CN112831223A - 一种遇水变色画板及其生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及变色油墨领域，具体公开了一种遇水变色画板及其生产工艺。一种遇水变色画板包括板材，板材的表面依次设有印刷层、光油层和水变墨层；水变墨由包括以下重量份的原料制成：聚氨酯乳液，丙烯酸乳液，成膜剂，消泡剂，去离子水，填料，分散剂；每份填料由质量比为1：（2‑3）的铝钡白和超细碳酸钙组成。其生产工艺为：在板材表面印刷图案，烘干，形成印刷层；在印刷层上涂布光油，紫外线照射，形成光油层；将水变墨固化剂乳液混合，采用丝网将水变墨印刷在光油层上，烘干，形成水变墨层，得遇水变色画板。本申请中画板的水变墨层具有较优的附着力和耐磨性，使得遇水变色画板具有较长的使用寿命；本申请的生产工艺简单，便于操作。
Description
技术领域
本申请涉及变色油墨领域，更具体地说，它涉及一种遇水变色画板及其生产工艺。
背景技术
遇水变色油墨分为可逆及不可逆，可逆的遇水变色油墨遇水扩散，变为透明，水干燥后图案或文字又复原；不可逆的遇水变色油墨遇到水后会逐渐渗透扩散，变为透明，水干燥后扩散的颜色不会复原成原有的图案。
目前，市场上的可逆遇水变色油墨不含有害物料，安全、卫生，多为安全的水性丝印变色墨，因此被广泛应用于制作儿童画板、伞布、读物等产品，制成的画板或读物不仅能够提高儿童的好奇心，还能增加学习的趣味性。
针对上述中的相关技术，发明人发现目前市场上的遇水变色画板在长期使用后，表面的变色油墨层容易出现磨损、脱落的现象。
发明内容
为了延长画板的使用寿命，本申请提供一种遇水变色画板及其生产工艺。
第一方面，本申请提供一种遇水变色画板，采用如下的技术方案：
一种遇水变色画板，包括板材，所述板材的表面依次设有印刷层、光油层和水变墨层；
所述水变墨由包括以下重量份的原料制成：聚氨酯乳液20-40份，丙烯酸乳液50-60份，成膜剂3-6份，消泡剂3-6份，去离子水20-35份，填料20-30份，分散剂3-5份；
每份所述填料由质量比为1：（2-3）的铝钡白和超细碳酸钙组成。
通过采用上述技术方案，在印刷层设置光油层，可提高印刷层的清晰度和光泽度，当水变墨变透明后，可提升画板的整体观赏效果。聚氨酯乳液作为油墨的连接料，可赋予水变墨层较好的耐磨性和耐擦伤性；丙烯酸乳液能够提升水变墨的润湿性、附着力和流平性，利于水变墨成膜；铝钡白和超细碳酸钙能够改善水变墨的分散性和流变性，有助于水变墨与承印物之间的接触和吸附，从而提高水变墨层在画板上的附着能力，降低水变墨层出现磨损和脱落的可能性。
优选的，所述水变墨还包括3-5重量份的陶瓷微粉。
通过采用上述技术方案，通过添加特定掺量的陶瓷微粉，从而提升水变墨的吸附性和耐擦洗性，可降低水变墨层出现磨损和脱落的可能性。
优选的，所述水变墨还包括4.5重量份的陶瓷微粉。
通过采用上述技术方案，通过添加特定掺量的陶瓷微粉，从而提升水变墨的吸附性和耐擦洗性，可降低水变墨层出现磨损和脱落的可能性。
优选的，所述水变墨采用以下方法进行制备：按配比，将聚氨酯乳液、和丙烯酸乳液和陶瓷微粉加入去离子水中，混匀，再依次加入成膜剂、消泡剂、填料和分散剂，混匀，即得水变墨。
通过采用上述技术方案，先将聚氨酯乳液、丙烯酸乳液、陶瓷微粉和去离子水预先制成均匀的混合乳液，再依次添加其他的原料，有助于各原料组分均匀分散在水变墨体系中，从而使得水变墨能够更好的附着在承印物上。
优选的，将陶瓷微粉预先与去离子水混合，以500-700r/min转速搅拌10-15min，再用频率为20-30千赫兹的超声波震荡5-10min。
通过采用上述技术方案，使得陶瓷微粉与去离子水形成均匀的混合液体系，降低陶瓷微粉发生团聚的可能性，有助于陶瓷微粉均匀的分散在水变墨体系中。
优选的，所述成膜剂由质量比为1：（1-2）的十二碳醇酯和丙二醇苯醚组成。
优选的，所述分散剂选自2-氨基-2-甲基-1-丙醇和脂肪酸聚乙二醇中的一种。
优选的，所述消泡剂为聚醚改性聚二甲基硅氧烷。
