一种低迁移环保油墨及其制备方法与流程

1.本技术涉及油墨领域，更具体地说，它涉及一种低迁移环保油墨及其制备方法。


背景技术：

2.溶剂型油墨是以有机溶剂为稀释剂，水性油墨以水为稀释剂，不含甲苯、二甲苯，所以两者相比，水性油墨能极大的减少挥发性有机化合物的排放，环保性更高。
3.不管是溶剂型油墨还是水性油墨，都不同程度的存在迁移现象，油墨迁移指的是油墨在基材上干燥固化成墨层或墨膜之后，由于摩擦、附着力不佳等原因，通过接触或剐蹭而转移到其他地方，从而造成污染。油墨迁移常见的类型有接触迁移：即油墨从印刷面迁移到另外一层的非印刷面从而与产品接触，发生迁移；扩散迁移：即油墨从印刷面渗透到非印刷面从而与产品接触发生迁移；蒸发迁移：即油墨中的部分物质挥发产生迁移。
4.目前，水性油墨的使用越来越广泛，如何降低水性油墨的迁移概率是目前需要解决的问题。


技术实现要素：

5.为了提高油墨在基材表面的附着牢固度，降低油墨发生迁移的可能性，本技术提供一种低迁移环保油墨及其制备方法。
6.第一方面，本技术提供一种低迁移环保油墨，采用如下的技术方案：一种低迁移环保油墨，包括如下原料组分：水性丙烯酸树脂100-120重量份，颜料25-30重量份，消泡剂3-5重量份，流平剂3-5重量份，增稠剂1-3重量份，硅溶胶15-20重量份，硅酸钙晶须5-8重量份，沸石粉8-10重量份。
7.通过采用上述技术方案，选用水性丙烯酸树脂作为基础原料制备油墨，可使油墨获得较优的附着力、耐磨损性和耐候性；颜料主要赋予油墨特定色彩，使得油墨能够遮盖被印刷底层，同时在一定程度上还可以提高墨层的机械强度和防腐性能；消泡剂可抑制油墨中气泡的产生，使油墨在基材表面能够形成平整连续的墨层；流平剂可改善油墨的流动性，有助于油墨在干燥过程中形成平整、光滑、均匀的涂膜；增稠剂可改善油墨的粘度，提高油墨附着性和覆盖性。
8.油墨在干燥过程中，硅溶胶随着水分流失，胶体粒子会牢固的附着在基材表面，从而可以提高油墨的附着牢固度；在水分流失过程中，硅溶胶会成膜，但是在成膜过程中体积收缩率较大，因此硅溶胶虽然可以增加油墨的附着牢固度但在一定程度上也会带来涂膜不平整、后期使用时易发生龟裂的风险。为此，本技术人发现，将硅酸钙晶须和沸石粉以一定比例加入之后，可以弥补硅溶胶成膜时体积发生收缩所带来的缺陷。分析认为，硅酸钙晶须含有硅羟基，可与硅溶胶中的羟基形成氢键，硅酸钙晶须在体系中形成网状结构可有效连接硅溶胶，从而降低硅溶胶在成膜时发生较大的体积收缩，同时，沸石粉填充在网状结构中可起到骨架支撑作用，从而进一步减小硅溶胶成膜时的体积收缩。利用硅溶胶、硅酸钙晶须和沸石粉的复配，有效提高了油墨在基材表面的附着牢固度，降低油墨发生迁移的可能性。
9.在一个具体的可实施方案中,所述硅溶胶、硅酸钙晶须和沸石粉的质量比为1：(0.4-0.5)：(0.6-0.7)。
10.通过采用上述技术方案，将硅溶胶、硅酸钙晶须和沸石粉以特定比例进行复配，制得的油墨具有较佳的附着牢固度。这可能是因为当硅溶胶比例增加时，成膜时发生的体积收缩会相对增大，从而影响墨层在基材表面的附着牢固度，而当硅溶胶比例减小时，硅溶胶和硅酸钙晶须之间的连接性相对减弱，从而会影响体系网状结构的稳定性，影响了各原料组分在体系中的稳定存在。而以适当比例复配后，硅溶胶在成膜时也会发生一定的体积收缩，但硅酸钙晶须和沸石粉相对会补偿体积收缩带来的不利影响，另外，适度的体积收缩也有助于增加体系中各原料组分之间的连接紧密性，整体上可表现为油墨在基材表面具有优良的附着性。
