CN111909567B - 一种水性uv固化油墨、制备方法和使用该油墨的3d立体图案织物 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种水性UV固化油墨、制备方法和使用该油墨的3D立体图案织物。该种水性UV固化油墨水性组分包括：UV固化树脂40.5‑93.4wt％、水性脂肪族聚氨酯分散体0‑30wt％、光引发剂0.2‑5wt％、着色剂0‑20wt％石墨粉0‑15wt％、氧化石墨烯水溶液0‑5wt％、防沉降剂0.1‑2.0wt％、pH调节剂0‑1.5wt％、粘度调节剂1.0‑5.0wt％、消泡剂0.05‑0.3wt％、去离子水0.5‑15wt％。采用水性UV固化油墨在织物表面上进行UV光照射下的增材打印，得到的图案在低温情况下，在织物表面的附着力大于35N/10mm以上，不易掉落。打印完成后3D立体图案已固化，避免后续热处理过程中出现织物或图案面受损、变色。
Description
技术领域
本发明涉及纺织领域，特别涉及一种水性UV固化油墨、制备方法和使用该油墨的3D立体图案织物。
背景技术
3D打印技术出现在20世纪90年代中期，实际上是利用光固化和纸层叠等技术的最新快速成型装置。它与普通打印工作原理基本相同，打印机内装有液体或粉末等“打印材料”，与电脑连接后，通过电脑控制把“打印材料”一层层叠加起来，最终把计算机上的蓝图变成实物。这打印技术称为3D立体打印技术。
目前在织物上采用聚氨酯3D立体打印图案已成为一种趋势。该种方法操作工艺简单，形成的3D图案细腻精制，颜色鲜艳，可以个性化定制，尤其适用于高级定制或限量版鞋面材料。但该种方法的缺点为聚氨酯和织物表面的结合力较弱，聚氨酯3D图案容易从织物表面脱落。
在专利CN1817981A中，公开了一种纺织品用纳米级颜料型喷墨印花油墨及其制备方法。油墨由颜料微胶囊、自交联聚合物微胶乳、去离子水、水溶性有机溶剂、防腐剂、保湿剂、表面活性剂和pH调节剂组成。该方法织物需要打印后进行热焙烘，热焙烘过程中织物可能会造成损失。
在专利CN106380933A中，公开了一种可打印水性聚氨酯3D金油或3D油墨,在纺织品的上打印具有一定厚度的图案。该方法采用改进聚氨酯原料的方式，增加其附着力不强，容易从织物表面脱落的问题。但该文献专利产品，经过研究测试，当天气温度低至15℃时，图案在织物表面的附着力会降低，同样导致图案脱落的情况发生。
发明内容
鉴于背景技术存在的上述技术问题，本发明提供了一种水性UV固化油墨、制备方法和使用该油墨的3D立体图案织物。该种水性UV固化油墨在织物表面具有较大粘合力，打印完成3D立体图案已直接固化，避免后续热处理过程中出现织物或图案面受损、变色。
为实现上述目的，本发明提供了一种水性UV固化油墨，所述油墨包括以下含量的组分：
水性UV固化树脂40.5-95.4wt％、
水性脂肪族聚氨酯分散体0-30wt％、
光引发剂0.2-5wt％、
着色剂0-20wt％、
石墨粉0-15wt％、
氧化石墨烯水溶液0-5wt％、
防沉降剂0.1-2.0wt％、
pH调节剂0-1.5wt％、
粘度调节剂1.0-5.0wt％、
消泡剂0.05-0.3wt％、
去离子水0.5-15wt％。
本发明以水性UV固化树脂为主体材料，可以使得水性UV固化油墨在打印过程中快速固化定型，UV固化反应在5-20秒内完成，几乎与打印同步。同时UV固化光源、加热喷头与台板，可以促进打印过程中水性UV固化油墨中水份挥发，使最终的3D立体图案保持较好强度。
石墨粉和氧化石墨烯可在其所打印的3D立体图案上有仿金属装饰的效果或色变效果，特别是在浅色或透明色系的图案上。使用者可根据设计要求进行选配。同时，加入石墨粉和氧化石墨烯还有提高水性UV固化油墨触变指数的作用。
为了避免在水性UV固化油墨中发生沉淀或堵塞3D打印喷口，对石墨粉和氧化石墨烯水溶液的含量、浓度进行限制，石墨粉的颗粒度限制为1500目，而氧化石墨烯采用hummers法进行制备，具有高分散性，颗粒也不会发生沉淀以及堵塞打印喷口的情况。
