一種水性防偽油墨及其制備方法
技術領域
本發明涉及油墨技術領域，特別是指一種水性防偽油墨及其制備方法。
背景技術
隨著經濟的不斷發展，現代社會中日用品、食品和藥品的需求量變得越來越大，包裝技術的要求也隨之變得越來越高，防偽技術作為使用在包裝上的一項重要指標，可以直觀的反映各類品牌的真假性，因此在包裝技術中運用的十分廣泛，水性防偽油墨作為包裝防偽技術中的一種，也在不斷的向前發展。
現有的油墨防偽技術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的制作過程需要通過加密、編碼、絲網印刷、感光和模切等工序，制作流程較為復雜，周期較長；而紫外熒光油墨防偽標識在辨別真偽時需要使用到紫外線熒光燈進行照射，在戶外進行辨別時還要隨身攜帶紫外線熒光設備，較為不便。
發明內容
本發明的主要目的是提出一種水性防偽油墨，旨在解決現有水性防偽油墨技術中制作流程復雜和檢驗方式。
為了實現上述目的，本發明提出一種水性防偽油墨，按質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％。
優選地，所述改性大豆蛋白樹脂液按質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％。
優選地，所述水性無樹脂色漿按質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。
優選地，所述潤濕劑為非離子型動態表面潤濕劑。
優選地，所述消泡劑為有機硅類消泡劑。
優選地，本發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，然后在轉速800～1000r/min下分散1h，分散均勻后進行過濾，得到所述水性防偽油墨。
優選地，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，然后在轉速800-1000r/min分散2～3h，分散均勻后進行過濾，得到所述改性大豆蛋白樹脂液。
優選地，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，印刷圖案不會顯現出來；當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，液體滲入至孔道內部時，水性防偽油墨的表層光學結構發生變化，印刷的圖案會從包裝上顯現出來，隨著水分的蒸發圖案逐漸變淺，水分蒸發完畢后圖案徹底消失，從而達到其防偽效果。
具體實施方式
下面將對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明的一部分實施例，而不是全部的實施例，基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
另外，各個實施例之間的技術方案可以相互結合，但是必須是以本領域普通技術人員能夠實現為基礎，當技術方案的結合出現相互矛盾或無法實現時應當認為這種技術方案的結合不存在，也不在本發明要求的保護范圍之內。
本發明提出一種水性防偽油墨，按質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點，能適用于絕大多數印刷油墨體系，并且水性無樹脂色漿的濃度較高，用于生產時的性價比更優，在生產加工過程中能高度適應研磨工藝，制備出高濃度且細度小的水性防偽油墨。改性大豆蛋白樹脂液具有良好的復溶性，保證了水性防偽油墨在印刷至包裝表層時的穩定性，也進一步提高了水性防偽油墨在液體滲入時的穩定性。丙二醇作為一類優良的溶劑，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，調節粘度及干燥速度，適應印刷過程的要求。異丙醇具有較低的表面張力，還能產生電解質，在印版的過程中會與印刷機械上的金屬產生反應，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生，加快了生產過程，保證了水性防偽油墨的質量。
本發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生聚集，達不到預期的防偽效果，當用量低于40％時，不能形成微孔結構，也達不到防偽效果。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％的用量才能發揮其促進印刷的效果，當用量多余8％時，則可能會出現產生附聚或絮凝現象。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量穩定性。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結構，具有較強的親水性能，加快了水滴在孔道內的滲入過程，使得水性防偽油墨的防偽性進一步提高，并且水解大豆蛋白也有極佳的復溶性，保證了水性防偽油墨的印刷質量。一乙醇胺主要用于防止水性防偽油墨在貯藏和運輸中發生聚結與霉變的現象，還可以降低水性防偽油墨的粘度，調節水性防偽油墨的pH值使其適應不同的印刷情況。水的加入，用于原料顆粒的分散。
當水解大豆蛋白的用量少于30％時，不能形成孔道，從而不能達到防偽效果，當水解大豆蛋白的用量多于39％時，容易發生聚集的現象，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量穩定性。
可選地，水性無樹脂色漿按質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定性，當加入量低于32％時，圖案在印刷時會出現印刷不全的現象，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定，從而可以增加水性防偽油墨的儲存穩定性；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，當加入量低于40％時，體系中的粒子不能均勻的分散，產生聚集成團的現象，導致印刷效果達不到預期；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表面潤濕劑。在油墨中以分子的狀態存在，穩定性較高，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，降低了泡沫的穩定性，使其更易于破壞，如BYK093或者Tego1488。
本發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，然后在轉速800～1000r/min下分散1h，分散均勻后進行過濾，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，并且適用于大多數的柔版印刷機，較于傳統的防偽方式更節能環保，操作更便捷。
本發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，然后在轉速800-1000r/min分散2～3h，分散均勻后進行過濾，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發生沉降的現象，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行分散后，再加入到溶液中，可以避免顏料粉出現聚集的現象，使得水性無樹脂色漿能發揮更好的作用，從而防偽油墨的效果能在包裝上得以良好的展現。
以下通過具體實施例對本發明的一種水性防偽油墨的制備工藝進行詳細說明。
實施例1
按質量百分比分別稱取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，然后在轉速為800-1000r/min分散2～3h，分散均勻后進行過濾，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，然后在轉速800～1000r/min下分散1h，分散均勻后進行過濾，得到成品水性防偽油墨。
實施例2
按質量百分比分別稱取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，然后在轉速為800-1000r/min分散2～3h，分散均勻后進行過濾，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，然后在轉速800～1000r/min下分散1h，分散均勻后進行過濾，得到成品水性防偽油墨。
實施例3
按質量百分比分別稱取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，然后在轉速為800-1000r/min分散2～3h，分散均勻后進行過濾，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，然后在轉速800～1000r/min下分散1h，分散均勻后進行過濾，得到成品水性防偽油墨。
實施例4
按質量百分比分別稱取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，然后在轉速為800-1000r/min分散2～3h，分散均勻后進行過濾，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，然后在轉速800～1000r/min下分散1h，分散均勻后進行過濾，得到成品水性防偽油墨。
實施例5
按質量百分比分別稱取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，然后在轉速為800-1000r/min分散2～3h，分散均勻后進行過濾，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，然后在轉速800～1000r/min下分散1h，分散均勻后進行過濾，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行黏度、光澤度、流動性和復溶性進行測試，測試結果列于下表：
水性防偽油墨性能檢測結果
| 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。當油墨出現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)℃下進行干燥。干燥完成后對待測水性防偽油墨的表面進行測試，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保溫20min，用調墨刀取水性防偽油墨試樣2～3g，在玻璃板上調動15次，以往返為一次計數方式；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，且吸墨管內部不得含有氣泡；將吸墨管內油墨擠出，用調墨刀把墨刮置于金屬固定盤內的圓玻璃片中心，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到預期的防偽效果。