通过采用上述技术方案，选用特定比例的十二碳醇酯和丙二醇苯醚有助于水变墨在承印物上形成均匀光滑的层膜，利用分散剂和消泡剂降低水变墨体系中出现气泡的可能性，有助于各原料组分混合均匀。
第二方面，本申请提供一种遇水变色画板的生产工艺，采用如下的技术方案：
一种遇水变色画板的生产工艺，包括以下步骤：
S1、板材分切：切割板材，在板材表面印刷图案，烘干，形成印刷层；
S2、涂刷光油：在印刷层上涂布光油，紫外线照射，形成光油层；
S3、涂刷水变墨：将水变墨与占水变墨质量百分比为5%-6%的固化剂乳液混合，采用43-77T/cm丝网将水变墨印刷在光油层上，用80-100℃热风烘干3-5min，形成水变墨层，即得遇水变色画板。
通过采用上述技术方案，对印刷层进行上光紫外照射处理，使得印刷层具有较好的清晰度和光泽度，同时可延缓印刷层老化的可能性。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、本申请利用聚氨酯乳液和丙烯酸如乳液作为构成水变墨的基础乳液，赋予了水变墨一定的润湿性、流变性和附着力，同时利用超细碳酸钙和铝钡白提升水变墨的附着能力，使得水变墨层能够稳定的附着在画板上，降低画板在长期使用后水变墨层出现磨损和脱落的可能性。
2、本申请利用陶瓷微粉提升水变墨的吸附性和耐擦洗性，进一步降低了水变墨层发生磨损或脱落的可能性，延缓了画板的使用寿命。
3、本申请利用超声波震荡降低陶瓷微粉发生团聚的可能性，使得陶瓷微粉能够均匀的分布在水变墨体系中，有助于提升水变墨层的吸附性和耐擦洗性。
具体实施方式
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。
本申请中的原料来源具体见表1：
表1 各原料的来源
水变墨的制备例
制备例1至制备例4均采用同样的方法进行制备水变墨，区别仅在于各原料的掺量不同，具体如表2所示，以制备例1为例进行说明水变墨的制备过程：
按配比，取20g聚氨酯乳液、50g丙烯酸乳液和20g去离子水混合，搅拌均匀；再依次加入3g成膜剂、3g消泡剂、20g填料和3g分散剂，混合，搅拌均匀，即得水变墨。其中，成膜剂为十二碳醇酯，消泡剂可选用本领域常规的消泡剂，本制备例选用聚醚改性聚二甲基硅氧烷，填料由质量比为1:2.5的铝钡白和超细碳酸钙组成，分散剂为2-氨基-2-甲基-1-丙醇。
表2 制备例1至制备例4中各原料的掺量
制备例5
本制备例与制备例1的区别仅在于，按配比，取20g聚氨酯乳液、50g丙烯酸乳液、3g陶瓷微粉和20g去离子水混合，搅拌均匀；再依次加入3g成膜剂、3g消泡剂、20g填料和3g分散剂，混合，搅拌均匀，即得水变墨。
制备例6
本制备例与制备例5的区别仅在于，陶瓷微粉的添加量为4.5g。
制备例7
本制备例与制备例5的区别仅在于，陶瓷微粉的添加量为5g。
制备例8
本制备例与制备例5的区别仅在于，按配比，将陶瓷微粉预先与去离子水混合，以500r/min转速搅拌10min，再用20千赫兹频率的超声波震荡5min，然后加入聚氨酯乳液和丙烯酸乳液，搅拌均匀；再依次加入成膜剂、消泡剂、填料和分散剂，混合，搅拌均匀，即得水变墨。
制备例9
本制备例与制备例1的区别仅在于，填料由质量比为1:2的铝钡白和超细碳酸钙组成。
制备例10
本制备例与制备例1的区别仅在于，填料由质量比为1:3的铝钡白和超细碳酸钙组成。
制备例11
本制备例与制备例1的区别仅在于，成膜剂为丙二醇苯醚。
制备例12
本制备例与制备例1的区别仅在于，成膜剂由质量比为1:1的十二碳醇酯和丙二醇苯醚组成。
制备例13
本制备例与制备例1的区别仅在于，成膜剂由质量比为1:1.5的十二碳醇酯和丙二醇苯醚组成。
制备例14
本制备例与制备例1的区别仅在于，成膜剂由质量比为1:2的十二碳醇酯和丙二醇苯醚组成。
实施例
实施例1
一种遇水变色画板，包括板材，板材的表面依次设有印刷层、光油层和水变墨层，具体采用以下方法进行制备：