氧化石墨烯本身还具有抗菌性能，可根据设计需要进行选配。
进一步的，所述水性UV固化油墨在21-25℃时，粘度为17000-65000mPa.S；pH值为6.5-7.0，触变指数为1.0-6.0。
进一步的，所述氧化石墨烯水溶液浓度为1.5-2.5wt％，所述氧化石墨烯采用hummers法进行制备。
优选的，所述石墨粉为1500目。
优选的，所述氧化石墨烯水溶液的制备方法包括以下步骤：按上述的含量对各组分进行称量后，混合、均匀分散后得到所述水性UV固化油墨。
优选的，采用高速分散机进行分散，分散盘转速为500-1500rpm。
本发明还提供了一种3D立体图案织物，所述3D立体图案织物采用权利要求上述的水性UV固化油墨在织物表面增材打印3D立体图案，打印同时织物表面暴露在UV光下。
优选的，所述织物材料为涤纶、锦纶、氨纶、涤氨混纺以及涤棉混纺织物。
优选的，喷头温度设置为5-400℃，打印平面温度设置为15-60℃；打印速度设置为10-40mm/s。
优选的，所述喷头温度设置为10-70℃，打印平面温度设置为30℃，打印速度设置为30mm/s；填充角度设置为与织物表面垂直方向。
优选的，所述UV光的波长为405nm。
区别于现有技术，上述技术方案至少具有以下有益效果：本发明提供了一种水性UV固化油墨、制备方法和使用该油墨的3D立体图案织物。该种水性UV固化油墨在织物表面的附着力大于35N/10mm以上，不易掉落。打印完成3D立体图案已经固化，避免后续热处理过程中出现织物或图案面受损、变色。
附图说明
图1为本实施例11所制备的3D立体图案织物；
图2为本实施例12所制备的3D立体图案织物；
图3为本实施例13所制备的3D立体图案织物。
具体实施方式
为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例并配合附图详予说明。应理解，这些实施例仅用于说明本申请而不用于限制本申请的范围。
本发明实施例中：水性UV固化树脂采用ALLNEX公司的IRR213；水性脂肪族聚氨酯分散体采用Covestro公司的ImpranilDL1116；光引发剂采用BASF公司的Irgacure500和Irgacure819DW；着色剂包括绘画颜料和/或染料，可根据图案的设计要求自行选配，本实施方式中颜料采用BASF公司、染料采用金美瑞公司产品；1500目石墨粉采用福建大田；防沉降剂采用宜昌汇富硅材料公司二氧化硅HL-200；pH调节剂采用陶氏化学公司AMP-95；粘度调节剂采用宝裕公司PTF增稠剂528A；消泡剂采用中联邦公司B-0935。
本实施方式中氧化石墨烯水溶液的浓度为2％，制备方法为将氧化石墨烯分散于水中并进行超声破碎剥离，制得氧化石墨烯水溶液。
水性UV固化树脂40.5-95.4wt％、水性脂肪族聚氨酯分散体0-30wt％、光引发剂0.2-5wt％、着色剂0-20wt％、石墨粉0-15wt％、氧化石墨烯水溶液0-5wt％、防沉降剂0.1-2.0wt％、pH调节剂0-1.5wt％、粘度调节剂1.0-5.0wt％、消泡剂0.05-0.3wt％、去离子水0.5-15wt％。
实施例1一种水性UV固化油墨
称量：
水性UV固化树脂66wt％、水性脂肪族聚氨酯分散体23wt％、光引发剂5wt％、(Irgacure5003.5wt％、Irgacure819DW1.5wt％)着色剂2.6wt％(BASF公司酞青蓝K7090)、防沉降剂0.8wt％、pH调节剂0.1wt％、粘度调节剂1.0wt％、消泡剂0.2wt％、去离子水1.3wt％、
混合、分散：
将以上称量好的组分进行混合，(混合过程中最后加入粘度调节剂和去离子水)用高速分散机进行分散，分散转盘的转速为500-1500rpm，得到水性UV固化油墨。
实施例1制备的水性UV固化油墨在21-25℃时，粘度为17000-65000mPa.S；pH值为6.5-7.0，触变指数为1.0-6.0。