11.在一个具体的可实施方案中,所述硅酸钙晶须的目数为1250-2500目，所述沸石粉的粒径为30-50nm。
12.通过采用上述技术方案，有助于沸石粉填充在硅酸钙晶须形成的网状结构中，同时特定目数的硅酸钙晶须也能够更好的与硅溶胶中的胶体粒子接触并形成氢键。
13.在一个具体的可实施方案中,所述沸石粉经过预处理，处理步骤为：将聚乙烯醇水溶液溶液和硅烷偶联剂水溶液混合制成混合液，然后将沸石粉投入到混合液中，于60-80℃下反应1-2h，过滤后干燥，得处理后的沸石粉。
14.通过采用上述技术方案，聚乙烯醇可增加油墨的粘性，同时聚乙烯醇具有成模性，有助于油墨在基材表面成膜，利用硅烷偶联剂将聚乙烯醇接枝到沸石粉表面后，聚乙烯醇含有的羟基可与硅溶胶、硅酸钙晶须中跟的羟基形成稳定的氢键，从而提高了沸石粉在体系中的稳定性，使得沸石粉能够稳定发挥增强墨层稳定性的作用。
15.在一个具体的可实施方案中,所述聚乙烯醇水溶液制备方法为：将聚乙烯醇和水以质量比为(10-12)：100混合，室温下持续搅拌25-30min，然后升温至90-95℃，保温2-3h，冷却后得聚乙烯醇水溶液。
16.通过采用上述技术方案，使得聚乙烯醇能够充分溶解在水中，有助于硅烷偶联剂将聚乙烯醇接枝到沸石粉上。
17.在一个具体的可实施方案中,所述流平剂为有机硅流平剂。
18.在一个具体的可实施方案中,所述增稠剂为羟甲基纤维素或羟乙基纤维素。
19.通过采用上述技术方案，可改善油墨的流动度，使得油墨在基材表面形成平整光滑、均匀的墨层。
20.第二方面，本技术提供一种低迁移环保油墨的制备方法，采用如下的技术方案：一种低迁移环保油墨的制备方法，包括如下步骤：准确称取各组分，将水性丙烯酸树脂、颜料、消泡剂、流平剂、增稠剂和硅溶胶混匀，然后加入硅酸钙晶须和沸石粉，混匀后得低迁移环保油墨。
21.综上所述，本技术具有以下有益效果：1、本技术利用硅溶胶提高油墨对基材的附着力，同时借助硅酸钙晶须和沸石粉使墨层更加平整均匀，且墨层稳定性得到有效提升，降低了油墨发生迁移的可能性。
22.2、本技术利用聚乙烯醇和硅烷偶联剂对沸石粉进行处理，使得沸石粉在体系中能够稳定存在，从而有效提高了墨层在基材表面的附着牢固度，降低油墨发生迁移的可能性。
具体实施方式
23.以下结合实施例对本技术作进一步详细说明。
24.本技术中水性丙烯酸树脂购买自山东开普勒生物科技，型号为kpl-63666；流平剂为聚二甲基硅氧烷；消泡剂购买自烟台恒鑫化工，型号为thix-318；增稠剂为羟丙基纤维素；硅溶胶购买自济南梓晨化工，型号为zc06；硅烷偶联剂购自湖北汉达飞生物科技，型号为jh-v171；其他原料均可通过市售获得。
25.制备例制备例1将聚乙烯醇和水以质量比为10：100混合，室温下持续搅拌25min，然后升温至90℃并保温2h，冷却后，得聚乙烯醇水溶液；将聚乙烯醇水溶液和质量浓度为3％的硅烷偶联剂水溶液按照质量比为1：1混合制成混合液，然后将沸石粉投入到混合液中，沸石粉和混合液的质量比为1：2，于60℃下反应1h，然后过滤干燥，得沸石粉。
26.制备例2将聚乙烯醇和水以质量比为12：100混合，室温下持续搅拌30min，然后升温至95℃并保温3h，冷却后，得聚乙烯醇水溶液；将聚乙烯醇水溶液和质量浓度为3％的硅烷偶联剂水溶液按照质量比为1：1混合制成混合液，然后将沸石粉投入到混合液中，沸石粉和混合液的质量比为1：2，于60℃下反应1h，然后过滤干燥，得沸石粉。实施例
