一种水性防伪油墨及其制备方法
技术领域
本发明涉及油墨技术领域，特别是指一种水性防伪油墨及其制备方法。
背景技术
随着经济的不断发展，现代社会中日用品、食品和药品的需求量变得越来越大，包装技术的要求也随之变得越来越高，防伪技术作为使用在包装上的一项重要指标，可以直观的反映各类品牌的真假性，因此在包装技术中运用的十分广泛，水性防伪油墨作为包装防伪技术中的一种，也在不断的向前发展。
现有的油墨防伪技术包括磁性水性防伪油墨和紫外荧光油墨防伪，其中磁性水性防伪油墨技术的制作过程需要通过加密、编码、丝网印刷、感光和模切等工序，制作流程较为复杂，周期较长；而紫外荧光油墨防伪标识在辨别真伪时需要使用到紫外线荧光灯进行照射，在户外进行辨别时还要随身携带紫外线荧光设备，较为不便。
发明内容
本发明的主要目的是提出一种水性防伪油墨，旨在解决现有水性防伪油墨技术中制作流程复杂和检验方式。
为了实现上述目的，本发明提出一种水性防伪油墨，按质量百分比包括以下原料：水性无树脂色浆20～40％，改性大豆蛋白树脂液40～60％，丙二醇5～8％，异丙醇5～12％，润湿剂0.5～1％，消泡剂0.2～0.5％。
优选地，所述改性大豆蛋白树脂液按质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％，消泡剂0.1～0.3％，水60～70％。
优选地，所述水性无树脂色浆按质量百分比包括以下原料：颜料粉32～47％，非离子型分散剂5～8％，消泡剂0.1～0.3％，去离子水45～60％。
优选地，所述颜料粉的颜色为青色、品色、黄色和黑色中的至少一种。
优选地，所述润湿剂为非离子型动态表面润湿剂。
优选地，所述消泡剂为有机硅类消泡剂。
优选地，本发明还提出一种水性防伪油墨的制备工艺，具体包括以下步骤：
将水性无树脂色浆、改性大豆蛋白树脂液、丙二醇、异丙醇、润湿剂和消泡剂依次投入分散缸中分散，然后在转速800～1000r/min下分散1h，分散均匀后进行过滤，得到所述水性防伪油墨。
优选地，所述改性大豆蛋白树脂液由以下步骤制备得到：
将水解大豆蛋白、水、一乙醇胺和消泡剂依次投入分散缸中，然后在转速800-1000r/min分散2～3h，分散均匀后进行过滤，得到所述改性大豆蛋白树脂液。
优选地，所述水性无树脂色浆由以下步骤制备得到：
将颜料粉、非离子型分散剂和消泡剂充分研磨后加入去离子水溶液中，得到所述水性无树脂色浆。
本发明的水性防伪油墨，利用了原料中的水解大豆蛋白分子量小、亲水性强的特性，将水性防伪油墨印刷到包装表层时，印刷图案不会显现出来；当在印刷图案上滴加水滴时，由于水解大豆蛋白和其它添加物共同作用组成了大量的微米级微孔，液体渗入至孔道内部时，水性防伪油墨的表层光学结构发生变化，印刷的图案会从包装上显现出来，随着水分的蒸发图案逐渐变浅，水分蒸发完毕后图案彻底消失，从而达到其防伪效果。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
本发明提出一种水性防伪油墨，按质量百分比包括以下原料：水性无树脂色浆20～40％，改性大豆蛋白树脂液40～60％，丙二醇5～8％，异丙醇5～12％，润湿剂0.5～1％，消泡剂0.2～0.5％。
水性无树脂色浆具有通用性好和兼容性较强的优点，能适用于绝大多数印刷油墨体系，并且水性无树脂色浆的浓度较高，用于生产时的性价比更优，在生产加工过程中能高度适应研磨工艺，制备出高浓度且细度小的水性防伪油墨。改性大豆蛋白树脂液具有良好的复溶性，保证了水性防伪油墨在印刷至包装表层时的稳定性，也进一步提高了水性防伪油墨在液体渗入时的稳定性。丙二醇作为一类优良的溶剂，可以分散水性防伪油墨中的水性无树脂色浆和溶解助剂，提高适印性能，调节粘度及干燥速度，适应印刷过程的要求。异丙醇具有较低的表面张力，还能产生电解质，在印版的过程中会与印刷机械上的金属产生反应，生成无机盐，使水膜附着在印版的空白部分，避免水性防伪油墨伸展，保证了防伪图案的印刷完整，并且还能降低水性防伪油墨在印刷过程中的表面温度。润湿剂通过润湿原料颗粒的表面，降低了原料颗粒之间以及原料颗粒与加工工具之间的摩擦作用，进而提高物料颗粒的流动性，并提高了水性防伪油墨密度分布的均匀性。消泡剂能抑制泡沫产生，加快了生产过程，保证了水性防伪油墨的质量。
