一种改善纸张油墨印刷效果的涂料及其制备方法与应用

1.本发明涉及电机外壳技术领域，尤其涉及一种改善纸张油墨印刷效果的涂料及其制备方法与应用。


背景技术：

2.牛皮纸因其坚韧、强度高，未经过漂白处理，带有能够吸引人的自然褐色外观，越来越受到食品生产、包装商和环保人士的青睐。
3.然而，与表面光亮、白洁的硫酸盐漂白卡纸相比，牛皮纸为了保证其天然、环保性，表面未进行涂布处理，纤维与纤维之间的孔隙率较高，表面平滑度较低，印刷时油墨的渗透性较强，导致其对油墨色彩的再现性较差；尤其是近年来发展起来的水性油墨的印刷效果，如印刷密度、油墨层的耐摩擦性等，更有待提高，导致牛皮纸包装印刷色调单一，整体印刷质量不高，远不能满足精美印刷品的需求。
4.为了解决上述问题，在现有技术的基础上提供了一种改善纸张油墨印刷效果的涂料及其制备方法与应用。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种改善纸张油墨印刷效果的涂料及其制备方法与应用，该涂料可以应用于牛皮纸的涂布，并改善牛皮纸的水性油墨印刷效果，如印刷纸张的颜色饱和度、光泽度、印刷密度、耐摩擦性等性能均得到提高；其次，该涂料还可以改善牛皮纸的光学性能、力学性能和抗水性能；再次，其成分为淀粉、纳米纤维素、壳聚糖等自然产物，原料开源广，并可自然降解，具有安全环保的优点；最后，该涂料还能够提高整体印刷质量，还能有效改善印刷品因印刷密度、油墨层的耐摩擦性不佳等原因导致的牛皮纸包装印刷色调单一的问题，便于满足市场对精美印刷品的需求。
6.本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
7.一种改善纸张水性油墨印刷效果的涂料，所述涂料的制备原料包括壳聚糖、纳米纤维素和淀粉。
8.进一步地，所述淀粉为阴离子淀粉；所述壳聚糖和纳米纤维素的添加重量比为1：2～5，所述阴离子淀粉和纳米纤维素-壳聚糖溶液的添加重量比为20～30：100～150。
9.本发明还提供了一种改善纸张水性油墨印刷效果的涂料的制备方法，其特征是：包括如下步骤：
10.s1、将壳聚糖溶解于醋酸溶液中，得到溶液一；然后通过氢氧化钠调节所述溶液一的酸碱度后，得到壳聚糖溶液；
11.s2、将纳米纤维素均匀分散到步骤s1所述的壳聚糖溶液中，得到匀质的纳米纤维素-壳聚糖溶液；
12.s3、将阴离子淀粉加入到纳米纤维素-壳聚糖溶液中，搅拌均匀后，依次进行水浴加热和恒温糊化，获得纳米纤维素-壳聚糖复合淀粉涂料。
13.进一步地，步骤s1所述的醋酸溶液的质量分数为2～5％；步骤s1所述的壳聚糖溶液的ph值为6～7。
14.进一步地，步骤s2中，通过均质机获得匀质的纳米纤维素-壳聚糖溶液；其中，匀质过程的匀质转速为28000～30000rp/min，匀质过程的时间为5～8min。
15.进一步地，步骤s3中，水浴加热时，需要对阴离子淀粉和纳米纤维素-壳聚糖溶液形成的混合物进行搅拌，混合物的搅拌起始温度为75℃～80℃；且所述混合物的温度达到95℃时，进入恒温糊化阶段。
16.进一步地，所述纳米纤维素-壳聚糖复合淀粉涂料的粘度为2500-2800cp。
17.通过采用上述技术方案，首先，壳聚糖、纳米纤维素和淀粉均为自然产物，且三者均有储量丰富、降解性能良好的特点，因此，以壳聚糖、纳米纤维素和阴离子淀粉为原料合成的涂料，具有环保安全的优点。
