CN108299945A - 通用型塑料凹版印刷用水性uv油墨及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种通用型塑料表面凹版印刷用水性UV油墨及制备方法，水性油墨的组成部分如下：水性UV树脂连结料40％‑80％，去离子水10％‑40％，无水乙醇1％‑10％，颜料3％‑30％,光引发剂0.5％‑4％，润湿分散剂0.1％‑3％，流平剂1％‑6％，成膜助剂1％‑10％，表面活性剂0.1％‑2％，调节剂0.1％‑5％，水性消泡剂0.01％‑3％，抗紫外剂0.01％‑3％，以上组分的之和为100％。本发明的油墨能够同时适合于BOPP、OPP、PE、PET、PA等塑料薄膜材料凹版印刷，具有干燥速度快、附着力高、耐抗性和柔韧性好等特点的多功能通用型塑料薄膜凹印水性UV油墨。

Description

通用型塑料凹版印刷用水性UV油墨及制备方法

技术领域

本发明属于油墨领域，涉及一种塑料凹版印刷用油墨，尤其一种通用型塑料凹版印刷用水性UV油墨及制备方法。

背景技术

近年来，随着人民生活水平的不断提高，不仅带动了包装工业的发展，也促进了塑料凹版油墨技术及市场的不断发展。然而传统的塑料凹版UV溶剂型油墨主要成分以有机物为主，其VOC排放量大对人体健康和环境造成不利的影响。水性油墨虽绿色环保，但其干燥速度慢，不利于快速印刷。

水性UV油墨使用水做溶剂取代有机溶剂而成的油墨。既可以避免传统油墨使用单体造成的有毒物质的挥发，有利于安全生产；又可以解决传统水性油墨干燥速度慢，印刷质量差的问题。

其主要成分包括由预聚物(水基光固化树脂)、颜料、去离子水、光引发剂、助剂等配制而成的一种新型安全环保类油墨。与传统溶剂型UV油墨相比，水性 UV油墨具有安全环保、无毒无害、不燃不爆、几乎不含VOC等优点。

采用水性UV油墨在塑料表面直接印刷装饰，逐渐成为塑料表面印刷的新趋势，其具有环境友好、安全环保等特点，符合塑料表面绿色环保、快速印刷的要求。

根据检索，发现如下与本申请相关的专利文献，具体公开内容如下：

1、一种用于凹版印刷的水性UV油墨(CN105238130A)，属于印刷材料领域。该发明含下述重量份的原料：水性聚氨酯树脂30-60份，光引发剂3-5份，颜料 10-30份，填料5-20份，消泡剂0.05-0.5份，润湿分散剂0.2-3.0份，水5-30 份。本发明还提供了上述用于凹版印刷的水性UV油墨生产工艺。

2、一种新配方PVC装饰材料凹印油墨成分组成(CN104710855A)：色料40％；连接料50％；填充料2％；稀释剂3％；防结皮剂1％；防反印剂1％；增滑剂2％；分散剂0.3％；湿润剂0.2％；干燥剂0.3％；稳定剂0.2％。

3、一种凹版印刷热转移水性UV油墨(102167929A)，该热转移水性UV油墨含有塑料件热转印水性UV保护层,这种水性UV保护层油墨在热转移后起到耐酸、耐碱、耐油、耐刮擦的特性,能够最大限度的保护色墨印刷层。本水性UV保护层油墨是由丙烯酸异冰片酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、三羟甲基丙烷丙烯酸酯、异佛尔酮氰酸酯改性丙烯酸酯组成。水性无苯光引发剂采用聚丁二醇酯基三苯基膦。

上述专利没有采用本发明中的水性UV树脂连结料，与本发明获得的技术效果不同，不影响本发明的新颖性和创造性。

发明内容

本发明针对现有技术的不足之处。提供一种干燥速度快、附着力高、耐抗性和柔韧性好的通用型塑料凹版印刷用水性UV油墨及制备方法。

本发明提供以下技术方案：

一种通用型塑料凹版印刷用水性UV油墨，按质量百分比有以下的有效组分组成：

所述水性UV树脂连接料包括环氧/有机硅改性水性聚氨酯丙烯酸树脂、纳米改性水性丙烯酸树脂、含氟超支化水性聚氨酯丙烯酸酯树脂，按照树脂总质量配比为，环氧/有机硅改性水性聚氨酯丙烯酸树脂为15％-30％、纳米改性水性丙烯酸树脂为20％-46％、含氟超支化水性聚氨酯丙烯酸酯树脂为31％-65％

