CN103965684A

CN103965684A - 高附着力抗氧化性的uv固化油墨及其研制方法

Info

Publication number: CN103965684A
Application number: CN201410165519.5A
Authority: CN
Inventors: 陈新; 潘斌; 陈广学; 魏彩萍
Original assignee: Zhongshan Torch Polytechnic
Current assignee: Zhongshan Torch Polytechnic
Priority date: 2014-04-23
Filing date: 2014-04-23
Publication date: 2014-08-06

Abstract

本发明公开了一种高附着力抗氧化性的UV固化油墨及其研制方法。该UV固化油墨由一定重量比的低聚物、活性稀释剂、光引发剂、填料和助剂组成。其中，低聚物与活性稀释剂重量比为5：3，光引发剂复配以重量比1:1组成。本发明还公开了该高附着力抗氧化性UV固化油墨的研制方法：先按照质量百分比称取各组分于反应器中，混合均匀后，放入烘箱中使其软化，最后用高速分散器对软化液体进行搅拌分散，控制细度为5～20um，即可装罐使用。本发明研制的高附着力抗氧化性的UV固化油墨，附着力可达100％，固化速度为8～15s，耐溶剂性强，解决了现有的PE瓶盖印刷UV固化油墨后，在1800ppm浓度的过氧乙酸溶液中浸泡4小时，并控制恒温90℃条件下发生脱墨现象，满足了环保部门的灭菌要求。本发明的研制方法简单可行，易于实现。

Description

高附着力抗氧化性的UV固化油墨及其研制方法

技术领域

本发明属于印刷复制技术领域，涉及一种高附着力抗氧化性的UV固化油墨，本发明还涉及该UV固化油墨的研制方法。

背景技术

UV固化油墨是在低碳环保政策的号召下应运而生的一种节能环保型油墨。它用可以参与光固化反应的稀释单体取代了传统油墨中的溶剂，使得膜层固化后基本无溶剂挥发和排放，完全符合低碳环保的要求。同时，由于光引发剂分解成若干活性自由基或离子基，这些基团引发预聚物和单体的聚合反应非常迅速，可以瞬间固化，相比传统的油墨，生产效率非常高，可以达到节约能耗的作用。由于UV固化油墨具有上述优点，无疑将成为未来油墨行业的主导油墨。

然而现有的UV油墨普遍存在价格贵、附着力低、耐溶剂性差等问题，尤其以附着力低和耐溶剂性差的弊病更是困扰着众多油墨生产厂家和食品包装印刷商们。PE瓶盖是无孔材料的一种，油墨的附着主要依靠铺展理论来完成。由于表面十分平滑，油墨很难在其上获得良好的润湿铺展；独特的材质结构，使其很难与油墨中的成膜物质形成范德华力等作用；这些因素使得PE材料印刷后附着力低、墨层很难获得良好的附着效果。同时，随着环保政策的加强，市场对UV油墨的环保安全特性又提出了更高的要求。

现有的专利中，很少有提到用于PE材料的UV固化油墨，尤其是针对PE瓶盖的高附着力抗氧化性UV固化油墨。如中国专利文献CN102241914A“一种水性UV油墨及其制备方法”，公开了一种水性UV油墨及其制备方法，但该专利仅适合于喷墨印刷领域，也并未提及印刷后油墨的附着力和抗氧化情况。中国专利文献CN101845263A“UV固化高耐候涂料”，公开了一种UV固化高耐候涂料，也并未提及该涂料对PE瓶盖的附着情况。

发明人针对目前PE瓶盖印刷UV油墨的主要问题，采用复配的方式，发明了一种可以在PE瓶盖上获得良好附着并可以经受环保部门灭菌处理的高附着力抗氧化性UV固化油墨。

发明内容

本发明的目的在于研制一种高附着力抗氧化性的UV固化油墨，解决了现有的PE瓶盖印刷UV固化油墨后，在1800ppm浓度的过氧乙酸溶液中浸泡4小时，并控制恒温90℃条件下发生脱墨现象，以满足环保部门的灭菌要求。

本发明的另一个目的是提供上述高附着力抗氧化性的UV固化油墨的研制方法。

本发明所述的高附着力抗氧化性的UV固化油墨可广泛应用于耐高温杀菌消毒的PE瓶盖印刷，涉及领域包括食品、药品、婴幼儿用品等。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明实施方式提供一种高附着力抗氧化性的UV固化油墨，包含以下组成成分，以占油墨重量的重量百分比计：60％～86.9％树脂，3％～20％填料，10％～15％光引发剂，0.1％～5％助剂，以上各组分的质量百分比之和为100％，其中，所述树脂由低聚物和活性稀释剂组成，所述光引发剂由夺氢型引发剂和裂解型引发剂复配组成。

