CN104403411A - 一种无voc紫外光固化凹印油墨及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种无VOC紫外光固化凹印油墨及其制备方法，该油墨配方按重量份组成如下：不饱和丙烯酸树脂5～15份、分散单体30～70份、稀释单体10～30份、光引发剂1173：3～6份、光引发剂369：2～6份、颜料5～16份、助剂2～5份；其制备方法：将不饱和丙烯酸树脂、分散单体、光引发剂、有机颜料及部分助剂混合高速搅拌预分散；将预分散好物料用砂磨机——三辊机组合使用分散研磨至规定粒径。本发明有益的效果：解决现有凹版印刷油墨中存在大量VOC挥发造成环境污染问题及改进现有相关紫外光固化凹印油墨专利介绍的油墨产品粘度高、干燥慢与现有凹印印刷不匹配，或油墨中仍含有溶剂不环保的问题，同时改良生产工艺提高生产效率。

Description

一种无VOC紫外光固化凹印油墨及其制备方法
技术领域
本发明涉及印刷行业，具体涉及一种无VOC紫外光固化凹印油墨及其制备方法。
背景技术
紫外光固化油墨不含有挥发性组分，其印刷过程几乎不产生VOC排放，开发出适合凹版印刷的紫外光固化凹印油墨，有利于现有凹版印刷领域实现全面的环保提升。而目前现有的相关紫外光固化凹印油墨专利阐述的相关产品和技术从适用性、环保性上仍具有相当大的局限性。如一种UV固化凹印油墨及其制备方法(申请(专利)号:CN200910058357.4),其介绍的树脂齐聚物用碱溶性丙烯酸树脂，配方中含大量填料，油墨粘度偏高，在凹版印刷适用范围和油墨色彩上有一定的局限性。如一种用于凹版印刷的紫外光固化油墨及其制备方法(申请(专利)号:CN201310600482.X),其配方中有丙烯酸丁酯等成分，在环保性上还有很大的提高空间。又如一种水性UV凹印油墨(申请(专利)号:CN201310645113.2)介绍的配方中含有大量乙醇，VOC排放非常明显。现有的相关专利技术及其介绍的紫外光固化凹印油墨产品主要存在油墨粘度偏高、干燥偏慢不适合高速凹印印刷要求，或者在油墨配方中添加了相当量的有机溶剂作为部分稀释剂来达到降低油墨粘度、提高干燥速度的目的等问题，不能从根本上解决直接替换目前的凹印油墨及避免印刷过程中VOC排放问题；另外现有的相关紫外光固化凹印油墨专利介绍的制备方法除了高速搅拌分散外，都只是单一采用现有胶印油墨用三辊机研磨分散的技术，或者单一采用液体油墨用砂磨机(珠磨机)研磨分散的技术，这在分散效果和生产效率上都有很大提高空间。
发明内容
本发明的目的是要解决上述问题，杜绝使用任何挥发性有机溶剂，大幅降低油墨粘度，并提高颜料的分散性能，提高紫外光固化油墨的固化速度和固化成膜强度。本发明的核心是采用相对粘度低、反应活性高的单体作为分散单体来替换部分不饱和丙烯酸树脂的功能技术，不影响颜料的分散效果，与粘度极低、反应活性高的单体作为稀释单体配合使用，避免使用挥发性有机溶剂，可以达到凹印印刷用油墨低粘度、快速干燥需求的同时油墨及印刷过程中不产生VOC，有利于环保。另外、本发明优先采用三辊机——砂磨机联机分散研磨工艺，分散效果更好，生产效率更高。
