CN113214704A - 一种耐气候油墨、制作方法以及其测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种耐气候油墨、制作方法以及其测试方法，包括，其主要由以下重量份的原料制备而得：聚丙烯酸酯低聚物40～60份、活性稀释剂8～15份、光引发剂4～10份、颜料10～15份、填料3～6份、分散剂1～3份、助剂1～2份；所述聚酯丙烯酸酯低聚物的官能度在3～7之间。聚酯丙烯酸的官度读越高，反应活性越强，从而可以提高固化速度，但官能度太高又会导致粘性增高，柔韧性能下降。其具有良好的韧性、合适的干燥速度，并且对填料润湿效果很好，有很好地亲油‑亲水平衡、且有优良的耐色度性能。通过上述组分的配合以及制作方法，本发明具有较佳的耐气候性，在不同区域、不同温度其色差变化较小，有效提高印刷品的辨识度。
Description
技术领域
本发明涉及烟标印刷技术领域，特别涉及一种耐气候油墨、制作方法以及其测试方法。
背景技术
油墨是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。油墨中包括主要成分和辅助成分，它们均匀地混合并经反复轧制而成一种黏性胶状流体。由连结料(树脂)、颜料、填料、助剂和溶剂等组成。用于书刊、包装装潢、建筑装饰及电子线路板材等各种印刷。随着社会需求增大，油墨品种和产量也相应扩展和增长。
但是在实际印刷中，印刷产品受加工工艺、加工环境、油墨成分以及印刷品所处的环境影响较大，因此不同环境下(和/或不同地域)的情况下，油墨可能会产生相应的变化，从而导致出现色差。特别对于烟盒(烟标)来说，色差度的变化可能是烟盒是否为正品的辨识方法之一，因此油墨的成分、制作方法以及测试过程关系着烟盒印刷是否稳定的关键性因素。因此，油墨通过UV胶印于烟盒上后的耐气候性质保证印刷品稳定的关键性因素。
发明内容
本发明的主要目的是提出一种耐气候油墨、制作方法以及其测试方法，旨在提高烟盒印刷品的油墨稳定性，使烟盒在不同地域或不同环境也不会产生较大的色差，控制在允定值内，保证产品的辨识度。
为实现上述目的，本发明提出一种耐气候油,包括，其主要由以下重量份的原料制备而得：
聚丙烯酸酯低聚物 40～60份
活性稀释剂 8～15份
光引发剂 4～10份
颜料 10～15份
填料 3～6份
分散剂 1～3份
助剂 1～2份；
所述聚酯丙烯酸酯低聚物的官能度在3～7之间。
(聚酯丙烯酸的官度读越高，反应活性越强，从而可以提高固化速度，但官能度太高又会导致粘性增高，柔韧性能下降。因此选取官能度在3～7之间的聚酯丙烯酸酯，其具有良好的韧性、合适的干燥速度，并且对填料润湿效果很好，有很好地亲油-亲水平衡、且有优良的耐色度性能。)
优选方案中：
所述聚酯丙烯酸酯低聚物为聚集丙烯酸；
所述颜料为一种或两种耐晒有机颜料组合；
所述活性稀释剂为丙烯酸酯单体；
所述分散剂是高分子量分散剂。
优选方案中：所述光引发剂为：2-苄基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉苯基)丁酮、2、4、6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦、1-羟基环己基苯基甲酮、2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-吗啉基-1-丙酮中的任意一种或两种。
优选方案中：所述助剂为粘度大于10000MPaS的改性活性甲基硅油。
优选方案中：所述光引发剂、助引发剂和助剂要求固含量达到99％以上。
优选方案中：所述填料为碳酸钙、滑石粉和高岭土以及高分子聚合物有机砂粉中的一种或两种组合。
优选方案中：所述丙烯酸酯单体是双三羟甲基丙烷四丙烯酸聚酯、1，6-己二醇双丙烯酸酯、二缩丙二醇双丙烯酸酯、三缩丙二醇双丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、双季戊四醇五丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯中的任意一种。
一种耐气候油墨的制作方法，
按照重量配比，将1份的超细滑石粉和2份的超细碳酸钙填料以及16份的颜料加入到22份的聚酯丙烯酸酯低聚物，加入1份超分散剂，
