CN111647313A - 一种防伪变色油墨 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种防伪变色油墨,以质量份计,制备所述防伪变色油墨的原料包括:水性树脂55份~80份、聚乙烯蜡1份~3份、水性分散剂1份~5份、二氧化钒颗粒15份~35份及去离子水5份~15份;其中,所述二氧化钒颗粒的粒径为10nm~50nm。上述防伪变色油墨采用二氧化钒颗粒作为颜料,与采用微胶囊颗粒作为颜料的防伪变色油墨相比,二氧化钒晶体颗粒粒径更小,且承压性能更高,因此,可适用于高速凹版印刷,从而使防伪变色工艺的生产效率大幅提高,有效降低工艺成本;另一方面,二氧化钒晶体颗粒性能极为稳定,不受时间、湿度、光照等因素的影响,不存在性能衰减的问题,可满足不同环境的使用要求。
Description
技术领域
本发明涉及防伪材料领域,尤其涉及一种防伪变色油墨。
背景技术
防伪变色油墨主要有紫外光变色油墨及温度敏感变色油墨两种,其中,温度敏感变色油墨在包装上的运用尤其广泛,传统的温度敏感变色油墨主要依靠在油墨中加入温度敏感变色微胶囊的方式制备而成,通过微胶囊变色实现油墨的变色,然而,由于微胶囊承压性能较差,采用凹印等压力较大的方式进行印刷时,易导致胶囊受压破裂而失效,因此,其只能通过丝印的方式进行印刷,从而导致变色防伪工艺的生产效率低、制造成本高。另一方面,此类温度敏感变色油墨的稳定性差,使用一段时间后,其温度敏感变色效果将逐渐衰减,直至丧失温度敏感变色效果,且其性能衰减在高温环境中尤为明显。
发明内容
基于此,有必要开发一种适合高速作业且稳定性高的温度敏感变色油墨。
一种防伪变色油墨,其特征在于,以质量份计,制备所防伪变色油墨的原料包括:
其中,所述二氧化钒颗粒的粒径为10nm~50nm。
在一个实施方式中,所述水性树脂由水性丙烯酸树脂、水性丙烯酸乳液树脂及改性水性聚氨酯乳液按质量比1:1~3:0.5~1混合而成。
在一个实施方式中,还包括2质量份~6质量份的增强材料,所述增强材料的粒径为50nm~30μm。
在一个实施方式中,所述增强材料为无机晶须粉末。
在一个实施方式中,所述无机晶须选自陶瓷质晶须、无机盐晶须和金属晶须中的至少一种。
在一个实施方式中,所述陶瓷质晶须选自碳化硅晶须、氮化硅晶须、碳化硼晶须、钛酸钾晶须、硼酸铝晶须中的至少一种;所述无机盐晶须选自硫酸钙晶须和碳酸钙晶须中的至少一种;所述金属晶须选自氧化铝晶须、氮化铝晶须或氧化锌晶须的至少一种。
在一个实施方式中,还包括0.2质量份~0.5质量份的消泡剂。
在一个实施方式中,所述消泡剂为乳液型聚硅氧烷消泡剂或聚醚改性有机硅消泡剂。
在一个实施方式中,还包括0.1质量份~0.5质量份的水性基材润湿剂。
在一个实施方式中,所述水性基材润湿剂为聚醚硅氧烷共聚物。
上述防伪变色油墨中,油墨成分包含纳米二氧化钒颗粒,二氧化钒作为一种金属氧化物半导体相变材料,具有热致变色的特征,其相变温度为68℃,当温度低于68℃时,二氧化钒呈单斜晶体结构,此时,其外观呈深蓝色。当温度高于68℃时,二氧化钒为四方金红石晶体结构,此时,其外观呈浅棕色。油墨固化成膜后,用户可用手或其它物体对油墨层进行摩擦加热,当墨层温度高于68℃时,油墨中的二氧化钒发生相变,油墨颜色由深蓝色变为浅棕色,从而具备防伪功能。
