CN114752253A - 一种轮胎用完全水基喷码油墨及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明揭示了一种轮胎用完全水基喷码油墨及其制备方法。所述轮胎用完全水基喷码油墨包括按照重量份计算的如下组分：5‑15份水性胶乳，5‑10份色浆，15‑30份水性乳液，0‑5份助剂和40‑60份水；其中，所述水性乳液是通过乳化橡胶油或环烷油形成。本发明提供的轮胎用完全水基喷码油墨为完全水基油墨，其低VOC、低挥发，且保湿效果好，同时具有好的干燥性，绿色环保；相比传统的溶剂型喷码油墨节省80％左右，并能减少客户设备及人员投入，可以大大降低客户的成本，且有效解决了有机溶剂易燃易爆的问题；此外，该轮胎用完全水基喷码油墨具有喷印美观、硫化不黄变、不粘模具的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种油墨及其制备方法，具体涉及一种轮胎用完全水基喷码油墨及其制备方法和应用。
背景技术
轮胎是汽车的重要部件之一，它直接与路面接触，和汽车悬架共同来缓和汽车行驶时所受到的冲击，保证汽车有良好的乘座舒适性和行驶平顺性；保证车轮和路面有良好的附着性，提高汽车的牵引性、制动性和通过性；承受着汽车的重量，轮胎在汽车上所起的重要作用越来越受到人们的重视。轮胎的材料一般为橡胶，为提高橡胶轮胎的性能，轮胎表面会印上各种花纹。轮胎在生产材料挤出时，为了区分规格，防止下工序用错材料，在胎面表面喷印不同内容阿拉伯数字和英文字母用于区分，同时能追溯到轮胎的生产日期和生产人员。目前多数轮胎厂采用传统的有机溶剂溶解色胶的办法，有机溶剂属于易燃易爆且挥发物对人体有害。为了满足绿色环保节能减排要求，亟需研发出一种轮胎用水性喷码油墨及其制备方法。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种轮胎用完全水基喷码油墨及其制备方法，以克服现有技术中存在的不足。
为实现前述发明目的，本发明实施例采用的技术方案包括：
本发明实施例提供一种轮胎用完全水基喷码油墨，包括按照重量份计算的如下组分：5-15 份水性胶乳，5-10份色浆，15-30份水性乳液，0-5份助剂和40-60份水，其中，所述水性乳液是通过乳化橡胶油或环烷油形成。
进一步地，所述轮胎用完全水基喷码油墨的粘度为1-3cps。
进一步地，所述水性乳液的制备方法包括：将3-4份TO8乳化剂、2-3份SP80乳化剂、20-30份橡胶油或环烷油于专用乳化设备中搅拌，并在1分钟匀速加8-10份水，加完后乳化10-15min，再加入50-70份水乳化20-30min。
更进一步地，所述专用乳化设备包括：
真空乳化搅拌罐，所述真空乳化搅拌罐包括罐体，罐体的顶端设置有连接架，且罐体的顶端位于连接架的一侧设置有进液管，所述罐体的顶端位于连接架的另一侧设置有进料口，所述罐体的底端设置有出料口，所述连接架上还间隔设置有搅拌轴和乳化轴，所述搅拌轴的外壁套接有搅拌桨，且搅拌桨的侧端设置有刮壁桨，所述乳化轴的底端设置有乳化头；
搅拌电机，所述搅拌电机与搅拌轴通过转轴转动连接；
乳化电机，所述乳化电机与乳化轴通过转轴转动连接；
液压升降系统，所述液压升降系统与搅拌桨驱动连接，至少能使搅拌桨沿搅拌轴上下运动。
本发明实施例还提供一种轮胎用完全水基喷码油墨的制备方法，包括：
制备水性乳液；
将水性乳胶、色浆和水的混合体系与水性乳液混合均匀后，再加入助剂分散均匀，获得所述轮胎用水性喷码油墨。
