CN108948863A - 一种橡胶轮胎上用的水性喷码墨水及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种橡胶轮胎上用的水性喷码墨水及其制备方法，所述墨水，按重量份数计，包括颜料3～15份，树脂5～15份，保湿剂10～40份，水性分散剂0.1～2份，水性有机硅类抗粘剂0.1～2份，硅烷偶联剂0.1～2份，pH调节剂0.1～0.5份，抗菌剂0.05～0.5份，去离子水50～100份。加入去离子水，将树脂与颜料混合后高速碾磨，制成微粒D90≤0.5μm的混合物，再加入其他成分进行搅拌混合，调节pH为7.0～9.0，最后静置10～15小时，加压过滤即得所述水性喷码墨水。与现有技术相比，本发明使用水作为溶剂，在生产过程和使用过程中不挥发出有毒气体，对人体无毒副作用，符合国家环保法规和市场准入指标，同时喷码清晰，无转移，无飞墨。

Description

一种橡胶轮胎上用的水性喷码墨水及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种水性喷码墨水及其制备方法，尤其涉及一种橡胶轮胎上用的水性喷码墨水及其制备方法。
背景技术
橡胶是一种具有高弹性的高分子化合物，分为天然橡胶和合成橡胶两大类，通常用于生产轮胎，是轮胎的主要成分。轮胎通常安装在金属轮毂上，用于支撑车身，缓冲外界冲击，并与路面充分接触，实现车辆的行驶性能，确保车辆具有良好的乘坐舒适性、抓地性和行驶平顺性。轮胎常在复杂和苛刻的条件下使用，行驶时承受各种变形、负荷、冲击力以及高低温作用，同时还需具备高耐磨性和耐屈挠性。为提高橡胶轮胎的性能，轮胎在生产时表面会印上各种花纹，同时，为进行明确区分和后续追溯，需在其表面印刷规格型号、生产日期以及版次等。
橡胶轮胎通常采用的是天然橡胶，材质通常为三元乙丙，非极性强，传统的橡胶标识都是以油性溶剂和油性树脂为原料，污染较大。目前常用的印刷方式主要有接触式滚印法和喷码法。接触式滚印法存在诸如规格切换易出错和返回胶增加问题。喷码法可有效克服接触式滚印法的技术缺陷，字迹清晰，无飞墨，但所使用的墨水为溶剂型墨水。CN201711445129公开的一种汽车轮胎喷码用油墨，所使用的溶剂为丁酮、甲苯和乙酸丁酯及其混合物，此类有机溶剂易挥发，气味大，对人体有害，同时污染环境。现在，伴随着人们生活水平的提高，人们对环保的重视程度日益提高，如“节能减排”、“全球变暖”、“碳排量”等这类词汇已经频繁地出现在我们的日常生活中，工业化生产带给人类生存环境的压力也越来越大，喷墨墨水的环保性也成为准入市场的重要指标之一。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种橡胶轮胎上用的水性喷码墨水及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的使用有机溶剂、对人体有害、易挥发等技术问题。
为解决上述问题，本发明提供一种橡胶轮胎上用的水性喷码墨水，按重量份数计，包括颜料3～15份，树脂5～15份，保湿剂10～40份，水性分散剂0.1～2份，水性有机硅类抗粘剂0.1～2份，硅烷偶联剂0.1～2份，pH调节剂0.1～0.5份，抗菌剂0.05～0.5份，去离子水50～100份。
优选地，本发明的目的在于提供一种橡胶轮胎上用的水性喷码墨水，所述颜料可以是金属光泽颜料，如金属铜、金属铝、金属锌、金属锡等；所述颜料可以是无机颜料如钛白粉、炭黑、氧化铁红，氧化铁黄等；所述颜料可以是有机颜料如红色：C.I.颜料红112、122、188、184、179；黄色：C.I.颜料黄17、83、14等；蓝色：C.I.颜料蓝15：3、56、60、63；橙色：C.T.颜料橙13；绿色：C.I.颜料绿7；紫色：C.I.颜料紫1、23等中的至少一种。进一步地，本发明优选钛白粉、C.I.颜料蓝15：3、C.I.颜料黄17、C.I.颜料红122。