其中，填料为二氧化钛或滑石粉，或者是二者的混合物。

所述光引发剂由夺氢型光引发剂与裂解型光引发剂以重量比1：1组成的混合物。

所述夺氢型光引发剂为引发剂TOP、引发剂ITX或引发剂CTX中的一种或多种；裂解型光引发剂为引发剂369或引发剂907中的一种或多种。

所述树脂由低聚物和活性稀释剂以质量比为5:3组成。

本发明所采用的另一个技术方案是，该高附着力抗氧化性UV固化油墨的研制方法，包括以下步骤：

步骤1、按质量百分比称取以下各组分：60％～86.9％树脂，3％～20％填料，10％～15％光引发剂，0.1％～5％助剂，以上各组分的质量百分比之和为100％，其中，所述树脂由低聚物和活性稀释剂组成，所述光引发剂由夺氢型引发剂和裂解型引发剂复配组成。

步骤2、将上述组分混合在反应器中，分散均匀，放入烘箱中使其软化，控制温度30～50℃，软化时间为15～50分钟；

步骤3、用高速分散器对步骤2中的软化液体进行搅拌，搅拌时间为10～30分钟，搅拌速度为1000～5000r/min；控制细度为5～20um，装罐备用。

本发明可满足以下测试条件，即将该UV油墨印刷于塑料基材干燥后，置于1200～1800ppm过氧乙酸溶液中浸泡2～4小时，控制温度为60～90℃，不会发生脱墨现象。

本发明高附着力抗氧化性UV固化油墨应用于PE瓶盖印刷时，固化时间仅需8～15s，附着力可达100％，耐溶剂性超过100次，能适合于凸版胶印、丝印等印刷方式，从而拓宽了UV油墨的应用范围。

本发明高附着力抗氧化性UV固化油墨印刷后，可以在1800ppm浓度的过氧乙酸溶液中浸泡4小时，并控制恒温90℃，不会发生脱墨现象，是一种复合环保要求的新型油墨。

本发明研制的高附着力抗氧化性的UV固化油墨，附着力可达100％，固化速度为8～15s，耐溶剂性强，解决了现有的PE瓶盖印刷UV固化油墨后，在1800ppm浓度的过氧乙酸溶液中浸泡4小时，并控制恒温90℃条件下发生脱墨现象，满足了环保部门的灭菌要求。

本发明高附着力抗氧化性UV固化油墨，干燥速度快，生产效率高；无溶剂排放，对环境无污染；印刷色彩还原真实，印刷质量高，对于实现环保印刷、绿色印刷具有推动作用。

本发明高附着力抗氧化性UV固化油墨的研制方法，操作简单，设备需求小，容易实现。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进行详细阐述。

本发明一种高附着力抗氧化性的UV固化油墨，包含以下组成成分，以占油墨重量的重量百分比计：60％～86.9％树脂，3％～20％填料，10％～15％光引发剂，0.1％～5％助剂，以上各组分的质量百分比之和为100％。

其中，树脂由低聚物和活性稀释剂组成。低聚物也称预聚物，是光固化油墨的主要成膜物质，也是构成油墨的基本骨架。油墨层的基本性能，如附着力、耐溶剂性、柔韧性、硬度等指标都主要由预聚物所决定。预聚物中一般都含有C＝C、环氧基等不饱和键，当遇到紫外光照射时，就会发生固化反应。本发明使用的低聚物为环氧丙烯酸酯(621A-80)、聚氨酯丙烯酸酯(6120F-80)、聚酯丙烯酸酯(6331-100)。环氧丙烯酸酯(621A-80)粘度高、固化速度快，固化后成膜硬度高，耐候性好，对与纸张、织物等附着好；聚氨酯丙烯酸酯(6120F-80)分子量大，分子中同时带有氨基甲酸酯和羧酸酯结构单元，因此聚氨酯丙烯酸酯综合了聚氨酯和丙烯酸酯的优良性能，具有良好的附着力。同时，其分子含有较长的脂肪族主链，柔韧性比较好，且自身结构中含有N-H键，易于和PE瓶盖表面形成有效的范德华力作用，可明显获得良好的附着效果。聚酯丙烯酸酯(6331-100)是在饱和聚酯的基础上进行了丙烯酸酯化引入光活性基团合成的，粘度低，结构柔软，不含有苯环，成膜后，膜层柔软，硬度适中，对PE材料附着较好。

