CN114479550A - 一种光固化可烫金玻璃油墨及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种光固化可烫金玻璃油墨及其制备方法和应用，所述光固化可烫金玻璃油墨包括特定份数的光固化树脂、光引发剂、稀释剂、分散剂和填料的组合，且所述光固化树脂包括不饱和聚酯、环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯、聚丙烯酸树脂或环氧树脂中的任意一种或至少两种的组合；通过上述组分之间的互相搭配，使得所述光固化可烫金玻璃油墨在使用过程中无有害物质挥发，可以真正实现零VOC排放，且还具有固化时间短、能耗低的优势，可用于玻璃与陶瓷等制品表面，除了满足印刷文字LOGO等外观装饰要求外，还可以满足后续烫金工艺的要求。

Description

一种光固化可烫金玻璃油墨及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于油墨技术领域，具体涉及一种光固化可烫金玻璃油墨及其制备方法和应用。
背景技术
随着经济和科技的发展，国家对环保问题的重视日益提升，在常用的日用品上，玻璃与陶瓷材质逐渐取代不可降解的塑料材质，如化妆品玻璃瓶、酒瓶、玻璃杯等。光固化玻璃油墨可以在玻璃与陶瓷材质表面进行文字或LOGO的印刷，满足对于玻璃与陶瓷材质的产品对于外观的要求。
现有传统油墨多为溶剂型油墨。CN105038391A公开了一种无溶剂型光固化环保油墨，该环保油墨由以下原料制成：环氧丙烯酸树脂、三羟甲基丙烷三丙烯酸脂、三丙二醇二丙烯酸脂、光引发剂、助剂、颜料、份桐油、硫酸钡、亚麻油、氧化锆、防老剂、2-硫醇基苯骈咪唑，所述无溶剂型光固化环保油墨优点：无污染，无溶剂释放，节省成本，操作简单，对环境友好，生产效率高，瞬时干燥，适合高速印刷。CN113072835A公开了一种紫外光固化玻璃油墨其制备方法，包括溶剂型聚氨酯丙烯酸酯15～32份、环氧丙烯酸树脂30～35份、特殊功能性单体23～25份、光引发剂5～10份、高效胺助引发剂6～8份、助剂1～3份、填料3～4份，所制备的紫外光固化玻璃油墨应用于玻璃基材上具有优秀的印刷稳定性，耐黄变、附着力和耐候性俱佳，应用在玻璃油墨上具有很好的应用前景。CN107502040A公开了一种光固化油墨组合物，所述油墨组合物包括以下重量份的组分：可聚合单体，为低聚物和/或稀释性单体100重量份，光引发剂0.01～5重量份，光引发剂助剂0～5重量份，颜料1～20重量份和其他功能助剂0.5～5重量份；其中，所述光引发剂为下述在可见光波段415～780nm的激光或单色可见光辐射下具有活性的化合物中的一种或多种：醌类化合物、茂钛类化合物、碘鎓盐类化合物、硫鎓盐类化合物和芳茂铁盐类化合物。本发明中的油墨组合物固化所用可见光源较常用的紫外辐射光源具有安全、低成本等优点。该发明得到的油墨组合物不含任何挥发性有机溶剂，污染物排放少，墨色鲜艳光亮，耐水、耐化学性能、附着力性能优异。
但是上述传统溶剂型油墨，虽然可以满足在玻璃陶瓷上印刷文字LOGO等以提供外观装饰要求，但是在生产及使用过程中VOC排放不符合环保要求，而且干燥固化条件上所需的温度较高时间较长，进而导致能耗较高，不利于大批量工业化发展的要求。
因此，开发一种固化时间短、能耗低且满足环保要求的光固化可烫金玻璃油墨，是本领域技术人员急需解决的问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种光固化可烫金玻璃油墨及其制备方法和应用，所述光固化可烫金玻璃油墨包括特定份数的光固化树脂、光引发剂、稀释剂、分散剂和填料的组合；所述光固化树脂包括不饱和聚酯、环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯、聚丙烯酸树脂或环氧树脂的任意一种或至少两种的组合；所述光固化可烫金玻璃油墨在生产及使用过程中无有害物质挥发，可以真正实现零VOC排放，且在玻璃和陶瓷制品表面上具有优秀的附着力，满足印刷文字LOGO等以提供外观装饰的要求。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供一种光固化可烫金玻璃油墨，所述光固化可烫金玻璃油墨按照重量份包括如下组分：