18.其次，阴离子淀粉包括磷酸酯淀粉、带羧基及磺酸基的淀粉、黄原酸酯淀粉、带羧基和羰基的氧化淀粉等；涂料中的纳米纤维素具有高强度的特点，且纳米纤维素表面具有丰富的活性基团，因此，当包含有纳米纤维素的涂料渗入到纸纤维孔隙中，能够使纤维与纤维之间、纤维与淀粉之间、淀粉与淀粉之间均形成稳定的键合作用，从而能够有效对纸表面起到改性作用。
19.再次，在纸纤维、淀粉和纳米纤维素相互形成键合作用的基础上，酸化后的壳聚糖带有正电荷，阴离子淀粉带有负电荷，酸化后的壳聚糖和阴离子淀粉之间能够产生相互作用；此外，壳聚糖还可以与表面羟基丰富的纳米纤维素形成稳定的体系；因此，能够进一步增强牛皮纸纤维、纳米纤维素、淀粉和壳聚糖之间的结合力。
20.最后，淀粉在具有优异的黏性和成膜性的同时，由于其半晶体性质，成膜的力学性较差；纳米纤维素具有比表面积大、生物相容性好、强度高等特点；壳聚糖还具有良好的抑菌性、成膜性，因此，在本方案所提供的具体参数范围内的各成分，互为补充、互相协作，能够得到光学性能、力学性能、抗水性能、印刷效果、流平性和抗菌性等方面均较为优异的涂料；反之，在制备涂料时，相应的成分高于或低于相应参数范围，其流动度、粘度、流平性均较差。
21.本发明还提供了一种改善纸张水性油墨印刷效果的涂料的应用，将所述纳米纤维素-壳聚糖复合淀粉涂料应用于改善牛皮纸表面的光学性能、力学性能、抗水性能和印刷效果。
22.进一步地，所述光学性能包括光泽度和平滑度中的一种或组合；所述力学性能包括耐折度和耐撕裂度中的一种或组合；所述印刷效果包括颜色饱和度、光泽度、印刷密度、印刷图文的耐摩擦性中的一种或组合。
23.通过采用上述技术方案，能够有效降低纤维间的孔隙率；涂布前，牛皮纸的表面有清晰可见的纤维与纤维交叉形成的孔隙，表面粗糙；涂布后，涂料均匀的附着在纸张表面，把表面所有孔隙均已填满，表面平整。牛皮纸中无涂料渗入到的下层部位，仍存在着大量的孔隙结构，而上层表面有涂布的地方有部分涂料已渗入到纤维与纤维之间的孔隙中，表明涂料的流平性好、粘度适中、成膜性好、涂布效果佳。
24.纳米纤维素-壳聚糖复合淀粉涂料具有良好的流平性和成膜性，使得涂布后牛皮纸的印刷密度明显高于涂布前的印刷密度；由于该涂料改善了牛皮纸的平滑度和光泽度，
使印刷图案的色彩饱和度、光泽度等得以提高。
25.同时，牛皮纸纤维、纳米纤维素、壳聚糖和淀粉相互之间通过多种相互作用紧密结合，使得纳米纤维素-壳聚糖复合淀粉涂料能够获得优异的疏水性；一方面，牛皮纸涂布后，涂料渗入到牛皮纸纤维孔隙中，牛皮纸的吸水性显著降低，抗水性明显增强；另一方面，具有疏水性的涂料均匀涂布在牛皮纸表面，使其抗水性增强，进而能够有效提高其对水性油墨的色彩呈现力。
26.此外，由于涂料中高强度的纳米纤维素和其他成分的配合，涂布后牛皮纸的耐折度和耐撕裂度都分别有不同程度的增加，其中耐折度提升了15.2％，耐撕裂度增加了19.3％，表明涂料可以较好的改善牛皮纸力学性能，增强牛皮纸印刷生产过程中的抗折和耐撕裂性。由上可知，纳米纤维素-壳聚糖复合淀粉涂料能够有效改善牛皮纸表面的光学性能、力学性能、抗水性能和印刷效果。
27.综上所述，本发明具有以下有益效果：
28.1.本发明的纳米纤维素-壳聚糖复合淀粉涂料可以应用于牛皮纸的涂布，并改善牛皮纸的水性油墨印刷效果，如印刷纸张的颜色饱和度、光泽度、印刷密度、耐摩擦性等性能均得到提高。