本发明的目的是利用紫外光固化油墨不产生VOC的优点以及凹版印刷满足大规模印刷高效率的特点，采用相对粘度低、反应活性高的分散单体替换部分不饱和丙烯酸树脂的功能，同时与粘度极低、反应活性高的稀释单体配合使用获得低粘度、高紫外光固化速度的技术开发出一种无VOC紫外光固化凹印油墨及其制备方法，印刷效率上可以直接替代现有凹印印刷、印刷过程中不产生VOC的紫外光固化凹印油墨，利于印刷作业环境的改进以及环保。
本发明的目的是通过如下技术方案来完成的。这种无VOC紫外光固化凹印油墨，该油墨配方按重量份组成如下：不饱和丙烯酸树脂5～15份、分散单体30～70份、稀释单体10～30份、光引发剂1173：3～6份、光引发剂369：2～6份、颜料5～16份、助剂2～5份；其中所述的不饱和丙烯酸树脂为低粘度6官能团聚氨酯丙烯酸酯、2官能团聚酯丙烯酸酯的一种或者两种的组合；所述的分散单体为季戊四醇三丙烯酸酯PETA、二-三羟甲基丙烷四丙烯酸酯DiTMPTA中的一种或者两种的组合；所述的稀释单体为新戊二醇二丙烯酸酯NPGDA、丙烯酰吗啉ACMO中的一种或者两种的组合；所述的助剂为阻聚剂510、无硅型流平剂、无硅型消泡剂、聚乙烯蜡、疏水性二氧化硅中的一种或者任意几种的组合。
作为优选，所述的油墨配方按重量份组成如下：6官能团聚氨酯丙烯酸酯3份，2官能团聚酯丙烯酸酯5份，二-三羟甲基丙烷四丙烯酸酯DiTMPTA 18份，季戊四醇三丙烯酸酯PETA30份，阻聚剂510：0.1份，光引发剂1173：4份，光引发剂369：2.5份，聚乙烯蜡1.5份，疏水性气相二氧化硅1份，颜料选用立索尔宝红12份，无硅型流平剂0.4份，无硅型消泡剂0.5份，丙烯酰吗啉ACMO：10份，新戊二醇二丙烯酸酯NPGDA：12份。
作为优选，所述的油墨配方按重量份组成如下：6官能团聚氨酯丙烯酸酯4份、2官能团聚酯丙烯酸酯5份、二-三羟甲基丙烷四丙烯酸酯DiTMPTA：25份，季戊四醇三丙烯酸酯PETA：26份，阻聚剂510：0.1份，光引发剂1173：4份，光引发剂369：2份，聚乙烯蜡1份，疏水性气相二氧化硅1份，颜料选用联苯胺黄GR：9份，无硅型流平剂0.4份，无硅型消泡剂0.5份，丙烯酰吗啉ACMO：10份，新戊二醇二丙烯酸酯NPGDA：12份。
作为优选，所述的油墨配方按重量份组成如下：6官能团聚氨酯丙烯酸酯5份、2官能团聚酯丙烯酸酯3份、二-三羟甲基丙烷四丙烯酸酯DiTMPTA：30份，季戊四醇三丙烯酸酯PETA：18份，阻聚剂510：0.1份，光引发剂1173：5份，光引发剂369：3份，聚乙烯蜡1份，疏水性气相二氧化硅1份，颜料选用酞菁蓝BX：11份，无硅型流平剂0.4份，无硅型消泡剂0.5份，丙烯酰吗啉ACMO：14份，新戊二醇二丙烯酸酯NPGDA：8份。
作为优选，所述的油墨配方按重量份组成如下：6官能团聚氨酯丙烯酸酯4份、2官能团聚酯丙烯酸酯4份、二-三羟甲基丙烷四丙烯酸酯DiTMPTA：29份，季戊四醇三丙烯酸酯PETA：16份，阻聚剂510：0.1份，光引发剂1173：6份，光引发剂369：4份，聚乙烯蜡1.5份，疏水性气相二氧化硅1份；颜料选用酞菁蓝BX：0.5份，炭黑8份；无硅型流平剂0.4份，无硅型消泡剂0.5份，丙烯酰吗啉ACMO：15份，新戊二醇二丙烯酸酯NPGDA：10份。
这种无VOC紫外光固化凹印油墨的制备方法，该方法包括如下步骤：在环境保持空气流通、卫生清洁和防止紫外光照射的条件下，将不饱和丙烯酸树脂5～15份、分散单体30～70份、光引发剂1173：3～6份、光引发剂369：2～6份、颜料5～16份及部分助剂后高速搅拌预分散；将预分散好物料用砂磨机——三辊机联机分散研磨至规定粒径；将研磨好物料加入剩余部分助剂及稀释单体10～30份，调整至规定粘度。