Figure BDA0003452029690000031
其中，所述光固化树脂可以为51重量份、52重量份、53重量份、54重量份、55重量份、56重量份、57重量份、58重量份或59重量份等。
所述光引发剂可以为5.5重量份、6重量份、6.5重量份、7重量份、7.5重量份、8重量份、8.5重量份、9重量份或9.5重量份等。
所述稀释剂可以为5.5重量份、6重量份、6.5重量份、7重量份、7.5重量份、8重量份、8.5重量份、9重量份或9.5重量份等。
所述分散剂可以为1.2重量份、1.4重量份、1.6重量份、1.8重量份、2重量份、2.2重量份、2.4重量份、2.6重量份或2.8重量份等。
所述填料可以为5.5重量份、6重量份、6.5重量份、7重量份、7.5重量份、8重量份、8.5重量份、9重量份或9.5重量份等。
所述光固化树脂包括不饱和聚酯、环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯、聚丙烯酸树脂或环氧树脂的任意一种或至少两种的组合。
本发明提供的光固化可烫金玻璃油墨包括特定份数的光固化树脂光引发剂、稀释剂、分散剂和填料的组合，且限定了所述光固化树脂包括不饱和聚酯、环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯、聚丙烯酸树脂或环氧树脂的任意一种或至少两种的组合；上述光固化树脂作为油墨中主要的成膜物质，可以保证固化后的油墨在玻璃和陶瓷材质上具有优秀的附着力，其保证涂层具有高硬度、韧性好以及优异的耐磨和耐化学性，相较于一般树脂明显具有光引发的链式聚合反应的特点，在紫外光照射下可引发低聚物树脂进行链式聚合反应；并且本发明中所添加的稀释剂可以减低体系的粘稠度，与低聚物形成交联，改善油墨成膜后的软硬程度，同时还可以提高漆膜耐化性；所述分散剂可以对油墨中填料进行润湿和分散，能使填料在油墨的储存过程中不絮凝且不返粗；最后添加一定份数的填料能改善油墨在印刷过程的流动性以及增加油墨成膜后的硬度和耐磨性。
综上，本发明提供的光固化可烫金玻璃油墨具有固化时间短，所需能耗低，实现提高生产效率和节能的光固化油墨基于玻璃与陶瓷等环保材质上，起到印刷文字LOGO等外观装饰要求外。
优选地，所述光引发剂为自由基聚合光引发剂。
优选地，所述自由基聚合光引发剂包括裂解型自由基聚合光引发剂和/或夺氢型自由基聚合光引发剂。
优选地，所述裂解型自由基聚合光引发剂包括1-羟基环已基苯基酮(Irgacure184)和/或2-苯基苄-2-二甲基胺-1-(4-吗啉苄苯基)丁酮(Irgacure369)。
优选地，所述夺氢型自由基聚合光引发剂包括二苯基-(2,4,6-三甲基苯甲酰)氧磷(Omnirad TPO)。
优选地，所述稀释剂包括单官活性基团稀释剂和多官活性基团稀释剂的组合。
优选地，所述稀释剂可以选择CD9050、CD9051或SR9041中的任意一种或至少两种的组合。
在本发明中，所述稀释剂一般是含有可聚合官能团，可参加固化反应的小分子树脂，为单官能团稀释剂和多官能团稀释剂的复配，可以减低体系的粘稠度，与低聚物形成交联，进而改善漆膜的软硬程度，并且提高漆膜耐化性。
优选地，所述分散剂为阴离子聚合物分散剂。
优选地，所述分散剂包可以选择Solsperse24000。
优选地，所述填料为精细硫酸钡。
作为本发明的优先技术方案，选择精细硫酸钡作为填料，精细硫酸钡具有比重较高，吸油量小的优先，能改善油墨在印刷过程的流动性以及增加漆膜的硬度和耐磨性。
优选地，所述光固化可烫金玻璃油墨还包括颜料、增稠剂、消泡剂或流平剂中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述光固化可烫金玻璃油墨中颜料的含量为5～10重量份，例如5.5重量份、6重量份、6.5重量份、7重量份、7.5重量份、8重量份、8.5重量份、9重量份或9.5重量份等。
优选地，所述颜料包括槽法炭黑。
