CN113529485A - 一种水溶胶、其制备方法及水转印纸 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种水溶胶,包括以下重量份数的组分:聚乙烯醇3~10份;气相二氧化硅2~6份;表面活性剂0.5~1份;消泡剂0.02~0.1份;水85~95份。本发明利用PVA和气网状多孔的相二氧化硅进行穿插融合,从而产生强烈的分子间相互作用,从而提高整个体系的力学性能,且整个乳液体系表面张力小,易于润湿于基材纸张上。所形成的涂层为微小网格结构,均匀分布于基材纸张上,在印刷时能够使印刷油墨分布均匀,且能够对油墨产生较好的抓力,印刷附着力较好。本发明还提供了一种水溶胶的制备方法和一种水转印纸。
Description
技术领域
本发明属于水转印技术领域,尤其涉及一种水溶胶、其制备方法及水转印纸。
背景技术
随着经济飞速增长,人们的生活品质不断提升,对于生活用品,不再仅仅关注其使用性能,还越来越注重其观赏性。因此这对于印刷行业是一次全新的机遇和考验,传统的印刷一般是在纸张、薄膜上进行印刷,难以实现其他外形复杂,结构多样的实物印刷,因此水转印进入了人们的视野。
水转印是利用水的压力和传统凹版印刷相结合而诞生的一种新颖的印刷方式,水转印一般是先将图案印刷在柔软的底纸上,制成水转印纸,水转印纸是以实现图文印刷转移为目的的产品,水转印纸一般有三层,第一层是原纸加底涂制成的底纸,第二层是水溶胶涂层,第三层是带图案的印刷层。转印过程是将制好的水转印纸放在40-50℃的水池表面,然后利用喷洒活化剂使得转印纸中间水溶胶层溶解,进而使带有精美图案的印刷层和底纸分开,最后将物体压入水中,利用水压将图案转印到物体上。水转印的间接印刷原理解决了很多复杂结构物品表面装饰的难题,可以用于陶瓷、门窗建材、金属器材等多类物品的表面装饰。其优点有不需要大型印刷仪器、印刷图案多样、色彩绚丽、附着力好、能进行复杂结构物件各个方位的图案覆盖。
目前市场上的水溶胶涂层一般为淀粉和水的混合物,中国专利CN110565444A公开了一种水转印纸的制备方法,其中表面涂层是由玉米淀粉和水制成的水溶胶,涂布厚度为4μm±2μm,所公布的表面涂层材料易得、环保、易水解,但其颗粒较大,在纸张上涂布涂层光滑性不佳,印刷时容易出现油墨分散不均、局部油墨厚度不一、油墨附着力不好等问题,对最终产品的影响极大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种水溶胶、其制备方法及水转印纸,本发明中的水溶胶能够改善水转印过程中由于传统水溶胶导致的油墨分散不均、油墨附着力不好等问题。
本发明提供一种水溶胶,包括以下重量份数的组分:
聚乙烯醇3~10份;
气相二氧化硅2~6份;
表面活性剂0.5~1份;
消泡剂0.02~0.1份;
水85~95份。
优选的,所述聚乙烯醇的聚合度为400~600,醇解度为87~89%。
优选的,所述气相二氧化硅的比表面积为200~300m2/g;粒径为20~60nm。
优选的,所述表面活性剂为非离子表面活性剂。
优选的,所述表面活性剂为烷基糖苷非离子表面活性剂。
优选的,所述消泡剂为有机硅消泡剂。
本发明提供一种如上文所述水溶胶的制备方法,包括以下步骤:
A)将聚乙烯醇和水在搅拌条件下混合,加热至85~95℃使聚乙烯醇完全溶解,得到聚乙烯醇溶液;
B)保持搅拌状态,将所述聚乙烯醇溶液降温至65~70℃,加入气相二氧化硅,然后降温至40℃以下,加入表面活性剂和消泡剂,得到水溶胶。
优选的,所述步骤A)中搅拌的速度为100~200rpm。
优选的,所述步骤B)中加入气相二氧化硅之后,恒温0.5~1小时。
本发明提供一种水转印纸,其特征在于,包括上文所述的水溶胶。