用高速分散机分散40分钟后，再用三辊及碾磨4～5遍至细度≤5μm，得到基墨；
然后向基墨中加入7份活性稀释剂，1份2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮， 3份2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-吗啉基-1-丙酮光引发剂，1份高分子有机硅助剂，在高速分散机转速2000-3000rpm/min搅拌30～60分钟，温度控制在50～ 60℃。
优选方案中：当光引发剂完全溶解后再加入剩下的28份聚丙烯酸酯低聚物，高速分散5分钟即可得到所述油墨。
一种耐气候油墨的测试方法，包括：
箱体；
日光模拟，所述日光模拟在箱体内采用氙气灯，所述氙气灯可产生紫外线，所述日光模拟还采用有日光过滤器，窗玻璃过滤器，紫外延展过滤器中其中一种或任意组合；
温度模拟，所述箱体内还设有黒板温度计或黒标温度计；
潮湿环境模拟，所述潮湿环境模拟通过水喷淋或湿度控制***来模拟潮湿环境。
本发明技术方案的优点：
1、聚酯丙烯酸的官度读越高，反应活性越强，从而可以提高固化速度，但官能度太高又会导致粘性增高，柔韧性能下降。因此选取官能度在3～7之间的聚酯丙烯酸酯，其具有良好的韧性、合适的干燥速度，并且对填料润湿效果很好，有很好地亲油-亲水平衡、且有优良的耐色度性能，通过上述组分的配合以及制作方法，本发明具有较佳的耐气候性，在不同区域、不同温度其色差变化较小，有效提高印刷品的辨识度；
2、通过选择合适官能度的活性稀释剂和聚酯丙烯酸酯使油墨的干燥速度合适(例如UV胶印)，可达30M/min(40W/cm汞灯，灯距20cm)，粘性可控制在8-14。油墨的印刷适应性和转移性能好。
具体实施方式
下面将结合表格数据，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。
需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后、顶、底、内、外、垂向、横向、纵向，逆时针、顺时针、周向、径向、轴向……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，若本发明实施例中有涉及“第一”或者“第二”等的描述，则该“第一”或者“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。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。
一种耐气候油墨、制作方法以及其测试方法，包括，其主要由以下重量份的原料制备而得：
聚丙烯酸酯低聚物 40～60份
活性稀释剂 8～15份
光引发剂 4～10份
颜料 10～15份
填料 3～6份
分散剂 1～3份
助剂 1～2份；
所述聚酯丙烯酸酯低聚物的官能度在3～7之间。
其中，聚酯丙烯酸的官度读越高，反应活性越强，从而可以提高固化速度，但官能度太高又会导致粘性增高，柔韧性能下降。因此选取官能度在3～7之间的聚酯丙烯酸酯，其具有良好的韧性、合适的干燥速度，并且对填料润湿效果很好，有很好地亲油-亲水平衡、且有优良的耐色度性能。
在本发明实施例中，所述聚酯丙烯酸酯低聚物为聚集丙烯酸例如Sartomer 的CN2203、氰特的EB436、长兴的6353-1等，在此优选Sartomer的CN2203系列聚酯丙烯酸酯；
在本发明实施例中，所述颜料为一种或两种耐晒有机颜料组合，其特点是耐光，耐热性能优异，是UV胶印油墨能够具备改光性能的关键材料，在此优选科莱恩的P.Y.180；
在本发明实施例中，所述活性稀释剂为丙烯酸酯单体，所述活性稀释剂为高官能度的活性稀释剂，主要为丙烯酸酯单体。适合的丙烯酸酯单体是双三羟甲基丙烷四丙烯酸聚酯、1，6-己二醇双丙烯酸酯、二缩丙二醇双丙烯酸酯、三缩丙二醇双丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、双季戊四醇五丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯中的任意一种。优选双三羟甲基丙烷四丙烯酸聚酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯或二缩丙二醇双丙烯酸酯。其共同特点是反应活性高，稀释效果好，柔韧性好。通过选择合适官能度的活性稀释剂和聚酯丙烯酸酯使油墨的干燥速度合适，可达 30M/min(40W/cm汞灯，灯距20cm)，粘性可控制在8-14。油墨的印刷适应性和转移性能好。)；