本发明的水性防伪油墨中，各原料的用量要适中，可选地，采用水性无树脂色浆20～40％，改性大豆蛋白树脂液40～60％，丙二醇5～8％，异丙醇5～12％，润湿剂0.5～1％，消泡剂0.2～0.5％。当水性无树脂色浆的用量少于20％时，则该水性防伪油墨的印刷质量较差，不能充分的将防伪图案印刷完整；若水性无树脂色浆的用量多于40％，则部分水性无树脂色浆不能得到很好的分散，流动性较差。改性大豆蛋白树脂液的用量多于60％时，多余的改性大豆蛋白树脂液发生聚集，达不到预期的防伪效果，当用量低于40％时，不能形成微孔结构，也达不到防伪效果。丙二醇的的用量要适中，保证了原料颗粒的分散度。异丙醇采用5％的用量才能发挥其促进印刷的效果，当用量多余8％时，则可能会出现产生附聚或絮凝现象。润湿剂和消泡剂的用量也要适中，从而使得能保证水性防伪油墨的分散性和质量稳定性。异丙醇作为一种溶剂，可以充分的溶解所有助剂，使油墨的流动性更好，且水性无树脂色浆也能均匀的分散，同时还可以降低水性防伪油墨的粘度。
改性大豆蛋白树脂液按质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％，消泡剂0.1～0.3％，水60～
70％。
水解大豆蛋白属于可再生资源，来源广泛且绿色环保；其分子量为3000～5000，具有粘度低和流动性好的特点，因此可以与其它的原料颗粒一起组成微孔；其分子式中含有大量的-COOH结构，具有较强的亲水性能，加快了水滴在孔道内的渗入过程，使得水性防伪油墨的防伪性进一步提高，并且水解大豆蛋白也有极佳的复溶性，保证了水性防伪油墨的印刷质量。一乙醇胺主要用于防止水性防伪油墨在贮藏和运输中发生聚结与霉变的现象，还可以降低水性防伪油墨的粘度，调节水性防伪油墨的pH值使其适应不同的印刷情况。水的加入，用于原料颗粒的分散。
当水解大豆蛋白的用量少于30％时，不能形成孔道，从而不能达到防伪效果，当水解大豆蛋白的用量多于39％时，容易发生聚集的现象，影响水性防伪油墨的防伪性能。一乙醇胺和消泡剂的用量要适中，从而保证水性防伪油墨的质量稳定性。
可选地，水性无树脂色浆按质量百分比包括以下原料：颜料粉32～47％，非离子型分散剂5～8％，消泡剂0.1～0.3％，去离子水45～60％。
颜料粉的加入保证了印刷图案呈色的稳定性，当加入量低于32％时，图案在印刷时会出现印刷不全的现象，加入量高于47％
时，印刷图案最终的效果会因为颜色粉聚集，色彩过重，从而导致印刷图案的视觉效果欠佳。非离子型分散剂能提供良好的空间斥力，也能牢固的吸附在分散粒子的表面，防止在受到外力作用时吸附层从粒子的表面剥离影响整个体系的稳定，从而可以增加水性防伪油墨的储存稳定性；并且非离子型分散剂可以提高水性无树脂色浆体系的分散性，当加入量低于40％时，体系中的粒子不能均匀的分散，产生聚集成团的现象，导致印刷效果达不到预期；加入量高于45％时，会使得水性无树脂色浆的粒子过于分散，不能很好的提供呈色的作用。消泡剂的选用也要适量，可以消除或者抑制水性无树脂色浆中的泡沫形成，最终提高水性防伪油墨的印刷效果。采用去离子水则可以改善水性防伪油墨的使用效果。
可选地，颜料粉的颜色为青色、品色、黄色和黑色中的至少一种。使用青色、品色、黄色和黑色的不同剂量的搭配可以组合出包装印刷所需的颜色。
可选地，润湿剂为非离子型动态表面润湿剂。在油墨中以分子的状态存在，稳定性较高，与其它的添加剂相容性好，在水溶液具有良好的溶解性，并且不易起泡，如凯门的E20或者E40。
可选地，消泡剂为有机硅类消泡剂。有机硅类消泡剂易于铺展，消泡剂分子可以取代已经存在的泡沫分子，形成强度较差的膜易于破裂，同时，在铺展过程中带走临近表面层的部分溶液，使泡沫液膜变薄，降低了泡沫的稳定性，使其更易于破坏，如BYK093或者Tego1488。
本发明还提出一种水性防伪油墨的制备工艺，具体包括以下步骤：
