一种具有抑菌功能的油墨及其应用方法

【技术领域】

本发明涉及油墨制备技术，尤其是一种具有抑菌功能的油墨及其应用方法。

【背景技术】

随着经济的不断发展，现代社会中日用品、食品和药品的需求量变得越来越大，包装技术的要求也随之变得越来越高。日常生活中，人们大量使用印刷制品，如食品袋、食品容器，卫生纸巾、餐巾纸、食品摆放纸，内衣包装袋，药品袋、药品容器等；也大量接触报纸、杂志、书籍印刷品等。这些可能与人体直接接触的物品大多印刷有图案、广告或文字等。

UV胶印油墨是通过紫外线辐射作用，依靠光引发剂吸收辐射能后形成的自由基或者阳离子，引发单体和齐聚物发生聚合、交联和接枝反应，形成交联的立体网状结构的高分子聚合物而实现干燥固化的。大多数的UV胶印油墨是由不饱和树脂、丙烯酸脂单体、光引发剂、填料、以及有机颜料所组成。由于UV胶印油墨具有传统油性油墨无法比拟的优势，已越来越引起印刷行业的普遍重视，被广泛用于烟包、酒包、化妆品包装、药品包装、不干胶商标等多方领域。

传统UV胶印油墨在生产和储存过程中，有可能被生产原料带入的、生产设备污染的、因储存不当而被外界引入的微生物，以及印刷品成品被外界引入的微生物而污染，这些微生物一旦在有营养成分环境及在适宜的温度和湿度下，很容易滋生、繁殖。微生物一般是指细菌、霉菌、和酵母等，广义来说，还包括病毒、藻类、和原生动物等。这些自然界中的微生物有很多，例如：极毛杆菌、大肠杆菌9d、大肠杆菌B5、孔雀肺炎球菌、金葡菌、酵母菌、链球菌、伤寒杆菌、变形杆菌等等。微生物极毛杆菌繁殖后，油墨的pH迅速下降，促进更多微生物的大量繁殖，形成污泥和残渣沉淀。不仅破坏了油墨、墨膜；而且也严重污染了印刷品。

而随着人们生活水平的不断提高，人们对生活质量、人身健康的要求也越来越高，避免病菌/病毒的侵害已经是人们对文明社会的普遍要求。那些工艺简单、具有抑菌功能，且存在抗菌能力的产品越来越受到大众的青睐。因此，解决UV胶印油墨的抗菌性、抑菌性就显得更有意义，和更为迫切。

【发明内容】

本发明提供一种抑制微生物生长繁殖和杀死微生物让其没有繁殖的可能，保证印刷的纸质制品具有长效抑菌功能，制备过程成本低廉、工艺简单，同时具备节能环保、高效生产的具有抑菌功能的油墨及其应用方法。

为达到上述明目的，采用的技术方案如下：

一种具有抑菌功能的油墨，其特征在于，以重量比计，含有0.5～6份的N，O-羧甲基壳聚糖水溶液。

优选的，包括以下组分：高官能聚氨酯丙烯酸酯低聚物、双官能聚氨酯丙烯酸酯低聚物、1，6-己二醇双丙烯酸酯、光引发剂、活性胺助引发剂、流平助剂和N，O-羧甲基壳聚糖水溶液，以重量比计分别为：

优选的，所述N，O-羧甲基壳聚糖水溶液的制备过程如下：

将壳聚糖粉用50％的NaOH溶液浸泡24h，然后将溶液抽滤，把壳聚糖挤压成滤饼状；

称取一定量氯乙酸溶于异丙醇中，然后加入到壳聚糖滤饼中，壳聚糖与氯乙酸的摩尔比为1∶8，在50℃恒温条件下反应4h，对溶液抽滤除去溶剂；

用水溶解所得固体，用盐酸调pH＝4，有凝胶生成后，除去上清液，用盐酸调pH＝1～2，则凝胶溶解，然后加入无水乙醇，静置2h；

对溶液抽滤，用无水乙醇洗涤沉淀三次，70℃下真空干燥；

得N，O-羧甲基壳聚糖，称取定量N，O-羧甲基壳聚糖固体；放入蒸馏水中，于水浴锅中恒温加热，并用搅拌器搅拌物料，直到完全溶解，然后将其取出冷却至室温；

用容量瓶定容，得到N，O-羧甲基壳聚糖水溶液。

优选的，所述光引发剂为偶酰缩酮衍生物、酰基膦氧化物、胺烷基苯酮的裂解型自由基光引发剂中的一种或者多种。

一种具有抑菌功能的油墨应用方法，包括以下步骤：

步骤一、将10～25份高官能聚氨酯丙烯酸酯低聚物、10～25份双官能聚氨酯丙烯酸酯低聚物、30～50份1，6-己二醇双丙烯酸酯、3～10份光引发剂、10～15份活性胺助引发剂、1～3份流平助剂分别加入到生产容器中混合；