29.2.本发明的纳米纤维素-壳聚糖复合淀粉涂料可以改善牛皮纸的光学性能、力学性能和抗水性能，如提高了纸张的耐折度、耐撕裂度、抗水性等性能。
30.3.本发明的纳米纤维素-壳聚糖复合淀粉涂料的成分为淀粉、纳米纤维素、壳聚糖等自然产物，原料开源广，并可自然降解，不会对环境产生危害；具有安全环保的优点。
31.4.本发明的纳米纤维素-壳聚糖复合淀粉涂料能够提高整体印刷质量，还能有效改善印刷品因印刷密度、油墨层的耐摩擦性不佳等原因导致的牛皮纸包装印刷色调单一的问题，便于满足市场对精美印刷品的需求。
附图说明
32.图1是本发明应用例的涂布前后牛皮纸表面光泽度和平滑度对比图；
33.图2是本发明应用例的涂布前后牛皮纸耐折度和耐撕裂度对比图；
34.图3是本发明应用例的涂布前和涂布后牛皮纸的印刷效果对比图；
35.图4是本发明应用例的涂布前后牛皮纸水性油墨印刷密度对比图。
具体实施方式
36.下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明：
37.实施例1：一种改善纸张水性油墨印刷效果的涂料的制备方法，包括如下步骤：
38.s1、将1份壳聚糖溶解于2％的醋酸溶液中，然后通过氢氧化钠调节溶液的ph至6，得到壳聚糖溶液；
39.s2、将2份纳米纤维素均匀分散到步骤s1的壳聚糖溶液中，得到匀质的纳米纤维素-壳聚糖溶液。
40.其中，匀质的纳米纤维素-壳聚糖溶液通过均质机获得；匀质过程的转速为28000rp/min，匀质过程的时间为5min。
41.s3、将20份阴离子淀粉加入100份纳米纤维素-壳聚糖溶液中，并搅拌均匀，然后经
过水浴加热、恒温糊化，获得纳米纤维素-壳聚糖复合淀粉涂料。
42.其中，步骤s3中，水浴加热时，需要对阴离子淀粉和纳米纤维素-壳聚糖溶液形成的混合物进行搅拌，混合物的搅拌起始温度为75℃；且所述混合物的温度达到95℃时，进入恒温糊化阶段；纳米纤维素-壳聚糖复合淀粉涂料的粘度为2500cp。
43.实施例2：一种改善纸张水性油墨印刷效果的涂料的制备方法，包括如下步骤：
44.s1、将1份壳聚糖溶解于3％的醋酸溶液中，然后通过氢氧化钠调节溶液的ph至6.5，得到壳聚糖溶液；
45.s2、将4份纳米纤维素均匀分散到步骤s1的壳聚糖溶液中，得到匀质的纳米纤维素-壳聚糖溶液。
46.其中，匀质的纳米纤维素-壳聚糖溶液通过均质机获得；匀质过程的转速为29000rp/min，匀质过程的时间为7min。
47.s3、将25份阴离子淀粉加入125份纳米纤维素-壳聚糖溶液中，并搅拌均匀，然后经过水浴加热、恒温糊化，获得纳米纤维素-壳聚糖复合淀粉涂料。
48.其中，步骤s3中，水浴加热时，需要对阴离子淀粉和纳米纤维素-壳聚糖溶液形成的混合物进行搅拌，混合物的搅拌起始温度为77℃；且所述混合物的温度达到95℃时，进入恒温糊化阶段；纳米纤维素-壳聚糖复合淀粉涂料的粘度为2650cp。
49.实施例3：一种改善纸张水性油墨印刷效果的涂料的制备方法，包括如下步骤：
50.s1、将1份壳聚糖溶解于5％的醋酸溶液中，然后通过氢氧化钠调节溶液的ph至7，得到壳聚糖溶液；
51.s2、将5份纳米纤维素均匀分散到步骤s1的壳聚糖溶液中，得到匀质的纳米纤维素-壳聚糖溶液。