27.实施例1一种低迁移环保油墨，制备原料包括：水性丙烯酸树脂1000g、颜料250g、消泡剂30g、流平剂30g、增稠剂10g、硅溶胶150g、硅酸钙晶须50g和沸石粉80g。其中，硅酸钙晶须的目数为1250目，沸石粉的平均粒径为30-50nm。
28.制备时，按照以上配比，将水性丙烯酸树脂、颜料、消泡剂、流平剂、增稠剂和硅溶胶混匀，然后加入硅酸钙晶须和沸石粉，混匀后得低迁移环保油墨。
29.实施例2一种低迁移环保油墨，制备原料包括：水性丙烯酸树脂1100g、颜料270g、消泡剂40g、流平剂40g、增稠剂20g、硅溶胶170g、硅酸钙晶须70g和沸石粉90g。其中，硅酸钙晶须的目数为1250目，沸石粉的平均粒径为30-50nm。
30.制备时，按照以上配比，将水性丙烯酸树脂、颜料、消泡剂、流平剂、增稠剂和硅溶胶混匀，然后加入硅酸钙晶须和沸石粉，混匀后得低迁移环保油墨。
31.实施例3一种低迁移环保油墨，制备原料包括：水性丙烯酸树脂1200g、颜料300g、消泡剂50g、流平剂50g、增稠剂30g、硅溶胶200g、硅酸钙晶须80g和沸石粉100g。其中，硅酸钙晶须的目数为1250目，沸石粉的平均粒径为30-50nm。
32.制备时，按照以上配比，将水性丙烯酸树脂、颜料、消泡剂、流平剂、增稠剂和硅溶胶混匀，然后加入硅酸钙晶须和沸石粉，混匀后得低迁移环保油墨。
33.实施例4一种低迁移环保油墨，制备原料包括：水性丙烯酸树脂1000g、颜料250g、消泡剂30g、流平剂30g、增稠剂10g、硅溶胶150g、硅酸钙晶须60g和沸石粉90g。其中，硅酸钙晶须的
目数为1250目，沸石粉的平均粒径为30-50nm。
34.制备时，按照以上配比，将水性丙烯酸树脂、颜料、消泡剂、流平剂、增稠剂和硅溶胶混匀，然后加入硅酸钙晶须和沸石粉，混匀后得低迁移环保油墨。
35.实施例5一种低迁移环保油墨，制备原料包括：水性丙烯酸树脂1000g、颜料250g、消泡剂30g、流平剂30g、增稠剂10g、硅溶胶150g、硅酸钙晶须75g和沸石粉105g。其中，硅酸钙晶须的目数为1250目，沸石粉的平均粒径为30-50nm。
36.制备时，按照以上配比，将水性丙烯酸树脂、颜料、消泡剂、流平剂、增稠剂和硅溶胶混匀，然后加入硅酸钙晶须和沸石粉，混匀后得低迁移环保油墨。
37.实施例6一种低迁移环保油墨，制备原料包括：水性丙烯酸树脂1000g、颜料250g、消泡剂30g、流平剂30g、增稠剂10g、硅溶胶150g、硅酸钙晶须80g和沸石粉120g。其中，硅酸钙晶须的目数为1250目，沸石粉的平均粒径为30-50nm。
38.制备时，按照以上配比，将水性丙烯酸树脂、颜料、消泡剂、流平剂、增稠剂和硅溶胶混匀，然后加入硅酸钙晶须和沸石粉，混匀后得低迁移环保油墨。
39.实施例7本实施例与实施例1的区别仅在于，硅酸钙晶须的目数为2500目。
40.实施例8本实施例与实施例1的区别仅在于，硅酸钙晶须的目数为3000目。
41.实施例9本实施例与实施例1的区别仅在于，沸石粉选用制备例1制得的沸石粉。
42.实施例10本实施例与实施例1的区别仅在于，沸石粉选用制备例2制得的沸石粉。
43.对比例对比例1一种低迁移环保油墨，制备原料包括：水性丙烯酸树脂1000g、颜料250g、消泡剂30g、流平剂30g、增稠剂10g、硅溶胶230g和硅酸钙晶须50g。其中，硅酸钙晶须的目数为1250目。
