一种包装盒的表面处理工艺

技术领域

本发明属于包装盒表面处理技术领域，具体地，涉及一种包装盒的表面处理工艺。

背景技术

包装盒是构成商品组成的重要部分，是商品实现自身价值，促进商品销售，提高企业形象的重要手段，随着人们生活水平的日益提高，对于包装盒的认识也越来越深化，包装盒定制所具有的独特魅力也在悄然绽放。我们日常生活中所看到包装盒上那绚丽的色彩、文字和图案就是由各种不同的包装盒表面制作工艺制备而来的，主要包括烫金工艺、UV工艺、压凸工艺和覆膜工艺等，也正因这些制作工艺，使人们顿觉包装盒变得高大上。

进一步说，包装盒表面处理工艺是根据客户在包装盒定制时明确要求制作包装盒过程中需要添加的具体包装工艺，以实现包装量化生产的要求，它是综合包装盒设计、材料、工艺与机械的有机结合最后转化为包装盒成品的工艺技术。目前，UV表面处理工艺以其优良的印刷特性被广泛应用于包装盒生产，相比于传统的四色工艺印刷，它油墨用量浪费较少，但是由于技术原因，很多工厂在进行该工艺操作时发现该工艺还存在着一定的漏洞，如所使用的UV油墨在配合UV表面处理工艺时，UV油墨与包装盒底材印刷牢度不良和包装盒自身的抗粘连性弱等方面存在一定的问题，尤其中、低端的UV油墨在印刷后常因为粘接牢度不高，印刷层容易脱落、刮花和损坏，导致包装盒成品外观极度欠佳，影响消费者回购心理，因此提供一种包装盒的表面处理工艺，使得包装盒表面经处理后，UV油墨与包装盒底材附着性及包装盒自身的抗粘连性更强是很有必要的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种包装盒的表面处理工艺，调节了合适的工艺参数，在刷涂UV油墨前进行预热，使得UV油固化后附着力强，此外，本发明自制了乳液，以甲基丙烯酸甲酯和二甲基硅橡胶为基础性原料，复配异佛尔酮二异氰酸酯作为功能性原料，在扩链剂和交联剂的辅助下，三者相辅相成，协同发挥作用，形成了完整的聚合物网络，添加了气相二氧化硅有助于在硅橡胶反应过程中对其进行补强，提高材料的交联密度，使其内聚强度和硬度较大，进一步增加了UV油墨的抗粘连性。

本发明要解决的技术问题：UV油墨和包装盒底材的附着性及包装盒自身抗粘连性弱的问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种包装盒的表面处理工艺，所述表面处理工艺包括如下步骤：

(1)预涂乳液：将半成盒吹风除尘，除尘完成后调节涂布机参数，将乳液倒入涂布机对半成盒进行涂布，形成一层2-4μm的预涂层，得到预涂盒；

(2)刷涂UV油墨：调节UV灯管和冷却装置参数，预热，启动散热及排气装置，将步骤(1)得到的预涂盒刷涂一层2-5μm的UV油墨，形成一层UV油墨层，预涂完成后进行紫外光固化，得到待成型盒；

(3)上蜡、成型：将经步骤(2)处理后的待成型盒表面进行上蜡，再经流平、干燥、压光、固化，再裁剪、排版、糊盒、打包，得到包装盒，入库。

进一步地，步骤(1)中所述涂布机参数为：温度80-120℃、涂布速度40-50m/mi n、蒸汽加热压力0.7-0.8MPa，在该范围内蒸汽加热散热性好。

进一步地，步骤(1)中所述乳液的制备方法，包括如下步骤：

1)备料：准备以下原料：甲基丙烯酸甲酯、二甲基硅橡胶、异佛尔酮二异氰酸酯、扩链剂、交联剂、气相二氧化硅、表面活性剂、无水乙醇；

2)制备乳液：控温105-110℃，将异佛尔酮二异氰酸真空脱水，脱水完成后再降温，在此温度下，依次加入二甲基硅橡胶和甲基丙烯酸甲酯，机械搅拌混合均匀，再加入扩链剂、交联剂、气相二氧化硅、表面活性剂和无水乙醇，控温、搅拌，得到乳液。

以甲基丙烯酸甲酯和二甲基硅橡胶为基础性原料，复配异佛尔酮二异氰酸酯作为功能性原料，在扩链剂和交联剂的辅助下，形成了完整的聚合物网络，使得三者相辅相成，协同发挥作用，提高了UV油墨刷涂层与预涂层的抗剥离性；