优选地，本发明的目的在于提供一种橡胶轮胎上用的水性喷码墨水，所述树脂可以是水性聚氨酯乳液、水性聚丙烯酸酯乳液、水性聚氨酯～丙烯酸酯(PUA)复合乳液、有机硅树脂等。进一步地，本发明优选水性聚氨酯乳液。
优选地，本发明的目的在于提供一种橡胶轮胎上用的水性喷码墨水，所述保湿剂可以是异丙醇、乙醇、异丁醇、2-吡咯烷酮、N-甲基-2-吡咯烷酮、乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、丙三醇、四乙二醇、叔戊醇、季戊四醇、环己醇、1,2-己二醇、庚二醇、正辛醇、戊二醇、丁三醇、丁二醇、丙二醇、丙三醇、三乙二醇、聚乙二醇等中的一种或多种。进一步地，本发明优选乙二醇、二乙二醇、丙三醇。
优选地，本发明的目的在于提供一种橡胶轮胎上用的水性喷码墨水，所述水性分散剂主要是水性有机硅类表面活性剂，所述水性有机硅类表面活性剂主要是控制墨水的表面张力，使其满足喷印要求，可以是BYK-333、BYK-345、BYK-348、BYK-377等中一种或多种。进一步地，本发明优选BYK-345或BYK-348或其组合。
优选地，本发明的目的在于提供一种橡胶轮胎上用的水性喷码墨水，所述硅烷偶联剂可以是KH-550、KH-560、KH-570、KH-580、KH-602、KH-792、KH-902等。进一步地，本发明优选KH-550或KH-560或其组合。
优选地，本发明的目的在于提供一种橡胶轮胎上用的水性喷码墨水，所述pH调节剂氨水、乙醇胺、三乙醇胺等。进一步地，本发明优选氨水。
优选地，本发明的目的在于提供一种橡胶轮胎上用的水性喷码墨水，所述抗菌剂可以是山梨酸钠、山梨酸钾、异噻唑啉酮、苯并异噻唑啉酮类等。进一步地，本发明优选山梨酸钠。
另一方面，本发明提供一种橡胶轮胎上用的水性喷码墨水的制备方法，包括如下步骤：
(1)向反应釜内加入50～100份去离子水，再加入3～15份颜料，5～15份树脂，充分搅拌均匀，然后使用三辊研磨机高速研磨1～3小时；
(2)加入10～40份保湿剂，0.1～2份水性分散剂，0.1～2份水性有机硅类抗粘剂，0.1～2份硅烷偶联剂，0.05～0.5份抗菌剂，搅拌0.5～3小时；
(3)再加入0.1～0.5份pH调节剂，继续搅拌1～2小时；
(4)将上述所得墨水混合物静置10～15小时；
(5)使用孔径为20μm的滤膜进行加压过滤，即得水性喷码墨水。
优选地，本发明的目的在于提供一种橡胶轮胎上用的水性喷码墨水的制备方法，所述步骤(1)中混合物经高速碾磨后微粒D90≤0.1～1.0μm。进一步地，本发明优选微粒D90≤0.5μm。
优选地，本发明的目的在于提供一种橡胶轮胎上用的水性喷码墨水的制备方法，所述步骤(3)搅拌后所得混合物pH值为7.0～9.0。
优选地，本发明的目的在于提供一种橡胶轮胎上用的水性喷码墨水的制备方法，所述步骤(5)加压过滤后所得墨水粘度(25℃)为5～15cp，表面张力为30～50mN/m。
本发明以钛白粉、红黄蓝等集中基本色浆进行合理配比，得到基色，再经研磨保证颜料颗粒尺寸的均一和保证尺寸小于0.5μm，利于后续喷码的字迹清晰均匀；采用保湿剂，尤其是乙二醇、二乙二醇、丙三醇的组合配比，可实现保持制备的喷码墨水的湿度，利于后续喷码；采用水性分散剂，尤其是有机硅类表面活性剂，利于颜料、树脂、保湿剂的分散，保证喷墨墨水的均匀和稳定，有机硅类表面活性剂的两亲性，维持喷墨墨水各组分的均匀混合和分散；采用硅烷偶联剂，利于各组分的偶联分散，促进颜料在橡胶轮胎上的额附着力；PH调节剂有效调节各组分的稳定酸碱性，保证喷墨墨水接近中性，避免腐蚀轮胎；所述抗菌剂进一步保证分散稳定性，也保证水与各组分的均匀分散，利于储存。
与现有技术相比，本发明提供的一种橡胶轮胎上用的水性喷码墨水及其制备方法，具备如下优点：
1.本发明使用水性聚氨酯树脂乳液制备喷码墨水，可喷印在橡胶轮胎上，具有良好的粘合作用，确保字码稳定性；