将水性无树脂色浆、改性大豆蛋白树脂液、丙二醇、异丙醇、润湿剂和消泡剂依次投入分散缸中分散，然后在转速800～1000r/min下分散1h，分散均匀后进行过滤，得到所述水性防伪油墨。
具体地，水性无树脂色浆、改性大豆蛋白树脂液、丙二醇、异丙醇、润湿剂和消泡剂依次投入分散缸中分散，该工艺简单方便，生产周期较短，水性防伪油墨具有较好的防伪效果，并且适用于大多数的柔版印刷机，较于传统的防伪方式更节能环保，操作更便捷。
本发明的改性大豆蛋白树脂液由以下步骤制备得到：将水解大豆蛋白、水、一乙醇胺和消泡剂依次投入分散缸中，然后在转速800-1000r/min分散2～3h，分散均匀后进行过滤，得到所述改性大豆蛋白树脂液。
具体地，将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、一乙醇胺和消泡剂分散，以有效地避免添加物质发生沉降的现象，从而使得制备的改性大豆蛋白树脂液具有较好的流平性，能够满足印刷工艺的需求。
本发明的水性无树脂色浆由以下步骤制备得到：将颜料粉、非离子型分散剂和消泡剂充分研磨后加入到去离子水溶液中，得到所述水性无树脂色浆。
具体地，将上述原料采用研磨的方式进行分散后，再加入到溶液中，可以避免颜料粉出现聚集的现象，使得水性无树脂色浆能发挥更好的作用，从而防伪油墨的效果能在包装上得以良好的展现。
以下通过具体实施例对本发明的一种水性防伪油墨的制备工艺进行详细说明。
实施例1
按质量百分比分别称取60％的改性大豆蛋白树脂液(30％的水解大豆蛋白、0.35％的一乙醇胺、0.15％有机硅消泡剂和69.5％的水)、25％的水性无树脂色浆(47％的颜料粉、7.9％的非离子型分散剂、0.1％的有机硅消泡剂和45％的去离子水溶液)、5％的丙二醇、9％的异丙醇、0.75％非离子型动态表面润湿剂和0.25％的有机硅消泡剂。
将水解大豆蛋白、水、一乙醇胺和消泡剂依次投入分散缸中，然后在转速为800-1000r/min分散2～3h，分散均匀后进行过滤，得到所述改性大豆蛋白树脂液。
将颜料粉、非离子型分散剂和消泡剂充分研磨后加入去离子水溶液中，得到所述水性无树脂色浆。
将水性无树脂色浆、改性大豆蛋白树脂液、丙二醇、异丙醇、润湿剂和消泡剂依次投入分散缸中分散，然后在转速800～1000r/min下分散1h，分散均匀后进行过滤，得到成品水性防伪油墨。
实施例2
按质量百分比分别称取45％的改性大豆蛋白树脂液(32.5％的水解大豆蛋白、0.2％的一乙醇胺、0.3％有机硅消泡剂和67％的水)、35％的水性无树脂色浆(36.7％的颜料粉、8％的非离子型分散剂、0.3％的有机硅消泡剂和55％的去离子水溶液)、7.9％的丙二醇、11％的异丙醇、0.9％非离子型动态表面润湿剂和0.2％的有机硅消泡剂。
将水解大豆蛋白、水、一乙醇胺和消泡剂依次投入分散缸中，然后在转速为800-1000r/min分散2～3h，分散均匀后进行过滤，得到所述改性大豆蛋白树脂液。
将颜料粉、非离子型分散剂和消泡剂充分研磨后加入去离子水溶液中，得到所述水性无树脂色浆。
将水性无树脂色浆、改性大豆蛋白树脂液、丙二醇、异丙醇、润湿剂和消泡剂依次投入分散缸中分散，然后在转速800～1000r/min下分散1h，分散均匀后进行过滤，得到成品水性防伪油墨。
实施例3
按质量百分比分别称取50％的改性大豆蛋白树脂液(39％的水解大豆蛋白、0.45％的一乙醇胺、0.25％有机硅消泡剂和60.3％的水)、32％的水性无树脂色浆(40％的颜料粉、5％的非离子型分散剂、0.2％的有机硅消泡剂和54.8％的去离子水溶液)、6％的丙二醇、10.7％的异丙醇、1％非离子型动态表面润湿剂和0.3％的有机硅消泡剂。
将水解大豆蛋白、水、一乙醇胺和消泡剂依次投入分散缸中，然后在转速为800-1000r/min分散2～3h，分散均匀后进行过滤，得到所述改性大豆蛋白树脂液。
将颜料粉、非离子型分散剂和消泡剂充分研磨后加入去离子水溶液中，得到所述水性无树脂色浆。
将水性无树脂色浆、改性大豆蛋白树脂液、丙二醇、异丙醇、润湿剂和消泡剂依次投入分散缸中分散，然后在转速800～1000r/min下分散1h，分散均匀后进行过滤，得到成品水性防伪油墨。
