一种皮革数字印刷用油墨及其制备方法
阅读说明：本技术 一种皮革数字印刷用油墨及其制备方法 (Printing ink for leather digital printing and preparation method thereof ) 是由 涂乐平 涂六伟 于 2021-08-30 设计创作，主要内容包括：本申请涉及印刷油墨领域,具体公开了一种皮革数字印刷用油墨及其制备方法,一种皮革数字印刷用油墨,由包含如下重量份数的原料制成：预聚物40-60份、单体55-75份、光引发剂2-8份、色料16-24份、消泡剂1-2份、分散剂1-2份、填料2-12份；所述填料包括玻璃粉1-5份、碳酸钙1-5份、聚乙烯蜡2-6份。其制备方法为按比例将预聚物和光引发剂加入到单体中混合均匀,得到第一混合物；加热第一混合物并持续搅拌,得到第二混合物；将其余原料加入第二混合物中,混合均匀,得到第三混合物；将第三混合物加入研磨机中研磨后,得到皮革数字印刷用油墨。本申请添加的填料硬度较大,可均匀分布在油墨体系中,能进入色料粒子的间隙之间,从而提高了油墨的耐摩擦性。(The application relates to the field of printing ink, and particularly discloses printing ink for leather digital printing and a preparation method thereof, wherein the printing ink for leather digital printing is prepared from the following raw materials in parts by weight: 40-60 parts of prepolymer, 55-75 parts of monomer, 2-8 parts of photoinitiator, 16-24 parts of pigment, 1-2 parts of defoamer, 1-2 parts of dispersant and 2-12 parts of filler; the filler comprises 1-5 parts of glass powder, 1-5 parts of calcium carbonate and 2-6 parts of polyethylene wax. The preparation method comprises the steps of adding the prepolymer and the photoinitiator into the monomer according to the proportion and uniformly mixing to obtain a first mixture; heating the first mixture and continuously stirring to obtain a second mixture; adding the rest raw materials into the second mixture, and uniformly mixing to obtain a third mixture; and adding the third mixture into a grinder to grind to obtain the ink for leather digital printing. The filler added in the ink has higher hardness, can be uniformly distributed in an ink system and can enter gaps among pigment particles, so that the friction resistance of the ink is improved.)