S1、板材分切：根据实际需要将原板材切成一定大小，并在板材表面印刷所需要的图案或文字，于50℃下烘干，形成印刷层；
S2、涂刷光油：利用上光涂布机在印刷层上涂布光油，并利用紫外线照射，形成光油层；
S3、涂刷水变墨：将质量比为1:1的固化剂和水混匀，得固化剂乳液，然后将制备例1制得的水变墨与占水变墨质量百分比为5%的固化剂乳液混合，采用77T/cm丝网将水变墨印刷在光油层上，用85℃的热风烘干5min，形成水变墨层，即得遇水变色画板。
本申请中印刷层的厚度、光油层的厚度和水变墨层的厚度可根据板材的厚度和实际需要进行设定，本申请中板材、印刷层、光油层和水变墨层的厚度比为1:0.06:0.03:0.03。
实施例2
本实施例与实施例1的区别仅在于，采用制备例2制得的水变墨进行制备遇水变色画板。
实施例3
本实施例与实施例1的区别仅在于，采用制备例3制得的水变墨进行制备遇水变色画板。
实施例4
本实施例与实施例1的区别仅在于，采用制备例4制得的水变墨进行制备遇水变色画板。
实施例5
本实施例与实施例1的区别仅在于，采用制备例5制得的水变墨进行制备遇水变色画板。
实施例6
本实施例与实施例1的区别仅在于，采用制备例6制得的水变墨进行制备遇水变色画板。
实施例7
本实施例与实施例1的区别仅在于，采用制备例7制得的水变墨进行制备遇水变色画板。
实施例8
本实施例与实施例1的区别仅在于，采用制备例8制得的水变墨进行制备遇水变色画板。
实施例9
本实施例与实施例1的区别仅在于，采用制备例9制得的水变墨进行制备遇水变色画板。
实施例10
本实施例与实施例1的区别仅在于，采用制备例10制得的水变墨进行制备遇水变色画板。
实施例11
本实施例与实施例1的区别仅在于，采用制备例11制得的水变墨进行制备遇水变色画板。
实施例12
本实施例与实施例1的区别仅在于，采用制备例12制得的水变墨进行制备遇水变色画板。
实施例13
本实施例与实施例1的区别仅在于，采用制备例13制得的水变墨进行制备遇水变色画板。
实施例14
本实施例与实施例1的区别仅在于，采用制备例14制得的水变墨进行制备遇水变色画板。
对比例
对比例1
利用自东莞市千变色油墨涂料有限公司购买的型号为SBB-618的水性油墨，并参照实施例1中的方法进行制备遇水变色画板，作为本对比例。
对比例2
本对比例与实施例1的区别仅在于，水变墨中填料为超细碳酸钙。
对比例3
本对比例与实施例1的区别仅在于，水变墨中填料为铝钡白。
对比例4
本对比例与实施例1的区别仅在于，水变墨中的填料由质量比为1:5的铝钡白和超细碳酸钙组成。
对比例5
本对比例与实施例1的区别仅在于，水变墨中的填料为硫酸钡。
对比例6
本对比例与实施例1的区别仅在于，水变墨中陶瓷微粉的掺量为7g。
性能检测试验
测试一、附着力测试
取各实施例和各对比例中制备的画板，将水变墨层朝上平放于干净的平台操作面上，用百格刀在画板上划1mm宽的正方格，将胶带平粘于已划好的格子的画板上，用橡皮擦在胶带表面来回擦拭60s后以180度的角度将胶带快速与画板剥离，用放大镜观察格子内油墨脱落的状况，并参照ASTM要求5B、4B、3B、2B、1B、0B的标准来判定，测试后油墨脱落介于5B-4B为合格。
5B：格子无任何油墨脱落；4B：格子油墨脱落比率小于5%；3B：格子油墨脱落率介于5%-15%；2B：格子油墨脱落率介于16%-35%；1B：格子油墨脱落率介于36%-65%；0B：格子油墨脱落率介于66%-1。
测试二、耐磨性测试
取各实施例和各对比例中制备的画板，将水变墨层朝上平放于干净的平台操作面上，将砝码用棉布包好，取适量酒精浸湿白色棉布，用浸湿酒精的白色棉布在画板上来回擦拭15次（一个来回为一次），擦拭后观察画板的水变墨层表面是否有油墨脱落现象，白色棉布表面是否粘有油墨现象，水变墨层表面和白色棉布表面均无明显油墨脱落现象为合格。
测试三
将测试二中的画板置于UVA-351紫外灯下，于40℃温度下，以290nm波长光照24h，然后再次进行测试二的耐磨性试验，观察并记录白色棉布表面的粘墨情况。
表3 测试一至测试三的测试结果