2.本发明使用去离子水作为溶剂，无有害溶剂挥发，不污染生产环境和使用场所空气，对操作人员的身体毒害作用较小；
3.由于使用水作为溶剂，不对环境产生破坏作用，符合国家环保法规和市场准入指标；
4.喷字清晰，无转移，无飞墨；
5.将水性聚氨酯树脂与颜料预先混合，经高速碾磨，控制其微粒粒径，有助于减少沉降和喷码堵塞，确保喷码流畅性。
具体实施方式
以下结合具体实施方式，对本发明作进一步的详细描述，但不应将此理解为，本发所述主题范围仅限于以下实施例，所用化学品均可商购而得。
实施例1：
一种橡胶轮胎用白色水性喷码墨水的制备方法，包括如下步骤：
(1)向反应釜内加入63份去离子水，再加入6份钛白粉，8份水性聚氨酯乳液，充分搅拌均匀，然后使用三辊研磨机高速研磨2小时，测得微粒D90≤0.5μm；
(2)加入10份乙二醇，5份二乙二醇，5份丙二醇，1份BYK-345，1份水性有机硅类抗粘剂，0.5份KH-550，0.2份山梨酸钠，搅拌1小时；
(3)再加入0.3份左右氨水，继续搅拌1小时；
(4)将上述所得墨水混合物静置12小时；
(5)使用孔径为20μm的滤膜进行加压过滤，即得白色水性喷码墨水。
实施例2：
一种橡胶轮胎用蓝色水性喷码墨水的制备方法，包括如下步骤：
(1)向反应釜内加入63份去离子水，再加入6份C.I.颜料蓝15：3，8份水性聚氨酯乳液，充分搅拌均匀，然后使用三辊研磨机高速研磨2小时，测得微粒D90≤0.5μm；
(2)加入10份乙二醇，5份二乙二醇，5份丙二醇，1份BYK～345，1份水性有机硅类抗粘剂，0.5份KH-550，0.2份山梨酸钠，搅拌1小时；
(3)再加入0.3份左右氨水，继续搅拌1小时；
(4)将上述所得墨水混合物静置12小时；
(5)使用孔径为20μm的滤膜进行加压过滤，即得蓝色水性喷码墨水。
实施例3：
一种橡胶轮胎用红色水性喷码墨水的制备方法，包括如下步骤：
(1)向反应釜内加入63份去离子水，再加入6份C.I.颜料红122，8份水性聚氨酯乳液，充分搅拌均匀，然后使用三辊研磨机高速研磨2小时，测得微粒D90≤0.5μm；
(2)加入10份乙二醇，5份二乙二醇，5份丙二醇，1份BYK-345，1份水性有机硅类抗粘剂，0.5份KH-550，0.2份山梨酸钠，搅拌1小时；
(3)再加入0.3份左右氨水，继续搅拌1小时；
(4)将上述所得墨水混合物静置12小时；
(5)使用孔径为20μm的滤膜进行加压过滤，即得红色水性喷码墨水。
实施例4：
一种橡胶轮胎用黄色水性喷码墨水的制备方法，包括如下步骤：
(1)向反应釜内加入63份去离子水，再加入6份C.I.颜料黄17，8份水性聚氨酯乳液，充分搅拌均匀，然后使用三辊研磨机高速研磨2小时，测得微粒D90≤0.5μm；
(2)加入10份乙二醇，5份二乙二醇，5份丙二醇，1份BYK-345，1份水性有机硅类抗粘剂，0.5份KH-550，0.2份异山梨酸钠，搅拌1小时；
(3)再加入0.3份左右氨水，继续搅拌1小时；
(4)将上述所得墨水混合物静置12小时；
(5)使用孔径为20μm的滤膜进行加压过滤，即得黄色水性喷码墨水。
实施例5：墨水测试实验
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4
粘度(25℃) 13 12 11 12
表面张力(25℃) 43mN/m 44mN/m 38mN/m 40mN/m
pH值 8.3 8.2 8.2 8.3
实施例6：试喷测试
使用手持喷码机进行试喷，效果如下：
飞墨 字迹 稳定性 隔周喷码效果 喷墨流畅性
实施例1 否 清晰 好 无明显改变 较好
实施例2 否 清晰 较好 无明显改变 好
实施例3 否 清晰 较好 无明显改变 好
实施例4 否 清晰 较好 无明显改变 好
