CN113402927A - 一种环保水性油墨及其加工工艺 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及油墨的技术领域，具体公开了一种环保水性油墨及其加工工艺。环保水性油墨包括无机颜料；分散剂；水性丙烯酸树脂；水；光引发剂；丙三醇三缩水甘油醚；氟硅树脂；其加工工艺为：首先将无机颜料、水、分散剂、水性丙烯酸树脂、光引发剂混合后搅拌0.5h‑1.5h，混合均匀后得到第一基础物；然后将丙三醇三缩水甘油醚、氟硅树脂添加至第一基础物中，搅拌1h‑1.5h，混合均匀后得到第二基础物；最后将第二基础物研磨至细度到达10‑20um，再搅拌10‑15min，即得到环保水性油墨。本申请具有缩短水性油墨在印刷生产时的干燥时间的效果。
Description
技术领域
本申请涉及油墨的领域，更具体地说，它涉及一种环保水性油墨及其加工工艺。
背景技术
油墨是用于印刷的重要材料，它通过印刷或喷绘将图案、文字表现在承印物上，油墨中含有主要成分和辅助成分，两种成分均匀地混合并经反复轧制后，形成了一种黏性胶状流体，主要应用于用于书刊、包装装潢、建筑装饰及电子线路板材等各种印刷。
目前随着社会需求量的增大，出现了适应各种印刷要求，功能多，质量高的油墨，其中，水性油墨由于具有安全、无毒无害、不燃不爆，几乎无挥发性有机气体产生等优点，故已被广泛应用在书籍读物、儿童玩具饮料包装等卫生条件要求严格的印刷生产中。
在使用现有的水性油墨进行印刷生产时，由于水性油墨的干燥时间较长，导致人们需要花费较多的时间等待水性油墨的干燥，再进行产品的后续生产加工，影响了企业的印刷生产效率。
发明内容
为了能够有效的缩短水性油墨在印刷生产时的干燥时间，本申请提供一种环保水性油墨及其加工工艺。
第一方面，本申请提供一种环保水性油墨，采用如下的技术方案：
一种环保水性油墨，由包括以下重量份数的原料制成：
无机颜料：55份-63份；
分散剂：1份-3份；
水性丙烯酸树脂：10份-18份；
水：80份-96份；
光引发剂：2.7份-7.5份；
丙三醇三缩水甘油醚：1.5份-3.5份；
氟硅树脂：0.6份-2.8份。
通过采用上述技术方案，利用水性丙烯酸树脂、丙三醇三缩水甘油醚和氟硅树脂三者之间的协同配合，能够有效的增大环保水性油墨在刮板细度计上被刮后所至的刻度值，以达到缩减环保水性油墨干燥时间的目的，同时还能有利于增强水性油墨在初干时的着色力，从而可以在水性油墨初干时，更有效的减少水性油墨出现流动脱落的情况，进而在一定程度提高了企业的生产制造效率。
关于性能加强的现象，这可能是因为，水性丙烯酸树脂以一定的配比加入后，首先随着物料的搅拌而溶解分散于原料体系中，并使原料体系逐渐形成粘度较高的溶液，然后将丙三醇三缩水甘油醚和氟硅树脂同时添加至原料体系中，通过丙三醇三缩水甘油醚来增强水性丙烯酸树脂与氟硅树脂在原料体系中的相容性与流动性，从而使水性丙烯酸树脂与氟硅树脂两者能够快速的通过分子之间存在的活性交联官能基团进行结合，并能够在较短的时间形成稳定的网状结构聚合物，以在一定程度上加快了水性油墨的初干时间，进而有利于增强了水性油墨的在初干时的附着力，便于企业的快速印刷生产，具有极大的经济价值。
优选的，所述环保水性油墨由下列重量份数的原料制成：
无机颜料：58份-61份；
分散剂：1.8份-2.5份；
水性丙烯酸树脂：14份-16份；
水：85份-92份；
光引发剂：3.8份-6.3份；
丙三醇三缩水甘油醚：2.1份-2.9份；
氟硅树脂：1.2份-2.2份。
