專利名稱：水性紙箱罩光涂料的制作方法
技術領域：
本發明涉及涂料和油墨及其生產方法，尤其涉及同時具有防潮、罩光功能的水溶性紙箱涂料，以及該涂料的生產方法。
當前瓦楞紙箱表面防潮、罩光用的涂料和油墨，國內一般采用二次性手工涂刷，即第一次涂底膠閉封；第二次涂刷油性清漆。通過涂刷不同功能的涂料實現瓦楞紙箱表面的防潮和罩光。這些涂料不僅干燥慢、工效低、成本高、受氣候、場地等條件的嚴格限制，而且使用時大量的汽油、松節油揮發污染環境，易引起火災。近年以來，雖然也有人研制了幾種一次性紙箱涂料，但都不夠理想，歸納起來有兩種類型一是乳化蠟型，以松香、石蠟、氧化聚乙烯為主要原料，其缺點是幾乎沒有光澤，強度和硬度較低，貯藏穩定性較差，貼壓敏膠帶和標簽紙易脫落，嚴重局限了這種涂料的使用范圍；二是改性尿醛型，其缺點是柔韌性差，抗折裂性差，貯藏性很差，增稠快，約40天，難于施工，加固化劑后，幾小時就硬化而報廢，刺眼刺鼻的甲醛氣味大，影響操作工人的身心健康。
本發明的目的是提供一種水性紙箱罩光涂料及其生產方法。該涂料的涂膜性能具有防潮和罩光的雙重特性，使二次涂布工藝變為一次性涂布工藝，并能以水代油，解決和減小環境污染和火災危險性大的問題，保護操作工人的身心健康。
本發明的目的是這樣實現的要想涂膜在紙箱表面得到光亮和快干、抗水的性能，在紙張纖維毛細管沒有封閉的條件下，就必須使更多的成膜物留在紙張的表面上，不能使合成樹脂滲入紙張的纖維中。據此，利用紙張油墨固著速度的新理論，選擇對溶劑釋放性大的高熔點合成樹脂，利用物理(凝固)干燥的方法，達到快干和光亮的目的。在此過程，成膜物迅速釋放出溶劑，這就是固著干燥。成膜物失去流動就不能滲入纖維里去，所以光澤很好，而氧化結膜則在后期才慢慢完成，這叫實干。據紙張油墨中，增光劑和防滲劑以及增稠劑的配方設計原理，使油墨合成樹脂分子量更大，形成網狀結構，因而起著增稠、防滲作用，使印刷品印跡有較好的光澤。而水性合成樹脂之能水溶，是由于樹脂分子鍵上含有一定的數量的強親水基因所造成。
因此，本發明的涂料分為兩類，即膠體態分散體和水稀釋型合成樹脂分散體。
對于膠體態分散體，它以皮膠或骨膠等作為假膠體，它的分子量大，成膜強度高，起著增稠、防滲、防沉淀、增光等作用。由于極性基團的關系，它是一種可逆的水溶物，因此不可多用。
對于水溶性合成樹脂，分子上有一定的水溶性官能團羧基鹽。由于樹脂羧基與胺中和之后成胺鹽可溶于水，但涂刷后氨揮發還原為羧基化樹脂又不溶于水，叫不可逆的水性樹脂。合成樹脂的分子量大小對涂膜性能影響較大，以同類樹脂比較，分子量越大，抗水性、光澤、快干越好。因此盡可能使合成樹脂分子量大一些。
據此，本發明先把松香或聚合松香或兩者的混合物通過下列反應式生成硬樹脂
其中R′CHOOH表示改性松香、或聚合松香、或兩者的混合物。
然后對于把干性油羧基化，干性油可以用桐油、或亞麻油。具有共軛雙鍵的桐油與順丁烯二酸酐反應，在170～230℃進行。在270～300℃能生成環狀二聚體、三聚體、或膠化。其化學反應式是
把制得的羧基化桐油(也稱軟樹脂)與硬樹脂進行酯交換反應，制得合成樹脂，其反應式如下
把制得的合成樹脂用助劑、胺、催干劑和皮(骨)膠水進行胺化、乳化處理，即可制得水性紙箱罩光涂料。其中助劑可先用200#汽油或松節油、丁醇或二甘醇或正丁醇或異丁醇、酒精或異丙醇，胺可選用乙醇胺或氨水，催干劑選用環烷酸鈷。
本發明的生產方法是這樣的用改性松香或聚合松香或它們的混合體加熱熔化，加入多元醇在270～300℃溫度下保溫120～240°分鐘。把干性油、順丁烯二酸酐或富馬酸在攪拌中降溫至180～230℃得軟樹脂，加入所制得的硬樹脂，在270～300℃溫度下保溫90～150分鐘，制得合成樹脂。把制得的合成樹脂降溫至140～220℃，加入溶劑油，再降溫至100～125℃，加入四碳醇，再降溫至70～85℃，加入低碳醇，再降溫至55～70℃，加入乙醇胺或氨水，保溫40分鐘以上，加入環烷酸鈷后，控制PH值7.2～8.5，然后在10～30分鐘內，在60～70℃溫度下加入皮膠水或骨膠水或淀粉漿，在攪拌中降溫30分鐘以上，過濾后即得產品。其中，在配制硬樹脂時，可在改性松香或聚合松香或它的混合物熔化后在170～230℃的溫度下，在攪拌中加入順丁烯二酸酐或富馬酸，然后在210～230℃溫度下保溫30～50分鐘，然后再加入多元醇。在配制合成樹脂時，最后可加入石蠟或氧化聚乙烯。
