基二胺2份、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯2份、光引发剂659 0.5份；将甲基丙烯酸羟乙酯、三甲基六亚甲基二胺和三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯混合搅匀，所得混合液缓慢加入水性聚氨酯树脂中，持续搅拌2小时后继续加入光引发剂659，于紫外光辐照条件(80w，300s)下反应得到丙烯酸酯改性水性聚氨酯连接料。
35.2、按质量份数取28份环氧树脂e-51与3份二乙醇胺混合，然后于85℃条件下反应4小时，采用10％的乙酸调控固含量至44％即得二乙醇胺改性的自乳化水性环氧乳液；在100份乙醇中，加入45份氯乙烯、6份乙酸乙烯、1份顺丁烯二酸、2.4份四氟丙醇、0.9份偶氮二异丁腈于70℃条件下聚合反应10小时，反应结束降温并用去离子水调控固含量至48％得到有机氟改性的氯醋乳液；将所得二者按质量比3：8混合得到双组分氯醋复合乳液。
36.3、按质量份数称取上述丙烯酸酯改性水性聚氨酯连接料30份、双组分氯醋复合乳液32份、有机色料18份、煅烧高岭土3.6份、去离子水25份、异丙醇14份、添加助剂6份(聚氧乙烯甘油醚2份、byk-349 0.5份、磷酸酯增稠剂2份、吐温80 1.5份)；将一半量的丙烯酸酯改性水性聚氨酯连接料、一半量的双组分氯醋复合乳液、煅烧高岭土、添加助剂转入分散机，倒入异丙醇和去离子水高速分散，分散过程中均匀加入有机色料，得到充分搅匀的混合色浆；混合色浆经过研磨控制细度，再投入分散机加入剩余组分原料继续高速分散得到所
述水性复合油墨。
37.实施例2
38.一种用于食品包装印刷的水性复合油墨的制备方法，包括：
39.1、按质量份数称取lp-891阴离子水性聚氨酯树脂(固含量为32％、粘度850cps、ph值8.2)100份、甲基丙烯酸羟乙酯25份、三甲基六亚甲基二胺1份、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯1份、光引发剂659 0.6份；将甲基丙烯酸羟乙酯、三甲基六亚甲基二胺和三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯混合搅匀，所得混合液缓慢加入水性聚氨酯树脂中，持续搅拌2小时后继续加入光引发剂659，于紫外光辐照条件(80w，300s)下反应得到丙烯酸酯改性水性聚氨酯连接料。
40.2、按质量份数取18份环氧树脂e-51与1份二乙醇胺混合，然后于85℃条件下反应4小时，采用10％的乙酸调控固含量至40％即得二乙醇胺改性的自乳化水性环氧乳液；在100份乙醇中，加入40份氯乙烯、4份乙酸乙烯、1份顺丁烯二酸、1.8份四氟丙醇、0.8份偶氮二异丁腈于70℃条件下聚合反应10小时，反应结束降温并用去离子水调控固含量至45％得到有机氟改性的氯醋乳液；将所得二者按质量比1：4混合得到双组分氯醋复合乳液。
41.3、按质量份数称取上述丙烯酸酯改性水性聚氨酯连接料35份、双组分氯醋复合乳液25份、有机色料20份、煅烧高岭土3.2份、去离子水20份、异丙醇20份、添加助剂6份(聚氧乙烯甘油醚2份、byk-349 0.5份、磷酸酯增稠剂2份、吐温80 1.5份)；将一半量的丙烯酸酯改性水性聚氨酯连接料、一半量的双组分氯醋复合乳液、煅烧高岭土、添加助剂转入分散机，倒入异丙醇和去离子水高速分散，分散过程中均匀加入有机色料，得到充分搅匀的混合色浆；混合色浆经过研磨控制细度，再投入分散机加入剩余组分原料继续高速分散得到所述水性复合油墨。
42.实施例3
43.一种用于食品包装印刷的水性复合油墨的制备方法，包括：
44.1、按质量份数称取lp-891阴离子水性聚氨酯树脂(固含量为32％、粘度850cps、ph值8.2)100份、甲基丙烯酸羟乙酯22份、三甲基六亚甲基二胺3份、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯3份、光引发剂659 0.4份；将甲基丙烯酸羟乙酯、三甲基六亚甲基二胺和三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯混合搅匀，所得混合液缓慢加入水性聚氨酯树脂中，持续搅拌2小时后继续加入光引发剂659，于紫外光辐照条件(80w，300s)下反应得到丙烯酸酯改性水性聚氨酯连接料。
