CN110229555A - 一种无硼无卤素高耐酸碱环保黑色油墨及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于油墨技术领域，具体涉及一种无硼无卤素高耐酸碱环保黑色油墨及其制备方法，所述的油墨原料包括玻璃粉、黑色色素、调墨油，所述的玻璃粉含量为50～80％，所述的黑色色素含量为10～40％，所述的调墨油的含量为15～30％，这种无硼无卤素高耐酸碱环保黑色油墨，具有软化温度低、高耐酸碱、高黑度、高遮盖等优良性能，可满足欧洲最新的RoHS2.0指令及REACH SVHC 197标准，适用于家电玻璃、建筑玻璃特别是食品级玻璃制品表面的涂装。

Description

一种无硼无卤素高耐酸碱环保黑色油墨及其制备方法
技术领域
本发明属于油墨技术领域，具体涉及一种无硼无卤素高耐酸碱环保黑色油墨及其制备方法。
背景技术
油墨是一种低熔点玻璃浆料，印刷在玻璃基体上并经过580-750℃钢化后可牢固的粘结在玻璃上以起到装饰、吸收紫外线的作用。油墨由玻璃粉、无机色素和调墨油组成。玻璃粉是油墨的主要组成部分，主要分为铅系玻璃粉和铋系玻璃粉。无机色素主要有铜铬黑、铁铬黑及钴黑等。调墨油主要分为水性调墨油和油性调墨油。
铅系玻璃粉由于含有氧化铅各项性能均较好，但是其在制备过程中氧化铅挥发严重，同时在后期使用时对环境和人体健康影响较大。随着安全法规的不断加强和环保意识的不断增强，铅系玻璃粉的使用受到越来越多的限制，因此铋系玻璃粉在油墨市场越来越占据主导地位。铋系玻璃粉由于其软化温度稍高于铅系玻璃粉，因此在铋系玻璃粉中会引入大部分卤族元素和硼元素，例如在玻璃粉中引入氟化钠、氟化钾、硼酸或硼砂等能明显降低玻璃粉的软化温度，同时使油墨的釉面光亮度和玻璃面黑度明显提升。虽然该几种物质在玻璃体系中起到较大的作用，但是其对环境污染较大，欧洲标准已明确禁止使用含硼或卤族元素的油墨。因此未来油墨市场上，制备和使用不含有硼和卤族元素的油墨将成为发展趋势。
钴黑色素主要成分是钴，对环境污染及操作工人的健康影响较大，而铜铬黑和铁铬黑由于对环境污染小利用率逐渐升高。同样，油性调墨油由于含有大量的有机溶剂，在使用过程中挥发严重且味道较大，对操作工人的健康造成极大的危害。
目前国内的油墨为了达到某些特定的使用性能，在玻璃粉配方体系中几乎全部含有硼元素或卤族元素。中国专利CN201510486855.4介绍的“一种汽车前挡风玻璃夹层玻璃油墨用低温无铅玻璃粉及其制备方法”，所述玻璃粉包含下列组分及质量百分含量：SiO215-25％,Bi2O3 4-12％,ZnO 4-12％,Na2O 1.5-4％,K2O 0.5-2.5％,Al2O3 0.3-1％,B2O3 5-10％,F2 0.4-1.3％,TiO2 0.5-1％,ZrO2 2.5-3.8％.该汽车前挡风玻璃夹层玻璃油墨用低温无铅玻璃粉具有软化温度低，软化温度范围宽，膨胀系数适宜，高耐酸碱和附着力等特点，但是该玻璃粉中含有大量的硼元素和氟元素，已不满足环保要求及RoHS 2.0指令及REACH SVHC 197项标准。同时，无硼无卤素该耐酸碱环保黑色油墨目前不存在于中国和世界油墨市场，因此，开发出一种无硼无卤素高耐酸碱环保黑色油墨很有必要。
发明内容
本发明的目的是提供一种无硼无卤素高耐酸碱环保黑色油墨，该环保黑色油墨具有软化温度低、高耐酸碱、高黑度、高遮盖等优良性能，可满足欧洲最新的RoHS2.0指令及REACH SVHC 197标准，适用于家电玻璃、建筑玻璃特别是食品级玻璃制品表面的涂装。
为了实现以上目的，本发明采用的技术方案为：一种无硼无卤素高耐酸碱环保黑色油墨，所述的油墨原料包括玻璃粉、黑色色素、调墨油，所述的玻璃粉含量为50～80％，所述的黑色色素含量为10～40％，所述的调墨油的含量为15～30％。
进一步的，所述的玻璃粉包括SiO2 15-40％，Bi2O3 20-60％，Al2O3 0.5-5％，Nb2O50-4％,ZnO 2-20％，BaO 1-6％，MgO 1-3％，ZrO2 1-5％，TiO2 1-8％，Na2O 2-15％，K2O 1-10％，Li2O 2-9％。
进一步的，所述的黑色色素为可耐850℃以上高温、粒径0.5～4μm的铜铬黑色素。
进一步的，所述的调墨油由高分子树脂和水性溶剂组成。
进一步的，所述无硼无卤素高耐酸碱环保黑色油墨的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)混料：将原料按配比称取，称取后使用混料机混合后得到均匀混合料；
2)玻璃熔制：将步骤1)得到的混合料置于坩埚中放入马弗炉中升温熔制，待熔制完成后取出坩埚将玻璃液进行水淬后得到玻璃熔块；
3)熔块研磨：将步骤2)得到的玻璃熔块和球磨介质置于球磨机中研磨得到料浆，将料浆在烘箱中烘干得到粗制玻璃粉；
4)过筛：将粗制玻璃粉用筛网过筛后得到成品玻璃粉；
