一种水性金墨及其制备方法与流程

本发明属于丝网印刷领域，涉及水性金墨，尤其是一种水性金墨及其制备方法。

背景技术：

随着经济发展和人们生活水平的提高，人们不仅对产品质量提出了更高的要求，其产品包装物的质量也被更多的人所注意。近年来，世界各国对赋予印刷产品特异效果的各种功能颜料非常重视，其中金墨因为具有独特的金属光泽而备受瞩目。金墨给人以富丽堂皇的高雅感觉，其印刷效果类似于印刷工艺中的烫金效果，这些性能恰恰符合人们对高档次包装的要求。因此从未来发展趋势上看，金墨在包装印刷领域的应用将会越来越广泛。

普通的溶剂型油墨中一般含有芳香烃溶剂(甲苯、二甲苯)，在一些非芳香烃溶剂型油墨中，也是以醇、酯、醚、酮等为溶剂。这些挥发性有机溶剂的存在不但会影响空气质量还会危害人的健康，目前“绿色印刷”成为新的发展趋势，水性油墨也成为如今的研究热点。其中水性金墨不含有机溶剂，安全环保、无毒无害；其高光泽、极具金属感的印刷效果不仅可以媲美甚至可以代替传统的烫金工艺，因此有关水性金墨的研究将会成为新的研究热点。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种丝网印刷用的水性金墨。通过对普通水性油墨和水性金墨的对比性研究，制备出干燥速度快、印刷效果好的丝网水性金墨，同时提供一种制备该水性金墨的方法。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：

一种水性金墨，其组分及质量百分含量为：

金粉14％-20％，

树脂35％-45％，

分散剂1％-2.5％，

消泡剂0.3％-0.5％，

表面活性剂0.2％-0.3％，

调节剂0.2％-0.3％，

流平剂1.0％-2.5％，

成膜剂2％-3％，

无水乙醇3％-5％，

去离子水30％-35％。

而且，所述树脂为硅烷偶联剂/羧基化纳米纤维素改性无皂丙烯酸酯乳液，制备方法如下：

(1)预乳化：将丙烯酸、丙烯酸丁酯、苯乙烯按照1～2：15～19：15～19的质量比混合，取出一半单体，加入占乳液总量60～70％去离子水、1～2％乳化剂、3～4％硅烷偶联剂(kh570)、1～1.5％羧基化纳米纤维素，在常温、转速为8000～10000r/min条件下进行预乳化，时间为25～35min；

(2)初步反应：水浴锅加热至80～90℃，将乳化后的液体放入水浴锅恒温加热搅拌，放入水浴锅的同时立即加入占乳液总量0.25～0.5％过硫酸铵溶液、0.3～1％碳酸氢钠溶液，当反应液体出现蓝相时，通过蠕动泵滴加剩余未乳化的单体与占乳液总量0.25～0.5％过硫酸铵溶液，30～40min滴定完毕；

(3)反应保温：提高搅拌桨转速继续搅拌2.5～3h停止得到硅烷偶联剂/羧基化纳米纤维素改性无皂丙烯酸酯乳液。而且，所述金粉为苯骈三唑处理后的金粉。

而且，所述分散剂为efka4400、efka4500、kyc913、kyc760、byk190、byk193的一种或两种以上的组合物。

而且，所述流平剂为聚醚改性有机硅、含氟丙烯酸共聚物。

而且，所述成膜剂为纳米纤维素。

而且，所述表面活性剂为聚醚改性硅氧烷。

而且，所述调节剂为amp-95(2-氨基-2甲基-1-丙醇)。

而且，所述消泡剂为sxp-110高碳醇脂肪酸脂消泡剂。

一种水性金墨的制备方法，步骤如下：

(1)预研磨

将去离子水、分散剂、树脂混合加入立式磨砂机中的研磨杯中，进行初步接触分散；5～10min之后，加入金粉；10～15min之后，加入镐珠；20～25min之后，加入消泡剂、表面活性剂、调节剂，预研磨转速800～1000r/min；