44.制备时，按照以上配比，将水性丙烯酸树脂、颜料、消泡剂、流平剂、增稠剂和硅溶胶混匀，然后加入硅酸钙晶须，混匀后得低迁移环保油墨。
45.对比例2一种低迁移环保油墨，制备原料包括：水性丙烯酸树脂1000g、颜料250g、消泡剂30g、流平剂30g、增稠剂10g、硅酸钙晶须200g和沸石粉80g。其中，硅酸钙晶须的目数为1250目，沸石粉的平均粒径为30-50nm。
46.制备时，按照以上配比，将水性丙烯酸树脂、颜料、消泡剂、流平剂和增稠剂混匀，然后加入硅酸钙晶须和沸石粉，混匀后得低迁移环保油墨。
47.对比例3一种低迁移环保油墨，制备原料包括：水性丙烯酸树脂1000g、颜料250g、消泡剂30g、流平剂30g、增稠剂10g、硅溶胶200g和沸石粉80g。其中，沸石粉的平均粒径为30-50nm。
48.制备时，按照以上配比，将水性丙烯酸树脂、颜料、消泡剂、流平剂、增稠剂和硅溶胶混匀，然后加入沸石粉，混匀后得低迁移环保油墨。
49.性能检测附着牢固度：参照gb/t 13217.7-2009《液体油墨附着牢固度检验方法》，将油墨分别印承在pp、pvc薄膜上进行检测。
50.剥离力：参照gb/t 26394-2011《水性薄膜凹印复合油墨》，将油墨分别印承在pp薄膜上进行检测。
51.耐迁移测试：将涂覆有油墨的pvc薄膜裁切成10cmc*10cm的样片，叠放于同等大小的纯白色pvc薄膜上，使墨层与白膜相贴合，然后将二者置于平整的玻璃板上，上面再盖一层玻璃板并用重500g的砝码压在玻璃板上，然后于70℃烘箱中加热保温24h。结束后，分开涂覆膜和白膜，将白膜参照欧洲标准en20105-a03的方法对白膜上的油墨沾污程度进行评估。评估等级为：5级表示白膜白度无明显变化，表明油墨无迁移；4级表示白膜白度略有下降，表明油墨略有迁移；3级表示白膜白度明显下降，表明油墨迁移明显；2级表示白膜白度下降较严重，表明油墨迁移较严重；1级表示白膜白度严重下降，表面油墨迁移非常严重。
52.表1性能检测结果表1性能检测结果参照表1，与对比例1、对比例2和对比例3相比，实施例1至实施例3中的油墨表现出更优的附着牢固度和较强的耐剥离性能，表明了本技术将硅溶胶、硅酸钙晶须和沸石粉三者进行复配加入到油墨体系中后，硅溶胶可提高油墨对基材的附着性，同时硅酸钙晶须填
充在体系中可形成网状结构，硅酸钙晶须和硅溶胶之间可形成氢键，因此，硅溶胶的成膜性和硅酸钙晶须形成的网状结构具有紧密连接体系中各组分的目的，提高了墨层的稳定性。另外，沸石粉填充在硅酸钙晶须的网状结构中可弥补油墨在固化过程中发生的体积收缩，使得形成的墨层平整、光滑、均匀。因此，硅溶胶、硅酸钙晶须和沸石粉三者的复配可有效提高油墨在基材表面的附着牢固度，降低了基材在后续使用过程中墨层发生迁移的可能性。
53.结合实施例1、实施例4、实施例5和实施例6，硅溶胶、硅酸钙晶须和沸石粉三者以特定的比例进行复配可更好的发挥提高油墨附着牢固度的作用，这可能是因为当硅溶胶比例增加时，成膜时发生的体积收缩会相对增大，从而影响墨层在基材表面的附着牢固度，而当硅溶胶比例减小时，硅溶胶和硅酸钙晶须之间的连接性相对减弱，从而会影响体系网状结构的稳定性，影响了各原料组分在体系中的稳定存在。而以适当比例复配后，硅溶胶在成膜时也会发生一定的体积收缩，但硅酸钙晶须和沸石粉相对会补偿体积收缩带来的不利影响，另外，适度的体积收缩也有助于增加体系中各原料组分之间的连接紧密性，整体上可表现为油墨在基材表面具有优良的附着性。