参照表3，与对比例1相比，实施例1至实施例4中水变墨层的附着力和耐磨性均大于对比例1，表明本申请公开的水变墨具有较强的附着力和耐墨性，采用本申请公开的水变墨制备的画板具有较长的使用寿命。
与实施例1相比，实施例5至实施例7中画板的水变墨层在经过紫外灯照射老化后仅有极少的水变墨脱落，且对比例6中陶瓷微粉的掺量超过本申请中限定的掺量范围后，画板的水变墨层在经过紫外灯照射老化后有大量的水变墨脱落，表明了本申请中添加的陶瓷微粉能够提升水变墨的附着力和耐磨性，且参照本申请公开的掺量范围进行添加，能够使陶瓷微粉在水变墨体系中更好的发挥提升水变墨附着力和耐磨性的效果。
与实施例1、实施例5和实施例6相比，实施例8中画板的水变墨层在经过紫外灯照射老化后未出现脱落现象，表明本申请采用的预先将陶瓷微粉与去离子水混合并利用超声波震荡的方式，能够促进陶瓷微粉均匀分布在去离子水中，进而促进陶瓷微粉均匀分布在水变墨体系中，有助于陶瓷微粉更好的发挥提升水变墨附着力和耐磨性的作用。
与对比例2、对比例3和对比例5相比，实施例1中画板的水变墨层在经过紫外灯照射老化后水变墨脱落程度较轻，表明本申请利用铝钡白和超细碳酸钙的复配能够提高水变墨的附着力和耐磨性。且与对比例4相比，实施例1、实施例9和实施例10中画板的水变墨层在经过紫外灯照射老化后水变墨脱落程度较轻，表明了参照本申请公开的掺量范围进行混合铝钡白和超细碳酸钙，能够使铝钡白和超细碳酸钙更好的发挥协同作用。
与实施例1和实施例11相比，实施例12、实施例13和实施例14中画板的水变墨层在经过紫外灯照射老化后水变墨脱落程度均较轻，表明本申请利用特定掺量进行复配十二碳醇酯和丙二醇苯醚，使得十二碳醇酯和丙二醇苯醚能够更好的促进水变墨成膜，可提升水变墨层的附着力和耐磨性。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (9)
1.一种遇水变色画板，其特征在于，包括板材，所述板材的表面依次设有印刷层、光油层和水变墨层；
所述水变墨由包括以下重量份的原料制成：聚氨酯乳液20-40份，丙烯酸乳液50-60份，成膜剂3-6份，消泡剂3-6份，去离子水20-35份，填料20-30份，分散剂3-5份；
每份所述填料由质量比为1：（2-3）的铝钡白和超细碳酸钙组成。
2.根据权利要求1所述的一种遇水变色画板，其特征在于：所述水变墨还包括3-5重量份的陶瓷微粉。
3.根据权利要求2所述的一种遇水变色画板，其特征在于：所述水变墨还包括4.5重量份的陶瓷微粉。
4.根据权利要求3所述的一种遇水变色画板，其特征在于：所述水变墨采用以下方法进行制备：按配比，将聚氨酯乳液、丙烯酸乳液和陶瓷微粉加入去离子水中，混匀，再依次加入成膜剂、消泡剂、填料和分散剂，混匀，即得水变墨。
5.根据权利要求4所述的一种遇水变色画板，其特征在于：将陶瓷微粉预先与去离子水混合，以500-700r/min转速搅拌10-15min，再用频率为20-30千赫兹的超声波震荡5-10min。
6.根据权利要求1所述的一种遇水变色画板，其特征在于：所述成膜剂由质量比为1：（1-2）的十二碳醇酯和丙二醇苯醚组成。
7.根据权利要求1所述的一种遇水变色画板，其特征在于：所述分散剂选自2-氨基-2-甲基-1-丙醇和脂肪酸聚乙二醇中的一种。
8.根据权利要求1所述的一种遇水变色画板，其特征在于：所述消泡剂为聚醚改性聚二甲基硅氧烷。
9.一种权利要求1-8任一项所述的遇水变色画板的生产工艺，其特征在于：包括以下步骤：
S1、板材分切：切割板材，在板材表面印刷图案，烘干，形成印刷层；
S2、涂刷光油：在印刷层上涂布光油，紫外线照射，形成光油层；
S3、涂刷水变墨：将水变墨与占水变墨质量百分比为5%-6%的固化剂乳液混合，采用43-77T/cm丝网将水变墨印刷在光油层上，用80-100℃热风烘干3-5min，形成水变墨层，即得遇水变色画板。
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