硅橡胶中存在硅氧烷结构，硅氧烷的键与键之间相互作用弱，分子链非常柔顺，交联强度低，添加气相二氧化硅有助于在其反应过程中对其进行补强，气相二氧化硅易分散在硅橡胶基体中，体系中的羟基与硅橡胶结合并形成物理交联，提高了材料的交联密度，使其内聚强度和硬度较大，进一步增加了UV油墨的抗粘连性。

进一步地，步骤1)中所述甲基丙烯酸甲酯、二甲基硅橡胶、异佛尔酮二异氰酸酯、扩链剂、交联剂、气相二氧化硅、表面活性剂和无水乙醇重量份比为21-33:11-20:15-26:11-19:7-14:8-15:5-10:22-35。

进一步地，步骤1)中所述扩链剂包括二乙烯三胺、乙二胺和3,3-二氯-4,4-二氨基二苯基甲烷二胺中的一种，所述交联剂为六亚甲基二异氰酸酯三聚体和三羟甲基丙烷中的一种；

扩链剂与体系中的异氰酸酯基团先反应生成极性的脲键，增强乳液分子间相互作用的同时也增大了内聚强度，而后交联剂再发生反应，使体系中分子键合在一起，控制了交联网络的完全形成，此时，体系中存在的脲键极性大，增大了乳液分子与UV油墨间的氢键作用，进一步增加了UV油墨对预涂盒的附着性能。

进一步地，步骤1)中所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、烷基酚聚氧乙烯醚和脂肪醇聚氧乙烯醚中的任意两种以重量比为1:1混合；

采用以上任意两种表面活性剂复合，相对于采用单一的表面活性剂，更有助于提高乳液稳定性。

进一步地，步骤2)中所述真空脱水时间为30-35mi n，所述降温为降至75-80℃，所述机械搅拌的速度为360-450rmp，所述控温、搅拌的温度为70-75℃、搅拌时间为2-2.5h。

进一步地，步骤(2)中所述UV灯管参数为：电磁波长300-400nm、功率100-150W/m，冷却装置温度为50-55℃，所述预热时间为50-150s；在该冷却温度下，UV油墨固化快，而预热对UV油墨在预涂盒上的附着性有很大的提高，且使得固化后附着力强。

进一步地，步骤(2)中所述紫外光固化波长为380-385nm、固化至用手指在试样表面来回摩擦8-12次，手指和白纸上无明显残留墨痕。

进一步地，步骤(3)中所述压光压力为15-20MPa，所述固化温度为125-150℃。

本发明的有益效果：

(1)本发明以甲基丙烯酸甲酯和二甲基硅橡胶为基础性原料，复配异佛尔酮二异氰酸酯作为功能性原料，在扩链剂和交联剂的辅助下，形成了完整的聚合物网络，使得三者相辅相成，协同发挥作用，提高了UV油墨刷涂层与预涂层的抗剥离性。

(2)扩链剂与体系中的异氰酸酯基团先反应生成极性的脲键，增强乳液分子间相互作用的同时也增大了内聚强度，而后交联剂再发生反应，使体系中分子键合在一起，控制了交联网络的完全形成，此时，体系中存在的脲键极性大，增大了乳液分子与UV油墨间的氢键作用，进一步增加了UV油墨对预涂盒的附着性能。

(3)硅橡胶中存在硅氧烷结构，硅氧烷的键与键之间相互作用弱，分子链非常柔顺，交联强度低，添加气相二氧化硅有助于在其反应过程中对其进行补强，气相二氧化硅易分散在硅橡胶基体中，体系中的羟基与硅橡胶结合并形成物理交联，提高了材料的交联密度，使其内聚强度和硬度较大，进一步增加了UV油墨的抗粘连性。

(4)本发明提供了一种在半成盒上先预涂乳液，再刷涂UV油墨，最后再上蜡、成型的包装盒的表面处理工艺，并调节了合适的工艺参数，在刷涂UV油墨前进行预热，对UV油墨在预涂盒上的附着性有很大的提高，且使得固化后附着力强。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

乳液的制备方法，包括如下步骤：

1)备料：称取21重量份甲基丙烯酸甲酯、20重量份二甲基硅橡胶、15重量份异佛尔酮二异氰酸酯、11重量份二乙烯三胺、7重量份三羟甲基丙烷、15重量份气相二氧化硅、5重量份十二烷基苯磺酸钠和十二烷基硫酸钠以重量比为1:1混合的表面活性剂、35重量份无水乙醇；

2)制备乳液：控温108℃，将称取的异佛尔酮二异氰酸真空脱水35min，脱水完成后再降温至75℃，在此温度下，依次加入称取的二甲基硅橡胶和甲基丙烯酸甲酯，控速360rmp机械搅拌混合均匀，再加入称取的二乙烯三胺、三羟甲基丙烷、气相二氧化硅、十二烷基苯磺酸钠和十二烷基硫酸钠以重量比为1:1混合的表面活性剂和无水乙醇，控温73℃、机械搅拌2h，得到乳液。