上述制備過程的各原料配方為(單位％ kg)松 香 0～17 干性油3～18 環烷酸鈷(含8％)0.15～0.17聚合松香0～16 四碳醇1～4.5皮膠或骨膠 0～3.0多元醇 0.3～3.0 低碳醇1～5 淀粉 0～2.0順丁烯二酸酐0.4～3.5 溶劑油0.1～1.0 水 45～85或富馬酸 乙醇胺0.4～1.5 石蠟 0～1.0或氨水 氧化聚乙烯 0～2.0下面是本發明的幾個實施例。
硬樹脂的制配例1按下列配方(單位％ kg)松香83 順丁烯二酸酐7 季戊四醇10將松香升溫熔化后，在攪拌中加入順丁烯二酸酐，在210℃溫度下保溫30分鐘，再加入季戊四醇，升溫至270℃保溫2小時出鍋。其軟化點為110℃。
硬樹脂的制配例2按下列配方(單位％ kg)松香53 聚合松香37 甘油7 富馬酸3將松香和聚合松香升溫熔化后，在攪拌中加入富馬酸，在220℃保溫40分鐘，再加入甘油，升溫至280℃保溫3小時出鍋。其軟化點為125℃。
硬樹脂的制配例3按下列配方(單位；％ kg)聚合松香95 季戊四醇5將聚合松香升溫熔化后，加入季戊四醇，升溫至300℃，保溫4小時出鍋。其軟化點為145℃。
合成樹脂的制配例1按下列配方(單位％ kg)桐油58 硬樹脂38順丁烯二酸酐4將桐油、順丁烯二酸酐在攪拌中升溫至180℃，加入上述例1制得的硬樹脂，升溫至270℃，保溫90分鐘即可。
合成樹脂的制配例2按下列配方(單位％ kg)亞麻油50 硬樹脂46富馬酸3.6石蠟0.4將亞麻油和富馬酸在攪拌中升溫至200℃，加入上述例2制得的硬樹脂升溫至280℃，保溫120分鐘，加入石蠟即可。
合成樹脂的制配例3按下列配方(單位％ kg)桐油46硬樹脂51 順丁烯二酸酐3.2 氧化聚乙烯0.8將桐油和順丁烯二酸酐在攪拌中升溫至230℃，加上述例3所得的硬樹脂升溫至300℃，保溫150分鐘，加入氧化聚乙烯即可。
最終產品的制配例1接下列配方(單位％ kg)合成樹脂19.5 200#汽油0.5 正丁醇1.7 酒精0.2乙醇胺0.7 皮膠1.9 環烷酸鈷(含8％)0.15 水72.5將上述例1熬煉的合成樹脂降溫至220℃，加入200#汽油，降溫至100℃加入正丁醇，降溫至70℃加入酒精，降溫至50℃加入乙醇胺，在60℃溫度下保溫40分鐘，加入環烷酸鈷，測PH值為7.2，用15分鐘將50℃的皮膠水加入，降溫攪拌30分鐘，過濾出鍋。
最終產品的制配例2按下列配方(單位％ kg)合成樹脂18 200#汽油0.6 二甘醇1.5酒精1乙醇胺0.7淀粉2.5 環烷酸鈷(含8％)0.15 水74.15將上述例2熬煉的合成樹脂降溫至140℃，加入汽油，降溫至110℃，加入二甘醇，降溫至80℃，加入酒精，再降溫至58℃，加入乙醇胺，在70℃溫度下保溫60分鐘，加入環烷酸鈷測得PH值為7.8，用20分鐘將70℃的淀粉漿加入，降溫攪拌60分鐘出鍋。
最終產品的制配例3按下列配方(單位％ kg)合成樹脂21.5 松節油0.6 異丁醇1.5異丙醇0.6氨水0.75 骨膠2.4環烷酸鈷(含8％)0.17 水70.48將上述例3熬煉的合成樹脂限溫至180℃，加入松節油，降溫至125℃，加入異丙醇，再降溫至70℃，加入氨水，保溫50分鐘，加入環烷酸鈷，測得PH值為8.4，用30分鐘將60℃的骨膠水加入，降溫攪拌40分鐘，過濾出鍋。
上述三例制得的產品指標分別是干燥時間表干 120分鐘 110分鐘 105分鐘實干 180小時 160小時 150小時耐水性浸水12小時不起泡，不脫落。