本发明实施例还提供一种轮胎表面图案的制作方法，包括：将前述的轮胎用完全水基喷码油墨喷印在轮胎表面，从而在轮胎表面形成所需的图案。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)通过本发明制备的轮胎用完全水基喷码油墨为完全水基油墨，其低VOC、低挥发，且保湿效果好，同时具有好的干燥性，绿色环保；相比传统的溶剂型喷码油墨节省80％左右，并能减少客户设备及人员投入，可以大大降低客户的成本，且有效解决了有机溶剂易燃易爆的问题；此外，该轮胎用完全水基喷码油墨具有喷印美观，硫化不黄变，不粘模具的优点。
(2)本发明轮胎用完全水基喷码油墨及其制备方法，其中，采用的专用乳化设备是一个真空带挂壁搅拌的乳化设备，由于本发明中水型乳液制备过程中涉及到粘度＞20000cps到 6-10cps的转变，粘度较高状态时流动性较差，粘度较低状态时泡沫较多，与传统乳化设备相比其优点在于真空状态可以解决泡沫较多的问题，刮壁系统可以解决流动性较差导致乳化不均匀的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请一实施方式中专用乳化设备的结构示意图。
附图标记说明：1、罐体，2、连接架，3、进液管，4、进液口，5、出液口，6、搅拌轴，7、乳化轴，8、搅拌桨，9、刮壁桨，10、乳头，11、搅拌电机，12、乳化电机， 13、液压升降系统。
具体实施方式
通过应连同所附图式一起阅读的以下具体实施方式将更完整地理解本发明。本文中揭示本发明的详细实施例；然而，应理解，所揭示的实施例仅具本发明的示范性，本发明可以各种形式来体现。因此，本文中所揭示的特定功能细节不应解释为具有限制性，而是仅解释为权利要求书的基础且解释为用于教示所属领域的技术人员在事实上任何适当详细实施例中以不同方式采用本发明的代表性基础。
鉴于现有技术中橡胶轮胎喷印工艺和其他印刷工艺不同，没有任何的辅助干燥设备，喷印到100-120℃的胎面上10-20s后过水收卷，需要油墨的保湿效果好同时要有好的干燥性；本发明人经长期研究和大量实验，得以提出本发明的技术方案。该技术方案主要是将配比好的水性胶乳、色浆、自制水性乳液、水进行混合均匀分散，然后依次加入各种助剂，高速分散直至混合均匀。如下将对本发明的技术方案更为详细的解释说明。
本发明实施例的一个方面提供一种轮胎用完全水基喷码油墨，包括按照重量份计算的如下组分：5-15份水性胶乳，5-10份色浆，15-30份水性乳液，0-5份助剂和40-60份水，其中，所述水性乳液是通过乳化橡胶油或环烷油形成。
在一些优选实施例中，所述水性乳胶可以包括丁苯胶乳、天然胶乳等中的一种或两种，但不局限于此。
在一些优选实施例中，所述助剂可以包括流平剂、消泡剂、表面活性剂等中的一种或几种，但不局限于此。
在一些优选实施例中，所述轮胎用完全水基喷码油墨的粘度为1-3cps。
在一些优选实施例中，所述水性乳液的制备方法包括：将3-4份TO8乳化剂、2-3份SP80 乳化剂、20-30份橡胶油或环烷油于专用乳化设备中搅拌，并在1分钟匀速加8-10份水，加完后乳化10-15min，再加入50-70份水乳化20-30min。
在一些优选实施例中，所述专用乳化设备包括：
真空乳化搅拌罐，所述真空乳化搅拌罐包括罐体，罐体的顶端设置有连接架，且罐体的顶端位于连接架的一侧设置有进液管，所述罐体的顶端位于连接架的另一侧设置有进料口，所述罐体的底端设置有出料口，所述连接架上还间隔设置有搅拌轴和乳化轴，所述搅拌轴的外壁套接有搅拌桨，且搅拌桨的侧端设置有刮壁桨，所述乳化轴的底端设置有乳化头；
搅拌电机，所述搅拌电机与搅拌轴通过转轴转动连接；
乳化电机，所述乳化电机与乳化轴通过转轴转动连接；
液压升降系统，所述液压升降系统与搅拌桨驱动连接，至少能使搅拌桨沿搅拌轴上下运动。
本发明实施例中采用的专用乳化设备是一个真空带挂壁搅拌的乳化设备，由于本发明中水型乳液制备过程中涉及到粘度＞20000cps到6-10cps的转变，粘度较高状态时流动性较差，粘度较低状态时泡沫较多，与传统乳化设备相比其优点在于真空状态可以解决泡沫较多的问题，刮壁系统可以解决流动性较差导致乳化不均匀的问题。