所述环氧/有机硅改性水性聚氨酯丙烯酸树脂，乳液固含量(％)：30±1粘度(mPa.s/25℃)：200-400pH值(1/10)：7-8,胶膜技术性能指标：100％拉伸膜量(MPa)：10～12抗张强度(MPa)：≥40断裂伸长率(％)：≥500吸水率(％)：≤10脆折温度(℃)：≤-35热变形温度(℃)：≥140。推荐使用产自安庆市德诚化工有限公司，型号PUD-A303F。

所述纳米改性水性丙烯酸树脂固含，％：40±1，粘度(mPa·s，25℃)：10-200， pH值：7.0-9.0，MFFT(℃)：44，推荐使用：万华化学股份有限公司，烟台，型号6318；

所述含氟超支化水性聚氨酯丙烯酸酯树脂由脂肪族异氰酸酯与特种聚醚多元醇共聚而成的水分散体，成膜透明光亮、滑爽，与同类树脂相比显现出相当优异的伸长率、抗水解性、耐侯性、耐水性、耐低温等性能，粘度(mPa.s):50-150；酸碱度：7-8；固体量：35±1％；离子性：阴离子；伸长率：600％，推荐使用泰兴市中纺助剂厂，型号PU186-2耐强碱高弹水性聚氨酯树脂。

而且，所用颜料为：酞菁蓝、立索尔红、柠檬黄、二氧化钛和炭黑。

而且，所述润湿分散剂为：BYK190、BYK193、BYK198协同使用，平均粒径小于0.6μm。

而且，所述引发剂为：2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦、二苯甲酮、 2-羟基-2甲基-1-1苯基丙酮。

而且，所述流平剂为：2-[2-(2-丁氧基乙氧基)乙氧基]乙醇；所述成膜助剂为：乙二醇丁醚；所述水性消泡剂组分为：2-氨基-2-甲基-1-丙醇和2-甲基-2-甲氨基-1-丙醇。

而且，所述表面活性剂为：硅氧烷和聚硅烷混合物。

而且，所述调节剂为聚醚改性硅氧烷混合物。

而且，所述抗紫外剂为：紫外吸收剂UV3860(德国毕克)和纳米二氧化钛功能性助剂。

一种通用型塑料凹版印刷用水性UV油墨的制备方法，步骤如下

(1)首先按照配方：将水性聚氨酯树脂丙烯酸树脂、去离子水、无水乙醇、颜料、光引发剂、润湿分散剂、流平剂、成膜助剂、表面活性剂、调节剂和水性消泡剂等按照配方进行称取，

(2)润湿分散是采用数显搅拌机将药品搅拌均匀，条件为：分散时间 5-30min，转速1200-4000r/min；

(3)研磨分散将润湿分散的半成品放入立式磨砂机中，加入锆珠进行研磨，油墨与锆珠质量百分比为150％-300％，且直径0.5mm锆珠和直径1mm锆珠的质量百分比为45％-150％。转速3500-5500r/min,时间分别为蓝色油墨研磨3-7h、红色油墨研磨2-8h、黄色油墨研磨2-6h、白色油墨研磨3-9h、黑色油墨研磨3-9h；

(4)使用聚酯网200-400目过滤得到油墨并罐装。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明提供的通用型塑料凹版印刷用油墨能够同时适合于BOPP、OPP、PE、 PET、PA等塑料薄膜材料凹版印刷，具有干燥速度快、附着力高、耐抗性和柔韧性好等特点的多功能通用型塑料薄膜凹印水性UV油墨。

根据实验检测，本发明油墨的固化时间为8s，油墨粘度的测量使用涂4号杯按照国标GB/T13217.附着牢度的测定参照国标GBT13217.7-2009在室温下使用3M胶带黏粘撕裂附着牢固度达到95％以上。水性UV油墨粘度的测量使用涂4 号杯按照国标GB/T13217.4-1991进行测量，粘度为28s。