步骤二、使用高速分散机在1500～2000rpm/min的转速下分散30～60分钟，确认光引发剂完全溶解后，检验过滤包装即可得胶印油墨；

步骤三、将0.5～6份的N，O-羧甲基壳聚糖水溶液加入到胶印油墨中，用砂磨机均匀混合，然后，通过凹版印刷工艺，将含有N，O-羧甲基壳聚糖的油墨转移到接装原纸上，制得抗菌接装纸。

本发明的优点：

根据现有的研究结果，壳聚糖及其衍生物之所以能够抑菌，主要是由于它们对细胞膜起了一定的作用，破坏了其正常的生理功能。电镜观察发现，细菌受壳聚糖作用后，会发生明显的形态变化，革兰氏阳性菌如金黄色葡萄球菌的细胞变薄甚至破损，复制作用受到抑制；革兰氏阴性菌如大肠杆菌的细胞质发生浓缩，质壁之间的间隙明显扩大。由此可见，壳聚糖对细菌的细胞生长起了明显的抑制或破坏作用。

本发明的油墨通过将抗菌抑菌的N，O-羧甲基壳聚糖水溶液作为有效成分添加到胶印油墨中，并对胶印油墨的配方进行了适应性改进，得到具有防菌抑菌的胶印油墨；能够制备拥有抗菌功能的卷烟用接装纸，对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率均大于90％，具有较强的抗菌活性。

【具体实施方式】

下面通过具体实例对本发明的内容作进一步的说明。

实施例一

按照重量配比，将9份氰特的EB270和9份EB130，14份HDDA和1份2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮，2份2-苯基-2-二甲氨基-1-(4-吗啉苯基)-1-丁酮光引发剂加入到制造容器中，高速搅拌30～60分钟(1500～2000rpm/min)待光引发剂溶解后，加入10份P115助引发剂，1份流平助剂BYK3500，25份HDDA单体，高速搅拌10分钟后检测粘度在22～26秒(涂4杯，30℃)，干燥速度在70～80M/min(80w/cm，中压汞灯)合格，300目网纱过滤包装即得胶印油墨。

接着，将0.5份的N，O-羧甲基壳聚糖水溶液加入到胶印油墨中，用砂磨机均匀混合，然后，通过凹版印刷工艺，将含有N，O-羧甲基壳聚糖的油墨转移到接装原纸上，制得抗菌接装纸。

实施例二

将14.5份氰特的EB270和16份EB130，16份HDDA和2份2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮，3份2-苯基-2-二甲氨基-1-(4-吗啉苯基)-1-丁酮光引发剂加入到制造容器中，高速搅拌30～60分钟(1500～2000rpm/min)待光引发剂溶解后，加入13份P115助引发剂，2份流平剂BYK3500，24份HDDA单体，高速搅拌10分钟后检测粘度在22～26秒(涂4杯，30℃)，干燥速度在70～80M/min(80w/cm，中压汞灯)合格，300目网纱过滤包装即得胶印油墨。

将2.5份的N，O-羧甲基壳聚糖水溶液加入到胶印油墨中，用砂磨机均匀混合，然后，通过凹版印刷工艺，将含有N，O-羧甲基壳聚糖的油墨转移到接装原纸上，制得抗菌接装纸。

实施例三

将22份氰特的EB270和22份EB130，18份HDDA和2份2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮，4份2-苯基-2-二甲氨基-1-(4-吗啉苯基)-1-丁酮光引发剂加入到制造容器中，高速搅拌30～60分钟(1500～2000rpm/min)待光引发剂溶解后，加入13份P115助引发剂，2.5份流平剂BYK3500，28份HDDA单体，高速搅拌10分钟后检测粘度在22～26秒(涂4杯，30℃)，干燥速度在70～80M/min(80w/cm，中压汞灯)合格，300目网纱过滤包装即得胶印油墨；