在一些优选实施例中，所述色浆的制备方法包括：将30-70份钛白或有机颜料、20-70份水、5-10份分散剂和2-5份消泡剂于卧式研磨机中，以1000-1500r/min研磨速度研磨1-2h，形成粒径为D90≤1μm的色浆。
本发明实施例的另一个方面还提供一种轮胎用完全水基喷码油墨的制备方法，包括：
制备水性乳液；
将水性乳胶、色浆和水的混合体系与水性乳液混合均匀后，再加入助剂分散均匀，获得所述轮胎用完全水基喷码油墨。
在一些优选实施例中，所述的轮胎用完全水基喷码油墨的制备方法，包括：将水性乳胶、色浆和水的混合体系与水性乳液于反应釜中，以400-500r/min速搅拌10-20min，使之混合均匀。
在一些优选实施例中，所述的轮胎用完全水基喷码油墨的制备方法，包括：将水性乳胶、色浆和水的混合体系与水性乳液混合均匀后，再依次加入消泡剂、流平剂和杀菌剂，以 600-700r/min搅拌30-40min，获得所述轮胎用完全水基喷码油墨。
本发明实施例的另一个方面还提供了一种轮胎表面图案的制作方法，包括：将前述的轮胎用水性喷码油墨喷印在轮胎表面，从而在轮胎表面形成所需的图案。
通过本发明实施例制备的轮胎用完全水基喷码油墨为完全水基油墨，其低VOC，低挥发，且保湿效果好同时具有好的干燥性，绿色环保；相比传统的溶剂型喷码油墨节省80％左右，并能减少客户设备及人员投入，可以大大降低客户的成本，且有效解决了有机溶剂易燃易爆的问题；此外，该轮胎用完全水基喷码油墨具有喷印美观，硫化不黄变不粘模具的优点。
下述实施例1-3中的专用乳化设备的具体结构，参见图1，包括：
真空乳化搅拌罐，真空乳化搅拌罐包括罐体1，罐体1的顶端设置有连接架2，且罐体1 的顶端位于连接架2的一侧设置有进液管3，罐体1的顶端位于连接架2的另一侧设置有进料口4，罐体1的底端设置有出料口5，连接架2上还间隔设置有搅拌轴6和乳化轴7，搅拌轴6的外壁套接有搅拌桨8，且搅拌桨8的侧端设置有刮壁桨9，乳化轴7的底端设置有乳化头(10)。
搅拌电机11，搅拌电机11与搅拌轴6通过转轴转动连接；
乳化电机12，乳化电机12与乳化轴7通过转轴转动连接；
液压升降系统13，液压升降系统13与搅拌桨8驱动连接，至少能使搅拌桨8沿搅拌轴6 上下运动。
实施例1
本实施例轮胎用完全水基喷码油墨的制备方法，包括：
(1)自制水性乳液：将4kgTO8和2kgSP80乳化剂加到30kg橡胶油或者环烷油中使用专用乳化设备搅拌均匀，1min匀速添加9kg水，边乳化边加，加完后乳化10min后，加入54kg水乳化20min；
(2)自制色浆：将60kg份钛白粉，32kg水，6kg分散剂，2kg份消泡剂于卧式研磨机以1500r/min的研磨速度研磨1.5h，形成粒径为D90≤1μm的色浆；
(3)5kg色浆和60kg水倒入反应釜搅拌均匀；
(4)按配方要求10kg水性丁苯胶乳投入反应釜中，并进行搅拌；
(5)保持搅拌并将20kg水性乳液投入反应釜中，以400r/min的搅拌速度搅拌20min；
(6)依次加入消泡剂、流平剂和杀菌剂，总计5kg；
(7)以600r/min的搅拌速度搅拌40min；
(8)测量粘度，当粘度满足1-3cps，则合格；
(9)用1微米滤袋过滤后称量包装。
将本实施例的轮胎用完全水基喷码油墨喷印在轮胎表面，从而在轮胎表面形成所需的图案。
实施例2
本实施例轮胎用完全水基喷码油墨的制备方法，包括：
(1)自制水性乳液：将3kgTO8和3kgSP80乳化剂加到20kg橡胶油或者环烷油中使用专用乳化设备搅拌均匀，缓慢添加8kg水，边乳化边加，加完后乳化15min后，加入50kg水乳化30min；