传统油墨一般需要加入溶剂或水来调节油墨的粘度，从而使油墨的粘度与印刷需求的粘度相适应。对于UV固化油墨，一般采用加入粘度较低的活性稀释单体来降低油墨的粘度。单体不仅有降低油墨粘度的作用，同时还可以参与光固化反应，相比溶剂型油墨，没有溶剂挥发，对环境保护有利。本发明使用LA(丙烯酸月桂酯)、TPGDA(三缩丙二醇双丙烯酸酯)、NPGDA(新戊二醇二丙烯酸酯)或TMPTA(三羟甲基丙烷三丙烯酸酯)中的一种或者是两种。NPGDA具有较低的表面张力，仅为3.2×10^-4N/cm，脂肪链柔软，固化时内应力低，因此其附着力很好。TMPTA是三官能度单体，粘度比单官能度和双官能度的单体大，稀释效果较差。同时因其固化速度快，内应力较大，体积收缩率也高，所以附着力差，一般不做单独使用。LA是单官能度单体，粘度较低，分子量也低，固化速度慢。

光引发剂是光固化油墨的特定组分，是光固化油墨区别于其他类型油墨的重要成分，决定了油墨的干燥速度。按照其光解的机理划分，光引发剂可分为自由基光引发剂和阳离子光引发剂，目前市场上多以自由基光引发剂为主，阳离子光引发剂由于价格较贵，应用不如自由基型引发剂广泛。本发明使用的光引发剂为TPO(2，4，6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦)、907(2-甲基-1-(4-甲巯基苯基)-2-吗啉-1-丙酮)、369(2-苄基-2-二甲氨基-1-(4-吗啉苯基)-1-丁酮)或ITX(异丙基硫杂蒽酮)中的一种或多种复配。TPO吸收波长可达430nm，光解产物为三甲基苯甲酰基自由基和二苯基膦酰自由基，引发活性很高，固化速度快。ITX吸收波长也可达430nm，已进入可见光吸收区域。具有较高的吸收波长和较强的吸光能力，光解速率高，固化时间短。369最大吸收波长为246nm、333nm，吸收波长范围小。在有色体系中颜料对紫外光也会有吸收，使得907光引发效率大大降低，但当ITX存在时，可以使它的吸收波长达到380nm～420nm，与所在有色体系的颜料竞争吸光，加快裂解速度，提升光引发活性。

填料一般为无机物，不挥发，对人体无害。填料的价格也较预聚物、单体和颜料低，通过添加填料不仅可以降低成本，而且还可以改善墨层的性能。本发明使用的填料为二氧化钛或滑石粉，或者是二者的混合物。二氧化钛粒径小，色相白，添加到油墨中，不仅可以改善油墨的特性，还可以作为白色油墨的颜料。滑石粉结构为片状，刚性较高，尺寸稳定性好，耐磨性好，对树脂吸附作用强。

助剂是UV油墨配方的另一个重要组分，尽管加入量少，但对油墨的性能有着重要的影响。本发明使用的助剂有润湿分散剂、消泡剂、流平剂、硅油。

对于一般的泡沫体系，要想气泡自发破裂需要经过很长的时间才能完成，故而在油墨的制备过程中需要使用消泡剂来消泡。因为消泡剂的表面张力一般较低，当其向表面张力较高的的泡沫体系中运动时，会促使膜壁逐渐变薄，最终导致气泡的破裂。流平剂是能够赋予油墨更好的流动状态，促使其更容易流动、流平以形成平滑光洁的墨层的一类油墨助剂。

油墨是一种非牛顿型流体，具有触变性。一般当油墨粘度较大时，往往流变性不好，这在印刷过程中，很容易引起印刷故障，会使辊筒传墨不均，印品出现桔皮、鱼眼、针孔等问题。对于流平性不好的油墨，油墨行业一般通过添加流平剂来改善其流变性能。

润湿剂和分散剂对油墨的分散作用，主要是依靠其可以降低液体的表面张力而实现的，人们习惯于把润湿剂和分散剂放在一起称为润湿分散剂。通过向油墨配方中添加润湿分散剂，可以促进油墨对颜料和填料的润湿作用，使其分散更均匀。