实施例2一种水性UV固化油墨
水性UV固化树脂85wt％、光引发剂4.5wt％(Irgacure5003.0wt％、Irgacure819DW1.5wt％)、着色剂2.6wt％(BASF公司酞青蓝K7090)、防沉降剂0.8wt％、pH调节剂0.1wt％、粘度调节剂5.0wt％、消泡剂0.2wt％、去离子水1.8wt％
混合、分散：
将以上称量好的组分进行混合，(混合过程中最后加入粘度调节剂和去离子水)用高速分散机进行分散，分散转盘的转速为500-1500rpm，得到水性UV固化油墨。
实施例2制备的水性UV固化油墨在21-25℃时，粘度为17000-65000mPa.S；pH值为6.5-7.0，触变指数为1.0-6.0。
实施例3一种水性UV固化油墨
水性UV固化树脂56wt％、水性脂肪族聚氨酯分散体28wt％、光引发剂4.5wt％(Irgacure5003.0wt％、Irgacure819DW1.5wt％)、着色剂2.6wt％(BASF公司酞青蓝K7090)、防沉降剂1.3wt％、pH调节剂0.3wt％、粘度调节剂1.0wt％、消泡剂0.2wt％、去离子水4.1wt％、分散剂(BYKA110)2wt％。
混合、分散：
将以上称量好的组分进行混合，(混合过程中最后加入粘度调节剂和去离子水)用高速分散机进行分散，分散转盘的转速为500-1500rpm，得到水性UV固化油墨。
实施例3制备的水性UV固化油墨在21-25℃时，粘度为17000-65000mPa.S；pH值为6.5-7.0，触变指数为1.0-6.0。
实施例4一种水性UV固化油墨
称量：
水性UV固化树脂93.4wt％、光引发剂4.95wt％、防沉降剂0.1wt％、粘度调节剂1.0wt％、消泡剂0.05wt％、去离子水0.5wt％。
混合、分散：
将以上称量好的组分进行混合，用高速分散机进行分散，分散转盘的转速为500-1500rpm，得到水性UV固化油墨。
实施例4制备的水性UV固化油墨在21-25℃时，粘度为17000-65000mPa.S；pH值为6.5-7.0，触变指数为1.0-6.0。
实施例5一种水性UV固化油墨
水性UV固化树脂90wt％、光引发剂5wt％、防沉降剂0.1wt％、粘度调节剂1.0wt％、消泡剂0.1wt％、去离子水3.8wt％。
混合、分散：
将以上称量好的组分进行混合，用高速分散机进行分散，分散转盘的转速为500-1500rpm，得到水性UV固化油墨。
实施例5制备的水性UV固化油墨在21-25℃时，粘度为17000-65000mPa.S；pH值为6.5-7.0，触变指数为1.0-6.0。
实施例6一种水性UV固化油墨
水性UV固化树脂70wt％、水性脂肪族聚氨酯分散体5wt％、光引发剂2wt％、着色剂10wt％、石墨粉5wt％、氧化石墨烯水溶液1wt％、防沉降剂0.5wt％、pH调节剂0.5wt％、粘度调节剂3.0wt％、消泡剂0.2wt％、去离子水2.8wt％。混合、分散：
将以上称量好的组分进行混合，用高速分散机进行分散，分散转盘的转速为500-1500rpm，得到水性UV固化油墨。
实施例6制备的水性UV固化油墨在21-25℃时，粘度为17000-65000mPa.S；pH值为6.5-7.0，触变指数为1.0-6.0。
实施例7一种水性UV固化油墨
水性UV固化树脂60wt％、水性脂肪族聚氨酯分散体5wt％、光引发剂3.5wt％、石墨粉15wt％、防沉降剂1.5wt％、pH调节剂0.5wt％、粘度调节剂2.0wt％、消泡剂0.2wt％、去离子水12.3wt％。
混合、分散：
将以上称量好的组分进行混合，用高速分散机进行分散，分散转盘的转速为500-1500rpm，得到水性UV固化油墨。
实施例7制备的水性UV固化油墨在21-25℃时，粘度为17000-65000mPa.S；pH值为6.5-7.0，触变指数为1.0-6.0。