45.2、按质量份数取40份环氧树脂e-51与4份二乙醇胺混合，然后于85℃条件下反应4小时，采用10％的乙酸调控固含量至50％即得二乙醇胺改性的自乳化水性环氧乳液；在100份乙醇中，加入50份氯乙烯、8份乙酸乙烯、1.2份顺丁烯二酸、3份四氟丙醇、1份偶氮二异丁腈于70℃条件下聚合反应10小时，反应结束降温并用去离子水调控固含量至50％得到有机氟改性的氯醋乳液；将所得二者按质量比5：8混合得到双组分氯醋复合乳液。
46.3、按质量份数称取上述丙烯酸酯改性水性聚氨酯连接料25份、双组分氯醋复合乳液40份、有机色料20份、煅烧高岭土4.5份、去离子水30份、异丙醇12份、添加助剂6份(聚氧乙烯甘油醚2份、byk-349 0.5份、磷酸酯增稠剂2份、吐温80 1.5份)；将一半量的丙烯酸酯改性水性聚氨酯连接料、一半量的双组分氯醋复合乳液、煅烧高岭土、添加助剂转入分散机，倒入异丙醇和去离子水高速分散，分散过程中均匀加入有机色料，得到充分搅匀的混合
色浆；混合色浆经过研磨控制细度，再投入分散机加入剩余组分原料继续高速分散得到所述水性复合油墨。
47.对比例1
48.本对比例参照实施例1的步骤参数，不同之处在于采用未经改性处理的氯醋复合乳液与丙烯酸酯改性水性聚氨酯连接料、煅烧高岭土制备水性油墨。
49.即步骤2替换为按质量份数取28份环氧树脂e-51，采用10％的乙酸调控固含量至44％；在100份乙醇中，加入45份氯乙烯、6份乙酸乙烯、1份顺丁烯二酸、0.9份偶氮二异丁腈于70℃条件下聚合反应10小时，反应结束降温并用去离子水调控固含量至48％得到氯醋乳液；将所得二者按质量比3：8混合得到未经改性处理的氯醋复合乳液。
50.对比例2
51.本对比例参照实施例1的步骤参数，不同之处在于采用如下步骤工艺制备的单改性氯醋复合乳液与丙烯酸酯改性水性聚氨酯连接料、煅烧高岭土制备水性油墨。
52.即步骤2替换为按质量份数取28份环氧树脂e-51，采用10％的乙酸调控固含量至44％；在100份乙醇中，加入45份氯乙烯、6份乙酸乙烯、1份顺丁烯二酸、2.4份四氟丙醇、0.9份偶氮二异丁腈于70℃条件下聚合反应10小时，反应结束降温并用去离子水调控固含量至48％得到有机氟改性的氯醋乳液；将所得二者按质量比3：8混合得到单改性氯醋复合乳液。
53.对比例3
54.本对比例参照实施例1的步骤参数，不同之处在于采用如下步骤工艺制备的单改性氯醋复合乳液与丙烯酸酯改性水性聚氨酯连接料、煅烧高岭土制备水性油墨。
55.即步骤2替换按质量份数取28份环氧树脂e-51与3份二乙醇胺混合，然后于85℃条件下反应4小时，采用10％的乙酸调控固含量至44％即得二乙醇胺改性的自乳化水性环氧乳液；在100份乙醇中，加入45份氯乙烯、6份乙酸乙烯、1份顺丁烯二酸、0.9份偶氮二异丁腈于70℃条件下聚合反应10小时，反应结束降温并用去离子水调控固含量至48％得到氯醋乳液；将所得二者按质量比3：8混合得到单改性氯醋复合乳液。
56.对比例4
57.本对比例参照实施例1的步骤参数，不同之处在于直接采用水性聚氨酯连接料与双组分氯醋复合乳液、煅烧高岭土制备水性油墨。
58.即步骤3组分原料为：水性聚氨酯30份、双组分氯醋复合乳液32份、有机色料18份、煅烧高岭土3.6份、去离子水25份、异丙醇14份、添加助剂6份。
59.试验例
60.为直观比较上述水性油墨的实际应用性能，现以不干胶镜面铜版纸、聚丙烯薄膜和聚酯薄膜为承印物使用凹版油墨印刷机制备样品，按gb/t 13217.1-2020相关标准测量润湿前后密度、lab值，计算色差。
61.表1
[0062][0063]
表2
[0064][0065]
表3
[0066]
聚酯薄膜实施例1实施例2实施例3对比例1对比例2对比例3对比例4附着牢度0.820.790.800.600.750.710.57密度1.96/1.491.95/1.381.90/1.451.96/1.031.96/1.431.97/1.421.96/0.95色差δe5.266.035.589.125.946.069.55
[0067]
于冰水(-2～-4℃)中浸泡条件下，再次测量。
[0068]