附图说明

图1蓝色油墨粒径分布图；

图2红色油墨粒径分布图。

具体实施方式

下面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。

本发明提供的通用型塑料凹版印刷用水性UV油墨的成分及百分含量如下：

所述水性UV树脂连接料包括环氧/有机硅改性水性聚氨酯丙烯酸树脂、纳米改性水性丙烯酸树脂、含氟超支化水性聚氨酯丙烯酸酯树脂，按照树脂总质量配比为，环氧/有机硅改性水性聚氨酯丙烯酸树脂为15％-30％、纳米改性水性丙烯酸树脂为20％-46％、含氟超支化水性聚氨酯丙烯酸酯树脂为31％-65％。

所述环氧/有机硅改性水性聚氨酯丙烯酸树脂，乳液固含量(％)：30±1粘度(mPa.s/25℃)：200-400pH值(1/10)：7-8,胶膜技术性能指标：100％拉伸膜量(MPa)：10～12抗张强度(MPa)：≥40断裂伸长率(％)：≥500吸水率(％)：≤10脆折温度(℃)：≤-35热变形温度(℃)：≥140。推荐使用产自安庆市德诚化工有限公司，型号PUD-A303F。

所述纳米改性水性丙烯酸树脂固含，％：40±1，粘度(mPa·s，25℃)：10-200， pH值：7.0-9.0，MFFT(℃)：44，推荐使用：万华化学股份有限公司，烟台，型号6318；

所述含氟超支化水性聚氨酯丙烯酸酯树脂由脂肪族异氰酸酯与特种聚醚多元醇共聚而成的水分散体，成膜透明光亮、滑爽，与同类树脂相比显现出相当优异的伸长率、抗水解性、耐侯性、耐水性、耐低温等性能，粘度(mPa.s):50-150；酸碱度：7-8；固体量：35±1％；离子性：阴离子；伸长率：600％，推荐使用泰兴市中纺助剂厂，型号PU186-2耐强碱高弹水性聚氨酯树脂。

所述颜料为酞菁蓝、立索尔红、柠檬黄、二氧化钛和炭黑。

所述润湿分散剂包括BYK190、BYK193、BYK198一种或两种以上的协同使用使颜料平均粒径能够长期稳定在0.6μm以下。

所述光引发剂为2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦、二苯甲酮、2-羟基 -2甲基-1-1苯基丙酮。

所述流平剂为2-[2-(2-丁氧基乙氧基)乙氧基]乙醇。

所述成膜助剂为乙二醇丁醚。

所述表面活性剂为硅氧烷和聚硅烷混合物。

所述调节剂为聚醚改性硅氧烷混合物。

所述水性消泡剂组分为2-氨基-2-甲基-1-丙醇和2-甲基-2-甲氨基-1-丙醇。

所述抗紫外剂为：紫外吸收剂UV3860和纳米二氧化钛功能性助剂。

上述水性UV树脂连结料、去离子水、无水乙醇、颜料、光引发剂、润湿分散剂、流平剂、成膜助剂、表面活性剂、调节剂、水性消泡剂和抗紫外剂等助剂按照配方称取配料，如表1所示。

表1水性UV油墨配方质量百分比

上述配方制备油墨的具体步骤如下：

⑴配料：按照配比重量百分比取料

⑵润湿分散；润湿分散条件为：分散时间5-30min，转速1200-4000r/min。

⑶研磨分散：研磨分散是将润湿分散的半成品倒入立式磨砂机中，加入锆珠进行研磨，油墨与锆珠质量百分比为150％-300％，且直径0.5mm锆珠和直径1mm 锆珠的质量百分比为45％-150％。转速3500-5500r/min,时间分别为蓝色油墨研磨 3-7h、红色油墨研磨2-8h、黄色油墨研磨2-6、白色油墨研磨3-9h、黑色油墨研磨3-9h。