本发明的有益效果为：
1、环保。采用可完全参与紫外光固化反应的不饱和丙烯酸酯、丙烯酸单体，不添加任何挥发性溶剂，100％固含量，干燥过程中不产生VOC。
2、粘度低、固化速度快。采用低粘度、高反应活性的分散单体替换部分不饱和丙烯酸树脂与粘度极低、高反应活性的稀释单体配合，可以达到传统凹版印刷速度，在印刷效率上可以直接替代。
3、色彩鲜艳。配方中不添加碳酸钙、膨润土等填料，油墨透明度高，光泽高，颜色鲜艳。
4、稳定性好。采用疏水性气相二氧化硅作为稳定剂，不影响油墨流变，同时使油墨具有很好的稳定性。油墨存放不分层，印刷机上不增粘，不出现干版、磨版、干辊等现象。
5、适合烫金、覆膜、上光、喷码后加工工艺。配方中使用无硅型流平剂和无硅型消泡剂，不影响油墨干燥后表面张力，不影响再次套色印刷和烫金、覆膜、上光、喷码等后加工工艺。
6、油墨制备效率高。本制备方法优先采用砂磨机——三辊机联机轧制研磨工艺，充分组合利用砂磨机的分散和三辊机的研磨效率，可以大幅度降低生产工时，提高生产效率。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明作进一步阐述，实施例将帮助更好地理解本发明，但本发明并不仅仅局限于下述实施例。
本发明所述的这种无VOC紫外光固化凹印油墨，该油墨配方按重量份组成如下：不饱和丙烯酸树脂5～15份、分散单体30～70份、稀释单体10～30份、光引发剂1173：3～6份、光引发剂369：2～6份、颜料5～16份、助剂2～5份；其中所述的不饱和丙烯酸树脂为低粘度6官能团聚氨酯丙烯酸酯、2官能团聚酯丙烯酸酯的一种或者两种的组合；所述的分散单体为高纯度季戊四醇三丙烯酸酯PETA、二-三羟甲基丙烷四丙烯酸酯DiTMPTA中的一种或者两种的组合；所述的稀释单体为高纯度新戊二醇二丙烯酸酯NPGDA、丙烯酰吗啉ACMO中的一种或者两种的组合；所述的助剂为阻聚剂510、无硅型流平剂、无硅型消泡剂、聚乙烯蜡、疏水性二氧化硅中的一种或者任意几种的组合。
本发明所述的这种无VOC紫外光固化凹印油墨的制备方法，该方法包括如下步骤：在环境保持空气流通、卫生清洁和防止紫外光照射的条件下通过配料预分散、轧制研磨、调质三个环节完成。将不饱和丙烯酸树脂5～15份、分散单体30～70份、光引发剂1173：3～6份、光引发剂369：2～6份、颜料5～16份及助剂如阻聚剂510、聚乙烯蜡、疏水性气相二氧化硅混合高速搅拌完成配料预分散；将预分散好物料用砂磨机——三辊机联机分散研磨至规定粒径；将研磨好物料加入剩余助剂如无硅型流平剂、无硅型消泡剂及稀释单体10～30％份调整至规定粘度。
实施例1：
红色紫外光固化凹印油墨质量百分比组分组成如下：
组分 质量百分比％ 添加工段
6官能团聚氨酯丙烯酸酯 3 配料
2官能团聚酯丙烯酸酯 5 配料
DiTMPTA 18 配料
PETA 30 配料
阻聚剂510 0.1 配料
光引发剂1173 4 配料
光引发剂369 2.5 配料
聚乙烯蜡 1.5 配料
疏水性气相二氧化硅 1 配料
颜料选用立索尔宝红 12 配料
无硅型流平剂 0.4 调质
无硅型消泡剂 0.5 调质