本发明提供一种水溶胶,包括以下重量份数的组分:聚乙烯醇3~10份;气相二氧化硅2~6份;表面活性剂0.5~1份;消泡剂0.02~0.1份;水85~95份。本发明利用PVA和气网状多孔的相二氧化硅进行穿插融合,从而产生强烈的分子间相互作用,从而提高整个体系的力学性能,且整个乳液体系表面张力小,易于润湿于基材纸张上。在应用过程中,PVA体系能很好附着在具有多孔纤维结构的纸张上,气硅的网状结构能够有效的阻止涂料的移动而形成厚边,同时还防止涂料在固化过程中的流挂现象,使涂层均匀、牢固。所形成的涂层为微小网格结构,均匀分布于基材纸张上,在印刷时能够使印刷油墨分布均匀,且能够对油墨产生较好的抓力,印刷附着力较好。在转印时,聚乙烯醇具有很好的水溶性,因此所制水溶胶涂层能够很好的溶解于水中,使得底纸和印刷层能够很好的分离开,保障印刷层能够完整地保留下来用于转印,且PVA材料易于降解,属于环保材料,对环境友好。
进一步的,由于本发明中的水溶胶具有较低的表面张力,且涂层均匀,比常规的淀粉水溶胶涂层更薄,只需薄涂就可达到预期的印刷效果。
具体实施方式
本发明提供了一种水溶胶,包括以下重量份数的组分:
聚乙烯醇3~10份;
气相二氧化硅2~6份;
表面活性剂0.5~1份;
消泡剂0.02~0.1份;
水85~95份。
在本发明中,所述聚乙烯醇的重量份数优选为3~10份,更优选为4~9份,如3份、4份、5份、6份、7份、8份、9份、10份,优选为以上述任意数值为上限或下限的范围值。所述聚乙烯醇的聚合度优选为400~600,更优选为450~550,最优选为450~500;所述聚乙烯醇的醇解度优选为87~89%,更优选为88~89%,聚乙烯醇的聚合度和醇解度的大小对水溶胶成膜后的水溶性影响很大,在本发明特定聚合度和醇解度范围下的聚乙烯醇具有优异的常温水溶性。
在本发明中,所述气相二氧化硅的重量份数优选为2~6份,更优选为3~5份,如2份、3份、4份、5份、6份,优选为以上述任意数值为上限或下限的范围值。在本发明中,所述气相二氧化硅的比表面积优选为200~300m2/g,所述气相二氧化硅的平均粒径为20~60nm。在本发明特定比表面积和粒径范围内的气相二氧化硅,能够与PVA分子更好的进行穿插融合,接触更加完全,粘连更加牢固,同时,在进行印刷时可以使印刷油墨分布更均匀,印刷效果越好。具体的,本发明的实施例中所使用的气相二氧化硅来自于创赢德固赛有限公司,牌号为A200。
在本发明中,所述表面活性剂优选为分离自表面活性剂,更优选为烷基糖苷非离子表面活性剂,本发明中的非离子表面活性剂亲水性好,不影响后续的水溶胶溶解,且不产生干扰离子,如果采用离子型表面活性剂,表面活性剂中的离子比如K、Na会和水中的Ca、Mg离子进行交换,从而影响其活性。具体的,在本发明的实施例中,可以使用来自于巴斯夫化工有限公司的烷基糖苷非离子表面活性剂。所述表面活性剂的重量份数优选为0.5~1份,更优选为0.6~0.9份,如0.5份、0.6份、0.7份、0.8份、0.9份、1.0份,优选为以上述任意数值为上限或下限的范围值。
在本发明中,所述消泡剂优选为有机硅消泡剂,具有水溶性好、无残留。消泡迅速、持久的优点,具体的,在本发明的实施例中,可以使用来自于广州市多美多新材料有限公司的有机硅消泡剂。所述消泡剂的重量份数优选为0.02~0.1份,更优选为0.05~0.08份,如0.02份、0.03份、0.04份、0.05份、0.06份、0.07份、0.08份、0.09份、0.1份,优选为以上述任意数值为上限或下限的范围值。
在本发明中,所述水的重量份数优选为85~95份,更优选为88~93份,如85份、86份、87份、88份、89份、90份、91份、92份、93份、94份、95份,优选为以上述任意数值为上限或下限的范围值。
在本发明中,上述各原材料的总重量份数为100份。
本发明还提供一种水溶胶的制备方法,包括以下步骤:
A)将聚乙烯醇和水在搅拌条件下混合,加热至85~95℃使聚乙烯醇完全溶解,得到聚乙烯醇溶液;
B)保持搅拌状态,将所述聚乙烯醇溶液降温至65~70℃,加入气相二氧化硅,然后降温至40℃以下,加入表面活性剂和消泡剂,得到水溶胶。