54.结合实施例1、实施例7和实施例8，选择特定规格的硅酸钙晶须和沸石粉，可有助于硅酸钙晶须在体系中形成网状结构，且易与硅溶胶之间形成稳定的氢键，同时沸石粉也可以更好的填充在体系中，起到增强墨层稳定性的作用。
55.结合实施例1、实施例9和实施例10，本技术利用聚乙烯醇和硅烷偶联剂对沸石粉处理后，油墨的附着牢固度和耐剥离性能得到有效提升，分析认为，一方面，聚乙烯醇可增加油墨对基材的粘结性，另一方面，聚乙烯醇可以和硅酸钙晶须、硅溶胶形成氢键，从而增加了体系的稳定性，使得墨层在基材表面能够稳定存在，进而可以降低油墨的迁移可能性。
56.本具体实施例仅仅是对本技术的解释，其并不是对本技术的限制，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，但只要在本技术的权利要求范围内都受到专利法的保护。

技术特征：
1.一种低迁移环保油墨，其特征在于，包括如下原料组分：水性丙烯酸树脂100-120重量份，颜料25-30重量份，消泡剂3-5重量份，流平剂3-5重量份，增稠剂1-3重量份，硅溶胶15-20重量份，硅酸钙晶须5-8重量份，沸石粉8-12重量份。2.根据权利要求1所述的一种低迁移环保油墨，其特征在于：所述硅溶胶、硅酸钙晶须和沸石粉的质量比为1：（0.4-0.5）：（0.6-0.7）。3.根据权利要求1所述的一种低迁移环保油墨，其特征在于：所述硅酸钙晶须的目数为1250-2500目，所述沸石粉的粒径为30-50nm。4.根据权利要求1所述的一种低迁移环保油墨，其特征在于：所述沸石粉经过预处理，处理步骤为：将聚乙烯醇水溶液溶液和硅烷偶联剂水溶液混合制成混合液，然后将沸石粉投入到混合液中，于60-80℃下反应1-2h，过滤后干燥，得处理后的沸石粉。5.根据权利要求4所述的一种低迁移环保油墨，其特征在于：所述聚乙烯醇水溶液制备方法为：将聚乙烯醇和水以质量比为（10-12）：100混合，室温下持续搅拌25-30min，然后升温至90-95℃，保温2-3h，冷却后得聚乙烯醇水溶液。6.根据权利要求1所述的一种低迁移环保油墨，其特征在于：所述流平剂为有机硅流平剂。7.根据权利要求1所述的一种低迁移环保油墨，其特征在于：所述增稠剂为羟甲基纤维素或羟乙基纤维素。8.权利要求1-7任一项所述的一种低迁移环保油墨的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：准确称取各组分，将水性丙烯酸树脂、颜料、消泡剂、流平剂、增稠剂和硅溶胶混匀，然后加入硅酸钙晶须和沸石粉，混匀后得低迁移环保油墨。

技术总结
本申请涉及油墨领域，具体公开了一种低迁移环保油墨及其制备方法。低迁移环保油墨包括如下原料组分：水性丙烯酸树脂100-120重量份，颜料25-30重量份，消泡剂3-5重量份，流平剂3-5重量份，增稠剂1-3重量份，硅溶胶15-20重量份，硅酸钙晶须5-8重量份，沸石粉8-12重量份；其制备方法为：准确称取各组分，将水性丙烯酸树脂、颜料、消泡剂、流平剂、增稠剂和硅溶胶混匀，然后加入硅酸钙晶须和沸石粉，混匀后得低迁移环保油墨。本申请中的油墨具有较高的附着牢固度和较低的迁移性，能够在基材表面稳定附着。能够在基材表面稳定附着。


技术研发人员：徐晓花 吕伟 张东明
受保护的技术使用者：江苏博来特新材料有限公司
技术研发日：2023.07.25
技术公布日：2023/10/15