光澤 90％ 91％ 92％本發明的涂膜性能與油性清漆相似，將兩次涂布工藝合二為一，解決了環境污染，易引起火災和保護人身心健康等問題。
權利要求
1.水性紙箱罩光涂料，其特征在于是通過用改性松香或聚合松香加入多元醇制成硬樹脂，在所得的硬樹脂中加入干性油，加入順丁烯二酸酐或富馬酸制成軟樹脂，制成合成樹脂，再在所說的合成樹脂中加入溶劑油，加入低碳醇，加入乙醇胺或氨水，加入環烷酸鈷，加入皮膠水或骨膠水或淀粉漿而制成的產品。
2.根據權利要求1所述的水性紙箱罩光涂料，其特征在于制成合成樹脂的過程中，最后可加入石蠟或氧化聚乙烯。
3.根據權利要求1所述的水性紙箱罩光涂料，其特征在于所說的多元醇是季戊四醇或甘油。
4.根據權利要求1所述的水性紙箱罩光涂料，其特征在于所說的干性油是桐油或亞麻油。
5.根據權利要求1所述的水性紙箱罩光涂料，其特征在于所說的低碳醇是正丁醇、或異丁醇、或二甘醇。
6.根據權利要求1所述的水性紙箱罩光涂料，其特征在于所說的低碳醇是酒精或異丙醇。
7.根據權利要求1所述的水性紙箱罩光涂料，其特征在于所說的溶劑油是汽油、或煤油、或松節油、或苯類溶劑。
8.根據權利要求1～7任一項所述的水性紙箱罩光涂料，其特征在于所說的各種原料的使用量為(單位％kg)。松香 0～17 低碳醇 1～5.0聚合松香 0～16 溶劑油 0.1～1.0多元醇 0.3～3.0 乙醇胺(或氨水) 0.4～1.5皮膠或骨膠 0～3.0順丁烯二酸酐 0.4～3.5 淀粉0～2.0(或富馬酸) 水 45～85環烷酸鈷(含8％) 0.15～0.17干性油 3～18 石蠟0～1.0四碳醇 1～4.5 氧化聚乙烯 0～2.0
9.水性紙箱罩光涂料生產方法，其特征在于首先把松香或聚合松香、或兩者混合升溫熔化，在攪拌中加入順丁烯二酸酐或富馬酸經保溫后再加入多元醇，再經保溫后制得硬樹脂，將酐性油，順丁烯二酸酐或富馬酸在攪拌中升溫，加入所制得的硬樹脂，經保溫后制得合成樹脂，將所得的合成樹脂降溫后，加入溶劑油，再經降溫，加入四碳醇，經進一步降溫后加入低碳醇，然后繼續降溫，加入乙醇胺或氨水進行保溫，加入皮膠水、或骨膠水、或淀粉漿，經攪拌降溫后，即可制得。
10.根據權利要求9所述的水性紙箱罩光涂料生產方法，其特征在于制成硬樹脂的過程是把改性松香、或聚合松香、或二者的混合物熔化后，在170～230℃的溫度下，在攪拌中加入順丁烯二酸酐或富馬酸，然后在210～230℃溫度下保溫30～50分鐘，再加入多元醇，在270～300℃溫度下，保溫120～240分鐘即可制得。
11.根據權利要求9所述的水性紙箱罩光涂料生產方法，其特征在于制成合成樹脂的過程是先對于性油，順丁烯二酸酐或富馬酸在攪拌中升溫至180～230℃，加入硬樹脂，在270～300℃溫度下保溫40～150分鐘即可。
12.根據權利要求9所述的水性紙箱罩光涂料生產方法，其特征在于制得合成樹脂后，降溫至140～220℃加入溶劑油，再降溫至100～125℃加入四碳醇，降溫至70～85℃，加入低碳醇，再降溫至55～70℃，加入乙醇胺或氨水，保溫40分鐘以上，測得PH值7.2～8.5，然后在10～30分鐘內，在50～70℃溫度下加入皮膠水或骨膠水或淀粉漿，在攪拌中降溫30分鐘以上即可獲得產品。
全文摘要
本發明公開了一種水性紙箱罩光涂料及其生產方法。采用改性松香、多元醇制得硬樹脂,以干性油,加入順丁烯二酸酐或富馬酸制得軟樹脂。將軟、硬樹脂混合一起進行反應制得合成樹脂,它與溶劑油,低碳醇,乙醇胺或氨水,皮膠水或骨膠水或淀粉漿等經胺化和乳化后即可制成,本發明的涂膜性能與油性清漆相似,使用時將兩次涂布工藝合二為一,解決了環境污染、易引起火災和保護工人身心健康等問題。
文檔編號C09D193/00GK1185470SQ96114789
公開日1998年6月24日 申請日期1996年12月17日 優先權日1996年12月17日
發明者曾昭豐 申請人:江門市林業科學研究所