技术领域
本申请涉及印刷油墨技术领域，更具体地说，它涉及一种皮革数字印刷用油墨及其制备方法。
背景技术
油墨使用于印刷的重要材料，它通过印刷或喷绘将图案、文字表现在承印物上。近年来采用数字印刷皮革的工艺得到了广泛的运用，此过程使通过喷印系统将油墨按照数字图案直接印刷到皮革上，然后将皮革的油墨面置于紫外灯下固化，即可获得所需的印花产品。
由于皮革与油墨极性差别大，导致油墨在皮革上附着力差，从而出现油墨印刷图形耐摩擦性不好的问题。
发明内容
为了提高皮革数字印刷用油墨的耐摩擦性，本申请提供一种皮革数字印刷用油墨及其制备方法。
第一方面，本申请提供一种皮革数字印刷用油墨，采用如下的技术方案：
一种皮革数字印刷用油墨，由包含如下重量份数的原料制成：
预聚物40-60份、单体55-75份、光引发剂2-8份、色料16-24份、消泡剂1-2份、分散剂1-2份、填料2-12份；
所述填料包括玻璃粉1-5份、碳酸钙1-5份、聚乙烯蜡2-6份。
由于皮革与油墨极性差别大，导致油墨在皮革上的附着力较差，通过采用上述技术方案，本申请在油墨体系中加入填料，填料可增加油墨体系的细度和黏度，从而增加油墨体系的附着力，同时，填料的硬度较大，从而增强了油墨层的耐摩擦性。
此外，对于色料含量多的皮革数字印刷用油墨来说，由于色料的粒径较小，当色料质量比例较大时油墨的黏度降低，从而降低油墨的附着力，进而降低油墨层的耐摩擦性。
具体的，玻璃粉、碳酸钙和聚乙烯蜡粒子会进入色料粒子之间的间隙中，增大油墨体系的密度，提升油墨的成膜的致密性，并且玻璃粉、碳酸钙和聚乙烯蜡粒子结构稳定，硬度较高，可有效提高油墨的耐摩擦性；同时，将填料加入油墨体系中后，填料具有较高的遮盖作用，会阻挡空气中的氧气残余自由基的争夺，从而使残余光固化的自由基数量增大，从而缩短油墨的固化时间。
优选的，所述玻璃粉的粒径为0.7μm-0.9μm；所述玻璃粉的硬度为7-8；
所述碳酸钙的粒径为3μm-5μm。
通过采用上述技术方案，粒径为0.7μm-0.9μm的玻璃粉可以更加均匀地分散在油墨体系中，能更好的进入色料粒子之间的间隙中，并且该玻璃粉的硬度较大，可以进一步提高了油墨的耐摩擦性；粒径为3μm-5μm的碳酸钙更加容易进入色料粒子之间的间隙中，并且碳酸钙的价格低廉可有效节约成本。
优选的，所述聚乙烯蜡的粒径为5μm-10μm；
所述聚乙烯蜡的硬度为3-6；
所述聚乙烯蜡的密度为0.85-0.95g/cm3。
通过采用上述技术方案，粒径为5μm-10μm的聚乙烯蜡更加容易进入色料粒子之间的间隙中，且该聚乙烯蜡的硬度较大，可以进一步增加油墨的耐摩擦性；且该聚乙烯蜡的密度较小，不易与预聚体粘结，减少印刷机喷墨口出现堵塞的可能性。
优选的，所述填料添加量的为1.5％-7％。
通过采用上述技术方案，增加填料可有效减小油墨固化所需的时间并且可以提高油墨的耐摩擦性，随着填料加入的增加，虽然油墨的耐摩擦性会随之增加，但油墨的黏度会大幅上升，固化时间也会随之增加，并且容易堵塞印刷机喷墨口，适当控制填料加入油墨体系中的比例，可有效减少油墨固化时间，提高油墨的耐摩擦性。
优选的，所述预聚物包括双官能度聚氨酯丙烯酸酯和/或九官能度聚氨酯丙烯酸酯。更优的，所述预聚物包括双官能度聚氨酯丙烯酸酯和九官能度聚氨酯丙烯酸酯，其中，所述双官能度聚氨酯丙烯酸酯与九官能度聚氨酯丙烯酸酯的质量比为1∶(1.3-1.8)。
通过采用上述技术方案，双官能度聚氨酯丙烯酸酯的自身交联密度低，油墨固化成膜后表面硬度低，柔韧性好；九官能度聚氨酯丙烯酸酯的自身交联密度高，可提高油墨固化成膜后的固化速度、表面硬度和附着力，增强油墨的耐摩擦性，但其柔韧性较差。
