CN102321407A

CN102321407A - 一种电子束固化印铁油墨

Info

Publication number: CN102321407A
Application number: CN201110262236A
Authority: CN
Inventors: 徐海涛; 梁红波; 熊磊
Original assignee: Nanchang Hangkong University
Current assignee: Nanchang Hangkong University
Priority date: 2011-09-06
Filing date: 2011-09-06
Publication date: 2012-01-18

Abstract

一种电子束固化印铁油墨，所述油墨以重量百分比计的组成为：聚酯丙烯酸酯10-50％；聚氨酯丙烯酸酯10-50％；单官能度或多官能度反应性稀释剂10-80％；颜料10-25％；分散剂5-10％。本发明的技术效果是：(1)低成本。(2)高效率。(3)环保：电子束固化印铁油墨是零溶剂排放，符合环保要求，降低企业环保成本。

Description

一种电子束固化印铁油墨

技术领域

本发明涉及一种油墨，尤其涉及一种电子束固化印铁油墨。

背景技术

传统印铁油墨主要是溶剂型油墨，其干燥方式只能是挥发干燥型和氧化结膜干燥型，需要较高的温度和较长的烘干时间来使得油墨干燥，这样会造成严重的环境污染和效率的低下并浪费能源。

传统的干燥方式采用加载烘房装置，一般用隧道式烘房，印刷完毕的印件由传送链条送进烘房，这种烘房一般长24-30米，温度在130-210℃之间。烘房由3个部分组成，即升温区、恒温区和冷却区。升温区是印件进入烘房的第一阶段，主要作用是将印件从室温提升到设定的温度；恒温区的主要作用是保持升温区达到的温度，烘干墨膜；冷却区的作用是将已烘干的印件充分冷却。若冷却不够，印件堆放时墨膜极易被相互划伤，堆垛后又容易发生粘片现象；恒温时间与机器速度有关，若速度太快，整个干燥时间就会缩短，油墨烘烤不充分，导致油墨因干燥不透所引起的墨膜发黏，最后导致食品或饮料与其接触后变味的现象产生；如果机器速度太慢，则会引起烘烤过度。在这种情况下，许多油墨会变脆，后加工时易产生脱墨或爆墨现象。同时过度烘烤还会引起油墨的变色。一般整个干燥时间在10-12分钟，生产效率受到限制。另外，隧道式烘房的加热烘烤，需要使用大量的天然气、石油液化气或电能。据中国金属包装协会的保守估算，国内现有2000多条印铁生产线，每年至少需耗用15000万立方米的石油液化气。

专利CN 201338429报道，对烘房结构进行调整优化可降低能源消耗。但因未改变干燥方式，所以不能从根据上解决环境污染和效率低下问题，且能源消耗降低量有限。

专利CN 101225267A和CN 101050325A报道，将紫外光固化技术应用于印铁油墨，可从根本上改变干燥方式，弥补了传统印铁油墨的不足。用紫外线处理代替常规的加热烘干，通过节约能量和空间，增加印刷速度和提高印刷质量，从而提高了生产率和生产效益。紫外光固化油墨还克服了常规溶剂型油墨带来的环境污染问题。常规金属装潢生产线的烘道长度约24-30米，而紫外光处理系统约5米长。由于体积小，紫外光处理系统能放在多色印刷生产线的印刷台之间，不再受常规的湿版印刷的限制。一条紫外光处理系统的投资约为一条烘道的15%，且生产成本比后者低得多。与传统热烘干方式比较，一条紫外光处理系统能源节约达70％。

但紫外光固化技术存在许多不足之处：(1)油墨干燥不好、光固化不彻底、表面发粘，这主要是由于紫外光强度不够或紫外灯管老化导致强度减弱造成，众所周知的，紫外灯管是非常容易老化的；(2)印刷品表面UV光油涂不上、发花，这主要是由于UV光油粘度小、涂层太薄造成；(3)残留气味大，这主要是由于干燥固化不彻底或紫外光源强度不足或灯管老化或UV光油中非反应型稀释剂加入过多造成。

针对紫外光固化技术的不足之处，专利CN 1494558A报道，采用电子束替代紫外灯作为辐射源，可祢补紫外光固化技术的不足。但电子束固化技术所需要的油墨原料与紫外光固化技术所需的油墨原料差别很大，目前国内电子束固化印铁油墨原料全部依靠进口，费用成本非常高，抑制了电子束固化技术的推广。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种电子束固化印铁油墨。