表4
[0069][0070]
基于上述实验数据可知，本发明工艺制备的水性复合油墨对常规塑料薄膜附着力强，耐水性强；此外，在冰水浸泡条件下同样能够保持优异的附着力，耐候性强，能够应用于冰水贮存啤酒的包装印刷。而调整本发明多层次的改性复合分散体系均会不同程度降低水性油墨对塑料薄膜或于冰水环境下的稳定性和附着力。
[0071]
以上所描述的实施例仅表达了本发明的几种优选实施例，其描述较为具体和详细，但并不用于限制本发明。应当指出，对于本领域的技术人员来说，本发明还可以有各种变化和更改，凡在本发明的构思和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种食品包装的印刷工艺技术，其特征在于，采用凹版油墨印刷机、基于水性复合油墨对食品包装材料进行印刷；所述水性复合油墨按质量份数计包括如下组分：丙烯酸酯改性水性聚氨酯连接料25-35份、双组分氯醋复合乳液25-40份、有机色料12-25份、煅烧高岭土2-4.5份、去离子水10-30份、异丙醇10-20份、添加助剂3-11份；其中，双组分氯醋复合乳液由二乙醇胺改性的自乳化水性环氧乳液与有机氟改性的氯醋乳液混合组成。2.根据权利要求1所述食品包装的印刷工艺技术，其特征在于，所述丙烯酸酯改性水性聚氨酯连接料的制备方法为：将甲基丙烯酸羟乙酯、固化剂和三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯混合搅匀，所得混合液缓慢加入水性聚氨酯中，持续搅拌继续加入引发剂，于紫外光辐照条件下反应得到丙烯酸酯改性水性聚氨酯连接料。3.根据权利要求2所述食品包装的印刷工艺技术，其特征在于，按质量份数计所述丙烯酸酯改性水性聚氨酯连接料的制备原料包括：水性聚氨酯100份、甲基丙烯酸羟乙酯22-25份、固化剂1-3份、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯1-3份、引发剂0.3-0.6份。4.根据权利要求1所述食品包装的印刷工艺技术，其特征在于，所述双组分氯醋复合乳液由二乙醇胺改性的自乳化水性环氧乳液与有机氟改性的氯醋乳液按质量比(2-5)：8混合组成。5.根据权利要求4所述食品包装的印刷工艺技术，其特征在于，所述二乙醇胺改性的自乳化水性环氧乳液的制备方法为：按质量份数取18-40份环氧树脂与1-4份二乙醇胺混合，然后于85℃条件下反应4小时，采用乙酸调控固含量至40％-50％即得二乙醇胺改性的自乳化水性环氧乳液。6.根据权利要求4所述食品包装的印刷工艺技术，其特征在于，所述有机氟改性的氯醋乳液的制备方法为：以质量份数计，在100份溶剂中，加入40-50份氯乙烯、4-8份乙酸乙烯、0.5-1.2份顺丁烯二酸、1.8-3份四氟丙醇、0.8-1份引发剂于70℃条件下聚合反应10小时，反应结束降温并用去离子水调控固含量至45％-50％得到有机氟改性的氯醋乳液。7.根据权利要求1所述食品包装的印刷工艺技术，其特征在于，所述添加助剂包括消泡剂、流平剂、增稠剂、分散剂。8.根据权利要求1所述食品包装的印刷工艺技术，其特征在于，该用于食品包装印刷的水性复合油墨制备方法包括如下步骤：按配方比例称取各组分原料备用，取部分丙烯酸酯改性水性聚氨酯连接料、部分双组分氯醋复合乳液，与煅烧高岭土、添加助剂共同转入分散机，倒入异丙醇与水高速分散，分散过程中均匀加入有机色料，得到充分搅匀的混合色浆；混合色浆经过研磨控制细度，再投入分散机加入剩余组分原料继续高速分散得到所述水性复合油墨。

技术总结
本发明公开了一种基于水性油墨的食品包装印刷工艺技术，属于食品包装印刷技术领域。本发明针对人们愈加重视和关注的食品包装卫生安全问题，提供了一种采用凹版油墨印刷机、基于一种水性复合油墨对食品包装材料进行印刷的工艺；本发明工艺方法能够制备附着力强、耐水性耐热性优异、耐候性良好、高稳定性的包装印刷材料，能够广泛地适用于多种不同要求领域食品、饮品的包装印刷需求，同时满足人们对包装印刷有害物质残留量及包装材料表面文字图像清晰整洁、贮存稳定的要求。贮存稳定的要求。


技术研发人员：刘江 邓广存 经世强 冯军辉
受保护的技术使用者：江西盐业包装有限公司
技术研发日：2023.06.13
技术公布日：2023/8/31