5)制油墨：按配比称量过筛后的玻璃粉、的黑色色素和调墨油，将称量好的三组分充分混合均匀后使用三辊研磨机混合3～5遍后，即得到成品黑色油墨。
进一步的，所述的步骤2)中熔融温度为1100℃～1300℃，保温时间为1～2h。
进一步的，所述的步骤3)中玻璃熔块和球磨介质比例为1：0.4，研磨时间为2～5h，烘箱温度为100～150℃，得到的粗制玻璃粉粒径为2～5μm。
进一步的，所述的步骤5)中筛网的目数为1500目。
本发明的技术效果在于：这种无硼无卤素高耐酸碱环保黑色油墨，具有以下优点：
一、不含铅、硼和卤族元素，满足RoHS2.0指令和REACH SVHC 197项标准，在未来油墨市场发展前途较大，尤其适用于食品级玻璃油墨印刷；
二、具有高耐酸碱的优异性能，在10％盐酸中浸泡24h无腐蚀痕迹,在建筑玻璃和家具玻璃印刷上具有广泛的发展前景；
三、具有高黑度和高遮盖的优异性能，特别应用于环保无铅化市场，该发明具有很强的竞争力，同时性价比较高。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面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他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例所采用的无硼无卤素高耐酸碱环保黑色油墨配方及制备工艺如下表1所示：
表1：无硼无卤素高耐酸碱环保黑色油墨原料配方及制备工艺
本发明实施例1-6所采用的制备过程如下：
将上表1中熔块配方在一定温度下保温熔融一定时间后，将熔融的玻璃液倒入冷水中水淬得到玻璃熔块，将玻璃熔块置于球磨机中球磨2h得到粒度为2～5μm的料浆。将料浆置于100～150℃烘箱中烘干并过1500目筛得到玻璃粉。按比例称量称量玻璃粉、黑色色素和调墨油，将称量好的三组分充分混合均匀后使用三辊研磨机混合3-5遍后，即得到无硼无卤素高耐酸碱环保黑色油墨，其中所用黑色色素为铜铬黑色素，粒径为1-3微米，所用调墨油为水性调墨油。
分别对上述实施例1～6得到的无氟无卤素高耐酸碱环保黑色油墨的烧结温度、耐酸性能、耐碱性能、遮盖性能和黑度进行测试，测试结果如下表2：
表2：实施例1～6的烧结温度、耐酸性能、耐碱性能、遮盖性能和黑度测试结果
由上述结果可知，本发明中的实施例1-6中得到的无氟无卤素高耐酸碱环保黑色油墨具有软化温度低、高耐酸碱、高黑度、高遮盖等优良性能。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种无硼无卤素高耐酸碱环保黑色油墨，其特征在于：所述的油墨原料包括玻璃粉、黑色色素、调墨油，所述的玻璃粉含量为50～80％，所述的黑色色素含量为10～40％，所述的调墨油的含量为15～30％。
2.根据权利要求1所述无硼无卤素高耐酸碱环保黑色油墨，其特征在于：所述的玻璃粉包括SiO2 15-40％，Bi2O3 20-60％，Al2O3 0.5-5％，Nb2O50-4％,ZnO 2-20％，BaO 1-6％，MgO 1-3％，ZrO2 1-5％，TiO2 1-8％，Na2O 2-15％，K2O 1-10％，Li2O 2-9％。
3.根据权利要求1所述无硼无卤素高耐酸碱环保黑色油墨，其特征在于：所述的黑色色素为可耐850℃以上高温、粒径0.5～4μm的铜铬黑色素。
4.根据权利要求1所述无硼无卤素高耐酸碱环保黑色油墨，其特征在于：所述的调墨油由高分子树脂和水性溶剂组成。
5.根据权利要求1～4所述无硼无卤素高耐酸碱环保黑色油墨的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)混料：将原料按配比称取，称取后使用混料机混合后得到均匀混合料；
2)玻璃熔制：将步骤1)得到的混合料置于坩埚中放入马弗炉中升温熔制，待熔制完成后取出坩埚将玻璃液进行水淬后得到玻璃熔块；
3)熔块研磨：将步骤2)得到的玻璃熔块和球磨介质置于球磨机中研磨得到料浆，将料浆在烘箱中烘干得到粗制玻璃粉；
4)过筛：将粗制玻璃粉用筛网过筛后得到成品玻璃粉；
5)制油墨：按配比称量过筛后的玻璃粉、的黑色色素和调墨油，
将称量好的三组分充分混合均匀后使用三辊研磨机混合3～5遍后，即得到成品黑色油墨。
6.根据权利要求5所述无硼无卤素高耐酸碱环保黑色油墨的制备方法，其特征在于：所述的步骤2)中熔融温度为1100℃～1300℃，保温时间为1～2h。
7.根据权利要求5所述无硼无卤素高耐酸碱环保黑色油墨的制备方法，其特征在于：所述的步骤3)中玻璃熔块和球磨介质比例为1：0.4，研磨时间为2～5h，烘箱温度为100～150℃，得到的粗制玻璃粉粒径为2～5μm。
8.根据权利要求5所述无硼无卤素高耐酸碱环保黑色油墨的制备方法，其特征在于：所述的步骤5)中筛网的目数为1500目。
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