在本发明实施例中，所述分散剂是高分子量分散剂，优选Lubrizol的24000 超分散剂。其分散效果优良，对油墨体系的乳化性能、储存稳定性无不良影响。
在本发明实施例中，所述光引发剂为：2-苄基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉苯基)丁酮、2、4、6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦、1-羟基环己基苯基甲酮、 2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-吗啉基-1-丙酮中的任意一种或两种，其特点是反应活性高，热稳定性能好。
在本发明实施例中，所述助剂为粘度大于10000MPaS的改性活性甲基硅油，优选Dow-corning公司的DC-10000高分子有机硅助剂，性能优良。)
在本发明实施例中，所述光引发剂、助引发剂和助剂要求固含量达到99％以上。
在本发明实施例中，所述填料为碳酸钙、滑石粉和高岭土以及高分子聚合物有机砂粉中的一种或两种组合。
在本发明实施例中，所述丙烯酸酯单体是双三羟甲基丙烷四丙烯酸聚酯、1， 6-己二醇双丙烯酸酯、二缩丙二醇双丙烯酸酯、三缩丙二醇双丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、双季戊四醇五丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯中的任意一种。
一种耐气候油墨的制作方法，按照重量配比，将1份的超细滑石粉和2份的超细碳酸钙填料以及16份的颜料(科莱恩P.Y.180)加入到22份的聚酯丙烯酸酯低聚物10份(Sartomer的CN2203)和12份(长兴的6353-1)中，加入1份 Lubrizol的24000超分散剂，用高速分散机分散40分钟后，再用三辊及碾磨4～ 5遍至细度≤5μm，得到基墨；然后向基墨中加入7份活性稀释剂双三羟甲基丙烷四丙烯酸聚酯，1份2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮，3份2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-吗啉基-1-丙酮光引发剂，1份Dow-corning公司的DC-10000高分子有机硅助剂，在高速分散机转速2000-3000rpm/min搅拌30～60分钟，温度控制在50～60℃。
在本发明实施例中，当光引发剂完全溶解后再加入剩下的28份聚丙烯酸酯低聚物(18份Sartomer的CN2203和10份长兴的6353-1)，高速分散5分钟即可得到所述油墨。
一种耐气候油墨的测试方法，其特征在于，包括：
箱体；
日光模拟，所述日光模拟在箱体内采用氙气灯，所述氙气灯可产生紫外线，所述日光模拟还采用有日光过滤器，窗玻璃过滤器，紫外延展过滤器中其中一种或任意组合；
温度模拟，所述箱体内还设有黒板温度计或黒标温度计；
潮湿环境模拟，所述潮湿环境模拟通过水喷淋或湿度控制***来模拟潮湿环境。
其中，耐晒四色油墨的耐光性是指印迹在日光照射下的色彩稳定性。耐光性的测定常用《8级日晒牢度蓝色标准》进行评测。即是将待测样品与蓝色印刷品标准样品同时放在氙弧灯下进行暴晒，通过与蓝色印刷品标准样品的褪色程度进行比较来得到耐晒四色油墨的耐光性等级。
由于印刷品要长时间存放及暴露在日光下，油墨的耐候性好坏直接影响印刷品的外观效果，所以测定印刷油墨的耐候性是非常必要的·氙灯加速耐候性测试通过模拟全光谱太阳光可以使产品每天24h暴露在相当于夏季中午阳光的光照环境下，所经受的曝晒在平均光照强度、光照时间方面都大大高于室外自然曝晒。因此，可以加速获得试验结果。下面就印刷油墨耐候性氙灯加速测试与自然曝晒之间的相关性进行测试。
其中老化损害主要由三个因素引起：光照，温度和湿度。这三个因素中的任一个都会引起材料老化：它们的共同作用，大于其中任一因素造成的危害。