在本发明中,所述水溶胶的制备过程在搅拌条件下进行,所述搅拌速度恒定,优选为100~200rpm,更优选为150~160rpm。
将所述聚乙烯醇和水混合后,开启加热装置,升温至85~95℃,保持恒温1.5~2.5小时,使聚乙烯醇充分溶解,得到聚乙烯醇溶液。
在本发明中,所述对聚乙烯醇的加热温度优选为85~95℃,更优选为88~92℃,最优选为90℃;所述保持恒温的时间优选为1.5~2.5小时,更优选为2小时。
得到聚乙烯醇溶液之后,降温至65~70℃,加入气相二氧化硅,保持恒温0.5~1小时,最后降温至40℃以下,加入表面活性剂和消泡剂,得到水转印纸用水溶胶。
本发明还提供了一种水转印纸,包括依次接触的底纸、水溶胶层和图案层;所述水溶胶层为上文所述的水溶胶在底纸上涂覆得到,本发明对于所述水溶胶的涂覆方法没有特殊的限制,采用本领域中常用的涂覆方法即可。所述水溶胶在底纸上的涂覆量优选为1~1.5g/m2,所述水溶胶层的厚度优选为3~5μm。本发明中提到的水溶胶涂层颗粒小,涂层均匀,只需薄涂即可达到预期印刷效果。
本发明提供一种水溶胶,包括以下重量份数的组分:聚乙烯醇3~10份;气相二氧化硅2~6份;表面活性剂0.5~1份;消泡剂0.02~0.1份;水85~95份。本发明利用PVA和气网状多孔的相二氧化硅进行穿插融合,从而产生强烈的分子间相互作用,从而提高整个体系的力学性能,且整个乳液体系表面张力小,易于润湿于基材纸张上。在应用过程中,PVA体系能很好附着在具有多孔纤维结构的纸张上,气硅的网状结构能够有效的阻止涂料的移动而形成厚边,同时还防止涂料在固化过程中的流挂现象,使涂层均匀、牢固。所形成的涂层为微小网格结构,均匀分布于基材纸张上,在印刷时能够使印刷油墨分布均匀,且能够对油墨产生较好的抓力,印刷附着力较好。在转印时,聚乙烯醇具有很好的水溶性,因此所制水溶胶涂层能够很好的溶解于水中,使得底纸和印刷层能够很好的分离开,保障印刷层能够完整地保留下来用于转印,且PVA材料易于降解,属于环保材料,对环境友好。
进一步的,由于本发明中的水溶胶具有较低的表面张力,且涂层均匀,比常规的淀粉水溶胶涂层更薄,只需薄涂就可达到预期的印刷效果。
为了进一步说明本发明,以下结合实施例对本发明提供的一种水溶胶、其制备方法及水转印纸进行详细描述,但不能将其理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1~3
按表1中的重量比将聚合度为400,醇解度为88%的聚乙烯醇、水投入到反应釜中,开启搅拌机,保持搅拌速度在150rpm/min,开启加热装置,升温至88℃保持恒温2小时,使聚乙烯醇充分溶解,然后降温至65℃投入比表面积200m2/g,平均粒径为24.9nm的气相二氧化硅,保持恒温0.5小时,最后降温至40℃以下加入表面活性剂、消泡剂出料,即制得水转印纸用水溶胶,
表1实施例和对比例的原料配比
添加物及添加量(重量份) | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 |
聚乙烯醇(PVA) | 4.00 | 6.00 | 9.00 |
气相二氧化硅 | 2.00 | 4.00 | 5.00 |
表面活性剂 | 0.65 | 0.65 | 0.65 |
消泡剂 | 0.05 | 0.05 | 0.05 |
水 | 93.3 | 89.3 | 85.3 |
表2实施例和对比例实验结果汇总
测试项目及结果 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 对比例1 |
乳液状态 | 均匀稳定 | 均匀稳定 | 均匀稳定 | 分布不均 |
涂层分布 | 分布均匀 | 分布均匀 | 分布均匀 | 分布不均 |
油墨附着力 | 不脱墨 | 不脱墨 | 不脱墨 | 少量脱墨 |
40℃水溶性 | 全部溶解 | 全部溶解 | 全部溶解 | 少量结块 |