本发明采用二氧化钒颗粒作为颜料,与采用微胶囊颗粒作为颜料的防伪变色油墨相比,二氧化钒晶体颗粒粒径更小,且承压性能更高,因此,可适用于高速凹版印刷,从而使防伪变色工艺的生产效率大幅提高,有效降低工艺成本;另一方面,二氧化钒晶体颗粒性能极为稳定,不受时间、湿度、光照等因素的影响,不存在性能衰减的问题,可满足不同环境的使用要求。
附图说明
图1为四针状氧化锌晶须的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施,本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进,因此本发明不受下面公开的具体实施方式的限制。
需要说明的是,当元件被称为“固定于”另一个元件,它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是与另一个元件“连接”或“连通”,它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“上”、“下”、“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的,并不表示是唯一的实施方式。
在本文中,除非有特殊地说明,各原料的份数均指重量份。
一实施方式的防伪变色油墨,以质量份计,制备所述防伪变色油墨的原料包括:
其中,所述二氧化钒颗粒的粒径为10nm~50nm。
水性树脂在防伪变色油墨中起连接料及成膜剂的作用,水性树脂干燥后,防伪变色油墨附着在承印物表面,并干燥成膜,从而使油墨具备实用性。
具体地,水性树脂由水性丙烯酸树脂、水性丙烯酸乳液树脂及改性水性聚氨酯乳液按质量比1:1~3:0.5~1混合而成。
优选地,水性树脂由水性丙烯酸树脂、水性丙烯酸乳液树脂及改性水性聚氨酯乳液按质量比1:2:0.8混合而成。
聚乙烯蜡在防伪变色油墨中起防粘连、防沉淀及使油墨保持触变性的作用,聚乙烯蜡以微晶形式浮布于油墨溶液中,可阻止油墨颗粒粘连及沉淀,另,因聚乙烯蜡具有良好的触变性,有利于油墨的储存,油墨在干燥过程中,随着水溶剂的挥发,微晶状的聚乙烯蜡逐渐迁移至墨层表面,最终形成一个蜡质表面,对油墨层起保护作用。
具体地,按质量份计,聚乙烯蜡的含量为1质量份~3质量份。
优选地,按质量份计,聚乙烯蜡的含量为2质量份。
水性分散剂可降低液-液和固-液间的界面张力,提高水性组分在同一体系中的相容性,帮助水相润湿颗粒(如颜料)表面,由于溶剂水是高度极性的液体,多数固相颗粒在水中带负电,基于同性相斥的原理,在水中添加水性分散剂将增加固相颗粒之间的排斥力,从而阻止油墨成分粒子发生团聚,使防伪变色油墨保持乳液状态。
具体地,水性分散剂可为市场上购买的任意一种水性分散剂。
二氧化钒晶体颗粒在防伪变色油墨中起颜料的作用,二氧化钒作为一种金属氧化物半导体相变材料,具有热致变色的特征,其相变温度为68℃,当温度低于68℃时,二氧化钒呈单斜晶体结构,此时,其外观呈深蓝色。当温度高于68℃时,二氧化钒为四方金红石晶体结构,此时,其外观呈浅棕色。油墨固化成膜后,用户可用手或其它物体对油墨层进行摩擦加热,当墨层温度高于68℃时,油墨中的二氧化钒发生相变,油墨颜色从深蓝色变为浅棕色,从而具备防伪功能。
具体地,按质量份计,二氧化钒晶体的含量为15质量份~35质量份,二氧化钒晶体颗粒的粒径为10nm~50nm。