(2)自制色浆：将30kg份钛白粉，20kg水，5kg分散剂，3kg份消泡剂于卧式研磨机以1000r/min的研磨速度研磨2h，形成粒径为D90≤1μm的色浆；
(3)8kg色浆和40kg水倒入反应釜搅拌均匀；
(4)按配方要求5kg水性丁苯胶乳投入反应釜中，并进行搅拌；
(5)保持搅拌并将30kg水性乳液投入反应釜中，以500r/min的搅拌速度搅拌10min；
(6)依次加入消泡剂、流平剂和杀菌剂，总计2.5kg；
(7)以700r/min的搅拌速度搅拌0.5小时；
(8)测量粘度，当粘度满足1-3cps，则合格；
(9)用1微米滤袋过滤后称量包装。
实施例3
本实施例轮胎用完全水基喷码油墨的制备方法，包括：
(1)自制水性乳液：将3.5kgTO8和2.5kgSP80乳化剂加到35kg橡胶油或者环烷油中使用专用乳化设备搅拌均匀，缓慢添加10kg水，边乳化边加，加完后乳化12min后，加入70kg水乳化25min。
(2)自制色浆：将70kg份钛白粉，70g水，10kg分散剂，5kg份消泡剂于卧式研磨机以1200r/min的研磨速度研磨1h，形成粒径为D90≤1μm的色浆；
(3)10kg色浆和50kg水倒入反应釜搅拌均匀；
(4)按配方要求15kg水性丁苯胶乳投入反应釜中，并进行搅拌；
(5)保持搅拌并将15kg水性乳液投入反应釜中，以450r/min的搅拌速度搅拌15min；
(6)测量粘度，当粘度满足1-3cps，则合格；
(7)用1微米滤袋过滤后称量包装。
对照例
对照组1传统橡胶油性油墨
对照组2与实施例1相比，自制乳液不添加，其他不变。
分别将实施例1-3和对照例制备的喷码油墨分别进行喷印稳定性测试、硫化测试、干燥性附着力测试。测试方法如下：
喷印稳定性测试、硫化测试：喷码机喷头置于70℃环境中连续喷印，观察喷印顺畅性和点阵变化。
硫化测试：将喷码油墨喷印到100-120℃的轮胎面上常温放置12小时后180℃ /15min/1.8MPa压力的平板硫化机上硫化，观察是否有油墨迁移脱落。
干燥性测试：将喷码油墨喷印到100-120℃的轮胎面上用手擦拭表面是否有蹭脏记录干燥时间
附着力测试：将喷码油墨喷印到100-120℃的轮胎面上10-20s后过水收卷，擦干观察是否有脱落、脱色现象.
测试结果如表1：
本发明水基油墨喷印稳定性和性能与传统油性油墨相近，能完全代替传统的油性油墨，另外根据客户实际测试水基油墨的用量仅有油性油墨的80％左右。
本发明的各方面、实施例、特征及实例应视为在所有方面为说明性的且不打算限制本发明，本发明的范围仅由权利要求书界定。在不背离所主张的本发明的精神及范围的情况下，所属领域的技术人员将明了其它实施例、修改及使用。
在本发明案中标题及章节的使用不意味着限制本发明；每一章节可应用于本发明的任何方面、实施例或特征。
在本发明案通篇中，在将组合物描述为具有、包含或包括特定组份之处或者在将过程描述为具有、包含或包括特定过程步骤之处，预期本发明教示的组合物也基本上由所叙述组份组成或由所叙述组份组成，且本发明教示的过程也基本上由所叙述过程步骤组成或由所叙述过程步骤组组成。
除非另外具体陈述，否则术语“包含(include、includes、including)”、“具有(have、has 或having)”的使用通常应理解为开放式的且不具限制性。
应理解，各步骤的次序或执行特定动作的次序并非十分重要，只要本发明教示保持可操作即可。此外，可同时进行两个或两个以上步骤或动作。
此外，本案发明人还参照前述实施例，以本说明书述及的其它原料、工艺操作、工艺条件进行了试验，并均获得了较为理想的结果。