适当控制双官能度聚氨酯丙烯酸酯与九官能度聚氨酯丙烯酸酯的质量比可有效提高油墨固化成膜后的固化速度、柔韧性以及附着力，进一步提高油墨的耐摩擦性。
优选的，所述单体为环己酮、丙二醇单乙醚和聚乙二醇中的一种或几种混合。
通过采用上述技术方案，环己酮、2-丙二醇-1-单乙醚和聚乙二醇均为小分子化合物并且为无色透明液体，减少了对油墨颜色的影响，可有效降低油墨体系的黏度，其中，环己酮的密度为0.953g/cm3，2-丙二醇-1-单乙醚的密度为0.897g/cm3，聚乙二醇的密度为1.27g/cm3，密度越小降低油墨体系黏度的效果越好，油墨的固化速度越快。
优选的，所述预聚物与单体的质量比为1∶(1.3-1.65)。
通过采用上述技术方案，预聚物含量较多会导致油墨体系黏度过大，不利于光引发剂自由基的扩散，油墨体系固化所需要的功率较大；随着单体的含量逐渐上升，油墨体系的黏度降低，自由基在油墨体系中容易扩散，当单体量过多时，油墨体系反应所需要的自由基数目增多，体系完全固化需要的功率增加，在固化功率一定的情况下，适当控制预聚物与单体的质量比例，可有效减少油墨体系的固化时间。
优选的，所述色料为氧化铁黄313、氧化铁蓝TB-01、氧化铁红190或炭黑N375中的一种。
所述光引发剂为2，4-二羟基二苯甲酮、2，4，6-三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮中的一种；
所述消泡剂为聚二甲基硅氧烷、聚氧乙烯和聚氧丙烯中的一种；
所述分散剂为萘磺酸甲醛缩合物、木质素磺酸钠和乙烯基双硬脂酰胺中的一种。
通过采用上述技术方案，光引发剂在吸收紫外光的能量时，产生自由基，可引发单体聚合交联固化，减少油墨固化时间；消泡剂可降低油墨的表面张力，减少泡沫的形成，提高油墨固化后的附着力与耐摩擦性；分散剂减少色料和填料颗粒沉淀和凝聚，使填料均匀分散在油墨体系中，提高了油墨的耐摩擦性。
第二方面，本申请提供一种皮革数字印刷用油墨的制备方法，采用如下的技术方案：
一种皮革数字印刷用油墨的制备方法，包括以下步骤：
按比例将预聚物和光引发剂加入到单体中混合均匀，得到第一混合物；
加热第一混合物至70℃，持续搅拌，得到第二混合物；
将色料、消泡剂、分散剂和填料加入第二混合物中，混合均匀，得到第三混合物；
将第三混合物加入研磨机中研磨后，得到皮革数字印刷用油墨。
通过采用上述技术方案，预聚物和光引发剂加入到单体中混合均匀后加热至70℃时，光引发剂的引发效果较好，且节约能源；搅拌均匀后，，再加入色料、消泡剂、分散剂和填料，搅拌均匀，使色料和填料均匀的分散在油墨体系中，减少色料和填料发生沉淀和结块，减少油墨体系出现泡沫，增加了油墨体系的附着力和耐摩擦力，最后将第三混合物加入研磨机中充分研磨，研磨至油墨细度5μm以下，从而使油墨印刷后网点清晰，色彩还原真实。
1、由于本申请添加的填料硬度较大，填料可均匀分布在油墨体系中并且可进入色料粒子的间隙之间，从而提高了油墨的耐摩擦性；
2、本申请通过调整填料加入油墨体系中的比例，进一步提高油墨的耐摩擦性；
3、本申请通过适当控制预聚物与单体的质量比例，有效减少了油墨体系的固化时间。
具体实施方式
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。
本申请所涉及到的原料信息见表1。
实施例
本发明的实施例1-5中各原料的配比情况见表2。
表2实施例1-5皮革数字打印用油墨配方表
实施例1-5
一种皮革数字印刷用油墨，各组分及其相应的重量如表2所示，其中，填料选用粒径为0.7μm-0.9μm的玻璃粉A、粒径为3μm-5μm的碳酸钙A和粒径为5μm-10μm的聚乙烯蜡A。