实施例2

乳液的制备方法，包括如下步骤：

1)备料：称取27重量份甲基丙烯酸甲酯、15重量份二甲基硅橡胶、20重量份异佛尔酮二异氰酸酯、15重量份二乙烯三胺、10重量份三羟甲基丙烷、8重量份气相二氧化硅、7重量份十二烷基苯磺酸钠和十二烷基硫酸钠以重量比为1:1混合的表面活性剂、22重量份无水乙醇；

2)制备乳液：控温110℃，将称取的异佛尔酮二异氰酸真空脱水30min，脱水完成后再降温至78℃，在此温度下，依次加入称取的二甲基硅橡胶和甲基丙烯酸甲酯，控速405rmp机械搅拌混合均匀，再加入称取的二乙烯三胺、三羟甲基丙烷、气相二氧化硅、十二烷基苯磺酸钠和十二烷基硫酸钠以重量比为1:1混合的表面活性剂和无水乙醇，控温75℃、机械搅拌2h，得到乳液。

实施例3

乳液的制备方法，包括如下步骤：

1)备料：称取33重量份甲基丙烯酸甲酯、11重量份二甲基硅橡胶、26重量份异佛尔酮二异氰酸酯、19重量份二乙烯三胺、14重量份三羟甲基丙烷、11重量份气相二氧化硅、10重量份十二烷基苯磺酸钠和十二烷基硫酸钠以重量比为1:1混合的表面活性剂、28重量份无水乙醇；

2)制备乳液：控温105℃，将称取的异佛尔酮二异氰酸真空脱水35min，脱水完成后再降温至80℃，在此温度下，依次加入称取的二甲基硅橡胶和甲基丙烯酸甲酯，控速450rmp机械搅拌混合均匀，再加入称取的二乙烯三胺、三羟甲基丙烷、气相二氧化硅、十二烷基苯磺酸钠和十二烷基硫酸钠以重量比为1:1混合的表面活性剂和无水乙醇，控温70℃、机械搅拌2.5h，得到乳液。

对比例1

与实施例2相比，对比例1-6中，步骤1)的甲基丙烯酸甲酯、二甲基硅橡胶和异佛尔酮二异氰酸酯原料用量如表1所示，其余制备步骤和参数均相同。

表1

对比例7

与实施例2相比，步骤1)中二乙烯三胺的添加量为10重量份，其余制备步骤和参数均相同。

对比例8

与实施例2相比，步骤1)中二乙烯三胺的添加量为20重量份，其余制备步骤和参数均相同。

对比例9

与实施例2相比，步骤1)中三羟甲基丙烷的添加量为5重量份，其余制备步骤和参数均相同。

对比例10

与实施例2相比，步骤1)中三羟甲基丙烷的添加量为16重量份，其余制备步骤和参数均相同。

对比例11

与实施例2相比，步骤1)中气相二氧化硅的添加量为5重量份，其余制备步骤和参数均相同。

对比例12

与实施例2相比，步骤1)中气相二氧化硅的添加量为18重量份，其余制备步骤和参数均相同。

实施例4

一种包装盒的表面处理工艺，所述表面处理工艺包括如下步骤：

(1)预涂乳液：将半成盒吹风除尘，除尘完成后调节涂布机参数，为：温度80℃、涂布速度40m/min、蒸汽加热压力0.7MPa，将实施例3制得的乳液倒入涂布机对半成盒进行涂布，形成一层2μm的预涂层，得到预涂盒；

(2)刷涂UV油墨：调节UV灯管的电磁波长为300nm、功率为120W/m，调节冷却装置温度为55℃，预热50s，启动散热及排气装置，将步骤(1)得到的预涂盒刷涂一层5μm的UV油墨，形成一层UV油墨层，预涂完成后进行波长为380nm的紫外光固化，固化至用手指在试样表面来回摩擦8次，手指和白纸上无明显残留墨痕，得到待成型盒；

(3)上蜡、成型：将经步骤(2)处理后的待成型盒表面进行上蜡，再经流平、干燥、15MPa的压力下压光、125℃的温度下固化，再裁剪、排版、糊盒、打包，得到包装盒，入库。

实施例5

一种包装盒的表面处理工艺，所述表面处理工艺包括如下步骤：

(1)预涂乳液：将半成盒吹风除尘，除尘完成后调节涂布机参数，为：温度100℃、涂布速度50m/mi n、蒸汽加热压力0.7MPa，将实施例3制得的乳液倒入涂布机对半成盒进行涂布，形成一层3μm的预涂层，得到预涂盒；