优选地,二氧化钒颗粒晶体的粒径为10nm~20nm。
去离子水在防伪油墨中起溶剂作用,用于溶解或分散水性树脂、聚乙烯蜡及水性分散剂,使防伪变色油墨处于乳液状态,从而使其具备良好的适印性。
具体地,按质量份计,去离子水的含量为5质量份~15质量份。
在一个实施例中,上述防伪变色油墨还包括2质量份~6质量份的增强材料,用于改善防伪变色油墨的耐摩擦性能及耐拉伸性能。由于防伪变色油墨需经过加热或摩擦等手段进行识别,因此,要求干燥后的油墨层具备较高的耐摩擦性能及耐拉伸,以防止油墨在摩擦过程脱落,从而造成质量事故。
在本实施例中,晶须粉末作为增强材料被加入到防伪变色油墨中,晶须是由高纯度单晶生长而成的微米或纳米级的短纤维,由于其原子结构排列高度有序,结构完整,难以容纳大晶体中常存的缺陷,故其机械强度近似等于原子间价键力的理论强度,晶须的高度取向结构使其具有高强度、高模量和高伸长率。在防伪变色油墨中加入晶须粉末,当油墨干燥后,随机排列的晶须纤维在墨层中充当骨架作用,从而使防伪变色油墨的耐摩擦性能及耐拉升性能大幅提升。
具体地,按质量份计,晶须粉末作为增强材料的含量为2质量份~6质量份。加入的晶须粉末为无机晶须粉末,且晶须的长度为50nm~30μm。通过控制晶须纤维的长度,使防伪变色油墨的性能符合凹版印刷的要求。
进一步地,无机晶须选自陶瓷质晶须、无机盐晶须和金属晶须中的至少一种。
更进一步地,陶瓷质晶须选自碳化硅晶须、氮化硅晶须、碳化硼晶须、钛酸钾晶须、硼酸铝晶须中的至少一种;无机盐晶须选自硫酸钙晶须和碳酸钙晶须中的至少一种;金属晶须选自氧化铝晶须、氮化铝晶须或氧化锌晶须的至少一种。
优选地,晶须为四针状氧化锌晶须。请参阅图1,四针状氧化锌晶须具有特殊的单晶结构,其四根针状体向三维空间展开,任意两个针间夹角均为109度,该单晶结构几乎没有结构缺陷,属于理想的结晶体,具有极高的力学强度和弹性模量,其拉伸强度和弹性模量可分别达到1.0×104MPa和3.5×105MPa,接近理论强度值。油墨干燥后,随机分布的四针状氧化锌晶须构成独特的三维网状结构,在油墨层中起立体骨架作用,从而大幅提升防伪变色油墨的耐摩擦性能及耐拉升性能。
在一个实施例中,上述防伪变色油墨还包括0.2质量份~0.5质量份的消泡剂。消泡剂可消除防伪变色油墨中的泡沫,使防伪变色油墨保持良好的均匀性,从而提高防伪变色油墨的印刷适性。
具体地,可选的消泡剂为乳液型聚硅氧烷消泡剂或聚醚改性有机硅消泡剂。
在一个实施例中,上述防伪变色油墨还包括0.1质量份~0.5质量份的水性基材润湿剂。水性基材润湿剂可降低承印基材的表面能,使承印基材表面更容易被水性防伪变色油墨浸润,从而提高油墨的附着力。
具体地,水性基材润湿剂为聚醚硅氧烷共聚物。
优选地,水性基材润湿剂为磺基琥珀酸酯。
上述防伪变色油墨,油墨成分包含纳米二氧化钒晶体颗粒,二氧化钒作为一种金属氧化物半导体相变材料,具有热致变色的特征,其相变温度为68℃,当温度低于68℃时,二氧化钒呈单斜晶体结构,此时,其外观呈深蓝色。当温度高于68℃时,二氧化钒为四方金红石晶体结构,此时,其外观呈浅棕色。油墨固化成膜后,用户可用手或其它物体对油墨层进行摩擦加热,当墨层温度高于68℃时,油墨中的二氧化钒发生相变,油墨颜色由深蓝色变为浅棕色,从而具备防伪功能。