底纸和印刷层在40℃水中脱离情况 | 完全脱离 | 完全脱离 | 完全脱离 | 少量粘连 |
对比例1采用中国专利CN110565444 A的实施例制备的水溶胶涂层(底涂涂料+表涂涂料);
涂层分布测试使用干涂布量测试方法:步骤一,使用涂布后的底纸制品,在不同位置用模具切下等面积的100cm2制品,至少平行取3组样品;步骤二,将每个制品110℃烘干10分钟后分别称重;步骤三,将每个制品上的涂料洗净;步骤四,烘干后分别称重洗净后的制品,计算每个制品前后两次称重的差值,即可根据面积得到干涂量;3组100cm2样品之间的涂布量差值不超过0.001g则视为涂层均匀分布;
油墨附着力测试使用粘拉法:采用3M胶布在印刷面上粘拉两次,看胶带上是否有被粘拉掉的油墨,根据被粘拉掉的油墨面积判断其附着力是否符合要求;
实施例4
按照实施例1的方法和原料配比制备得到水溶胶,不同的是,本实施例中聚乙烯醇的聚合度为500,醇解度为88%。
比较例2
按照实施例1的方法和原料配比制备得到水溶胶,不同的是,本实施例中聚乙烯醇的聚合度为1700,醇解度为88%。
比较例3
按照实施例1的方法和原料配比制备得到水溶胶,不同的是,本实施例中聚乙烯醇的聚合度为1700,醇解度为99%。
按照上述方法对实施例1、实施例4和比较例2~3得到的水溶胶进行性能测试,结果如表3所示。
表3PVA成膜后聚合度和醇解度对其水溶性的影响
实施例1 | 实施例4 | 比较例2 | 比较例3 | |
聚合度 | 400 | 500 | 1700 | 1700 |
醇解度 | 88% | 88% | 88% | 99% |
常温水溶性 | 完全溶解 | 完全溶解 | 不溶 | 不溶 |
40℃水溶性 | 完全溶解 | 完全溶解 | 部分溶解 | 不溶 |
90℃水溶性 | 完全溶解 | 完全溶解 | 完全溶解 | 不溶 |
实施例5
按照实施例1的方法和原料配比制备得到水溶胶,不同的是,本实施例中的气相二氧化硅比表面积为300m2/g,平均粒径为16.8nm。
比较例4
按照实施例1的方法和原料配比制备得到水溶胶,不同的是,本实施例中的气相二氧化硅比表面积为100m2/g,平均粒径为53.6nm。
按照上述方法对实施例1、实施例5和比较例4得到的水溶胶进行性能测试,结果如表4所示。
表4气硅比表面积、粒径对印刷性能的影响
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种水溶胶,包括以下重量份数的组分:
聚乙烯醇3~10份;
气相二氧化硅2~6份;
表面活性剂0.5~1份;
消泡剂0.02~0.1份;
水85~95份。
2.根据权利要求1所述的水溶胶,其特征在于,所述聚乙烯醇的聚合度为400~600,醇解度为87~89%。
3.根据权利要求1所述的水溶胶,其特征在于,所述气相二氧化硅的比表面积为200~300m2/g;粒径为20~60nm。
4.根据权利要求1所述的水溶胶,其特征在于,所述表面活性剂为非离子表面活性剂。
5.根据权利要求4所述的水溶胶,其特征在于,所述表面活性剂为烷基糖苷非离子表面活性剂。
6.根据权利要求1所述的水溶胶,其特征在于,所述消泡剂为有机硅消泡剂。
7.一种如权利要求1中所述水溶胶的制备方法,包括以下步骤:
A)将聚乙烯醇和水在搅拌条件下混合,加热至85~95℃使聚乙烯醇完全溶解,得到聚乙烯醇溶液;
B)保持搅拌状态,将所述聚乙烯醇溶液降温至65~70℃,加入气相二氧化硅,然后降温至40℃以下,加入表面活性剂和消泡剂,得到水溶胶。
8.根据权利要求7所述的制备方法,其特征在于,所述步骤A)中搅拌的速度为100~200rpm。
9.根据权利要求7所述的制备方法,其特征在于,所述步骤B)中加入气相二氧化硅之后,恒温0.5~1小时。
10.一种水转印纸,其特征在于,包括权利要求1~6任意一项所述的水溶胶。
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