实施例4
按质量百分比分别称取40％的改性大豆蛋白树脂液(37.3％的水解大豆蛋白、0.5％的一乙醇胺、0.2％有机硅消泡剂和62％的水)、40％的水性无树脂色浆(35％的颜料粉、6.75％的非离子型分散剂、0.25％的有机硅消泡剂和58％的去离子水溶液)、7％的丙二醇、12％的异丙醇、0.5％非离子型动态表面润湿剂和0.5％的有机硅消泡剂。
将水解大豆蛋白、水、一乙醇胺和消泡剂依次投入分散缸中，然后在转速为800-1000r/min分散2～3h，分散均匀后进行过滤，得到所述改性大豆蛋白树脂液。
将颜料粉、非离子型分散剂和消泡剂充分研磨后加入去离子水溶液中，得到所述水性无树脂色浆。
将水性无树脂色浆、改性大豆蛋白树脂液、丙二醇、异丙醇、润湿剂和消泡剂依次投入分散缸中分散，然后在转速800～1000r/min下分散1h，分散均匀后进行过滤，得到成品水性防伪油墨。
实施例5
按质量百分比分别称取59％的改性大豆蛋白树脂液(34.5％的水解大豆蛋白、0.4％的一乙醇胺、0.1％有机硅消泡剂和65％的水)、20％的水性无树脂色浆(32％的颜料粉、7.85％的非离子型分散剂、0.15％的有机硅消泡剂和60％的去离子水溶液)、8％的丙二醇、11.8％的异丙醇、0.8％非离子型动态表面润湿剂和0.4％的有机硅消泡剂。
将水解大豆蛋白、水、一乙醇胺和消泡剂依次投入分散缸中，然后在转速为800-1000r/min分散2～3h，分散均匀后进行过滤，得到所述改性大豆蛋白树脂液。
将颜料粉、非离子型分散剂和消泡剂充分研磨后加入去离子水溶液中，得到所述水性无树脂色浆。
将水性无树脂色浆、改性大豆蛋白树脂液、丙二醇、异丙醇、润湿剂和消泡剂依次投入分散缸中分散，然后在转速800～1000r/min下分散1h，分散均匀后进行过滤，得到成品水性防伪油墨。
对上述5个实施例的水性防伪油墨进行黏度、光泽度、流动性和复溶性进行测试，测试结果列于下表：
水性防伪油墨性能检测结果
| 实施例 |
黏度/s |
光泽度/° |
流动度/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 |
黏度检测方法：检测温度为25℃，将水性防伪油墨搅拌均匀，再将黏度杯浸入至油墨中，然后将黏度杯匀速提出，在黏度杯刚拉出油墨表面时按下秒表计时，观察油墨的流出情况。当油墨出现断流点时将秒表按停，此时的时间值即代表水性防伪油墨的黏度。
光泽度检测方法：采用光泽仪进行检测，将待测水性防伪油墨在刷黑底漆的木板上用毛刷刷涂出5mm的均匀漆膜，在(25±1)℃下进行干燥。干燥完成后对待测水性防伪油墨的表面进行测试，此时的测试值即为该水性防伪油墨的光泽度。
流动度测试方法：检验温度为(25±1)℃，相对湿度为65％±5％。将水性防伪油墨试样及流动度测定仪置于恒温室内保温20min，用调墨刀取水性防伪油墨试样2～3g，在玻璃板上调动15次，以往返为一次计数方式；用吸墨管吸取0.1mL的水性防伪油墨试样，将管口及周围的余墨刮去，使试样与管口齐平，且吸墨管内部不得含有气泡；将吸墨管内油墨挤出，用调墨刀把墨刮置于金属固定盘内的圆玻璃片中心，并将吸墨管芯的余墨刮掉，抹于玻璃片的中心，再压上砝码，开始记时(注意保持金属固定盘的水平)，15min后移去砝码，用透明度量尺测量油墨圆体的直径即为具体的流动度测试结果。
pH值测试方法：将pH计浸入水性防伪油墨试样中，再观察pH计的测量值，即为水性防伪油墨的pH值。
本发明水性防伪油墨的防伪性检测方法：测试湿度为70～80％，测试温度为(25±1)℃，在柔版展色仪的铜版纸上铺展若干水性防伪油墨条的色样，然后将水性防伪油墨色样放入烘箱中进行干燥，将色样完全烘干，干燥温度为120℃，干燥时间为30min；待水性防伪油墨色样冷却后，使用滴管在其上端滴加水滴，滴加完毕后使用海绵将色样表面的水滴抹去，观察在此期间水性防伪油墨色样的颜色变化，若抹去水滴则水性防伪油墨色样的颜色消失，则说明水性防伪油墨达到预期的防伪效果。