第一为光照：高分子材料的化学键对太阳光不同波段的光线的敏感性不同，一般对应一个阈值，太阳光的短波段紫外线是引起大部分聚合物物理性能老化的主要原因。如C-N(碳－氮)键的作用阈值是393nm.然而，对于某些印刷品和油墨，长波段紫外线甚至可见光也会对其产生破坏，造成变色或褪色。
第二为温度：温度越高，化学反应速度越快。老化反应是一种光致化学反应，温度不影响光致化学反应中的光致反应速度，却影响后维的化学反应速度。因此温度对材料老化的影响往往是非线性的。
第三为湿度：水会直接参与材料老化反应。相对湿度、露水和雨水等是自然界中水的几个主要表现形式。研究表明，户外材料每天都将长时间处于潮湿状态(平均每天长达8-12个小时).而露水是户外潮湿的主要原因。露水造成的危害比雨水更大，因为它附着在材料上的时间更长，形成更为严酷的潮湿侵蚀。对于户内用材料，一般只考虑相对湿度的影响。
在测试中，将作为氙灯试验箱的光源，氙灯可产生紫外线、可见光和红外线，能够很好地模拟全光谱太阳。氙灯产生的光谱用于测试前必须经过过滤，减少不需要的部分紫外光谱。使用不同类型的玻璃滤光器可以得到不同的光谱。滤光器的使用取决于被测材料和产品最终使用条件。不同的过滤器过滤的紫外线的短波段的截止点不同，这将在很大程度上影响老化的速度和类型。有三类经常使用的滤光器：日光过滤器，窗玻璃过滤器，紫外延展过滤器。在印刷品和印刷油墨测试中一般选择窗玻璃过滤器。
最新的氙灯试验箱需装备有辐照度控制***，如BGD867氙灯老化试验箱使用的是太阳眼闭环控制***，来提供稳定的光照强度。在氙灯测试***内，辐照度控制非常重要。氙灯光谱范围从295nm延伸到3000nm,最新的标准中要求，光强的控制基于点控制(如ISO11341-2004[]ASTM G 155-05a4]ISO4892-2:2003 等)，控制点的选择则基于模拟环境和检测材料性能的不同，对于户外环境，检测材料的物理性能，一般采用340nm控制点；而对于室内环境，检测材料的变色和褪色，一般采用420nm控制点。在有些标准中也采用300-400nm的TUV控制。辐照度/W-(㎡·nm)-120151208/。
氙灯测试设备中，温度的控制很也重要，因为温度影响材料老化的速率。氙灯试验箱一般是通过黒板温度计或黒标温度计来精确控制样品表面温度。一般欧洲的ISO标准大多使用黑标温度计，而美国的一些标准则使用黑板温度计。有些型号的氙灯试验箱能同时控制箱体空气温度，以达到全面的曝晒环境温度控制。
氙灯试验箱可以通过水喷淋或湿度控制***来模拟潮湿的影响·水噴淋可以模拟雨水对户外产品的热冲击和应力腐蚀。湿度会影响某些物品(比如某些纺织品或油墨等)发生老化的类型和速度，在此类材料的测试标准中都建议控制相对湿度。
按照GB/T22771-2008[6]标准中的测试条件，对11种不同的油墨样品进行氙灯加速耐候性测试。具体试验条件见表1
表1：氙灯加速耐候性测试条件
各个实施例的比重
(2-苯基-2-二甲氨基-1-(4-吗啉苯基)-丁酮-1(BDMB))最大吸收波长 324，纳米高活性光引发剂，经常与硫杂蒽酮光敏剂配合使用，应用于颜料着色体系，表现出优异的光引发性能。
(Sartomer的CN2203系列聚酯丙烯酸酯)具有良好的韧性、合适的干燥速度，并且对填料润湿效果很好，有很好地亲油-亲水平衡。
(三羟甲基丙烷三丙酸酯)相容性好，硬度高，通用性。
其中，多余部分为填料和助剂，优选的实施例可参考耐气候油墨的制作方法的具体比例，为最佳实施例。
2.2试验结果
使用仪器测量法得到曝晒样品的颜色变化ΔE*。我们采用的是CIE L*a*b 颜色单位，D65光源和10□观察角。下面的表2给出了样品曝晒之后的ΔE*的数值。
表2：氙灯加速耐候性测试结果
2.3试验结果分析
在进行加速耐候性试验之前，我们已经大概知道，这8个样品中有的耐候性较好，有的较差，有的一般，差异性较大。试验结果显示，确实如预测的一样，这就说明，使用Q-SunXe-3氙灯试验箱可以区分样品的不同耐候等级。如表2中的样品3就是耐候性较好的样品，而样品1是耐候性较差的样品，样品5 是耐候性一般的样品。
3.印刷油墨耐光性自然曝晒试验
3.1试验过程及结果
在进行实验室加速耐光性试验的同时，我们还对这些印刷油墨样品进行了自然曝晒。
我们把样品靠近工厂仓库的窗玻璃放置，这是样品实际应用中的较严酷的环境。一共曝晒了 61天，具体的试验结果见表3.