ACMO 10 调质
NPGDA 12 调质
合计 100
上述的红色紫外光固化凹印油墨生产工艺主要分配料预分散、轧制研磨、调质三个部分：
所述配料预分散是指将组分中配料工段所示的物料按照比例投放后高速搅拌，保证颜料和不饱和丙烯酸树脂、分散单体、引发剂、聚乙烯蜡、疏水性气相二氧化硅等成分充分混合润湿进行预分散；轧制研磨是指将预分散好的物料采用砂磨机---三辊机联机进行再次分散并研磨至规定的细度粒径要求；调质是指将轧制研磨好的物料在高速搅拌状态下添加无硅型流平剂、无硅型消泡剂以及稀释单体，调整油墨至合适的粘度。
上述的红色紫外光固化凹印油墨最后粘度控制范围：18～12秒(ZC3#、25℃)，适合凹印印刷速度：100～300米/分钟(配置UV灯管功率160W/cm*3根)。
实施例2：
黄色紫外光固化凹印油墨质量百分比组分组成如下：
组分 质量百分比％ 添加工段
6官能团聚氨酯丙烯酸酯 4 配料
2官能团聚酯丙烯酸酯 5 配料
PETA 26 配料
DiTMPTA 25 配料
阻聚剂510 0.1 配料
光引发剂1173 4 配料
光引发剂369 2 配料
聚乙烯蜡 1 配料
疏水性气相二氧化硅 1 配料
颜料选用联苯胺黄GR 9 配料
无硅型流平剂 0.4 调质
无硅型消泡剂 0.5 调质
NPGDA 10 调质
ACMO 12 调质
合计 100
本实施例油墨的制备方法同实施例1所述，油墨控制规格和适用速度同实施例1所述。
实施例3：
蓝色紫外光固化凹印油墨质量百分比组分组成如下：
组分 质量百分比％ 添加工段
6官能团聚氨酯丙烯酸酯 5 配料
2官能团聚酯丙烯酸酯 3 配料
DiTMPTA 30 配料
PETA 18 配料
阻聚剂510 0.1 配料
光引发剂1173 5 配料
光引发剂369 3 配料
聚乙烯蜡 1 配料
疏水性气相二氧化硅 1 配料
颜料选用酞菁蓝BX 11 配料
无硅型流平剂 0.4 调质
无硅型消泡剂 0.5 调质
ACMO 14 调质
NPGDA 8 调质
合计 100
本实施例油墨的制备方法同实施例1所述，油墨控制规格和适用速度同实施例1所述。实施例4：
黑色紫外光固化凹印油墨质量百分比组分组成如下：
组分 质量百分比％ 添加工段
6官能团聚氨酯丙烯酸酯 4 配料
2官能团聚酯丙烯酸酯 4 配料
PETA 16 配料
DiTMPTA 29 配料
阻聚剂510 0.1 配料
光引发剂1173 6 配料
光引发剂369 4 配料
聚乙烯蜡 1.5 配料
疏水性气相二氧化硅 1 配料
颜料选用酞菁蓝BX 0.5 配料
颜料选用炭黑 8 配料
无硅型流平剂 0.4 调质
无硅型消泡剂 0.5 调质
NPGDA 10 调质
ACMO 15 调质
合计 100
本实施例油墨的制备方法同实施例1所述，油墨控制规格和适用速度同实施例1所述。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种无VOC紫外光固化凹印油墨，其特征在于：该油墨配方按重量份组成如下：不饱和丙烯酸树脂5～15份、分散单体30～70份、稀释单体10～30份、光引发剂1173：3～6份、光引发剂369：2～6份、颜料5～16份、助剂2～5份；其中所述的不饱和丙烯酸树脂为6官能团聚氨酯丙烯酸酯、2官能团聚酯丙烯酸酯的一种或者两种的组合；所述的分散单体为季戊四醇三丙烯酸酯PETA、二-三羟甲基丙烷四丙烯酸酯DiTMPTA中的一种或者两种的组合；所述的稀释单体为新戊二醇二丙烯酸酯NPGDA、丙烯酰吗啉ACMO中的一种或者两种的组合；所述的助剂为阻聚剂510、无硅型流平剂、无硅型消泡剂、聚乙烯蜡、疏水性二氧化硅中的一种或者任意几种的组合。