并通过如下方法制备：
按比例将预聚物和光引发剂加入到单体中混合均匀，得到第一混合物；
加热第一混合物至70℃，持续搅拌，得到第二混合物；
将色料、消泡剂、分散剂和填料加入第二混合物中，混合均匀，得到第三混合物；
将第三混合物加入研磨机中研磨后，得到皮革数字印刷用油墨。
实施例6
一种皮革数字印刷用油墨，与实施例5的不同之处在于，玻璃粉选用的粒径为1μm-2μm的玻璃粉B。
实施例7
一种皮革数字印刷用油墨，与实施例5的不同之处在于，碳酸钙选用粒径为7μm-10μm的碳酸钙B。
实施例8
一种皮革数字印刷用油墨，与实施例5的不同之处在于，聚乙烯蜡选用粒径为10μm-20μm的聚乙烯蜡B。
实施例9
一种皮革数字印刷用油墨，与实施例5的不同之处在于，填料中玻璃粉A的质量为1g，碳酸钙A的质量为0.5g，聚乙烯蜡A的质量为0.5g。
实施例10
一种皮革数字印刷用油墨，与实施例5的不同之处在于，填料中玻璃粉A的质量为4g，碳酸钙A的质量为4g，聚乙烯蜡A的质量为4g。
实施例11
一种皮革数字印刷用油墨，与实施例5的不同之处在于，预聚物为44g双官能度聚氨酯丙烯酸酯。
实施例12
一种皮革数字印刷用油墨，与实施例5的不同之处在于，预聚物为44g九官能度聚氨酯丙烯酸酯。
实施例13
一种皮革数字印刷用油墨，与实施例5的不同之处在于，预聚物为20g双官能度聚氨酯丙烯酸酯和24g九官能度聚氨酯丙烯酸酯。
实施例14
一种皮革数字印刷用油墨，与实施例5的不同之处在于，预聚物为14g双官能度聚氨酯丙烯酸酯和30g九官能度聚氨酯丙烯酸酯。
实施例15
一种皮革数字印刷用油墨，与实施例5的不同之处在于，单体为55g环己酮。
实施例16
一种皮革数字印刷用油墨，与实施例5的不同之处在于，单体为75g环己酮。
对比例
对比例1
一种皮革数字印刷用油墨，与实施例1的不同之处在于，没有加入填料。
对比例2
一种皮革数字印刷用油墨，与实施例1的不同之处在于，填料中没有加入玻璃粉A。
对比例3
一种皮革数字印刷用油墨，与实施例1的不同之处在于，填料中没有加入碳酸钙A。
对比例4
一种皮革数字印刷用油墨，与实施例1的不同之处在于，填料中没有加入玻璃粉A和碳酸钙A。
对比例5
一种皮革数字印刷用油墨，与实施例1的不同之处在于，填料中没有加入碳酸钙A和聚乙烯蜡A。
对比例6
一种皮革数字印刷用油墨，与实施例1的不同之处在于，填料中玻璃粉A的质量为0.1g，碳酸钙A的质量为0.1g，聚乙烯蜡A的质量为0.2g。
对比例7
一种皮革数字印刷用油墨，与实施例1的不同之处在于，填料中玻璃粉A的质量为10g，碳酸钙A的质量为10g，聚乙烯蜡A的质量为15g。
对比例1-7的皮革数字印刷用油墨的制备方法与实施例1-16相同。
性能检测试验
针对本申请实施例1-16和对比例1-7提供的油墨，进行如下的性能检测：
附着性能测试：分别取等量实施例与对比例制备的油墨，将油墨加入数字打印机，分别在皮革上打印相同的图案，然后将皮革的油墨面置于紫外光固化机下，同时用秒表测量固化时间，根据GB/T 13217.7-2009《液体油墨附着牢度检验方法》来检测油墨印刷面的附着牢度：将胶带粘贴在油墨印刷面，在胶粘带压滚机上往返滚压3次，放置5min后揭开胶带，用宽20mm的半透明毫米格纸覆盖在被揭部分，分别数出油墨层所占的格数和被揭去油墨层所占的格数，按如下公式计算：
式中：
A——油墨附着牢度；
A1——油墨层的格数；
A2——被揭去的油墨层的格数。
耐摩擦性能：分别取等量实施例与对比例制备的油墨，将油墨加入数字打印机，分别在皮革上打印相同的图案，然后将皮革的油墨面置于紫外光固化机下，同时用秒表测量固化时间，根据AATCC 8-2007标准来检测油墨印刷面的耐磨等级：将一块白色测试干棉布覆盖在摩擦头上，然后将摩擦头放在试样上，以每秒一个来回的速度曲柄绕动10圈，使摩擦头在试样上前后往返滑动20次(10s内往复摩擦10次)，来评估颜色从试样转移到白色测试棉布上的程度，按以下等级对干磨及湿磨进行评级：