⑷过滤：过滤收集采用自制的200目-400目聚酯网中进行过滤。

⑸油墨性能检测：油墨性能检测包括油墨粒径、干燥速度、油墨粘度。

⑹印刷打样和质量评价：印刷打样指使用IGT F1印刷适性仪打印出印刷色样，印刷质量检测是指对油墨色密度、油墨附着牢固性进行测量检验。

⑺调整：调整是指根据油墨性能参数及印刷性能检测指标，对油墨配方和工艺条件进行优化改善。

为了详细说明本发明的效果，提供以下具体的实施例。

实施例1

(1)配料

按照油墨配方对水性聚氨酯丙烯酸树脂、去离子水、无水乙醇、酞菁蓝、光引发剂、润湿分散剂、流平剂、成膜助剂、表面活性剂、调节剂和水性消泡剂等，进行称取，具体用量见表2所示。

表2蓝色塑料凹版水性UV油墨配方

其中水性UV树脂组成为：环氧/有机硅改性水性聚氨酯丙烯酸树脂20％、纳米改性水性丙烯酸树脂25％、含氟超支化水性聚氨酯丙烯酸酯树脂55％混合添加。

(2)润湿分散

采用数显电动搅拌机将称取药品进行润湿分散，分散条件为：分散时间 15min，转速2600r/min。

(3)研磨分散

将润湿分散好的油墨半成品，加入立式磨砂机中，然后按照油墨与锆珠质量百分比为200％，在搅拌过程中添加锆珠，且直径0.5mm锆珠和直径1mm锆珠的质量百分比为150％，研磨时间6h。

(4)过滤

使用280目聚酯网过滤得到油墨，并罐装。

(5)油墨性能检测

①油墨粒径测量

将油墨成品通过Malvern Mastersizer 3000E系列激光粒度仪测量其粒径大小和分布用于表征油墨分散性能，分布图如图1所示。

②油墨黏度测量

油墨的粘度特性，一定程度上也决定了油墨质量好坏的关键，油墨的粘度也在一定程度上影响了油墨的流动性，进而影响到油墨的渗透作用。水性UV油墨粘度的测量使用涂4号杯按照国标GB/T13217.4-1991进行测量，粘度为28s。

③固化时间

室温下将印刷适性仪打印好的样品放到UV固化机UN50013-0001下进行固化，并记录固化时间为8s。

(6)印刷打样和质量评价

①色密度检测

使用爱丽色分光密度仪X-rite528对不同网穴深度的色块进行测量色密度，以此记录数据如表3所示。

表3蓝色油墨不同网孔深度色密度

②附着牢固检测

附着牢度的测定参照国标GBT13217.7-2009在室温下使用3M胶带黏粘撕裂附着牢固度达到95％以上。

(7)调整

所述调整是指根据油墨性能参数及印刷性能检测指标，对油墨配方和工艺条件进行优化改善。

实施例2

(1)配料

按照油墨配方：水性聚氨酯丙烯酸树脂、去离子水、无水乙醇、立索尔红、光引发剂、润湿分散剂、流平剂、成膜助剂、表面活性剂、调节剂和水性消泡剂等，进行称取，具体用量见表4所示。

表4红色塑料凹版水性UV油墨配方

其中水性UV树脂连结料环氧/有机硅改性水性聚氨酯丙烯酸树脂20％、纳米改性水性丙烯酸树脂25％、含氟超支化水性聚氨酯丙烯酸酯树脂55％混合添加。

(2)润湿分散

采用数显电动搅拌机将称取药品进行润湿分散，分散条件为：分散时间 15min，转速2600r/min。

(3)研磨分散

将润湿分散好的油墨半成品，加入立式磨砂机中，然后按照油墨与锆珠质量百分比为200％，在搅拌过程中添加锆珠，且直径0.5mm锆珠和直径1mm锆珠的质量百分比为150％，研磨时间4h。

(4)过滤

使用280目聚酯网过滤得到油墨，并罐装。

(5)油墨性能检测

①油墨粒径测量

将油墨成品通过Malvern Mastersizer 3000E系列激光粒度仪测量其粒径大小和分布用于表征油墨分散性能，分布图如图2所示。

②油墨黏度测量

油墨的粘度特性，一定程度上也决定了油墨质量好坏的关键，油墨的粘度也在一定程度上影响了油墨的流动性，进而影响到油墨的渗透作用。水性UV油墨粘度的测量使用涂4号杯杯按照国标GB/T13217.4-1991进行测量，粘度为28s。