2.根据权利要求1所述的无VOC紫外光固化凹印油墨，其特征在于：所述的油墨配方按重量份组成如下：6官能团聚氨酯丙烯酸酯3份，2官能团聚酯丙烯酸酯5份，二-三羟甲基丙烷四丙烯酸酯DiTMPTA 18份，季戊四醇三丙烯酸酯PETA 30份，阻聚剂510：0.1份，光引发剂1173：4份，光引发剂369：2.5份，聚乙烯蜡1.5份，疏水性气相二氧化硅1份，颜料选用立索尔宝红12份，无硅型流平剂0.4份，无硅型消泡剂0.5份，丙烯酰吗啉ACMO：10份，新戊二醇二丙烯酸酯NPGDA：12份。
3.根据权利要求1所述的无VOC紫外光固化凹印油墨，其特征在于：所述的油墨配方按重量份组成如下：6官能团聚氨酯丙烯酸酯4份、2官能团聚酯丙烯酸酯5份、二-三羟甲基丙烷四丙烯酸酯DiTMPTA：25份，季戊四醇三丙烯酸酯PETA：26份，阻聚剂510：0.1份，光引发剂1173：4份，光引发剂369：2份，聚乙烯蜡1份，疏水性气相二氧化硅1份，颜料选用联苯胺黄GR：9份，无硅型流平剂0.4份，无硅型消泡剂0.5份，丙烯酰吗啉ACMO：10份，新戊二醇二丙烯酸酯NPGDA：12份。
4.根据权利要求1所述的无VOC紫外光固化凹印油墨，其特征在于：所述的油墨配方按重量份组成如下：6官能团聚氨酯丙烯酸酯5份、2官能团聚酯丙烯酸酯3份、二-三羟甲基丙烷四丙烯酸酯DiTMPTA：30份，季戊四醇三丙烯酸酯PETA：18份，阻聚剂510：0.1份，光引发剂1173：5份，光引发剂369：3份，聚乙烯蜡1份，疏水性气相二氧化硅1份，颜料选用酞菁蓝BX：11份，无硅型流平剂0.4份，无硅型消泡剂0.5份，丙烯酰吗啉ACMO：14份，新戊二醇二丙烯酸酯NPGDA：8份。
5.根据权利要求1所述的无VOC紫外光固化凹印油墨，其特征在于：所述的油墨配方按重量份组成如下：6官能团聚氨酯丙烯酸酯4份、2官能团聚酯丙烯酸酯4份、二-三羟甲基丙烷四丙烯酸酯DiTMPTA：29份，季戊四醇三丙烯酸酯PETA：16份，阻聚剂510：0.1份，光引发剂1173：6份，光引发剂369：4份，聚乙烯蜡1.5份，疏水性气相二氧化硅1份；颜料选用酞菁蓝BX：0.5份，炭黑8份；无硅型流平剂0.4份，无硅型消泡剂0.5份，丙烯酰吗啉ACMO：15份，新戊二醇二丙烯酸酯NPGDA：10份。
6.一种制备如权利要求1所述的无VOC紫外光固化凹印油墨的方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：在环境保持空气流通、卫生清洁和防止紫外光照射的条件下，将不饱和丙烯酸树脂5～15份、分散单体30～70份、光引发剂1173：3～6份、光引发剂369：2～6份、颜料5～16份及部分助剂后高速搅拌预分散；将预分散好物料用砂磨机——三辊机联机分散研磨至规定粒径；将研磨好物料加入剩余部分助剂及稀释单体10～30份，调整至规定粘度。
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