5.0级-迁移可以忽略或无迁移；
4.5级-颜色传送与测污本色比例尺上的4-5级相同；
4.0级-颜色迁移与AATCC颜色传送比例尺上第4行或测污色比例尺第4级相同；
3.5级-颜色迁移与AATCC颜色传送比例尺上第3.5行或测污色比例尺第3级相同；
3.0级-颜色传送与AATCC颜色传送比例尺第3行或与测污色比例尺第3级相同；
2.5级-颜色传送与AATCC颜色传送比例尺上第2行或测污色比例尺第2.5级相同；
2.0级-颜色传送与AATCC颜色传送比例尺上的第2行或与污色比例尺第2级相同；
1.5级-颜色传送与AATCC颜色传送比例尺上第1.5行或测污色比例尺第1.5级相同；
1.0级-颜色传送与AATCC颜色传送比例尺上的第1行或与污色比例尺的第1级相同。
其中，每个实施例和对比例分别制备10个样品，其中4个进行附着性能测试，6个进行耐摩擦测试，所有的样品均测试其固化时间，测试数据取平均值，具体测试结果见表3。
表3性能测试结果
通过表3中的实施例1-5与对比例1-7的数据对比可以看出，本申请通过多种原料相互协同配合，共同作用，最终达到提高皮革用数字印刷油墨的耐摩擦性的目的。
根据表3中实施例1与对比例1-7的实验数据对比可知，只在油墨体系中加入玻璃粉，可部分提高油墨的附着牢度，提高油墨体系的耐摩擦性。本申请将一定量的玻璃粉、碳酸钙和聚乙烯蜡复配形成的填料加入到油墨体系中，玻璃粉、碳酸钙和聚乙烯蜡粒子的硬度较大，进入色料粒子之间的间隙后，提高了油墨的耐摩擦性，降低了油墨固化时间。
根据表3中实施例1与对比例6-7的实验数据对比可知，通过控制本申请油墨配方中加入填料的比例，可有效提升油墨成膜后的耐摩擦性和固化时间；当加入油墨体系的填料较少时，油墨固化后的附着牢度降低，固化时间较长，耐摩擦性减弱；当加入油墨体系的填料过多时，油墨体系的耐摩擦性能较好，但油墨体系的密度过大，固化时间较长，容易堵塞数字打印机喷墨喷头。
根据表3中实施例5与实施例6-8的实验数据对比可知，通过控制本申请油墨配方中的玻璃粉、碳酸钙和聚乙烯蜡的粒径，可有效提升油墨固化后的耐摩擦性，玻璃粉、碳酸钙或聚乙烯蜡的粒径过大会导致油墨体系的黏度过大，颜料和填料粒子容易聚集，增加油墨的固化时间，降低油墨固化后的耐摩擦性能。
根据表3中实施例5与对比例9-10的实验数据对比可知，通过控制本申请油墨配方中加入填料的比例，可有效提升油墨成膜后的耐摩擦性，减少固化时间。
根据表3中实施例5与实施例11-14的实验数据对比可知，本申请油墨配方中的双官能度聚氨酯丙烯酸酯和九官能度聚氨酯丙烯酸酯的质量比在一定范围内时，可提高油墨固化后的耐摩擦性能，当双官能度聚氨酯丙烯酸酯的质量增多时，油墨固化后的附着牢度略低，耐摩擦性较差，当九官能度聚氨酯丙烯酸酯的质量增多时，固化时间减少，耐摩擦性较高，但油墨体系的黏度较大，容易堵塞喷墨喷头并造成油墨喷涂不均。
根据表3中实施例5与实施例15-16的实验数据对比可知，本申请油墨配方中的单体和预聚物的质量比在一定范围内时，油墨的耐磨擦性有所提升，固化时间有所降低。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，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，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。
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