③固化时间

室温下将印刷适性仪打印好的样品放到UV固化机UN50013-0001下进行固化，并记录固化时间为7s。

(6)印刷打样和质量评价

①色密度检测

使用爱丽色分光密度仪X-rite528对不同网穴深度色块进行测量色密度，以此记录数据如表5所示。

表5红色油墨不同网孔深度色密度

②附着牢固检测

附着牢度的测定参照国标GBT13217.7-2009在室温下使用3M胶带黏粘撕裂附着牢固度达到95％以上。

(7)调整

所述调整是指根据油墨性能参数及印刷性能检测指标，对油墨配方和工艺条件进行优化改善。

Claims (9)

1.一种通用型塑料凹版印刷用水性UV油墨，其特征在于：按质量百分比有以下的有效组分组成：

所述水性UV树脂连接料包括环氧/有机硅改性水性聚氨酯丙烯酸树脂、纳米改性水性丙烯酸树脂、含氟超支化水性聚氨酯丙烯酸酯树脂，按照树脂总质量配比为，环氧/有机硅改性水性聚氨酯丙烯酸树脂为15％-30％、纳米改性水性丙烯酸树脂为20％-46％、含氟超支化水性聚氨酯丙烯酸酯树脂为31％-65％。

2.根据权利要求1所述的通用型塑料凹版印刷用水性UV油墨，其特征在于：所用颜料为：酞菁蓝、立索尔红、柠檬黄、二氧化钛和炭黑。

3.根据权利要求1所述的通用型塑料凹版印刷用水性UV油墨，其特征在于：所述润湿分散剂为：BYK190、BYK193、BYK198协同使用，平均粒径小于0.6μm。

4.根据权利要求书1所述的通用型塑料凹版印刷用水性UV油墨，其特征在于：所述引发剂为：2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦、二苯甲酮、2-羟基-2甲基-1-1苯基丙酮。

5.根据权利要求书1所述的通用型塑料凹版印刷用水性UV油墨，其特征在于：所述流平剂为：2-[2-(2-丁氧基乙氧基)乙氧基]乙醇；所述成膜助剂为：乙二醇丁醚；所述水性消泡剂组分为：2-氨基-2-甲基-1-丙醇和2-甲基-2-甲氨基-1-丙醇。

6.根据权利要求书1所述的通用型塑料凹版印刷用水性UV油墨，其特征在于：所述表面活性剂为：硅氧烷和聚硅烷混合物。

7.根据权利要求书1所述的通用型塑料凹版印刷用水性UV油墨，其特征在于：所述调节剂为聚醚改性硅氧烷混合物。

8.根据权利要求书1所述的通用型塑料凹版印刷用水性UV油墨，其特征在于：所述抗紫外剂为：紫外吸收剂UV3860(德国毕克)和纳米二氧化钛功能性助剂。

9.一种如权利要求1所述的通用型塑料凹版印刷用水性UV油墨的制备方法，其特征在于：步骤如下

(1)首先按照配方：将水性聚氨酯树脂丙烯酸树脂、去离子水、无水乙醇、颜料、光引发剂、润湿分散剂、流平剂、成膜助剂、表面活性剂、调节剂和水性消泡剂等按照配方进行称取，

(2)润湿分散是采用数显搅拌机将药品搅拌均匀，条件为：分散时间5-30min，转速1200-4000r/min；

(3)研磨分散将润湿分散的半成品放入立式磨砂机中，加入锆珠进行研磨，油墨与锆珠质量百分比为150％-300％，且直径0.5mm锆珠和直径1mm锆珠的质量百分比为45％-150％。转速3500-5500r/min,时间分别为蓝色油墨研磨3-7h、红色油墨研磨2-8h、黄色油墨研磨2-6h、白色油墨研磨3-9h、黑色油墨研磨3-9h；

(4)使用聚酯网200-400目过滤得到油墨并罐装。