表3：自然曝晒耐候性测试结果
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书内容所作的等效结构变换，或直接/间接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内。
Claims (10)
1.一种耐气候油墨，其特征在于，包括，其主要由以下重量份的原料制备而得：
聚丙烯酸酯低聚物40～60份
活性稀释剂8～15份
光引发剂4～10份
颜料10～15份
填料3～6份
分散剂1～3份
助剂1～2份；
所述聚酯丙烯酸酯低聚物的官能度在3～7之间。
(聚酯丙烯酸的官度读越高，反应活性越强，从而可以提高固化速度，但官能度太高又会导致粘性增高，柔韧性能下降。因此选取官能度在3～7之间的聚酯丙烯酸酯，其具有良好的韧性、合适的干燥速度，并且对填料润湿效果很好，有很好地亲油-亲水平衡、且有优良的耐色度性能。)
2.如权利要求1所述的耐气候油墨，其特征在于：
所述聚酯丙烯酸酯低聚物为聚集丙烯酸；
所述颜料为一种或两种耐晒有机颜料组合；
所述活性稀释剂为丙烯酸酯单体；
所述分散剂是高分子量分散剂。
3.如权利要求1所述的耐气候油墨，其特征在于：
所述光引发剂为：2-苄基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉苯基)丁酮、2、4、6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦、1-羟基环己基苯基甲酮、2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-吗啉基-1-丙酮中的任意一种或两种。
4.如权利要求1所述的耐气候油墨，其特征在于：所述助剂为粘度大于10000MPaS的改性活性甲基硅油。
5.如权利要求1所述的耐气候油墨，其特征在于：所述光引发剂、助引发剂和助剂要求固含量达到99％以上。
6.如权利要求1所述的耐气候油墨，其特征在于：所述填料为碳酸钙、滑石粉和高岭土以及高分子聚合物有机砂粉中的一种或两种组合。
7.如权利要求1所述的耐气候油墨，其特征在于：所述丙烯酸酯单体是双三羟甲基丙烷四丙烯酸聚酯、1，6-己二醇双丙烯酸酯、二缩丙二醇双丙烯酸酯、三缩丙二醇双丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、双季戊四醇五丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯中的任意一种。
8.一种耐气候油墨的制作方法，其特征在于：
按照重量配比，将1份的超细滑石粉和2份的超细碳酸钙填料以及16份的颜料加入到22份的聚酯丙烯酸酯低聚物，加入1份超分散剂，
用高速分散机分散40分钟后，再用三辊及碾磨4～5遍至细度≤5μm，得到基墨；
然后向基墨中加入7份活性稀释剂，1份2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮，3份2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-吗啉基-1-丙酮光引发剂，1份高分子有机硅助剂，在高速分散机转速2000-3000rpm/min搅拌30～60分钟，温度控制在50～60℃。
9.如权利要求8所述的耐气候油墨的制作方法，其特征在于：当光引发剂完全溶解后再加入剩下的28份聚丙烯酸酯低聚物，高速分散5分钟即可得到所述油墨。
10.一种耐气候油墨的测试方法，其特征在于，包括：
箱体；
日光模拟，所述日光模拟在箱体内采用氙气灯，所述氙气灯可产生紫外线，所述日光模拟还采用有日光过滤器，窗玻璃过滤器，紫外延展过滤器中其中一种或任意组合；
温度模拟，所述箱体内还设有黒板温度计或黒标温度计；
潮湿环境模拟，所述潮湿环境模拟通过水喷淋或湿度控制***来模拟潮湿环境。
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| CN108822614A (zh) * | 2018-07-06 | 2018-11-16 | 深圳市海中辉新材料科技有限公司 | 一种低能耗huv/lec印刷油墨及其制备方法 |
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