为进一步说明本发明的特性，下面结合具体实例作以阐述。

实施例1

步骤1、按重量百分比称取以下组分：

步骤2、将上述组分混合在反应器中，分散均匀，放入烘箱中使其软化，控制温度40℃，软化时间为30分钟；

步骤3、用高速分散器对步骤2中的软化液体进行搅拌，搅拌时间为10分钟，搅拌速度为3000r/min；控制细度为15um，装罐备用。

测试所制备的UV固化油墨的细度、固化速度、耐溶剂性、附着力及耐过氧乙酸溶液蒸煮情况，结果见表1所示。

实施例2

步骤1、按重量百分比称取以下组分：

步骤2、将上述组分混合在反应器中，分散均匀，放入烘箱中使其软化，控制温度30℃，软化时间为15分钟；

步骤3、用高速分散器对步骤2中的软化液体进行搅拌，搅拌时间为10分钟，搅拌速度为1000r/min；控制细度为5um，装罐备用。

测试所制备的UV固化油墨的固化速度、耐溶剂性、附着力及耐过氧乙酸溶液蒸煮情况，结果见表1所示。

实例3

步骤1、按重量百分比称取以下组分：

步骤2、将上述组分混合在反应器中，分散均匀，放入烘箱中使其软化，控制温度50℃，软化时间为50分钟；

步骤3、用高速分散器对步骤2中的软化液体进行搅拌，搅拌时间为30分钟，搅拌速度为5000r/min；控制细度为20um，装罐备用。

实例4

步骤1、按重量百分比称取以下组分：

步骤2、将上述组分混合在反应器中，分散均匀，放入烘箱中使其软化，控制温度35℃，软化时间为20分钟；

步骤3、用高速分散器对步骤2中的软化液体进行搅拌，搅拌时间为15分钟，搅拌速度为1500r/min；控制细度为10um，装罐备用。

实例5

步骤1、按重量百分比称取以下组分：

步骤2、将上述组分混合在反应器中，分散均匀，放入烘箱中使其软化，控制温度45℃，软化时间为45分钟；

步骤3、用高速分散器对步骤2中的软化液体进行搅拌，搅拌时间为25分钟，搅拌速度为4500r/min；控制细度为15um，装罐备用。

实例6

步骤1、按重量百分比称取以下组分：

步骤3、用高速分散器对步骤2中的软化液体进行搅拌，搅拌时间为20分钟，搅拌速度为2000r/min；控制细度为15um，装罐备用。

表1本发明高附着力抗氧化性的UV固化油墨的性能测试表

	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5	实施例6
							细度(um)	15	15	10	8	18	15
固化速度(s)	15	13	10	8	14	11
							附着力(％)	92	84	100	100	100	100
耐溶剂性(次数)	65	54	70	75	76	82
							耐过氧乙酸蒸煮	不脱墨	不脱墨	不脱墨	不脱墨	不脱墨	不脱墨

上述实施例中，各原料生产厂家如下：聚氨酯丙烯酸酯广州玖鼎建材科技有限公司；聚酯丙烯酸酯广州托力特化工有限公司；TMPTA广州市中杰化工科技有限公司；NPGDA启东亚太化工厂有限公司；光引发剂907南京米兰化工有限公司；光引发剂ITX优缔股份有限公司光引发剂；滑石粉广州市铧骏化工有限公司；硅油佛山市华谷有机硅有限公司；流平剂495上海浦皓化工有限公司。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，本发明的保护范围也并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应该涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种高附着力抗氧化性的UV固化油墨，其特征在于，包含以下组成成分，以占油墨重量的重量百分比计：60％～86.9％树脂，3％～20％填料，10％～15％光引发剂，0.1％～5％助剂，以上各组分的质量百分比之和为100％，其中，所述树脂由低聚物和活性稀释剂组成，所述光引发剂由夺氢型引发剂和裂解型引发剂复配组成。

2.根据权利要求1所述的高附着力抗氧化性UV固化油墨，其特征在于：所述填料为二氧化钛或滑石粉，或者是上述二者的混合物。

3.根据权利要求1所述的高附着力抗氧化性UV固化油墨，其特征在于：所述光引发剂由夺氢型光引发剂与裂解型光引发剂以重量比1：1组成的混合物。

4.根据权利要求3所述的高附着力抗氧化性UV固化油墨，其特征在于：所述夺氢型光引发剂为引发剂TOP、引发剂ITX或引发剂CTX中的一种或多种；裂解型光引发剂为引发剂369或引发剂907中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的高附着力抗氧化性UV固化油墨，其特征在于：所述树脂由低聚物和活性稀释剂以质量比为5:3组成。

6.一种制备权利要求1至5所述的高附着力抗氧化性UV固化油墨的方法，其特征在于：步骤1、按质量百分比称取以下各组分：60％～86.9％树脂，3％～20％填料，10％～15％光引发剂，0.1％～5％助剂，以上各组分的质量百分比之和为100％，其中，所述树脂由低聚物和活性稀释剂组成，所述光引发剂由夺氢型引发剂和裂解型引发剂复配组成。

步骤2、将上述组分混合在反应器中，分散均匀，放入烘箱中使其软化形成软化液体，控制温度30～50℃，软化时间为15～50分钟；

7.一种测试权利要求1至5所述的高附着力抗氧化性UV固化油墨的方法，其特征在于：将该UV油墨印刷于塑料基材干燥后，置于1200～1800ppm过氧乙酸溶液中浸泡1～4小时，控制温度为60～90℃，不会发生脱墨现象。