将5.5份的N，O-羧甲基壳聚糖水溶液加入到胶印油墨中，用砂磨机均匀混合，然后，通过凹版印刷工艺，将含有N，O-羧甲基壳聚糖的油墨转移到接装原纸上，制得抗菌接装纸。

在实施实例中，所有原材料均是工业级，其中光引发剂、助引发剂和助剂要求含量达到99％以上。

以实施例二的接装纸采用皮肤刺激性试验，采用日本大耳白兔4只，雌雄各半，按照卫生部颁布的《消毒技术规范》规定的皮肤刺激实验的方法进行试验。试验前24h，将大白兔背部脊柱两侧的毛剪掉，去毛范围约3cm×3cm。

取受试物-抗菌接装纸约2cm×2cm，用生理盐水润湿后贴到一侧皮肤上，用斑贴纸覆盖；另一侧作空白对照。4h后取掉斑贴纸，除去受试物，于除去受试物后1h、24h、48h观察皮肤局部反应，进行刺激反应评分。

(1)、接装纸的皮肤变态反应试验

以32只豚鼠为受试动物，采用《消毒技术规范》第三版第一分册皮肤变态反应试验局部封闭涂皮法。

诱导接触：试验前24h，将试验动物背部脊柱左侧毛剪掉，去毛范围约6cm

激发接触：

末次诱导后第14天，将实验动物背部脊柱右侧毛剪掉，去毛范围约6cm

(2)、接装纸的抗菌性能检验结果

以营养琼脂为培养基，按照GB15979-2002规定的细菌检验方法，革兰氏阴性菌-大肠杆菌ATCC25922(E.coli)和革兰氏阳性菌-金黄色葡萄球菌ATCC6538(S.aureus)为试验菌株，进行抑菌活性检验。试验重复三次，所得实验结果如表1、表2所示。

表1抗菌接装纸对大肠杆菌的抑菌效果

表2抗菌接装纸对金黄色葡萄球菌的抑菌效果

从上面所列的两个表可以看出，接装纸样品对试验菌都表现出了很强的抑菌活性，作用2分钟之后，其抑菌率都超过90％，完全达到并超过了GB15979-2002规定的指标(该国标规定：当抑菌率≥50％时，样品具有抑菌性能；当抑菌率≥90％时，样品具有较强抑菌性能)。

根据卷烟用接装纸的使用过程来看，抗菌接装纸需具有一定时间的保质期。为了测试样品抗菌性能的持久性，按照GB15979-2002规定的办法，进行加速实验，将样品在37℃下恒温放置90天后，再对其抗菌性能进行检验。测试结果表明，样品对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌率均大于90％，抗菌性能稳定。

(3)、接装纸的皮肤刺激性试验

卷烟用接装纸作为一种功能性纸制印刷品，它起到将烟支和过滤嘴棒连接为一体的作用，消费者吸烟时，接装纸与嘴唇直接接触，因此，有必要对其皮肤刺激性能进行检验，实验结果如表3所示。

表3接装纸的皮肤刺激性试验结果

由上表可知，在动物试验观察期间，试验动物经受试物作用部位未见红斑、水肿和其它毒性作用。在本实验条件下，受试物-抗菌接装纸对受试动物大白兔皮肤刺激试验按皮肤刺激强度分级标准判定为无刺激性。

(4)、接装纸的皮肤变态反应试验

表4抗菌接装纸对豚鼠皮肤变态反应试验结果

皮肤变态反应试验的目的是确定和评价受试物对试验动物是否引起变态反应及其程度。根据上表试验结果，计算致敏率。致敏率％＝出现皮肤反应(积分≥1)的动物数×100/16，本试验中出现皮肤反应(积分≥1)的动物数为零，根据上述公式，测试样品的致敏率也为零。因此，得出结论：在本试验条件下，受试物-抗菌接装纸对受试动物豚鼠皮肤变态反应按皮肤致敏反应强度评定标准判定为极轻度，具有非常高的安全性。

以上实验结果表明，以水溶性N，O-羧甲基壳聚糖作为有效成分，能够制备拥有抗菌功能的卷烟用接装纸，对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率均大于90％，具有较强的抗菌活性。动物试验证实，抗菌接装纸对皮肤无刺激性，皮肤变态反应的致敏率为零。

以上所述实施例只是为本发明的较佳实施例，并非以此限制本发明的实施范围，除了具体实施例中列举的情况外；凡依本发明之方法及原理所作的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围内。