(2)研磨

控制转速为3000～5000r/min先研磨3～4h之后，再加入无水乙醇、流平剂、成膜剂，继续研磨0.5～1h，即可制得水性金墨；

(3)过滤装瓶

用200～300目聚酯网进行过滤，装瓶。

本发明的优点和积极效果是：

1、本发明所制备的金墨不含芳香烃(甲苯、二甲苯)、醇、酯、醚、酮等溶剂，无vocs的排放，环保无害，符合当今印刷行业所提出的绿色印刷、环保印刷的理念。

2、本发明所制得金墨具备环保无毒、干燥速度快、附着牢度高等特点，具备一定的烫金效果，在一定程度上可以取代烫金工艺。

附图说明

图1为本发明方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

实施例1

在此实施例中，我们采取表1中的配方进行实验研究：

表1油墨配方

(1)配料

通过天平准确量取各种原料，其中分散剂选择byk190、byk193进行复配，质量比为1:1。除上述油墨配料之外，仍有一种辅助研磨的物质：镐珠(直径比0.5mm：1mm＝2:1)，镐珠质量为配料总质量的75％。

注意：称量无水乙醇的时候要迅速，尽量减少无水乙醇的挥发。

(2)预分散

预分散的目的是为了让金粉和丙烯酸乳液、byk分散剂预先良好均匀地接触，转速是1000r/min，时间30min。研磨过程中用塑料薄膜进行封口处理，防止内置物的挥发以及外界物质的影响。

第一步：加入称量好的去离子水、byk分散剂、丙烯酸乳液混合加入立式研磨机中，连接进水管与出水管，接入冷却系统，进行初步地接触分散；

第二步：第一步5min之后，加入金粉，边研磨边加入。加入过程中转速暂时降低至600r/min，用玻璃棒缓慢将金粉转移到研磨杯中。一来防止金粉粉末飞散，二来可以防止金粉粉末的沉降。

第三步：第二步5min之后，加入研磨镐珠，改善研磨效果(缓慢加入，防止沉降)；

第四步：第三步10min之后，加入高碳醇脂肪酸脂消泡剂、聚醚改性硅氧烷、2-氨基-2甲基-1-丙醇，改善油墨性能，10min之后开始正式研磨分散。

(3)研磨

研磨是制备金墨的主要步骤，时间为4h，研磨转速为4000r/min。研磨过程中要用塑料薄膜进行封口处理，防止内置物的挥发以及外界物质的影响。

在预分散配料加入结束后10min，调节转速，开始研磨。初始时研磨杯中的金墨液面会渐渐升高，这是由于转速所引起的。研磨3.5h之后，加入无水乙醇、聚醚改性有机硅、含氟丙烯酸共聚物、纳米纤维素共3类助剂，继续研磨0.5h之后，即可制得丝网用水性金墨。

(4)ph调节

通过ph测量仪来测量油墨的酸碱值，此实施例中金墨ph＝9.02。

(5)过滤装瓶

通过200目聚酯网进行过滤，将油墨倒入过滤网中，完成过滤并进行装瓶作业(使用规定的黑色油墨瓶)。

(6)性能检测

在油墨制备3h后，若主观上油墨状态仍旧良好，则进行性能检测(此实施例金墨状态良好)。主要检测性能有粘度、粒径、干燥性、附着牢度、光泽度。

①粘度

油墨的粘度不仅会影响油墨的流动性、渗透性，也会在印刷作业中影响油墨的转移，它是油墨至关重要的性能之一。此实例通过cap2000+锥板粘度计进行金墨粘度的测量(具体操作可参考仪器使用说明书)，测得金墨在不同转速(60r/min、200r/min)下的粘度，具体检测数据见表2。

②粒径

金墨粒径大小会影响网版的选择与制作。此实例通过malvernmastersizer3000e系列激光粒度仪测量其粒径大小和分布，以此来表征油墨的分散性能，具体检测数据见表2。

③干燥性

油墨干燥指油墨从流体状态转化为固体状态的变化过程，干燥过快，油墨会在印版表面结皮、糊版，使印刷品出现油墨堆积、光泽不良的现象；干燥过慢，印刷品背面可能发生粘脏、转移现象，不利于下一道工序的进行，具体检测数据见表2。

初干性测量：按照国家标准gb/t13217.5-2008进行测量。

彻干性测量：打开鼓风干燥箱，将温度调到65℃；用计量棒和刮板在210mm×150mm大小的铜版纸上刮出均匀厚度的实地；刮完后立即放入鼓风干燥箱中进行烘干并计时，待墨层干燥后则结束计时。

