一種水性防偽油墨及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及油墨技術(shù)領(lǐng)域，特別是指一種水性防偽油墨及其制備方法。
背景技術(shù)
隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，現(xiàn)代社會中日用品、食品和藥品的需求量變得越來越大，包裝技術(shù)的要求也隨之變得越來越高，防偽技術(shù)作為使用在包裝上的一項重要指標(biāo)，可以直觀的反映各類品牌的真假性，因此在包裝技術(shù)中運用的十分廣泛，水性防偽油墨作為包裝防偽技術(shù)中的一種，也在不斷的向前發(fā)展。
現(xiàn)有的油墨防偽技術(shù)包括磁性水性防偽油墨和紫外熒光油墨防偽，其中磁性水性防偽油墨技術(shù)的制作過程需要通過加密、編碼、絲網(wǎng)印刷、感光和模切等工序，制作流程較為復(fù)雜，周期較長；而紫外熒光油墨防偽標(biāo)識在辨別真?zhèn)螘r需要使用到紫外線熒光燈進(jìn)行照射，在戶外進(jìn)行辨別時還要隨身攜帶紫外線熒光設(shè)備，較為不便。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的是提出一種水性防偽油墨，旨在解決現(xiàn)有水性防偽油墨技術(shù)中制作流程復(fù)雜和檢驗方式。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出一種水性防偽油墨，按質(zhì)量百分比包括以下原料：水性無樹脂色漿20～40％，改性大豆蛋白樹脂液40～60％，丙二醇5～8％，異丙醇5～12％，潤濕劑0.5～1％，消泡劑0.2～0.5％。
優(yōu)選地，所述改性大豆蛋白樹脂液按質(zhì)量百分比包括以下原料：水解大豆蛋白30～39％，一乙醇胺0.2～0.5％，消泡劑0.1～0.3％，水60～70％。
優(yōu)選地，所述水性無樹脂色漿按質(zhì)量百分比包括以下原料：顏料粉32～47％，非離子型分散劑5～8％，消泡劑0.1～0.3％，去離子水45～60％。
優(yōu)選地，所述顏料粉的顏色為青色、品色、黃色和黑色中的至少一種。
優(yōu)選地，所述潤濕劑為非離子型動態(tài)表面潤濕劑。
優(yōu)選地，所述消泡劑為有機硅類消泡劑。
優(yōu)選地，本發(fā)明還提出一種水性防偽油墨的制備工藝，具體包括以下步驟：
將水性無樹脂色漿、改性大豆蛋白樹脂液、丙二醇、異丙醇、潤濕劑和消泡劑依次投入分散缸中分散，然后在轉(zhuǎn)速800～1000r/min下分散1h，分散均勻后進(jìn)行過濾，得到所述水性防偽油墨。
優(yōu)選地，所述改性大豆蛋白樹脂液由以下步驟制備得到：
將水解大豆蛋白、水、一乙醇胺和消泡劑依次投入分散缸中，然后在轉(zhuǎn)速800-1000r/min分散2～3h，分散均勻后進(jìn)行過濾，得到所述改性大豆蛋白樹脂液。
優(yōu)選地，所述水性無樹脂色漿由以下步驟制備得到：
將顏料粉、非離子型分散劑和消泡劑充分研磨后加入去離子水溶液中，得到所述水性無樹脂色漿。
本發(fā)明的水性防偽油墨，利用了原料中的水解大豆蛋白分子量小、親水性強的特性，將水性防偽油墨印刷到包裝表層時，印刷圖案不會顯現(xiàn)出來；當(dāng)在印刷圖案上滴加水滴時，由于水解大豆蛋白和其它添加物共同作用組成了大量的微米級微孔，液體滲入至孔道內(nèi)部時，水性防偽油墨的表層光學(xué)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，印刷的圖案會從包裝上顯現(xiàn)出來，隨著水分的蒸發(fā)圖案逐漸變淺，水分蒸發(fā)完畢后圖案徹底消失，從而達(dá)到其防偽效果。
具體實施方式