作为本发明的优选技术方案，所述涂料颜料包括槽法炭黑，可以提供着色效果，且对比一般的炭黑，具有可与食品接触的无毒性。
优选地，所述光固化可烫金玻璃油墨中增稠剂的含量为1～2重量份，例如1.1重量份、1.2重量份、1.3重量份、1.4重量份、1.5重量份、1.6重量份、1.7重量份、1.8重量份或1.9重量份等。
优选地，所述增稠剂包括膨润土和/或气相二氧化硅。
作为本发明的优选技术方案，选择膨润土和/或气相二氧化硅作为增稠剂，可以增加油墨的触变性，提高其施工性，使印刷的字体等清晰且具有立体感。
优选地，所述光固化可烫金玻璃油墨中消泡剂的含量为0.1～0.3重量份，例如0.12重量份、0.14重量份、0.16重量份、0.18重量份、0.2重量份、0.22重量份、0.24重量份、0.26重量份或0.28重量份等。
优选地，所述消泡剂包括聚醚改性有机硅。
作为本发明的优选技术方案，所述光固化可烫金玻璃油墨本身表面张力大，很容易形成稳定的气泡，选择聚醚改性有机硅作为消泡剂可以抑制并消除油墨在生产和施工过程中产生的泡沫。
优选地，所述光固化可烫金玻璃油墨中流平剂的含量为0.3～0.5重量份，例如0.32重量份、0.34重量份、0.36重量份、0.38重量份、0.4重量份、0.42重量份、0.44重量份、0.46重量份或0.48重量份等。
优选地，所述流平剂包括有机硅类高分子聚合物。
第二方面，本发明提供一种如第一方面所述光固化可烫金玻璃油墨的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
(1)将光固化树脂、光引发剂、稀释剂和分散剂混合，得到混合物料；
(2)将步骤(1)得到的混合物料、填料、任选地颜料和任选地增稠剂混合，研磨，得到所述光固化可烫金玻璃油墨。
优选地，步骤(1)所述混合在转速为300～500r/min(例如320r/min、340r/min、360r/min、380r/min、400r/min、420r/min、440r/min、460r/min或480r/min等)的搅拌条件下进行。
优选地，步骤(1)所述混合的时间为5～10min，例如5.5min、6min、6.5min、7min、7.5min、8min、8.5min、9min或9.5min等。
优选地，步骤(2)所述混合在转速为1000～2000r/min(例如1100r/min、1200r/min、1300r/min、1400r/min、1500r/min、1600r/min、1700r/min、1800r/min或1900r/min等)的搅拌条件下进行。
优选地，步骤(2)所述混合的时间为10～30min，例如12min、14min、16min、18min、20min、22min、24min、26min或28min等。
优选地，步骤(2)所述研磨采用三辊机进行。
优选地，步骤(2)所述研磨的次数为3～5次。
优选地，步骤(2)所述研磨后油墨的细度不高于5μm，例如4.5μm、4μm、3.5μm、3μm、2.5μm、2μm、1.5μm或1μm等。
优选地，步骤(2)所述研磨后还包括加入消泡剂和/或流平剂进行分散的步骤。
优选地，所述分散在转速为300～500r/min(例如320r/min、340r/min、360r/min、380r/min、400r/min、420r/min、440r/min、460r/min或480r/min等)的搅拌条件下进行。
优选地，所述分散的时间为5～10min，例如5.5min、6min、6.5min、7min、7.5min、8min、8.5min、9min或9.5min等。
第三方面，本发明提供一种如第一方面所述的光固化可烫金玻璃油墨在玻璃制品或陶瓷制品表面的应用。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明提供的光固化可烫金玻璃油墨包括特定份数的光固化树脂光引发剂、稀释剂、分散剂和填料的组合，且限定了所述光固化树脂包括不饱和聚酯、环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯、聚丙烯酸树脂或环氧树脂的任意一种或至少两种的组合；通过筛选在玻璃和陶瓷材质上具有优良附着力的低聚物树脂，再和特定份数的稀释剂、分散剂以及填料来调节粘稠度和改善漆膜软硬程度和耐化性，使得到的光固化可烫金玻璃油墨在特定波长紫外光照射下可通过光引发剂引发产生链式聚合反应，进而在制品表面形成具有高附着力且软硬适中的漆膜，所述漆膜还具有良好的耐酒精、耐化妆品性能以及满足进一步可烫金工艺的性能。
(2)本发明提供的光固化可烫金玻璃油墨与传统烘烤固化型溶剂型油墨相比，保留了传统油墨对漆膜的性能要求，且实现了生产及使用过程中VOC零排放，且具有固化时间短、能耗低的优点，直接提高了生产效率。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
实施例1
一种光固化可烫金玻璃油墨，其按照重量份包括如下组分：
Figure BDA0003452029690000081
所述光固化可烫金玻璃油墨的制备方法包括如下步骤：
(1)将环氧丙烯酸酯低聚物(沙多玛、CN2204)、聚酯丙烯酸酯低聚物(沙多玛、2251)、光引发剂(巴斯夫、Irgacure184)、单官能团活性稀释剂(沙多玛、CD9050)、六官能团活性稀释剂(沙多玛、SR9041)、和分散剂(路博润、Solsperse24000)在400rpm的搅拌条件下混合8h，得到混合物料；
(2)将步骤(1)得到的混合物料、槽法炭黑、精细硫酸钡、膨润土和气相二氧化硅在1500rpm的转速下搅拌20min，研磨5次，加入消泡剂(迈图、TSA750S)和流平剂(毕克、BYK-333)在400rpm转速的条件下混合8min，得到所述光固化可烫金玻璃油墨。
实施例2
一种光固化可烫金玻璃油墨，其按照重量份包括如下组分：
Figure BDA0003452029690000091
本实施例所提供的光固化可烫金玻璃油墨的制备方法以及其中所采用的制备原料均与实施例1相同。
实施例3
一种光固化可烫金玻璃油墨，其按照重量份包括如下组分：
Figure BDA0003452029690000101
本实施例所提供的光固化可烫金玻璃油墨的制备方法以及其中所采用的制备原料均与实施例1相同。
实施例4
一种光固化可烫金玻璃油墨，其与实施例1的区别仅在于，不添加聚酯丙烯酸酯低聚物，环氧丙烯酸酯低聚物的添加量为60重量份，其他组分、用量和制备方法均与实施例1相同。
实施例5
一种光固化可烫金玻璃油墨，其与实施例1的区别仅在于，不添加六官能团活性稀释剂，单官能团活性稀释剂的添加量为10重量份，其他组分、用量和制备方法均与实施例1相同。
对比例1
一种光固化可烫金玻璃油墨，其与实施例1的区别在于，不添加分散剂，其他组分的比例保持不变，制备方法以及其中所采用的制备原料均与实施例1相同。
对比例2
一种光固化可烫金玻璃油墨，其与实施例1的区别在于，不添加稀释剂，其他组分的比例保持不变，制备方法以及其中所采用的制备原料均与实施例1相同。
性能测试：
(1)VOC含量：根据《GB/T 38608—2020油墨中可挥发性有机化合物(VOCs)含量测定方法》进行测试；
(2)固化时间：判定标准为铅笔硬度法，记录UV漆膜硬度达到3H所需相同紫外光照射的时间即为固化时间；
(3)能耗：采用UV能量测试仪LS120进行测试，保持能耗固化时间相同的条件下，记录UV漆膜硬度达到3H所需要的能耗。
按照上述测试方法对实施例1～5和对比例1～2提供的光固化可烫金玻璃油墨进行测试，测试结果如表1所示：
表1
Figure BDA0003452029690000111
Figure BDA0003452029690000121
根据表1数据可以看出：本发明提供的光固化可烫金玻璃油墨具有较低的VOC含量，且固化时间较短，能耗较低。
具体而言，实施例1～5得到的光固化可烫金玻璃油墨的VOC含量均低于1％，漆膜硬度达到3H时所需要的固化时间为24.2～37.6s，漆膜硬度达到3H时所需要的能耗为401.9～564.0mJ/cm2。
比较实施例1、对比例1～2可以发现，不添加分散剂(对比例1)以及不添加稀释剂(对比例2)得到的可烫金玻璃油墨的固化时间过长且固化所需能量较高。