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种橡胶轮胎上用的水性喷码墨水，其特征在于，按重量份数计，包括颜料3～15份、树脂5～15份、保湿剂10～40份、水性分散剂0.1～2份、水性有机硅类抗粘剂0.1～2份、硅烷偶联剂0.1～2份、pH调节剂0.1～0.5份、抗菌剂0.05～0.5份和去离子水50～100份；
所述树脂为水性聚氨酯乳液、水性聚丙烯酸酯乳液、水性聚氨酯～丙烯酸酯(PUA)复合乳液、有机硅树脂或其组合；
所述水性分散剂包括水性有机硅类表面活性剂；
所述颜料包括金属光泽颜料、无机颜料或有机颜料；
所述水性喷码墨水的粘度为5～15cp，表面张力为30～50mN/m。
2.根据权利要求1所述的橡胶轮胎上用的水性喷码墨水，其特征在于，所述金属光泽颜料包括金属铜、金属铝、金属锌、金属锡；
所述无机颜料包括钛白粉、炭黑、氧化铁红，氧化铁黄；
所述有机颜料包括红色：C.I.颜料红112、122、188、184、179；黄色：C.I.颜料黄17、83、14；蓝色：C.I.颜料蓝15：3、56、60、63；橙色：C.T.颜料橙13；绿色：C.I.颜料绿7；紫色：C.I.颜料紫1、23中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的橡胶轮胎上用的水性喷码墨水，其特征在于，所述保湿剂包括异丙醇、乙醇、异丁醇、2-吡咯烷酮、N-甲基-2-吡咯烷酮、乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、丙三醇、四乙二醇、叔戊醇、季戊四醇、环己醇、1,2～己二醇、庚二醇、正辛醇、戊二醇、丁三醇、丁二醇、丙二醇、丙三醇、三乙二醇、聚乙二醇或其组合。
4.根据权利要求1所述的橡胶轮胎上用的水性喷码墨水，其特征在于，所述水性有机硅类表面活性剂包括BYK-333、BYK-345、BYK-348、BYK-377或其组合。
5.根据权利要求1所述的橡胶轮胎上用的水性喷码墨水，其特征在于，所述硅烷偶联剂包括KH-550、KH-560、KH-570、KH-580、KH-602、KH-792、KH-902或其组合。
6.根据权利要求1所述的橡胶轮胎上用的水性喷码墨水，其特征在于，所述pH调节剂包括氨水、乙醇胺、三乙醇胺或其组合。
7.根据权利要求1所述的橡胶轮胎上用的水性喷码墨水，其特征在于，所述抗菌剂包括山梨酸钠、山梨酸钾、异噻唑啉酮、苯并异噻唑啉酮类或其组合。
8.一种权利要求1～7任一项所述的橡胶轮胎上用的水性喷码墨水的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)向反应釜内加入50～100份去离子水，再加入3～15份颜料，5～15份树脂，充分搅拌均匀，然后使用三辊研磨机高速研磨1～3小时；
(2)加入10～40份保湿剂，0.1～2份水性分散剂，0.1～2份水性有机硅类抗粘剂，0.1～2份硅烷偶联剂，0.05～0.5份抗菌剂，搅拌0.5～3小时；
(3)再加入0.1～0.5份pH调节剂，继续搅拌1～2小时；
(4)将上述所得墨水混合物静置10～15小时；
(5)使用孔径为20μm的滤膜进行加压过滤，即得水性喷码墨水。
9.根据权利要求8所述橡胶轮胎上用的水性喷码墨水的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中混合物经高速碾磨后微粒D90≤0.1～1.0μm。
10.根据权利要求8所述橡胶轮胎上用的水性喷码墨水的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)搅拌后所得混合物pH值为7.0～9.0；
所述步骤(5)加压过滤后所得墨水粘度(25℃)为5～15cp，表面张力为30～50mN/m。
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