(2)刷涂UV油墨：调节UV灯管的电磁波长为350nm、功率为100W/m，调节冷却装置温度为50℃，预热100s，启动散热及排气装置，将步骤(1)得到的预涂盒刷涂一层2μm的UV油墨，形成一层UV油墨层，预涂完成后进行波长为380nm的紫外光固化，固化至用手指在试样表面来回摩擦10次，手指和白纸上无明显残留墨痕，得到待成型盒；

(3)上蜡、成型：将经步骤(2)处理后的待成型盒表面进行上蜡，再经流平、干燥、20MPa的压力下压光、135℃的温度下固化，再裁剪、排版、糊盒、打包，得到包装盒，入库。

实施例6

一种包装盒的表面处理工艺，所述表面处理工艺包括如下步骤：

(1)预涂乳液：将半成盒吹风除尘，除尘完成后调节涂布机参数，为：温度120℃、涂布速度50m/mi n、蒸汽加热压力0.8MPa，将实施例3制得的乳液倒入涂布机对半成盒进行涂布，形成一层4μm的预涂层，得到预涂盒；

(2)刷涂UV油墨：调节UV灯管的电磁波长为400nm、功率为150W/m，调节冷却装置温度为55℃，预热150s，启动散热及排气装置，将步骤(1)得到的预涂盒刷涂一层4μm的UV油墨，形成一层UV油墨层，预涂完成后进行波长为385nm的紫外光固化，固化至用手指在试样表面来回摩擦12次，手指和白纸上无明显残留墨痕，得到待成型盒；

(3)上蜡、成型：将经步骤(2)处理后的待成型盒表面进行上蜡，再经流平、干燥、20MPa的压力下压光、150℃的温度下固化，再裁剪、排版、糊盒、打包，得到包装盒，入库。

对比例13-24

与实施例6相比，对比例13-24中步骤(1)采用的乳液分别为对比例1-12制得的乳液，其余制备步骤和参数均相同。

对比例25

与实施例6相比，步骤(2)中预热时间为45s，其余制备步骤和参数均相同。

对比例26

与实施例6相比，步骤(2)中预热时间为155s，其余制备步骤和参数均相同。

检测

(1)UV油墨刷涂层与预涂层的抗剥离性：用标准压敏胶带贴于UV油墨层表面，用压滚压实，再放置10s，90°瞬间拉起，评价方式为：掉墨面积为0％视为合格品；0％＜掉墨面积≤30％视为中等品；30％＜掉墨面积≤60％视为较差品；掉墨面积＞60％视为不合格品，以此对本发明实施例4-6和对比例13-18制得的待成型盒进行抗剥离性测试，其结果如表2所示。

(2)附着性能：根据GB/T 13217.7-2009对本发明实施例4-6、对比例19-22和对比例25-26制得的包装盒进行附着性能检测，其结果如表2所示。

(3)抗粘连性

根据GB/T 13217.8-91对本发明实施例4-6和对比例23-24制得的包装盒进行抗粘连性测试，将干燥的包装盒对折接触，于49-51℃温度下压上2000g砝码放置2h，观察包装盒表面是否有粘连情况，其结果如表2所示。

表2

由表2可知，本发明制得的包装盒抗粘连性突出，包装盒的UV油墨层与预涂层的抗剥离性和附着性能优越。

这是因为本发明以甲基丙烯酸甲酯和二甲基硅橡胶为基础性原料，复配异佛尔酮二异氰酸酯作为功能性原料，在扩链剂和交联剂的辅助下，形成了完整的聚合物网络，使得三者相辅相成，协同发挥作用，提高了UV油墨刷涂层与预涂层的抗剥离性；

由对比例19-20可知，过多或过少的扩链剂都难以与体系中的异氰酸酯基团生成大量极性的脲键，对增强乳液分子间相互作用产生了阻碍，难以增大内聚强度，由对比例21-22可知，过少的交联剂不足以增强乳液分子与UV油墨间的氢键作用，而过量的交联剂会抑制了体系中的分子链的运动，交联剂较难起作用，从而降低了UV油墨对预涂盒的附着性能，此外，由对比例25-26可知，在刷涂UV油墨前进行预热，对UV油墨在预涂盒上的附着性有很大的提高，且使得固化后附着力强；

硅橡胶中存在硅氧烷结构，硅氧烷的键与键之间相互作用弱，分子链非常柔顺，交联强度低，添加气相二氧化硅有助于在其反应过程中对其进行补强，气相二氧化硅易分散在硅橡胶基体中，体系中的羟基与硅橡胶结合并形成物理交联，提高了材料的交联密度，使其内聚强度和硬度较大，进一步增加了UV油墨的抗粘连性。

在说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。