通过采用上述技术方案，当各原料的添加量控制到一定的范围时，可以明显的发现环保水性油墨在刮板细度计上被刮后所至的刻度值得到进一步的增大，同时，环保水性油墨在初干时的附着性能也随着环保水性油墨初干时间的缩短而得到了进一步有效的提升，从而能够体现出环保水性油墨在初干时的表面结构稳定性得到一定程度上的增强。
优选的，所述环保水性油墨还包括重量份数为1.4份-3.7份的羟丙基甲基纤维素。
通过采用上述技术方案，当发明人往原料体系中继续添加一定重量的羟丙基甲基纤维素后，能够较快速的溶解于原料体系中，然后通过羟丙基甲基纤维素与水性丙烯酸树脂以及氟硅树脂之间的相互作用，从而能够更好的缩短环保水性油墨初干时间，进一步的提升了环保水性油墨在初干时的附着性能。
优选的，所述分散剂为十二烷基硫酸钠、聚丙烯酰胺和三乙基己基磷酸的其中一种。
通过采用上述技术方案，当发明人选用十二烷基硫酸钠、聚丙烯酰胺和三乙基己基磷酸三者的其中一种作为分散剂进行添加时，可以有效的提高原料体系中各组分的分散度，从而能够进一步提高水性丙烯酸树脂、丙三醇三缩水甘油醚和氟硅树脂三者之间的协同配合作用，进而更好的提升环保水性油墨在初干时的附着性能。
优选的，所述光引发剂为二苯甲酮、2,4-二羟基二苯甲酮和米蚩酮的其中一种。
通过采用上述技术方案，发明人选用二苯甲酮、2,4-二羟基二苯甲酮和米蚩酮的三者的其中一种作为光引发剂来进行添加，可以通过吸收紫外光来产生较多的自由基与阳离子，从而能够更快的引发水性丙烯酸树脂和氟硅树脂产生交联结合，进而可以进一步缩短环保水性油墨的初干时间，达到提高企业印刷生产效率的目的。
优选的，所述水性丙烯酸树脂的粘度为5000-5500mPa·s。
通过采用上述技术方案，当发明人将水性丙烯酸树脂的粘度控制到一定的范围值后，能够更好的增强水性丙烯酸树脂、丙三醇三缩水甘油醚和氟硅树脂三者之间的协同作用，使环保水性油墨的初干时间得到有效缩短的同时，进一步增强环保水性油墨初干时的附着力度。
优选的，所述氟硅树脂的粘度为500-900cs。
通过采用上述技术方案，在发明人选用粘度为500-900cs的氟硅树脂进行添加后，可以更有效的发挥氟硅树脂在原料体系中的作用，以达到进一步进一步减少环保水性油墨在初干时出现脱落的情况。
第二方面，本申请提供一种环保水性油墨的加工工艺，采用如下的技术方案：
一种环保水性油墨的加工工艺，包括以下步骤：
步骤一：将无机颜料、水、分散剂、水性丙烯酸树脂、光引发剂混合后搅拌0.5h-1.5h，混合均匀后得到第一基础物；
步骤二：将丙三醇三缩水甘油醚、氟硅树脂添加至第一基础物中，搅拌1h-1.5h，混合均匀后得到第二基础物；
步骤三：将第二基础物研磨至细度到达10-20um，再搅拌10-15min，即得到环保水性油墨。
通过采用上述步骤所生产出来的环保水性油墨，可以较为充分的发挥出水性丙烯酸树脂、丙三醇三缩水甘油醚和氟硅树脂三者之间的协同作用，从而能够增强环保水性油墨在初干时的着色力，更有利于减少水性油墨在初干时出现脱落的情况。
优选的，在步骤二中，一并添加重量份数为1.4份-3.7份的羟丙基甲基纤维素。
通过采用上述技术方案，使羟丙基甲基纤维素跟随着丙三醇三缩水甘油醚和氟硅树脂两者进行添加，能够更为充分的发挥出羟丙基甲基纤维素在原料体系中所起到的增强作用，从而能够更有利于制造出符合生产要求的环保水性油墨。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、通过水性丙烯酸树脂、丙三醇三缩水甘油醚和氟硅树脂三者之间的协同配合，能够有效的对环保水性油墨的初干时间进行缩减，同时还能有利于增强水性油墨在初干时的着色力，从而可以在环保水性油墨初干时，更有效的减少水性油墨出现流动脱落的情况，进而在一定程度提高了企业的生产制造效率；