本发明采用二氧化钒颗粒作为颜料,与采用微胶囊颗粒作为颜料的防伪变色油墨相比,二氧化钒晶体颗粒粒径更小,且承压性能更高,因此,可适用于高速凹版印刷,从而使防伪变色工艺的生产效率大幅提高,有效降低工艺成本;另一方面,二氧化钒晶体颗粒性能极为稳定,不受时间、湿度、光照等因素的影响,不存在性能衰减的问题,可满足不同环境的使用要求。
以下为具体的实施例。
实施例1
本实施例的防伪变色油墨,以质量份计,制备所述防伪变色油墨的原料包括:水性树脂55份,聚乙烯蜡1份,水性分散剂1份,粒径为10nm的二氧化钒颗粒15份,去离子水5份。其中,水性树脂由22份水性丙烯酸树脂、22份水性丙烯酸乳液树脂及11份改性水性聚氨酯乳液按质量比1:1:0.5混合而成。
防伪变色油墨经凹版印刷并固化后,用手指摩擦防伪变色油墨墨层,使其温度升高,当墨层温度高于68℃后,墨层中的二氧化钒晶体发生相变,其晶体结构由单斜晶体结构变为四方金红石晶体结构,其颜色也跟着由深蓝色变为浅棕色,防伪效果显著。
实施例2
本实施例的防伪变色油墨,以质量份计,制备所述防伪变色油墨的原料包括:水性树脂60份,聚乙烯蜡2份,水性分散剂3份,粒径为30nm的二氧化钒颗粒25份,去离子水10份,消泡剂0.2份,水性基材润湿剂0.1份。其中,水性树脂由18.8份水性丙烯酸树脂、28.1份水性丙烯酸乳液树脂及13.1份改性水性聚氨酯乳液按质量比1:1.5:0.7混合而成。本实施例中,消泡剂为由东莞市百年宏图化工科技有限公司提供的型号为DQ-8035的消泡剂,水性基材润湿剂为广东丰特新材料有限公司提供的水性润湿剂F930,其成分为聚醚改性硅氧烷。
防伪变色油墨经凹版印刷并固化后,用手指摩擦防伪变色油墨墨层,使其温度升高,当墨层温度高于68℃后,墨层中的二氧化钒晶体发生相变,其晶体结构由单斜晶体结构变为四方金红石晶体结构,其颜色也跟着由深蓝色变为浅棕色,防伪效果显著。
实施例3
本实施例的防伪变色油墨,以质量份计,制备所述防伪变色油墨的原料包括:水性树脂80份,聚乙烯蜡3份,水性分散剂5份,粒径为50nm的二氧化钒颗粒35份,去离子水15份,消泡剂0.5份,水性基材润湿剂0.5份。其中,水性树脂由水性丙烯酸树脂、水性丙烯酸乳液树脂及改性水性聚氨酯乳液按质量比1:3:1混合而成。本实施例中,消泡剂为广东南辉新材料有限公司提供的货号为CI-2057的水性油墨消泡剂。水性基材润湿剂为由广州市万骏化工科技有限公司提供的型号为WA-6346的有机硅润湿剂,属于聚醚改性硅氧烷。
防伪变色油墨经凹版印刷并固化后,用手指摩擦防伪变色油墨墨层,使其温度升高,当墨层温度高于68℃后,墨层中的二氧化钒晶体发生相变,其晶体结构由单斜晶体结构变为四方金红石晶体结构,其颜色也跟着由深蓝色变为浅棕色,防伪效果显著。
对比实施例1
本实施例的防伪变色油墨与实施例1类似,不同之处在于,还加入了2质量份的碳化硅晶须,其中,碳化硅晶须为由北京德科岛金科技有限公司提供的型号为DK nano的碳化硅晶须,晶须的长度为50nm。
防伪变色油墨经凹版印刷并固化后,用手指摩擦防伪变色油墨墨层,使其温度升高,当墨层温度高于68℃后,墨层中的二氧化钒晶体发生相变,其晶体结构由单斜晶体结构变为四方金红石晶体结构,其颜色也跟着由深蓝色变为浅棕色,防伪效果显著。
对比实施例2
本实施例的防伪变色油墨与实施例2类似,不同之处在于,还加入了4质量份的硫酸钙晶须。其中,硫酸钙晶须为山东伟多丰生物技术有限公司提供的货号为201902的硫酸钙晶须,晶须的长度为1μm。