52.其中，匀质的纳米纤维素-壳聚糖溶液通过均质机获得；匀质过程的转速为30000rp/min，匀质过程的时间为8min。
53.s3、将30份阴离子淀粉加入150份纳米纤维素-壳聚糖溶液中，并搅拌均匀，然后经过水浴加热、恒温糊化，获得纳米纤维素-壳聚糖复合淀粉涂料。
54.其中，步骤s3中，水浴加热时，需要对阴离子淀粉和纳米纤维素-壳聚糖溶液形成的混合物进行搅拌，混合物的搅拌起始温度为80℃；且所述混合物的温度达到95℃时，进入恒温糊化阶段；纳米纤维素-壳聚糖复合淀粉涂料的粘度为2800cp。
55.应用例：一种改善纸张水性油墨印刷效果的涂料的应用，采用全自动涂膜仪，并选用全自动涂膜仪配置的15μm线棒，以42mm/s的速度将制备好的纳米纤维素-壳聚糖复合淀粉涂料均匀涂布在牛皮纸表面，其中，涂布的次数为1次，待涂层干燥后，将涂布牛皮纸置于恒温恒湿条件下储藏，并分析其光学性能、力学性能、抗水性能以及印刷效果。
56.其分析结果如下：
57.1)光学性能分析
58.分别对涂布前后的牛皮纸的表面的光泽度和平滑度进行检测分析。
59.分析结果：如图1所示，涂布后的牛皮纸光泽度提升了近1倍，平滑度增加了28.6％，说明涂料对牛皮纸表面光学性能有了大幅的改善作用；同时，光学性能的改善使牛皮纸包装装潢效果提升，进而使牛皮纸用于高档、精美包装成为可能，从而能够提高产品的经济效益。
60.2)力学性能分析
61.分别对涂布前后的牛皮纸的耐折度和耐撕裂度进行检测分析。
62.分析结果：如图2所示，涂布后牛皮纸的耐折度和耐撕裂度都分别有不同程度的增加，其中，纳米纤维素-壳聚糖复合阴离子淀粉涂布的要高于阴离子淀粉涂布的。与未涂布牛皮纸相比，使用纳米纤维素-壳聚糖复合阴离子淀粉涂布的牛皮纸耐折度提升了15.2％，耐撕裂度增加了19.3％。表明纳米纤维素-壳聚糖复合阴离子淀粉涂料可以较好的改善牛皮纸力学性能，增强牛皮纸印刷生产过程中的抗折和耐撕裂性。
63.3)抗水性分析
64.分别对涂布前后的牛皮纸的吸水性进行检测分析。
65.分析结果：如表1所示，涂布后的牛皮纸吸水性显著降低，说明其抗水性增强。
66.表1涂布前和涂布后牛皮纸的吸水性
[0067][0068]
4)印刷效果分析
[0069]
a.印刷的颜色饱和度、光泽度对比
[0070]
目前牛皮纸印刷产品的图案，多为实地、单色印刷，因此，本实施例选用黑色油墨进行印刷。
[0071]
结果如下：如图3所示，左侧为涂布前的牛皮纸印刷效果图，右侧为涂布后的牛皮纸上的印刷效果图，通过二者的效果对比图可以看出，涂布后牛皮纸印刷图案的颜色饱和度、光泽度都明显高于未涂布的牛皮纸。
[0072]
b.印刷密对比
[0073]
对二者印刷区域使用分光密度计进行测量，得到印刷图案的印刷密度情况。
[0074]
分析结果：可以发现涂布后牛皮纸的印刷密度明显高于涂布前的印刷密度。
[0075]
c.附着力检测
[0076]
分别对未进行摩擦处理和经过摩擦处理的牛皮纸进行油墨印刷，并对二者的印刷密度进行检测分析。
[0077]
分析结果：如图4所示，摩擦后和摩擦前涂布牛皮纸印刷图案的印刷密度差别不大，说明印刷油墨与涂层的附着力好，从而印刷图文的耐摩擦性较强。
[0078]
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。