2、通过添加一定重量的羟丙基甲基纤维素至原料体系后，能够较快速的溶解于原料体系中，然后通过羟丙基甲基纤维素与水性丙烯酸树脂以及氟硅树脂之间的相互作用，能够对环保水性油墨初干后形成的水性油墨结膜的光滑性进行提升，从而进一步的提升了水性油墨在初干时的附着性能；
3、通过选用二苯甲酮、2,4-二羟基二苯甲酮和米蚩酮的三者的其中一种作为光引发剂来进行添加，可以通过吸收紫外光来产生较多的自由基与阳离子，从而能够更快的引发水性丙烯酸树脂和氟硅树脂产生交联结合，进而可以进一步缩短环保水性油墨的初干时间，达到提高企业印刷生产效率的目的。
具体实施方式
以下对本申请作进一步详细说明。
原料介绍
无机颜料：工业级，100色光，购自济南汇锦川化工有限公司；
水性丙烯酸树脂：型号kpl-63666，分子量12000，购自山东开青勒生物科技有限公司；
丙三醇三缩水甘油醚：相对密度1.251g/cm3，购自武汉富鑫远科技有限公司；
氟硅树脂：相对密度0.920～1.930g/cm3，购自上海荟研新材料有限公司；
羟丙基甲基纤维素：分子量86000，密度1.39g/cm3，粘度60000mPa·s食品级，购自郑州裕和食品添加剂有限公司；
十二烷基硫酸钠：型号LA-8Q，购自山东力昂新材料科技有限公司；
聚丙烯酰胺：型号TN-3380,购自潍坊沃博环保科技有限公司；
三乙基己基磷酸：食品级，购自江苏奥福生物科技有限公司；
二苯甲酮：型号UV-BP，熔点47-49℃，购自湖北玖丰隆化工有限公司；
2,4-二羟基二苯甲酮：型号UV-0，购自南通润丰石油化工有限公司；
米蚩酮：工业级，购自北京海力扬化学科技有限公司；
安息香：货号579-44-2，武汉能迈科实业有限公司；
水玻璃：密度为2.62g/cm3，济南耀辉化工有限公司；
羧甲基纤维素：型号为中粘，济南鑫冠化工产品有限公司。
实施例
实施例1
一种环保水性油墨，由以下步骤制备而成：
步骤一：将55kg无机颜料、80kg水、3kg水玻璃、10kg水性丙烯酸树脂、2.7kg安息香混合后添加至高速搅拌机中，转速350r/min，升温至70℃，搅拌1.5h，混合均匀后得到第一基础物；
步骤二：将3.5kg丙三醇三缩水甘油醚、0.6kg氟硅树脂添加至第一基础物中，经过混合后再添加至高速搅拌机中，转速800r/min，升温至180℃，搅拌1h，混合均匀后得到第二基础物；
步骤三：将第二基础物放入三辊机中研磨至细度到达10-20um，研磨温度为60℃，再搅拌10min，即得到环保水性油墨。
其中，步骤一中的水性丙烯酸树脂的粘度为4000-4500mPa·s，步骤二中的氟硅树脂的粘度为100-400cs。
实施例2
一种环保水性油墨，由以下步骤制备而成：
步骤一：将63kg无机颜料、96kg水、1kg水玻璃、18kg水性丙烯酸树脂、7.5kg安息香混合后添加至高速搅拌机中，转速350r/min，升温至70℃，搅拌0.5h，混合均匀后得到第一基础物；
步骤二：将1.5kg丙三醇三缩水甘油醚、2.8kg氟硅树脂添加至第一基础物中，经过混合后再添加至高速搅拌机中，转速800r/min，升温至180℃，搅拌1.5h，混合均匀后得到第二基础物；
步骤三：将第二基础物放入三辊机中研磨至细度到达10-20um，研磨温度为60℃，再搅拌15min，即得到环保水性油墨。