④附着牢度

根据国标gb/t13217.7-2009对金墨样品进行附着牢度测试，具体检测数据见表2。

⑤光泽度

通过novo-gloss^tm光泽度仪测量样品光泽度，测量角度60°，具体检测数据见表2。

表2油墨性能检测数据

实施例2

在此实施例中，我们采取表3中的配方进行实验研究：

表3油墨配方

(1)配料

对天平进行水平调节，保证原材料的准确称量。其中分散剂选择kyc913、byk193进行复配，质量比为1:1。除上述油墨配料之外，用于研磨的镐珠(直径比0.5mm：1mm＝2:1)质量为配料总质量的75％。

(2)预分散

预分散的目的是为了让金粉和丙烯酸乳液、byk193、kyc913预先良好均匀地接触，转速是1000r/min，时间30min。研磨过程中用塑料薄膜进行封口处理，防止内置物的挥发以及外界物质的影响。

第一步：加入称量好的去离子水、丙烯酸乳液、byk193、kyc913混合加入立式研磨机中，接入冷却系统，进行初步地接触分散；

第二步：第一步5min之后，加入金粉，边研磨边加入。加入过程中转速暂时降低至600r/min，用玻璃棒慢慢将金粉转移到研磨杯中。一来防止金粉粉末飞散，二来可以防止金粉粉末的沉降。

第三步：第二步5min之后，加入研磨镐珠，改善研磨效果(缓慢加入，防止沉降)；

第四步：第三步10min之后，加入高碳醇脂肪酸脂消泡剂、聚醚改性硅氧烷、2-氨基-2甲基-1-丙醇等3种助剂，改善油墨性能，10min之后开始正式研磨分散。

(3)研磨

研磨是制备金墨的主要步骤，时间为4h，研磨转速为4000r/min。研磨过程中要用塑料薄膜进行封口处理，防止内置物的挥发以及外界物质的影响。

在预分散配料加入结束后10min，调节转速，开始研磨。初始时研磨杯中的金墨液面会渐渐升高，这是由于转速所引起的。研磨3.5h之后，加入无水乙醇、聚醚改性有机硅、纳米纤维素共3种助剂，继续研磨0.5h之后，即可制得丝网用水性金墨。

(4)过滤装瓶

通过200目聚酯网进行过滤，将油墨倒入过滤网中，完成过滤并进行装瓶作业(使用规定的黑色油墨瓶)。

(5)ph调节

通过ph测量仪来测量油墨的酸碱值，此实施例中金墨ph＝8.99。

(6)性能检测

在油墨制备3h后，若主观上油墨状态仍旧良好，则进行性能检测(此实例金墨状态良好)。主要检测性能有粘度、粒径、干燥性、附着牢度、光泽度。

①粘度

油墨的粘度不仅仅会影响油墨的流动性、渗透性，也会在印刷作业中影响油墨的转移，它是油墨至关重要的性能之一。此实例通过cap2000+锥板粘度计进行金墨粘度的测量(具体操作可参考仪器使用说明书)，测得金墨在不同转速(60r/min、200r/min)下的粘度，具体检测数据见表4。

②粒径

金墨粒径大小会影响网版的选择与制作。此实例通过malvernmastersizer3000e系列激光粒度仪测量其粒径大小和分布，以此来表征油墨的分散性能，具体检测数据见表4。

③干燥性

油墨干燥指油墨从流体状态转化为固体状态的变化过程，干燥过快，油墨会在印版表面结皮、糊版，使印刷品出现油墨堆积、光泽不良的现象；干燥过慢，印刷品背面可能发生粘脏、转移现象，不利于下一道工序的进行，具体检测数据见表4。

初干性测量：按照国家标准gb/t13217.5-2008进行测量。

彻干性测量：打开鼓风干燥箱，将温度调到65℃；用计量棒和刮板在210mm×150mm大小的铜版纸上刮出均匀厚度的实地；刮完后立即放入鼓风干燥箱中进行烘干并计时，待墨层干燥后则结束计时。

④附着牢度

根据国标gb/t13217.7-2009对金墨样品进行附着牢度测试，具体检测数据见表4。

⑤光泽度

通过novo-gloss^tm光泽度仪测量样品光泽度，测量角度60°，具体检测数据见表4。

表4油墨性能检测数据

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。