下面將對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例，基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
另外，各個實施例之間的技術(shù)方案可以相互結(jié)合，但是必須是以本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)為基礎(chǔ)，當(dāng)技術(shù)方案的結(jié)合出現(xiàn)相互矛盾或無法實現(xiàn)時應(yīng)當(dāng)認(rèn)為這種技術(shù)方案的結(jié)合不存在，也不在本發(fā)明要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。
本發(fā)明提出一種水性防偽油墨，按質(zhì)量百分比包括以下原料：水性無樹脂色漿20～40％，改性大豆蛋白樹脂液40～60％，丙二醇5～8％，異丙醇5～12％，潤濕劑0.5～1％，消泡劑0.2～0.5％。
水性無樹脂色漿具有通用性好和兼容性較強的優(yōu)點，能適用于絕大多數(shù)印刷油墨體系，并且水性無樹脂色漿的濃度較高，用于生產(chǎn)時的性價比更優(yōu)，在生產(chǎn)加工過程中能高度適應(yīng)研磨工藝，制備出高濃度且細(xì)度小的水性防偽油墨。改性大豆蛋白樹脂液具有良好的復(fù)溶性，保證了水性防偽油墨在印刷至包裝表層時的穩(wěn)定性，也進(jìn)一步提高了水性防偽油墨在液體滲入時的穩(wěn)定性。丙二醇作為一類優(yōu)良的溶劑，可以分散水性防偽油墨中的水性無樹脂色漿和溶解助劑，提高適印性能，調(diào)節(jié)粘度及干燥速度，適應(yīng)印刷過程的要求。異丙醇具有較低的表面張力，還能產(chǎn)生電解質(zhì)，在印版的過程中會與印刷機械上的金屬產(chǎn)生反應(yīng)，生成無機鹽，使水膜附著在印版的空白部分，避免水性防偽油墨伸展，保證了防偽圖案的印刷完整，并且還能降低水性防偽油墨在印刷過程中的表面溫度。潤濕劑通過潤濕原料顆粒的表面，降低了原料顆粒之間以及原料顆粒與加工工具之間的摩擦作用，進(jìn)而提高物料顆粒的流動性，并提高了水性防偽油墨密度分布的均勻性。消泡劑能抑制泡沫產(chǎn)生，加快了生產(chǎn)過程，保證了水性防偽油墨的質(zhì)量。
本發(fā)明的水性防偽油墨中，各原料的用量要適中，可選地，采用水性無樹脂色漿20～40％，改性大豆蛋白樹脂液40～60％，丙二醇5～8％，異丙醇5～12％，潤濕劑0.5～1％，消泡劑0.2～0.5％。當(dāng)水性無樹脂色漿的用量少于20％時，則該水性防偽油墨的印刷質(zhì)量較差，不能充分的將防偽圖案印刷完整；若水性無樹脂色漿的用量多于40％，則部分水性無樹脂色漿不能得到很好的分散，流動性較差。改性大豆蛋白樹脂液的用量多于60％時，多余的改性大豆蛋白樹脂液發(fā)生聚集，達(dá)不到預(yù)期的防偽效果，當(dāng)用量低于40％時，不能形成微孔結(jié)構(gòu)，也達(dá)不到防偽效果。丙二醇的的用量要適中，保證了原料顆粒的分散度。異丙醇采用5％的用量才能發(fā)揮其促進(jìn)印刷的效果，當(dāng)用量多余8％時，則可能會出現(xiàn)產(chǎn)生附聚或絮凝現(xiàn)象。潤濕劑和消泡劑的用量也要適中，從而使得能保證水性防偽油墨的分散性和質(zhì)量穩(wěn)定性。異丙醇作為一種溶劑，可以充分的溶解所有助劑，使油墨的流動性更好，且水性無樹脂色漿也能均勻的分散，同時還可以降低水性防偽油墨的粘度。
改性大豆蛋白樹脂液按質(zhì)量百分比包括以下原料：水解大豆蛋白30～39％，一乙醇胺0.2～0.5％，消泡劑0.1～0.3％，水60～
70％。
水解大豆蛋白屬于可再生資源，來源廣泛且綠色環(huán)保；其分子量為3000～5000，具有粘度低和流動性好的特點，因此可以與其它的原料顆粒一起組成微孔；其分子式中含有大量的-COOH結(jié)構(gòu)，具有較強的親水性能，加快了水滴在孔道內(nèi)的滲入過程，使得水性防偽油墨的防偽性進(jìn)一步提高，并且水解大豆蛋白也有極佳的復(fù)溶性，保證了水性防偽油墨的印刷質(zhì)量。一乙醇胺主要用于防止水性防偽油墨在貯藏和運輸中發(fā)生聚結(jié)與霉變的現(xiàn)象，還可以降低水性防偽油墨的粘度，調(diào)節(jié)水性防偽油墨的pH值使其適應(yīng)不同的印刷情況。水的加入，用于原料顆粒的分散。
當(dāng)水解大豆蛋白的用量少于30％時，不能形成孔道，從而不能達(dá)到防偽效果，當(dāng)水解大豆蛋白的用量多于39％時，容易發(fā)生聚集的現(xiàn)象，影響水性防偽油墨的防偽性能。一乙醇胺和消泡劑的用量要適中，從而保證水性防偽油墨的質(zhì)量穩(wěn)定性。
可選地，水性無樹脂色漿按質(zhì)量百分比包括以下原料：顏料粉32～47％，非離子型分散劑5～8％，消泡劑0.1～0.3％，去離子水45～60％。
顏料粉的加入保證了印刷圖案呈色的穩(wěn)定性，當(dāng)加入量低于32％時，圖案在印刷時會出現(xiàn)印刷不全的現(xiàn)象，加入量高于47％
時，印刷圖案最終的效果會因為顏色粉聚集，色彩過重，從而導(dǎo)致印刷圖案的視覺效果欠佳。非離子型分散劑能提供良好的空間斥力，也能牢固的吸附在分散粒子的表面，防止在受到外力作用時吸附層從粒子的表面剝離影響整個體系的穩(wěn)定，從而可以增加水性防偽油墨的儲存穩(wěn)定性；并且非離子型分散劑可以提高水性無樹脂色漿體系的分散性，當(dāng)加入量低于40％時，體系中的粒子不能均勻的分散，產(chǎn)生聚集成團(tuán)的現(xiàn)象，導(dǎo)致印刷效果達(dá)不到預(yù)期；加入量高于45％時，會使得水性無樹脂色漿的粒子過于分散，不能很好的提供呈色的作用。消泡劑的選用也要適量，可以消除或者抑制水性無樹脂色漿中的泡沫形成，最終提高水性防偽油墨的印刷效果。采用去離子水則可以改善水性防偽油墨的使用效果。
可選地，顏料粉的顏色為青色、品色、黃色和黑色中的至少一種。使用青色、品色、黃色和黑色的不同劑量的搭配可以組合出包裝印刷所需的顏色。
可選地，潤濕劑為非離子型動態(tài)表面潤濕劑。在油墨中以分子的狀態(tài)存在，穩(wěn)定性較高，與其它的添加劑相容性好，在水溶液具有良好的溶解性，并且不易起泡，如凱門的E20或者E40。
可選地，消泡劑為有機硅類消泡劑。有機硅類消泡劑易于鋪展，消泡劑分子可以取代已經(jīng)存在的泡沫分子，形成強度較差的膜易于破裂，同時，在鋪展過程中帶走臨近表面層的部分溶液，使泡沫液膜變薄，降低了泡沫的穩(wěn)定性，使其更易于破壞，如BYK093或者Tego1488。
本發(fā)明還提出一種水性防偽油墨的制備工藝，具體包括以下步驟：
將水性無樹脂色漿、改性大豆蛋白樹脂液、丙二醇、異丙醇、潤濕劑和消泡劑依次投入分散缸中分散，然后在轉(zhuǎn)速800～1000r/min下分散1h，分散均勻后進(jìn)行過濾，得到所述水性防偽油墨。
具體地，水性無樹脂色漿、改性大豆蛋白樹脂液、丙二醇、異丙醇、潤濕劑和消泡劑依次投入分散缸中分散，該工藝簡單方便，生產(chǎn)周期較短，水性防偽油墨具有較好的防偽效果，并且適用于大多數(shù)的柔版印刷機，較于傳統(tǒng)的防偽方式更節(jié)能環(huán)保，操作更便捷。
本發(fā)明的改性大豆蛋白樹脂液由以下步驟制備得到：將水解大豆蛋白、水、一乙醇胺和消泡劑依次投入分散缸中，然后在轉(zhuǎn)速800-1000r/min分散2～3h，分散均勻后進(jìn)行過濾，得到所述改性大豆蛋白樹脂液。
具體地，將上述原料采用少量依次添加的方式，可以更好地使水解大豆蛋白、水、一乙醇胺和消泡劑分散，以有效地避免添加物質(zhì)發(fā)生沉降的現(xiàn)象，從而使得制備的改性大豆蛋白樹脂液具有較好的流平性，能夠滿足印刷工藝的需求。
本發(fā)明的水性無樹脂色漿由以下步驟制備得到：將顏料粉、非離子型分散劑和消泡劑充分研磨后加入到去離子水溶液中，得到所述水性無樹脂色漿。
具體地，將上述原料采用研磨的方式進(jìn)行分散后，再加入到溶液中，可以避免顏料粉出現(xiàn)聚集的現(xiàn)象，使得水性無樹脂色漿能發(fā)揮更好的作用，從而防偽油墨的效果能在包裝上得以良好的展現(xiàn)。
以下通過具體實施例對本發(fā)明的一種水性防偽油墨的制備工藝進(jìn)行詳細(xì)說明。
實施例1
按質(zhì)量百分比分別稱取60％的改性大豆蛋白樹脂液(30％的水解大豆蛋白、0.35％的一乙醇胺、0.15％有機硅消泡劑和69.5％的水)、25％的水性無樹脂色漿(47％的顏料粉、7.9％的非離子型分散劑、0.1％的有機硅消泡劑和45％的去離子水溶液)、5％的丙二醇、9％的異丙醇、0.75％非離子型動態(tài)表面潤濕劑和0.25％的有機硅消泡劑。
將水解大豆蛋白、水、一乙醇胺和消泡劑依次投入分散缸中，然后在轉(zhuǎn)速為800-1000r/min分散2～3h，分散均勻后進(jìn)行過濾，得到所述改性大豆蛋白樹脂液。
將顏料粉、非離子型分散劑和消泡劑充分研磨后加入去離子水溶液中，得到所述水性無樹脂色漿。
將水性無樹脂色漿、改性大豆蛋白樹脂液、丙二醇、異丙醇、潤濕劑和消泡劑依次投入分散缸中分散，然后在轉(zhuǎn)速800～1000r/min下分散1h，分散均勻后進(jìn)行過濾，得到成品水性防偽油墨。
實施例2
按質(zhì)量百分比分別稱取45％的改性大豆蛋白樹脂液(32.5％的水解大豆蛋白、0.2％的一乙醇胺、0.3％有機硅消泡劑和67％的水)、35％的水性無樹脂色漿(36.7％的顏料粉、8％的非離子型分散劑、0.3％的有機硅消泡劑和55％的去離子水溶液)、7.9％的丙二醇、11％的異丙醇、0.9％非離子型動態(tài)表面潤濕劑和0.2％的有機硅消泡劑。
將水解大豆蛋白、水、一乙醇胺和消泡劑依次投入分散缸中，然后在轉(zhuǎn)速為800-1000r/min分散2～3h，分散均勻后進(jìn)行過濾，得到所述改性大豆蛋白樹脂液。
將顏料粉、非離子型分散劑和消泡劑充分研磨后加入去離子水溶液中，得到所述水性無樹脂色漿。
將水性無樹脂色漿、改性大豆蛋白樹脂液、丙二醇、異丙醇、潤濕劑和消泡劑依次投入分散缸中分散，然后在轉(zhuǎn)速800～1000r/min下分散1h，分散均勻后進(jìn)行過濾，得到成品水性防偽油墨。
實施例3
按質(zhì)量百分比分別稱取50％的改性大豆蛋白樹脂液(39％的水解大豆蛋白、0.45％的一乙醇胺、0.25％有機硅消泡劑和60.3％的水)、32％的水性無樹脂色漿(40％的顏料粉、5％的非離子型分散劑、0.2％的有機硅消泡劑和54.8％的去離子水溶液)、6％的丙二醇、10.7％的異丙醇、1％非離子型動態(tài)表面潤濕劑和0.3％的有機硅消泡劑。
將水解大豆蛋白、水、一乙醇胺和消泡劑依次投入分散缸中，然后在轉(zhuǎn)速為800-1000r/min分散2～3h，分散均勻后進(jìn)行過濾，得到所述改性大豆蛋白樹脂液。
將顏料粉、非離子型分散劑和消泡劑充分研磨后加入去離子水溶液中，得到所述水性無樹脂色漿。
將水性無樹脂色漿、改性大豆蛋白樹脂液、丙二醇、異丙醇、潤濕劑和消泡劑依次投入分散缸中分散，然后在轉(zhuǎn)速800～1000r/min下分散1h，分散均勻后進(jìn)行過濾，得到成品水性防偽油墨。
實施例4
按質(zhì)量百分比分別稱取40％的改性大豆蛋白樹脂液(37.3％的水解大豆蛋白、0.5％的一乙醇胺、0.2％有機硅消泡劑和62％的水)、40％的水性無樹脂色漿(35％的顏料粉、6.75％的非離子型分散劑、0.25％的有機硅消泡劑和58％的去離子水溶液)、7％的丙二醇、12％的異丙醇、0.5％非離子型動態(tài)表面潤濕劑和0.5％的有機硅消泡劑。
將水解大豆蛋白、水、一乙醇胺和消泡劑依次投入分散缸中，然后在轉(zhuǎn)速為800-1000r/min分散2～3h，分散均勻后進(jìn)行過濾，得到所述改性大豆蛋白樹脂液。