其中，步骤一中的水性丙烯酸树脂的粘度为4000-4500mPa·s，步骤二中的氟硅树脂的粘度为100-400cs。
实施例3
一种环保水性油墨，由以下步骤制备而成：
步骤一：将57kg无机颜料、83kg水、1.6kg水玻璃、12kg水性丙烯酸树脂、3.2kg安息香混合后添加至高速搅拌机中，转速350r/min，升温至70℃，搅拌1h，混合均匀后得到第一基础物；
步骤二：将3.2kg丙三醇三缩水甘油醚、1kg氟硅树脂添加至第一基础物中，经过混合后再添加至高速搅拌机中，转速800r/min，升温至180℃，搅拌1.2h，混合均匀后得到第二基础物；
步骤三：将第二基础物放入三辊机中研磨至细度到达10-20um，研磨温度为60℃，再搅拌13min，即得到环保水性油墨。
其中，步骤一中的水性丙烯酸树脂的粘度为4000-4500mPa·s，步骤二中的氟硅树脂的粘度为100-400cs。
实施例4
一种环保水性油墨，由以下步骤制备而成：
步骤一：将58kg无机颜料、92kg水、2.5kg水玻璃、14kg水性丙烯酸树脂、3.8kg安息香混合后添加至高速搅拌机中，转速350r/min，升温至70℃，搅拌1h，混合均匀后得到第一基础物；
步骤二：将2.9kg丙三醇三缩水甘油醚、1.2kg氟硅树脂添加至第一基础物中，经过混合后再添加至高速搅拌机中，转速800r/min，升温至180℃，搅拌1.2h，混合均匀后得到第二基础物；
步骤三：将第二基础物放入三辊机中研磨至细度到达10-20um，研磨温度为60℃，再搅拌13min，即得到环保水性油墨。
其中，步骤一中的水性丙烯酸树脂的粘度为4000-4500mPa·s，步骤二中的氟硅树脂的粘度为100-400cs。
实施例5
一种环保水性油墨，由以下步骤制备而成：
步骤一：将61kg无机颜料、85kg水、1.8kg水玻璃、16kg水性丙烯酸树脂、6.3kg安息香混合后添加至高速搅拌机中，转速350r/min，升温至70℃，搅拌1h，混合均匀后得到第一基础物；
步骤二：将2.1kg丙三醇三缩水甘油醚、2.2kg氟硅树脂添加至第一基础物中，经过混合后再添加至高速搅拌机中，转速800r/min，升温至180℃，搅拌1.2h，混合均匀后得到第二基础物；
步骤三：将第二基础物放入三辊机中研磨至细度到达10-20um，研磨温度为60℃，再搅拌13min，即得到环保水性油墨。
其中，步骤一中的水性丙烯酸树脂的粘度为4000-4500mPa·s，步骤二中的氟硅树脂的粘度为100-400cs
实施例6
一种环保水性油墨，与实施例5的区别在于，原料还包括有羟丙基甲基纤维素，且在步骤二中，一并添加质量为3.7kg的羟丙基甲基纤维素。
实施例7
一种环保水性油墨，与实施例5的区别在于，原料还包括有羟丙基甲基纤维素，且在步骤二中，一并添加质量为1.4kg的羟丙基甲基纤维素。
实施例8
一种环保水性油墨，与实施例5的区别在于，原料还包括有羟丙基甲基纤维素，且在步骤二中，一并添加质量为2.6kg的羟丙基甲基纤维素。
实施例9
一种环保水性油墨，与实施例8的区别在于，水玻璃采用等量的十二烷基硫酸钠代替。
实施例10
一种环保水性油墨，与实施例8的区别在于，水玻璃采用等量的聚丙烯酰胺代替。
实施例11
一种环保水性油墨，与实施例8的区别在于，水玻璃采用等量的三乙基己基磷酸代替。
实施例12
一种环保水性油墨，与实施例11的区别在于，安息香采用等量的2,4-二羟基二苯甲酮代替。
实施例13
一种环保水性油墨，与实施例11的区别在于，安息香采用等量的二苯甲酮代替。
实施例14
一种环保水性油墨，与实施例11的区别在于，安息香采用等量的米蚩酮代替。
实施例15
一种环保水性油墨，与实施例14的区别在于，水性丙烯酸树脂的粘度为6000-6500mPa·s。
实施例16
一种环保水性油墨，与实施例14的区别在于，水性丙烯酸树脂的粘度为5000-5500mPa·s。
实施例17
一种环保水性油墨，与实施例16的区别在于，氟硅树脂的粘度为700-1100cs。
实施例18
一种环保水性油墨，与实施例16的区别在于，氟硅树脂的粘度为500-900cs。
对比例
对比例1
一种环保水性油墨，与实施例3的区别在于，水性丙烯酸树脂采用等量的羧甲基纤维素代替。
对比例2
一种环保水性油墨，与实施例3的区别在于，丙三醇三缩水甘油醚采用等量的水代替。
对比例3
一种环保水性油墨，与实施例3的区别在于，氟硅树脂采用等量的水代替。
对比例4
一种环保水性油墨，与实施例3的区别在于，水性丙烯酸树脂采用等量的羧甲基纤维素代替，丙三醇三缩水甘油醚和氟硅树脂二者均采用等量的水代替。
性能检测试验初干时间：采用刮板细度计检测实施例1-18和对比例1-4制备的环保水性油墨在30s时的初干性情况，并记录实施例1-18和对比例1-4制备的环保水性油墨在刮板细度计上被刮后所至的刻度(um)，刻度值越大，环保水性油墨的初干时间越短。
初干附着性能：采用GB/T13217.1-2020《油墨颜色和着色力检验方法》检测实施例1-18和对比例1-4制备的环保水性油墨在30s时的着色力(％)，着色力越大，环保水性油墨的初干附着性能越强。
表1-实施例1-18和对比例1-4的试验数据汇总
根据表1中实施例3和对比例1-4的试验数据对比可知，当发明人将水性丙烯酸树脂、丙三醇三缩水甘油醚和氟硅树脂三者添加至环保水性油墨的原料体系中后，能够通过水性丙烯酸树脂、丙三醇三缩水甘油醚和氟硅树脂三者之间的协同作用，有效的增加环保水性油墨在刮板细度计上被刮后所至的刻度，同时还能有利于增强环保水性油墨的着色力，从而可以有效的缩短环保水性油墨的初干时间，达到减少环保水性油墨在初干时出现流动脱落情况的目的，进而在一定程度上提高了企业的印刷生产效率。
根据表1中实施例3-5的试验数据对比可知，当发明人对原料体系中的组分配比进行控制时，能够更好的提高环保水性油墨在初干时的附着性能，同时进一步的增大了环保水性油墨在刮板细度计上被刮后所至的刻度，达到缩减环保水性油墨初干时间的目的。
根据表1中实施例5-8的试验数据对比可知，当发明人将羟丙基甲基纤维素添加至原料体系中，并对羟丙基甲基纤维素的添加量进行控制时，可以更好的发挥出水性丙烯酸树脂、丙三醇三缩水甘油醚和氟硅树脂三者之间的协同效应，从而能够更好的缩减环保水性油墨的初干时间，同时增强环保水性油墨的着色力，从而能够通过加快环保水性油墨的初干速度来达到提高企业使用环保水性油墨进行印刷生产的效率。
根据表1中实施例8-11的试验数据对比可知，当发明人将水玻璃依次用等量的十二烷基硫酸钠、聚丙烯酰胺和三乙基己基磷酸作为分散剂进行代替时，可以更好的提高水性丙烯酸树脂、丙三醇三缩水甘油醚和氟硅树脂三者之间的协同作用，同时，相比于十二烷基硫酸钠和聚丙烯酰胺，在使用三乙基己基磷酸作为分散剂进行添加时，所起到的作用是更大的，能够更有效的提升环保水性油墨的初干时的附着性能，减少环保水性油墨初干时出现脱落的情况。