防伪变色油墨经凹版印刷并固化后,用手指摩擦防伪变色油墨墨层,使其温度升高,当墨层温度高于68℃后,墨层中的二氧化钒晶体发生相变,其晶体结构由单斜晶体结构变为四方金红石晶体结构,其颜色也跟着由深蓝色变为浅棕色,防伪效果显著。
对比实施例3
本实施例的防伪变色油墨与实施例3类似,不同之处在于,还加入了6质量份的四针状氧化锌晶须。其中,四针状氧化锌晶须为唐山建华科技发展有限责任公司提供的建华牌的四针状氧化锌晶须,晶须的长度为30μm。
防伪变色油墨经凹版印刷并固化后,用手指摩擦防伪变色油墨墨层,使其温度升高,当墨层温度高于68℃后,墨层中的二氧化钒晶体发生相变,其晶体结构由单斜晶体结构变为四方金红石晶体结构,其颜色也跟着由深蓝色变为浅棕色,防伪效果显著。
表1各实施例的防伪变色油墨配方表
效果测试
采用济南兰光机电技术有限公司提供的MCJ-01A磨擦试验机,分别测试实施例1~实施例3以及对比实施例1~对比实施例3防伪变色油墨的耐磨擦性能,并对比如下。
表2各实施例的耐磨测试效果
综上可知,防伪变色油墨具有良好的温度敏感变色效果,且在防伪变色油墨中加入增强材料后,可大幅增强防伪变色油墨的耐摩擦性能,满足印刷包装的需求。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种防伪变色油墨,其特征在于,以质量份计,制备所述防伪变色油墨的原料包括:
水性树脂 55份~80份;
聚乙烯蜡 1份~3份;
水性分散剂 1份~5份;
二氧化钒颗粒 15份~35份;及
去离子水 5份~ 15份;
其中,所述二氧化钒颗粒的粒径为10nm~50nm。
2.根据权利要求1所述的防伪变色油墨,其特征在于,所述水性树脂由水性丙烯酸树脂、水性丙烯酸乳液树脂及改性水性聚氨酯乳液按质量比1:1~3:0.5~1混合而成。
3.根据权利要求2所述的防伪变色油墨,其特征在于,还包括2质量份~6质量份的增强材料,所述增强材料的粒径为50nm~30μm。
4.根据权利要求3所述的防伪变色油墨,其特征在于,所述增强材料为无机晶须粉末。
5.根据权利要求4所述的防伪变色油墨,其特征在于,所述无机晶须选自陶瓷质晶须、无机盐晶须和金属晶须中的至少一种。
6.根据权利要求5所述的防伪变色油墨,其特征在于,所述陶瓷质晶须选自碳化硅晶须、氮化硅晶须、碳化硼晶须、钛酸钾晶须、硼酸铝晶须中的至少一种;所述无机盐晶须选自硫酸钙晶须和碳酸钙晶须中的至少一种;所述金属晶须选自氧化铝晶须、氮化铝晶须或氧化锌晶须的至少一种。
7.根据权利要求1~6任意一项所述的防伪变色油墨,其特征在于,还包括0.2质量份 ~0.5质量份的消泡剂。
8.根据权利要求7所述的防伪变色油墨,其特征在于,所述消泡剂为乳液型聚硅氧烷消泡剂或聚醚改性有机硅消泡剂。
9.根据权利要求8所述的防伪变色油墨,其特征在于,还包括0.1质量份~ 0.5质量份的水性基材润湿剂。
10.根据权利要求9所述的防伪变色油墨,其特征在于,所述水性基材润湿剂为聚醚硅氧烷共聚物。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20200911 |
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |