CN101987931B - 高固体份耐高温环保喷码打印油墨 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高固体份耐高温环保喷码打印油墨。以重量百分比计,该喷码打印油墨包括以下成分组成:聚合物树脂、11-26%,着色剂、2-10%,溶剂、65-75%,抗静电剂、1-5%,并且,各成分组成之和满足100%。本发明提供的喷码打印油墨是一种适用于非接触不间断性偏离喷印记录的油墨,具有优异的可靠性,适合喷涂于多孔介质底材。同时,该喷码打印油墨能够耐高温烘烤,不渗透,具有抗褪色性。而且,本发明提供的上述喷码打印油墨不含卤素、重金属以及REACH法规中SVHC候选清单物质,是一种具有良好的环保性的油墨组合物。
Description
技术领域
本发明涉及一种喷码打印油墨,尤其涉及一种高固体份耐高温环保喷码打印油墨。
背景技术
在电子行业中,对未经处理的有孔陶瓷材质表面直接喷印时,现有的喷码油墨在喷涂后,喷印信息容易渗透进有孔陶瓷等介质中造成信息消失或不清晰,尤其在电子器件使用过程中,往往会因为发热产生的高温而加剧信息的消失。
喷码机用油墨与普通油墨的不同就在于粘度及可充电性,普通油墨的粘度都在27cp以上,喷码机用油墨的粘度都在10cp以下,普通油墨通常不可充电,喷码机用油墨可充电。由于粘度所限,以往的喷码机用油墨固体含量都比较低,所以喷印干燥后很容易渗透进有孔陶瓷材质,造成信息消失。在经过树脂处理的有孔陶瓷材质表面上喷涂,渗透的情况会得到改善,但经过高温(例如260℃/40min)烘烤后,由于成膜物的树脂不耐高温,熔融会造成信息变浅或消失。
发明内容
为解决上述技术问题,本发明的目的在于提供一种喷码打印油墨,通过对组成成分的调整,得到一种固含量高但粘度低到喷码机可用,并且充电性好的喷码打印油墨,具有耐高温烘烤、不渗透、抗褪色等特点。
为达到上述目的,本发明提供了一种喷码打印油墨,其中,以重量百分比计,该喷码打印油墨包括以下成分组成:
聚合物树脂、11-26%,着色剂、2-10%,有机溶剂、65-75%,抗静电剂、1-5%,并且,各成分组成之和满足100%。
在上述喷码打印油墨中,所采用的聚合物树脂可包括丙烯酸树脂、硝化纤维素树脂、醋酸丁酸纤维素树脂、醋酸丙酸纤维素树脂、聚乙烯缩丁醛树脂、改性松香树脂、石油树脂、马来酸树脂、聚氨酯树脂、氨基树脂、聚酮树脂和醛酮树脂等中的一种或几种。
根据喷印底材的不同,优选地,本发明提供的喷码打印油墨中,所采用的聚合物树脂至少包括第一聚合物树脂和第二聚合物树脂;更优选地,所选择的聚合物树脂的重均分子量为1000-60000。本发明所采用的两种以上进行复配的聚合物树脂是具备良好墨点分裂性的聚合物树脂,树脂的软化点在120℃以上。同时,所采用的树脂在生产过程中及产品中不含重金属、卤素及REACH法规中的SVHC候选清单的物质,具有很好的环保效果。在上述含有复配的聚合物树脂的喷码打印油墨中,所选择的聚合物树脂中的(第一聚合物树脂)为具备良好的充电性并能够提供适当的油墨粘度的聚合物树脂,以油墨的总重量计,该树脂的含量控制为1-6%,优选为2-5%,更优选为3-4%,该树脂的重均分子量优选为25000-60000,该树脂可以为丙烯酸树脂、硝化纤维素树脂、醋酸丁酸纤维素树脂、醋酸丙酸纤维素树脂和聚乙烯缩丁醛树脂等中的一种或几种;同时,上述喷码打印油墨所含有的聚合物树脂中的(第二聚合物树脂)为能够为油墨提供所需的固体含量的聚合物树脂,其重均分子量优选为1000-3500,该树脂还具有高温着色性,该树脂可以为改性松香树脂、石油树脂、马来酸树脂、聚酮树脂和醛酮树脂等中的一种或几种,该树脂的含量可以控制为占油墨的总重量的10-25%,优选为20-25%,更优选为22-24%。通过采用两种以上的聚合物树脂的复配,能够提高喷码打印油墨对于不同底材的适应性,使喷码打印油墨在不同底材上都不易发生渗透。
在上述喷码打印油墨中,所采用的着色剂优选为有机溶剂可溶性染料,可以采用的有机溶剂可溶性染料包括金属络合染料、蒽醌染料、偶氮染料和杂环染料等中的一种或几种。金属络合染料具有优秀的着色力,在有机溶剂中具有良好的溶解性以及带电性,非常适合作为着色剂添加到喷码打印油墨中,优选地,所采用的金属络合染料包括金属铜络合染料和/或金属钴络合染料。另外,可溶性的偶氮染料和蒽醌染料,也适合。在本发明的喷码打印油墨中,考虑到电子行业所限制的化学物质,依照SONY_00259_General_usr_8EC的要求,ROHS法规及REACH法规中SVHC候选清单物质,优选地,所采用的有机溶剂可溶性染料包括金属铜络合染料、金属钴络合染料、偶氮染料和蒽醌型染料等中的一种或几种。上述溶剂可溶性染料在溶剂中的溶解度一般为100g/L以上,优选在300g/L以上,更优选在500g/L以上。本发明所采用的染料可以包括:Brown 42、Red 24、Red 25、Red 118、Red 125(ORASOL Red G(Ciba))、Blue 5、Blue 35、Blue 67(ORASOL Blue GN(Ciba))、Blue 70、Blue 136、Yellow 14、Yellow 146、Yellow 25、Yellow 89、solvent Yellow 16、solvent Yellow 56、solvent Yellow 93、solvent Yellow 163、disperse Yellow 16、Orange 2、Orange 11、solvent Black 3、solvent Black 5、solvent Black7。根据需要,可以将以上染料中的一种或多种复配成所需的颜色。上述染料在至少一年的时间内不会出现结晶、析出等问题。这些染料在油墨中的含量(重量百分比)以2-10%为宜,优选为3-8%,更优选为5-6%。
本发明的喷码打印油墨中,所占比例最多的是溶剂,所采用的溶剂优选为有机溶剂,该有机溶剂包括酮类、酯类、醚类和醇类溶剂等中的一种或几种,例如:酮类溶剂:丙酮,丁酮,甲基异丁基酮,环己酮,戊酮,N-甲基吡咯烷酮;酯类溶剂:醋酸乙酯,醋酸丁酯,醋酸丙酯,醋酸异丙酯,乙二醇乙醚醋酸酯,乙二醇丁醚醋酸酯,丙二醇甲醚醋酸酯,乳酸乙酯,碳酸二甲酯等;醇类溶剂:乙醇,丙醇,丁醇,异丙醇,乙二醇,丙二醇,甘油,一缩二乙二醇,戊醇,异戊醇等;醚类溶剂:乙醚,丁醚,乙二醇乙醚,乙二醇丁醚,丙二醇甲醚,二乙二醇乙醚,二乙二醇丁醚等。上述有机溶剂能够同时溶解染料和聚合物树脂,能够在不影响溶解性的前提下使油墨保持一定的喷涂粘度,还能够为油墨提供适当的表面张力,并保证适当的干燥速度。同时,根据对染料和聚合物树脂的溶解性能,以及对被喷涂物件(基材)的相容性,以及干燥快慢,并考虑对喷头的保护,可以选择一种或多种溶剂进行复配使用。优选地,有机溶剂的添加量可以控制为油墨总重量的65-75%。
基于喷码油墨的特性,油墨应具有一定的可充电性,本发明提供的油墨所采用的抗静电剂可以包括季铵盐、碱金属盐、碱土金属盐、高氯酸盐、硝酸盐、苦味酸盐、羧酸盐和磺酸盐等中的一种或几种。
根据本发明的具体技术方案,上述喷码打印油墨的粘度可以控制为2.8-9.8CP/25℃(BROOKFIELD DV-E,转子S00),优选为3.0-7.8CP/25℃,更优选为3.4-4.0CP/25℃;上述喷码打印油墨的导电率可以控制为500-1700μS(HANNA HI98331),优选为900-1500μS,更优选为1200-1300μS;上述喷码打印油墨的静态表面张力可以控制在20-45dyn/cm(20℃)(BP2100),优选控制在25-37dyn/cm(20℃),更优选控制在27-32dyn/cm(20℃)。通过对喷码打印油墨上述参数的控制,可以使油墨成分具备干燥迅速、不堵塞喷嘴、稳定性高等优点,同时也可以使喷码机的喷头更易于清洗。
连续压电偏转喷墨打印是使油墨在压电晶体作用下,即压电晶体在某一特定频率下振动造成振荡,使油墨逐步分解成球形液滴,通过电极作用,使得充有电荷的液滴(墨滴)发生偏转,并打印到介质表面,同时将未充电不能偏离的液滴回收到墨路系统中,该技术尤其适合标记和识别(截止日期、序号、批号、条形码等)的工业产品的生产线。
本发明还提供了喷码打印油墨在非接触不间断性偏离喷码打印中作为油墨在多孔底材上喷印产品标识信息的用途。这里的多孔底材可以是陶瓷、水泥、砖、瓦楞纸箱、纸或木材等。
这里的产品标识信息可以是利用喷码机喷印在包装基材表面的产品信息,例如常见的生产日期、厂家编码等等。该产品标识信息可以是数字、字母、符号或图形等。
本发明提供的喷码打印油墨是一种适用于非接触不间断性偏离喷印记录的油墨,其粘度可以达到10CP/25℃以下的同时其固含量可以达到32%以上,在具有高固含量的同时,又可以保持较低的粘度,具有优异的可靠性,适合喷涂于多孔介质底材,尤其适合于在非接触不间断性偏离喷码打印中使用。同时,该喷码打印油墨能够耐高温烘烤,不渗透,具有抗褪色性。而且,本发明提供的上述喷码打印油墨不含卤素、重金属以及REACH法规中SVHC候选清单物质,是一种具有良好的环保性的油墨组合物。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解,现对本发明的技术方案进行以下详细说明,但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。
实施例1
本实施例提供了一种高固体份耐高温环保喷码打印油墨,其具有以下成分组成,以喷码打印油墨的总重量为100%:
丙烯酸树脂MB-4(广州Unique) 2.5
DC-120聚酮树脂(广州Unique) 19.0
丁酮 34.5
丙酮 34.5
N-甲基吡咯烷酮 1.0
Solvent Yellow 56(浙江Hongyu) 1.0
ORASOL Blue GN(Ciba) 1.5
ORASOL Red G(Ciba) 2.5
ES-81抗静电剂(美国BNK公司) 3.5
制备过程:首先用占溶剂总量70%的溶剂将树脂溶解,待树脂完全溶解后,按油墨的成分组成溶解着色剂,至着色剂完全溶解后进行粘度测试,然后补齐剩余溶剂、抗静电剂等成分,进行粘度测试并调整粘度,再进行3μm、1μm、0.45μm过滤膜三级过滤,测试油墨的导电率、表面张力、粘度的数值,具体如下:粘度:4.0CP/25℃(BROOKFIELDDV-E,转子S00),导电率:820μS(HANNA HI98331),表面张力:34.5dyn/cm(20℃)(BP2100)。
实施例2
本实施例提供了一种高固体份耐高温环保喷码打印油墨,其具有以下成分组成,以喷码打印油墨的总重量为100%:
醋酸丁酸纤维素树脂(CAB-381-0.5,Eastman公司) 3.0
F-210松香改性酚醛树脂 20.0
丁酮 34.0
丙酮 34.0
Solvent Yellow 56(浙江Hongyu) 1.0
ORASOL Blue GN(Ciba) 1.5
ORASOL Red G(Ciba) 2.5
ES-81抗静电剂(美国BNK公司) 4.0
制备过程和参数测试参考实施例1,本实施例制备的油墨的具体参数如下:粘度:3.8CP/25℃,导电率:670μS,表面张力:32.5dyn/cm(20℃)。
实施例3
本实施例提供了一种高固体份耐高温环保喷码打印油墨,其具有以下成分组成,以喷码打印油墨的总重量为100%:
醋酸丁酸纤维素树脂(与实施例2相同) 3.0
F-210松香改性酚醛树脂 20.0
丁酮 33.5
丙酮 33.5
Solvent Yellow 56(浙江Hongyu) 1.0
ORASOL Blue GN(Ciba) 1.5
ORASOL Red G(Ciba) 2.5
Solvent Black 3(江苏Sunway公司) 1.0
ES-81抗静电剂(美国BNK公司) 4.0
制备过程和参数测试参考实施例1,本实施例制备的油墨的具体参数如下:粘度:3.8CP/25℃,导电率:640μS,表面张力:32.5dyn/cm(20℃)。
实施例4
本实施例提供了一种高固体份耐高温环保喷码打印油墨,其具有以下成分组成,以喷码打印油墨的总重量为100%:
硝化纤维素树脂(1/2S)(上海台硝) 2.0
醛酮树脂K1717(SK) 17.0
醋酸乙酯 35.5
丁酮 35.5
丙二醇甲醚醋酸酯 2.0
Solvent Yellow 56(Hongyu公司) 1.0
ORASOL Blue GN(Ciba公司) 1.5
ORASOLRed G(Ciba公司) 2.5
ES-81抗静电剂(美国BNK公司) 3.0
制备过程和参数测试参考实施例1,本实施例制备的油墨的具体参数如下:粘度:4.2CP/25℃,导电率:920μS,表面张力:31.5dyn/cm(20℃)。
实施例5
本实施例提供了一种高固体份耐高温环保喷码打印油墨,其具有以下成分组成,以喷码打印油墨的总重量为100%:
138#松香甘油酯(福建利鑫) 22.0
CAP醋酸丙酸纤维素树脂(Eastman公司) 2.0
丙酮 33.0
丁酮 33.0
Solvent Black 3(江苏Sunway公司) 6.0
ES-81抗静电剂(美国BNK公司) 4.0
制备过程和参数测试参考实施例1,本实施例制备的油墨的具体参数如下:粘度:3.7CP/25℃,导电率:620μS,表面张力:33.4dyn/cm(20℃)。
实施例6
本实施例提供了一种高固体份耐高温环保喷码打印油墨,其具有以下成分组成,以喷码打印油墨的总重量为100%:
138#松香甘油酯(福建利鑫) 22.0
CAP醋酸丙酸纤维素树脂(Eastman公司) 2.0
丙酮 33.5
丁酮 33.5
Solvent Black 3(江苏Sunway公司) 5.0
ES-81抗静电剂(美国BNK公司) 4.0
制备过程和参数测试参考实施例1,本实施例制备的油墨的具体参数如下:粘度:3.5CP/25℃,导电率:630μS,表面张力:33.2dyn/cm(20℃)。
比较例1
本比较例提供了一种喷码打印油墨,其具有以下成分组成,以喷码打印油墨的总重量为100%:
醋酸丁酸纤维素树脂(同实施例2) 1.0
丙酮 75.0
乙二醇丁醚醋酸酯 1.0
Solvent Yellow 56(Hongyu) 1.0
ORASOL Blue GN(Ciba) 1.5
ORASOL Red G(Ciba) 2.5
ES-81抗静电剂(BNK) 3.0
制备过程和参数测试参考实施例1,该油墨的具体参数如下:粘度:5.8CP/25℃,导电率:520μS,表面张力:36.5dyn/cm(20℃)。
比较例2
本比较例提供了一种喷码打印油墨,其具有以下成分组成,以喷码打印油墨的总重量为100%:
醋酸丁酸纤维素树脂(同实施例2) 1.0
丁酮 80.0
Solvent Yellow 56(Hongyu) 1.0
ORASOL Blue GN(Ciba) 1.5
ORASOL Red G(Ciba) 2.5
ES-81抗静电剂(BNK) 4.0
制备过程和参数测试参考实施例1,该油墨的具体参数如下:粘度:5.3CP/25℃,导电率:590μS,表面张力:36.0dyn/cm(20℃)。
比较例3 R 9175(Imaje)
本比较例提供一种R9175(Image)型油墨,其参数测试参考实施例1,具体参数如下:粘度:4.2CP/25℃,导电率:890μS,表面张力:32.0dyn/cm(20℃)。
比较例4 R 9175(Imaje)
喷码机只开墨线使比较例3的油墨中的有机溶剂挥发,使其粘度上调15%,得到本对比例的油墨,其具体参数如下:粘度:4.8CP/25℃,导电率:790μS,表面张力:32.7dyn/cm(20℃)。
比较例5 R 9175(Imaje)
喷码机只开墨线使比较例3的油墨中的有机溶剂挥发,使其粘度上调35%,得到本对比例的油墨,其具体参数如下:粘度:5.7CP/25℃,导电率:600μS,表面张力:35.2dyn/cm(20℃)。
采用匹配机型将实施例1-6和比较例1-5提供的喷码打印油墨喷印在致密性不同的三种电感材质B(材质比较紧密,可渗透)、D(材质比较疏松,较易渗透)、F(材质非常疏松,非常容易渗透),该电感材质是由陶瓷和铁氧体粉复合烧制而成的,由于选择铁氧体粉的细度不同以及烧制温度,工艺的不同,电感材料的致密性均不相同(既电感性能不同)。喷印时选用38微米的喷嘴,喷印字符大小为6×6毫米,喷印在材质上的位置一致,比较喷印后信息标识得清晰度、喷印点的大小、渗透性,以及260℃高温烘烤40分钟后信息标识的清晰度、喷印点的大小、渗透性,测试比较结果如表1所示。
表1实施例1-6和比较例1-5喷码打印性能的测试比较结果
测试比较结果说明:
5:喷印的墨点圆,不扩散,清晰;烘烤后虽有褪色但仍能清晰辨认;
4:喷印的墨点在基材上虽有扩散,仍清晰;烘烤后有褪色和渗透,仍能辨认;
3:喷印的墨点在基材上有扩散,有渗透,可辨认;烘烤后褪色和渗透严重,不易辨认;
2:喷印的墨点在基材上扩散,渗透严重,不易辨认;烘烤后褪色和渗透严重,不能辨认;
1:喷印的墨点在基材上扩散,渗透严重,不能辨认;烘烤后印迹消失。
注:采用比较例5提供的油墨进行喷码打印时,喷码机不能正常喷印,喷印一段时间后容易产生喷码机回收器积墨问题,引发喷印不全(三行信息或上行或下行喷印不上)。另外,人为提高粘度需要喷码机提前开机不喷码运行一小时,使喷码机使用效率降低。粘度的提高同时会加大喷码机零部件的磨损,缩短使用时间,提高使用成本。
表2
总固含量(wt%) | 树脂固含量(wt%) | 染料固含量(wt%) | |
实施例1 | 30 | 21.5 | 5 |
实施例2 | 32 | 23 | 5 |
实施例3 | 33 | 23 | 6 |
实施例4 | 27 | 19 | 5 |
实施例5 | 34 | 24 | 6 |
实施例6 | 33 | 24 | 5 |
表2给出的是实施例1-6提供的喷码打印油墨的固含量(固体分含量)等数据,以喷码打印油墨的总重量为100%。通过表1和表2数据可以看出,显示染料含量高的喷码打印油墨的抗高温褪色性效果更好,同样的染料含量,几种染料配色出的黑色的效果(实施例3)比单独使用黑色染料效果好。具有较高固含量的油墨的抗渗透性更好,整体固含量低于30%的油墨的抗渗透性效果相对较差,总树脂含量大于20%而总固含量高于30%的油墨的抗渗透效果最好。实施例2和3的油墨中含有松香改性酚醛树脂,可以使油墨具有高温变色性的特性,同时,利用该油墨喷印得到的喷印信息在高温烘烤后出现褪色的情况较少,该油墨具有较好的耐高温褪色性。
以上所述的具体实施例,对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本发明的具体实施例而已,并不用于限定本发明的保护范围,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种高固体份耐高温环保喷码打印油墨,其中,以重量百分比计,该喷码打印油墨包括以下成分组成:
聚合物树脂、11-26%,着色剂、2-10%,有机溶剂、65-75%,抗静电剂、1-5%,并且,各成分组成之和满足100%;
所述聚合物树脂至少包括第一聚合物树脂和第二聚合物树脂,其中,所述第一聚合物树脂包括丙烯酸树脂、硝化纤维素树脂、醋酸丁酸纤维素树脂、醋酸丙酸纤维素树脂和聚乙烯缩丁醛树脂中的一种或几种,所述第二聚合物树脂包括改性松香树脂、石油树脂、马来酸树脂、聚酮树脂和醛酮树脂中的一种或几种,所述第一聚合物树脂占该油墨总重量的1-6%,所述第二聚合物树脂占该油墨总重量的10-25%,所述第一聚合物树脂的重均分子量为25000-60000,所述第二聚合物树脂的重均分子量为1000-3500。
2.如权利要求1所述的喷码打印油墨,其中,所述着色剂为有机溶剂可溶性染料,该有机溶剂可溶性染料包括金属络合染料、蒽醌染料、偶氮染料和杂环染料中的一种或几种。
3.如权利要求2所述的喷码打印油墨,其中,所述有机溶剂可溶性染料包括金属铜络合染料、金属钴络合染料、偶氮染料和蒽醌型染料中的一种或几种。
4.如权利要求3所述的喷码打印油墨,其中,所述有机溶剂可溶性染料的溶解度为100g/L以上。
5.如权利要求1所述的喷码打印油墨,其中,所述有机溶剂包括酮类、酯类、醚类和醇类溶剂中的一种或几种。
6.权利要求1-5任一项所述的喷码打印油墨在非接触不间断性偏离喷码打印中作为油墨在多孔底材上喷印产品标识信息的用途。
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