进一步比较实施例1、实施例4和实施例5可以发现，不添加聚酯丙烯酸酯低聚物(实施例4)以及不添加不添加六官能团活性稀释剂(实施例5)得到的可烫金玻璃油墨的固化时间也有所延长且固化所需能量有所增高。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明一种光固化可烫金玻璃油墨及其制备方法和应用，但本发明并不局限于上述实施例，即不意味着本发明必须依赖上述实施例才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种光固化可烫金玻璃油墨，其特征在于，所述光固化可烫金玻璃油墨按照重量份包括如下组分：
Figure FDA0003452029680000011
所述光固化树脂包括不饱和聚酯、环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯、聚丙烯酸树脂或环氧树脂的任意一种或至少两种的组合。
2.根据权利要求1所述的光固化可烫金玻璃油墨，其特征在于，所述光引发剂为自由基聚合光引发剂；
优选地，所述自由基聚合光引发剂包括裂解型自由基聚合光引发剂和/或夺氢型自由基聚合光引发剂；
优选地，所述裂解型自由基聚合光引发剂包括1-羟基环已基苯基酮和/或2-苯基苄-2-二甲基胺-1-(4-吗啉苄苯基)丁酮；
优选地，所述夺氢型自由基聚合光引发剂包括二苯基-(2,4,6-三甲基苯甲酰)氧磷。
3.根据权利要求1或2所述的光固化可烫金玻璃油墨，其特征在于，所述稀释剂包括单官活性基团稀释剂和多官活性基团稀释剂的组合。
4.根据权利要求1～3任一项所述的光固化可烫金玻璃油墨，其特征在于，所述分散剂为阴离子聚合物分散剂。
5.根据权利要求1～4任一项所述的光固化可烫金玻璃油墨，其特征在于，所述填料为精细硫酸钡。
6.根据权利要求1～5任一项所述的光固化可烫金玻璃油墨，其特征在于，所述光固化可烫金玻璃油墨还包括颜料、增稠剂、消泡剂或流平剂中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述光固化可烫金玻璃油墨中颜料的含量为5～10重量份；
优选地，所述颜料包括槽法炭黑；
优选地，所述光固化可烫金玻璃油墨中增稠剂的含量为1～2重量份；
优选地，所述增稠剂包括膨润土和/或气相二氧化硅；
优选地，所述光固化可烫金玻璃油墨中消泡剂的含量为0.1～0.3重量份；
优选地，所述消泡剂包括聚醚改性有机硅；
优选地，所述光固化可烫金玻璃油墨中流平剂的含量为0.3～0.5重量份；
优选地，所述流平剂包括有机硅类高分子聚合物。
7.一种如权利要求1～6任一项所述光固化可烫金玻璃油墨的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
(1)将光固化树脂、光引发剂、稀释剂和分散剂混合，得到混合物料；
(2)将步骤(1)得到的混合物料、填料、任选地颜料和任选地增稠剂混合，研磨，得到所述光固化可烫金玻璃油墨。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述混合在转速为300～500r/min的搅拌条件下进行；
优选地，步骤(1)所述混合的时间为5～10min。
9.根据权利要求7或8所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述混合在转速为1000～2000r/min的搅拌条件下进行；
优选地，步骤(2)所述混合的时间为10～30min；
优选地，步骤(2)所述研磨采用三辊机进行；
优选地，步骤(2)所述研磨的次数为3～5次；
优选地，步骤(2)所述研磨后油墨的细度不高于5μm；
优选地，步骤(2)所述研磨后还包括加入消泡剂和/或流平剂进行分散的步骤；
优选地，所述分散在转速为300～500r/min的搅拌条件下进行；
优选地，所述分散的时间为5～10min。
10.一种如权利要求1～6任一项所述的光固化可烫金玻璃油墨在玻璃制品或陶瓷制品表面的应用。
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