將顏料粉、非離子型分散劑和消泡劑充分研磨后加入去離子水溶液中，得到所述水性無樹脂色漿。
將水性無樹脂色漿、改性大豆蛋白樹脂液、丙二醇、異丙醇、潤濕劑和消泡劑依次投入分散缸中分散，然后在轉(zhuǎn)速800～1000r/min下分散1h，分散均勻后進(jìn)行過濾，得到成品水性防偽油墨。
實施例5
按質(zhì)量百分比分別稱取59％的改性大豆蛋白樹脂液(34.5％的水解大豆蛋白、0.4％的一乙醇胺、0.1％有機硅消泡劑和65％的水)、20％的水性無樹脂色漿(32％的顏料粉、7.85％的非離子型分散劑、0.15％的有機硅消泡劑和60％的去離子水溶液)、8％的丙二醇、11.8％的異丙醇、0.8％非離子型動態(tài)表面潤濕劑和0.4％的有機硅消泡劑。
將水解大豆蛋白、水、一乙醇胺和消泡劑依次投入分散缸中，然后在轉(zhuǎn)速為800-1000r/min分散2～3h，分散均勻后進(jìn)行過濾，得到所述改性大豆蛋白樹脂液。
將顏料粉、非離子型分散劑和消泡劑充分研磨后加入去離子水溶液中，得到所述水性無樹脂色漿。
將水性無樹脂色漿、改性大豆蛋白樹脂液、丙二醇、異丙醇、潤濕劑和消泡劑依次投入分散缸中分散，然后在轉(zhuǎn)速800～1000r/min下分散1h，分散均勻后進(jìn)行過濾，得到成品水性防偽油墨。
對上述5個實施例的水性防偽油墨進(jìn)行黏度、光澤度、流動性和復(fù)溶性進(jìn)行測試，測試結(jié)果列于下表：
水性防偽油墨性能檢測結(jié)果
| 實施例 |
黏度/s |
光澤度/° |
流動度/mm |
pH值 |
| 1 |
15 |
40 |
35 |
8.8 |
| 2 |
18 |
38 |
38 |
9.0 |
| 3 |
12 |
42 |
49 |
8.5 |
| 4 |
16 |
41 |
42 |
8.7 |
| 5 |
20 |
38 |
37 |
9.0 |
黏度檢測方法：檢測溫度為25℃，將水性防偽油墨攪拌均勻，再將黏度杯浸入至油墨中，然后將黏度杯勻速提出，在黏度杯剛拉出油墨表面時按下秒表計時，觀察油墨的流出情況。當(dāng)油墨出現(xiàn)斷流點時將秒表按停，此時的時間值即代表水性防偽油墨的黏度。
光澤度檢測方法：采用光澤儀進(jìn)行檢測，將待測水性防偽油墨在刷黑底漆的木板上用毛刷刷涂出5mm的均勻漆膜，在(25±1)℃下進(jìn)行干燥。干燥完成后對待測水性防偽油墨的表面進(jìn)行測試，此時的測試值即為該水性防偽油墨的光澤度。
流動度測試方法：檢驗溫度為(25±1)℃，相對濕度為65％±5％。將水性防偽油墨試樣及流動度測定儀置于恒溫室內(nèi)保溫20min，用調(diào)墨刀取水性防偽油墨試樣2～3g，在玻璃板上調(diào)動15次，以往返為一次計數(shù)方式；用吸墨管吸取0.1mL的水性防偽油墨試樣，將管口及周圍的余墨刮去，使試樣與管口齊平，且吸墨管內(nèi)部不得含有氣泡；將吸墨管內(nèi)油墨擠出，用調(diào)墨刀把墨刮置于金屬固定盤內(nèi)的圓玻璃片中心，并將吸墨管芯的余墨刮掉，抹于玻璃片的中心，再壓上砝碼，開始記時(注意保持金屬固定盤的水平)，15min后移去砝碼，用透明度量尺測量油墨圓體的直徑即為具體的流動度測試結(jié)果。
pH值測試方法：將pH計浸入水性防偽油墨試樣中，再觀察pH計的測量值，即為水性防偽油墨的pH值。
本發(fā)明水性防偽油墨的防偽性檢測方法：測試濕度為70～80％，測試溫度為(25±1)℃，在柔版展色儀的銅版紙上鋪展若干水性防偽油墨條的色樣，然后將水性防偽油墨色樣放入烘箱中進(jìn)行干燥，將色樣完全烘干，干燥溫度為120℃，干燥時間為30min；待水性防偽油墨色樣冷卻后，使用滴管在其上端滴加水滴，滴加完畢后使用海綿將色樣表面的水滴抹去，觀察在此期間水性防偽油墨色樣的顏色變化，若抹去水滴則水性防偽油墨色樣的顏色消失，則說明水性防偽油墨達(dá)到預(yù)期的防偽效果。