实施例8一种水性UV固化油墨
水性UV固化树脂55wt％、水性脂肪族聚氨酯分散体10wt％、光引发剂2wt％、着色剂10wt％、石墨粉7.9wt％、氧化石墨烯水溶液5wt％、防沉降剂2.0wt％、pH调节剂1wt％、粘度调节剂2.0wt％、消泡剂0.1wt％、去离子水5wt％。
混合、分散：
将以上称量好的组分进行混合，用高速分散机进行分散，分散转盘的转速为500-1500rpm，得到水性UV固化油墨。
实施例8制备的水性UV固化油墨在21-25℃时，粘度为17000-65000mPa.S；pH值为6.5-7.0，触变指数为1.0-6.0。
实施例9一种水性UV固化油墨
水性UV固化树脂50wt％、水性脂肪族聚氨酯分散体15wt％、光引发剂1.5wt％、着色剂20wt％、防沉降剂0.5wt％、pH调节剂1wt％、粘度调节剂4wt％、消泡剂0.1wt％、去离子水7.9wt％。
混合、分散：
将以上称量好的组分进行混合，用高速分散机进行分散，分散转盘的转速为500-1500rpm，得到水性UV固化油墨。
实施例9制备的水性UV固化油墨在21-25℃时，粘度为17000-65000mPa.S；pH值为6.5-7.0，触变指数为1.0-6.0。
实施例10一种水性UV固化油墨
称量：水性UV固化树脂40.5wt％、水性脂肪族聚氨酯分散体30wt％、光引发剂0.2wt％、防沉降剂2.0wt％、pH调节剂1.5wt％、石墨粉5.5wt％、粘度调节剂5.0wt％、消泡剂0.3wt％、去离子水15wt％。
混合、分散：
将以上称量好的组分进行混合，用高速分散机进行分散，分散转盘的转速为500-1500rpm，得到水性UV固化油墨。
实施例10制备的水性UV固化油墨在21-25℃时，粘度为17000-65000mPa.S；pH值为6.5-7.0，触变指数为1.0-6.0。
实施例11-13一种3D立体图案织物
采用3D增材打印的方式,使用带LEDUV光源的3D打印机在涤纶织物上用实施例1-3所制备的水性UV固化油墨打印3D立体图案。所述3D打印中LED UV光源开启，波长设置为405nm；喷头温度设置为35℃；打印速度设置为30mm/s，打印台面温度设置为30℃。喷头使用17号针头，直径1.0mm，填充角度设置为与织物表面垂直方向。
实施例14一种3D立体图案织物
采用3D增材打印的方式,在涤纶织物上用实施例4所制备的水性UV固化油墨打印3D立体图案。所述3D打印中LEDUV光源开启，波长设置为405nm；喷头温度设置为35℃；打印速度设置为30mm/s，打印台面温度设置为30℃。喷头使用17号针头，直径1.0mm，填充角度设置为与织物表面垂直方向。
实施例15一种3D立体图案织物
采用3D增材打印的方式,在锦纶织物上用实施例5所制备的水性UV固化油墨打印3D立体图案。所述3D打印中LEDUV光源开启，波长设置为405nm；喷头温度设置为35℃；打印速度设置为30mm/s，打印台面温度设置为30℃。喷头使用17号针头，直径1.0mm，填充角度设置为与织物表面垂直方向。
实施例16一种3D立体图案织物
采用3D增材打印的方式,在氨纶织物上用实施例6所制备的水性UV固化油墨打印3D立体图案。所述3D打印中LEDUV光源开启，波长设置为405nm；喷头温度设置为35℃；打印速度设置为30mm/s，打印台面温度设置为30℃。喷头使用17号针头，直径1.0mm，填充角度设置为与织物表面垂直方向。
实施例17一种3D立体图案织物
采用3D增材打印的方式,在涤氨混纺织物上用实施例7所制备的水性UV固化油墨打印3D立体图案。所述3D打印中LEDUV光源开启，波长设置为405nm；喷头温度设置为35℃；打印速度设置为30mm/s，打印台面温度设置为30℃。喷头使用17号针头，直径1.0mm，填充角度设置为与织物表面垂直方向。
实施例18一种3D立体图案织物