尽管已参考说明性实施例描述了本发明，但所属领域的技术人员将理解，在不背离本发明的精神及范围的情况下可做出各种其它改变、省略及/或添加且可用实质等效物替代所述实施例的元件。另外，可在不背离本发明的范围的情况下做出许多修改以使特定情形或材料适应本发明的教示。因此，本文并不打算将本发明限制于用于执行本发明的所揭示特定实施例，而是打算使本发明将包含归属于所附权利要求书的范围内的所有实施例。此外，除非具体陈述，否则术语第一、第二等的任何使用不表示任何次序或重要性，而是使用术语第一、第二等来区分一个元素与另一元素。
Claims (10)
1.一种轮胎用完全水基喷码油墨，其特征在于，包括按照重量份计算的如下组分：5-15份水性胶乳，5-10份色浆，15-30份水性乳液，0-5份助剂和40-60份水，其中，所述水性乳液是通过乳化橡胶油或环烷油形成。
2.根据权利要求1所述的轮胎用完全水基喷码油墨，其特征在于：所述水性胶乳包括丁苯胶乳或天然胶乳中的一种或两种。
3.根据权利要求1所述的轮胎用完全水基喷码油墨，其特征在于：所述助剂包括消泡剂、流平剂和杀菌剂中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的轮胎用完全水基喷码油墨，其特征在于：所述轮胎用水性喷码油墨的粘度为1-3cps。
5.根据权利要求1所述的轮胎用完全水基喷码油墨，其特征在于，所述色浆的制备方法包括：将30-70份钛白或有机颜料、20-70份水、5-10份分散剂和2-5份消泡剂于卧式研磨机中，以1000-1500r/min研磨速度研磨1-2h，形成粒径为D90≤1μm的色浆。
6.根据权利要求1所述的轮胎用完全水基喷码油墨，其特征在于，所述水性乳液的制备方法包括：将3-4份T08乳化剂、2-3份SP80乳化剂、20-30份橡胶油或环烷油于专用乳化设备中搅拌，并在1分钟匀速加8-10份水，加完后乳化10-15min，再加入50-70份水乳化20-30min；
和/或，所述专用乳化设备包括：
真空乳化搅拌罐，所述真空乳化搅拌罐包括罐体(1)，罐体(1)的顶端设置有连接架(2)，且罐体(1)的顶端位于连接架(2)的一侧设置有进液管(3)，所述罐体(1)的顶端位于连接架(2)的另一侧设置有进料口(4)，所述罐体(1)的底端设置有出料口(5)，所述连接架(2)上还间隔设置有搅拌轴(6)和乳化轴(7)，所述搅拌轴(6)的外壁套接有搅拌桨(8)，且搅拌桨(8)的侧端设置有刮壁桨(9)，所述乳化轴(7)的底端设置有乳化头(10)；
搅拌电机(11)，所述搅拌电机(11)与搅拌轴(6)通过转轴转动连接；
乳化电机(12)，所述乳化电机(12)与乳化轴(7)通过转轴转动连接；
液压升降系统(13)，所述液压升降系统(13)与搅拌桨(8)驱动连接，至少能使搅拌桨(8)沿搅拌轴(6)上下运动。
7.权利要求1-6中任一项所述的一种轮胎用完全水基喷码油墨的制备方法，其特征在于，包括：
制备水性乳液；
将水性胶乳、色浆和水的混合体系与水性乳液混合均匀后，再加入助剂分散均匀，获得所述轮胎用完全水基喷码油墨。
8.根据权利要求7所述的轮胎用完全水基喷码油墨的制备方法，其特征在于，包括：将水性乳胶、色浆和水的混合体系与水性乳液于反应釜中，以400-500r/min搅拌10-20min，使之混合均匀。
9.根据权利要求7所述的轮胎用完全水基喷码油墨的制备方法，其特征在于，包括：将水性乳胶、色浆和水的混合体系与水性乳液混合均匀后，再依次加入消泡剂、流平剂和杀菌剂，以600-700r/min搅拌30-40min，获得所述轮胎用完全水基喷码油墨。
10.一种轮胎表面图案的制作方法，其特征在于包括：将权利要求1-7中任一项所述的轮胎用完全水基喷码油墨喷印在轮胎表面，从而在轮胎表面形成所需的图案。
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