本发明是这样来实现的，一种电子束固化印铁油墨，其特征在于：所述油墨以重量百分比计的组成为：聚酯丙烯酸酯10-50％；聚氨酯丙烯酸酯10-50％；单官能度或多官能度反应性稀释剂10-80％；颜料10-25％；分散剂及其他助剂5-10％。

所述的聚酯丙烯酸酯是EBECRYL 436(氰特工业公司)、EBECRYL 438(氰特工业公司)、EBECRYL 446(氰特工业公司)、CN 2273(沙多玛公司) 、CN 2274(沙多玛公司)、EBECRYL 524(氰特工业公司)、EBECRYL 770(氰特工业公司)、EBECRYL 800(氰特工业公司)、EBECRYL 810(氰特工业公司)、CN 2276(沙多玛公司)、CN 2281(沙多玛公司)、CN 2282(沙多玛公司)、EBECRYL 837(氰特工业公司)、EBECRYL 851(氰特工业公司)、CN 2259(沙多玛公司)、CN 2279(沙多玛公司)中的一种或任意几种的混合物。

所述的聚氨酯丙烯酸酯为自制，其制备步骤为：

第一步：在装有机械搅拌器、温度控制系统、冷凝回流系统、自动加料器的10 L干燥反应釜中加入1205.0克HDI三聚体和4.5克对苯二酚及0.5克二丁基二月桂酸锡，室温搅拌1.0小时，使各种原料充分溶解。用自动加料器将400.0克丙烯酸羟乙酯滴入上述混合物中，控制加料速度使釜内温度维持在45-60℃。加料完毕后，升高系统温度至70-75℃，反应8-9小时，停止反应，得无色透明粘性中间产物。

第二步：在装有机械搅拌器、温度控制系统、冷凝回流系统、自动加料器的10升干燥反应釜中加入2000.0克多羟基含氟丙烯酸树脂，室温搅拌1.0小时，使各种原料充分溶解。将第一步制备的无色透明粘性中间产物用自动加料器加入釜中，控制加料速度使釜内温度维持在45-60℃。加料完毕后，升高系统温度至70-80℃，反应15-16 小时停止反应，得聚氨酯丙烯酸酯。

所述的HDI三聚体为分析纯(阿拉丁试剂有限公司)、对苯二酚和二丁基二月桂酸锡及丙烯酸羟乙酯均为分析纯(国药集团试剂有限公司)、多羟基含氟丙烯酸树脂为化工纯(雪佳氟硅化学有限公司)。

所述的单官能度或多官能度反应性稀释剂是(甲基)丙烯酸异冰片酯、(甲基)丙烯酸乙酯、N-乙烯基吡咯烷酮、乙烯基咪唑、(甲基)丙烯酸冰片酯、(甲基)丙烯酸三环癸酯、(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸2-羟基乙酯、(甲基)丙烯酸2-羟基丙酯、(甲基)丙烯酸2-羟基丁酯、(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸癸酯、(甲基)丙烯酸异癸酯、(甲基)丙烯酸十一烷酯、(甲基)丙烯酸月桂酯、(甲基)丙烯酸硬脂酯、(甲基)丙烯酸聚乙二醇酯、(甲基)丙烯酸甲氧基乙二醇酯、(甲基)丙烯酸乙氧乙酯、N,N-二甲基丙烯酰胺、三(甲基)丙烯酸三(羟甲基)丙烷酯、(甲基)丙烯酸季戊四醇酯、二(甲基)丙烯酸乙二醇酯、二(甲基)丙烯酸四亚甲基二醇酯、二(甲基)丙烯酸1,4-丁二醇酯、三乙氧基(甲基)丙烯酸三(羟甲基)丙烷酯中的一种或任意几种的混合物。

所述的颜料采用耐高温，耐蒸煮类颜料钛白粉、碳黑、永固黄、GL红、酞箐蓝的一种或若干种的混合物。

所述的分散剂是BYK-163(德国毕克公司)。

本发明的技术效果是：(1)低成本：使用电子束固化印铁油墨，不再需要传统的烘房。传统烘房需耗电200-300千瓦/小时或耗天然气25-35公斤/小时，而电子束固化印铁油墨装置40-60千瓦/小时。(2)高效率：传统印铁生产线额定印刷速度60-88米/分钟(或5500张/小时)，以印刷6色成品为例，若使用双色印刷机，需经过三次烘房，印刷速度29米/分钟，若使用单色印刷机，需经过六次烘房，印刷速度15米/分钟。使用电子束固化印铁油墨，每色印刷完毕立即进行电子束固化，然后立刻进行下一色印刷，额定印刷速度120-180米/分钟，提高了生产效率。(3)环保：电子束固化印铁油墨是零溶剂排放，符合环保要求，降低企业环保成本。