根据表1中实施例11-14的试验数据对比可知，通过依次用等量的2,4-二羟基二苯甲酮、二苯甲酮和米蚩酮来对原料体系中的安息香进行取代时，能够更有利于增大环保水性油墨在刮板细度计上被刮后所至的刻度与着色力，从而达到进一步提升环保水性油墨在初干时的附着性能的目的。
根据表1中实施例14-16的试验数据对比可知，当发明人将水性丙烯酸树脂的粘度控制到一定的范围后，能够更有效的发挥水性丙烯酸树脂、丙三醇三缩水甘油醚和氟硅树脂三者之间的协同作用，从而能够进一步提升环保水性油墨的着色力的同时，还能增大环保水性油墨在刮板细度计上被刮后所至的刻度值，有利于更好的减少环保水性油墨在初干时出现脱落的情况。
根据表1中实施例16-18的试验数据对比可知，当发明人将氟硅树脂的粘度控制到一定范围时，可以更好的提升氟硅树脂在原料体系中所起到的作用，从而能够通过进一步提高水性丙烯酸树脂、丙三醇三缩水甘油醚和氟硅树脂三者之间的协同作用，来达到提升环保水性油墨初干时的附着性能的目的，进而能够通过缩短环保水性油墨的初干时间，来有效的缩短企业使用环保水性油墨进行印刷生产的工期，具有极大的经济价值。
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)
1.一种环保水性油墨，其特征在于，所述环保水性油墨由下列重量份数的原料制成：
无机颜料：55份-63份；
分散剂：1份-3份；
水性丙烯酸树脂：10份-18份；
水：80份-96份；
光引发剂：2.7份-7.5份；
丙三醇三缩水甘油醚：1.5份-3.5份；
氟硅树脂：0.6份-2.8份。
2.根据权利要求1所述的一种环保水性油墨，其特征在于：所述环保水性油墨由下列重量份数的原料制成：
无机颜料：58份-61份；
分散剂：1.8份-2.5份；
水性丙烯酸树脂：14份-16份；
水：85份-92份；
光引发剂：3.8份-6.3份；
丙三醇三缩水甘油醚：2.1份-2.9份；
氟硅树脂：1.2份-2.2份。
3.根据权利要求1-2任一所述的一种环保水性油墨，其特征在于：所述环保水性油墨还包括重量份数为1.4份-3.7份的羟丙基甲基纤维素。
4.根据权利要求1-2任一所述的一种环保水性油墨，其特征在于：所述分散剂为十二烷基硫酸钠、聚丙烯酰胺和三乙基己基磷酸的其中一种。
5.根据权利要求1-2任一所述的一种环保水性油墨，其特征在于：所述光引发剂为二苯甲酮、2,4-二羟基二苯甲酮和米蚩酮的其中一种。
6.根据权利要求1-2任一所述的一种环保水性油墨，其特征在于：所述水性丙烯酸树脂的粘度为5000-5500mPa·s。
7.根据权利要求1-2任一所述的一种环保水性油墨，其特征在于：所述氟硅树脂的粘度为500-900cs。
8.一种环保水性油墨的加工工艺，用于制备权利要求1-2、4-7任一所述的一种环保水性油墨，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：将无机颜料、水、分散剂、水性丙烯酸树脂、光引发剂混合后搅拌0.5h-1.5h，混合均匀后得到第一基础物；
步骤二：将丙三醇三缩水甘油醚、氟硅树脂添加至第一基础物中，搅拌1h-1.5h，混合均匀后得到第二基础物；
步骤三：将第二基础物研磨至细度到达10-20um，再搅拌10-15min，即得到环保水性油墨。
9.根据权利要求8所述的一种环保水性油墨的加工工艺，其特征在于，在步骤二中，一并添加重量份数为1.4份-3.7份的羟丙基甲基纤维素。
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