采用3D增材打印的方式,在涤棉混纺织物上用实施例8所制备的水性UV固化油墨打印3D立体图案。所述3D打印中LEDUV光源开启，波长设置为405nm；喷头温度设置为35℃；打印速度设置为30mm/s，打印台面温度设置为30℃。喷头使用17号针头，直径1.0mm，填充角度设置为与织物表面垂直方向。
实施例19一种3D立体图案织物
采用3D增材打印的方式,在涤纶织物上用实施例9所制备的水性UV固化油墨打印3D立体图案。所述3D打印中LEDUV光源开启，波长设置为405nm；喷头温度设置为35℃；打印速度设置为30mm/s，打印台面温度设置为30℃。喷头使用17号针头，直径1.0mm，填充角度设置为与织物表面垂直方向。
实施例20一种3D立体图案织物
采用3D增材打印的方式,在涤纶织物上用实施例10所制备的水性UV固化油墨打印3D立体图案。所述3D打印中LEDUV光源开启，波长设置为405nm；喷头温度设置为35℃；打印速度设置为30mm/s，打印台面温度设置为30℃。喷头使用17号针头，直径1.0mm，填充角度设置为与织物表面垂直方向。
将实施例11-20中得到的3D立体图案织物在-15℃的温度下进行附着力测试，其附着力均大于33N/10mm，而对比实施例则采用CN106380933A方法制备的金油所制备的带3D图案的织物，在-15℃温度条件下，在以上几种织物上附着力小于27N/10mm。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”或“包含……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的要素。此外，在本文中，“大于”、“小于”、“超过”等理解为不包括本数；“以上”、“以下”、“以内”等理解为包括本数。
需要说明的是，尽管在本文中已经对上述各实施例进行了描述，但并非因此限制本发明的专利保护范围。因此，基于本发明的创新理念，对本文所述实施例进行的变更和修改，或利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，直接或间接地将以上技术方案运用在其他相关的技术领域，均包括在本发明的专利保护范围之内。
Claims (5)
1.一种3D立体图案织物，其特征在于，所述3D立体图案织物采用水性UV固化油墨在织物表面增材打印3D立体图案，打印同时织物表面暴露在UV光下；
所述水性UV固化油墨包括以下含量的组分：
水性UV固化树脂 40.5-93.4wt%、
水性脂肪族聚氨酯分散体 5-30wt%、
光引发剂 0.2-5wt%、
着色剂 0-20wt%
1500目石墨粉5-15wt%、
氧化石墨烯水溶液 1-5wt%、
防沉降剂 0.1-2.0wt%、
pH 调节剂 0.5-1.5wt%、
粘度调节剂 1.0-5.0wt%、
消泡剂 0.05-0.3wt%、
去离子水 0.5-15wt%;
所述水性UV固化油墨在21-25℃时，粘度为 17000-65000mPa.S; pH值为 6.5-7.0，触变指数为1.0-6.0;
所述氧化石墨烯采用hummers法进行制备；
所述水性UV固化树脂采用ALLNEX公司的IRR213；所述水性脂肪族聚氨酯分散体采用Covestro公司的Impranil DL1116。
2.根据权利要求1所述的织物，其特征在于，所述织物包括涤纶、锦纶、氨纶、涤氨混纺以及涤棉混纺织物。
3.根据权利要求1所述的织物，其特征在于，3D打印机喷头温度设置为 5-400℃，打印台面温度设置为15-60℃；打印速度设置为 10-40mm/s。
4.根据权利要求1所述的织物，其特征在于，所述喷头温度设置为10-70℃，打印台面温度设置为30℃；打印速度设置为30mm/s；填充角度设置为与织物表面垂直方向。
5.根据权利要求1所述的织物，其特征在于，所述UV光的波长为405nm。
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