具体实施方式

实施例1：

聚酯丙烯酸酯EBECRYL 436 36.0％

聚酯丙烯酸酯EBECRYL 524 25.5％

自制聚氨酯丙烯酸酯 18.5％

丙烯酸异冰片酯 8.0％

钛白粉 11.5％

BYK-163 0.5％

将上述各组分室温混合，置于砂磨机中室温砂磨，使原料充分润湿，并混合均匀。然后将砂磨好的浆料置于卧式纳米三辊机上进行压轧数遍，直到细度在10-20微米之间。

将上述油墨辊涂于马口铁上，墨层厚度控制在20-80微米，使用电子束固化仪进行固化，电子束辐射剂量为50-110千戈瑞。墨层固化后放置24小时后测试其性能，性能测试结果见表1。

实施例2：

聚酯丙烯酸酯EBECRYL 436 47.5％

聚酯丙烯酸酯EBECRYL 524 24.5％

自制聚氨酯丙烯酸酯 15.0％

CN 2279 2.0％

丙烯酸异冰片酯 6.0％

N-乙烯基吡咯烷酮 3.0％

碳黑 1.7％

BYK-163 0.3％

实施例3：

聚酯丙烯酸酯EBECRYL 436 23.5％

聚酯丙烯酸酯EBECRYL 524 24.5％

聚酯丙烯酸酯EBECRYL 800 13.5％

CN 2259 5.5％

自制聚氨酯丙烯酸酯 14.0％

丙烯酸异冰片酯 6.0％

N-乙烯基吡咯烷酮 3.3％

GL红 9.1％

BYK-163 0.6％

实施例4：

聚酯丙烯酸酯EBECRYL 436 20.0％

聚酯丙烯酸酯EBECRYL 524 14.5％

聚酯丙烯酸酯EBECRYL 800 10.5％

自制聚氨酯丙烯酸酯 18.0％

丙烯酸异冰片酯 7.0％

N-乙烯基吡咯烷酮 3.5％

永固黄 25.0％

BYK-163 1.5％

实施例5：

聚酯丙烯酸酯EBECRYL 436 20.0％

聚酯丙烯酸酯EBECRYL 524 24.5％

聚酯丙烯酸酯EBECRYL 800 13.5％

自制聚氨酯丙烯酸酯 15.0％

丙烯酸异冰片酯 7.5％

N-乙烯基吡咯烷酮 3.5％

酞箐蓝 15.0％

BYK-163 1.0％

表1 墨膜性能比较

Figure 2011102622369100002DEST_PATH_IMAGE001

Claims

1. 一种电子束固化印铁油墨，其特征在于：所述油墨以重量百分比计的组成为：聚酯丙烯酸酯10-50％；聚氨酯丙烯酸酯10-50％；单官能度或多官能度反应性稀释剂10-80％；颜料10-25％；分散剂5-10％。

2.根据权利要求1所述的电子束固化印铁油墨，其特征在于：所述的单官能度或多官能度反应性稀释剂是(甲基)丙烯酸异冰片酯、(甲基)丙烯酸乙酯、N-乙烯基吡咯烷酮、乙烯基咪唑、(甲基)丙烯酸冰片酯、(甲基)丙烯酸三环癸酯、(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸2-羟基乙酯、(甲基)丙烯酸2-羟基丙酯、(甲基)丙烯酸2-羟基丁酯、(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸癸酯、(甲基)丙烯酸异癸酯、(甲基)丙烯酸十一烷酯、(甲基)丙烯酸月桂酯、(甲基)丙烯酸硬脂酯、(甲基)丙烯酸聚乙二醇酯、(甲基)丙烯酸甲氧基乙二醇酯、(甲基)丙烯酸乙氧乙酯、N,N-二甲基丙烯酰胺、三(甲基)丙烯酸三(羟甲基)丙烷酯、(甲基)丙烯酸季戊四醇酯、二(甲基)丙烯酸乙二醇酯、二(甲基)丙烯酸四亚甲基二醇酯、二(甲基)丙烯酸1,4-丁二醇酯、三乙氧基(甲基)丙烯酸三(羟甲基)丙烷酯中的一种或任意几种的混合物。

3.根据权利要求1所述的电子束固化印铁油墨，其特征在于：所述的颜料采用耐高温，耐蒸煮类颜料钛白粉、碳黑、永固黄、GL红、酞箐蓝的一种或若干种的混合物。

4.根据权利要求1所述的电子束固化印铁油墨，其特征在于：所述的分散剂是BYK-163(德国毕克公司)。