CN104910679A - 以led为光源的紫外固化轮转丝网油墨 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种以LED为光源的紫外固化轮转丝网油墨，包括如下重量份数的组分：颜料5～30份，辐射固化树脂40～60份，光引发剂1～15份，活性稀释剂5～20份，溶剂0～10份，助剂3～8份。本发明的丝网油墨组合物固化时消耗的电能只需普通紫外灯的1/4左右，大大减少CO2的排放量，且不产生臭氧。本发明的丝网油墨组合物粘度为50-350mpa·s，不仅解决了在低功率紫外灯照射下厚墨层的干燥难题，并实现了40-200m/min高速轮转丝网印刷条件下的瞬间干燥，且墨膜与基材结合牢度高，固化后各项性能指标(附着力、耐摩、耐化学性等)符合有价证券的印刷需求。

Description

以LED为光源的紫外固化轮转丝网油墨
技术领域
本发明涉及紫外固化轮转丝网油墨及其制备方法。
背景技术
丝网印刷作为一种应用范围很广的印刷，可于纸张、塑料、玻璃、电子产品等各种不同承印材料上进行印刷，随着印刷设备的不断发展，高速轮转丝网印刷越来越受人们重视。而溶剂型丝网油墨在制造、印刷和干燥过程中，由于溶剂的大量挥发，不仅对环境造成污染，还会危害操作人员的身体健康；紫外光固化丝网油墨虽然没有上述弊端，但是能耗较高，且长时间处于强紫外线照射的印刷环境，对操作人员也有一定伤害；水性挥发干燥丝网油墨具有安全、无毒无害、不燃不爆、接近零VOC等显著优点，但由于其在高速印刷过程中需要较长烘道干燥而受到推广制约。
发明内容
本发明的目的是提供一种以LED为光源的紫外固化轮转丝网油墨，固化轮转丝网油墨，以克服现有技术存在的缺陷。
所述的以LED为光源的紫外固化轮转丝网油墨，包括如下重量份数的组分：
优选的，所述的以LED为光源的紫外固化轮转丝网油墨，包括如下重量份数的组分：
优选的，所述的以LED为光源的紫外固化轮转丝网油墨，包括如下重量份数的组分：
所述颜料无特殊限定，可采用油墨领域通用的颜料
所述辐射固化树脂为巯基改性聚酯丙烯酸酯和聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯或环氧丙烯酸酯中的一种以上；
优选的，所述的辐射固化树脂由如下重量份数的组分组成：
优选的，巯基改性聚酯丙烯酸酯有湛新公司的LED01，聚氨酯丙烯酸酯有巴斯夫公司的UA9033、UA9030，湛新公司的EB8254、EB284、EB264、EB8411、EB5129等，聚酯丙烯酸酯有巴斯夫的LR9004、PE55F、湛新的EB830、EB436、EB546、EB811、RAHN公司的GENOMER3485等，聚醚丙烯酸酯有巴斯夫公司PO94F、LR8869、湛新公司的EB657、EB841等、IGM公司的Photomer 5660、Photomer 5930、Photomer 5960等。
所述光引发剂为2,2-二甲氧基-1,2-二苯基乙酮、二苯甲酮、α-羟基酮、1-羟基-环己基甲酮、α-氨基酮、酰基膦或苯酰甲酸酯中的一种以上；
优选的，所述的光引发剂为α-氨基酮和酰基膦或苯基双氧化膦的混合物，重量比为：
α-氨基酮∶酰基膦或苯基双氧化膦＝1∶4～6；
UV-LED光源发射出的紫外光线波长单一，选择吸收波长在375nm-395nm范围内的引发剂较为合适。巴斯夫公司的二酰基膦Irg819的吸收峰为370nm、405nm，单独或与其他种类引发剂共用，具有高紫外线吸收特性。IGM公司牌号为Omnirad 481的1-羟基-环己基-苯基甲酮、牌号为Omnirad EMK的四乙基米氏酮也适用UV-LED光源照射体系。α-氨基酮吸收峰可至440nm，α-羟基酮吸收峰可至420nm，一种或多种混用可以有效地固化UV-LED油墨。
所述活性稀释剂为单官能度丙烯酸酯、二官能度丙烯酸酯、三官能度或更高官能度丙烯酸酯。所述单官能度丙烯酸酯，可选择十六醇丙烯酸酯、苯氧基乙基丙烯酸酯、丙烯酸异癸酯、四氢呋喃丙烯酸酯、甲基丙烯酸异冰片酯；二官能度丙酸酯，可选择双环癸烷二丙烯酸酯、1,6己二醇二丙烯酸酯(HDDA)、丁二醇二丙烯酸酯(BDDA)、二丙二醇二丙烯酸酯(DPGDA)、三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯(TPGDA)、双酚A二丙烯酸酯同系物、烷氧化己二醇二丙烯酸酯；三官能度丙烯酸酯，可选择三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)、季戊四醇三丙烯酸酯、甘油丙氧基三丙烯酸酯(GPTA)；更高官能度的丙烯酸酯，可选择季戊四醇四丙烯酸酯、季戊四醇乙氧基四丙烯酸酯、二季戊四醇五丙烯酸酯、二季戊四醇六丙烯酸酯。
所述溶剂选择乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸正丙酯、乙酸异丙酯、丁二酸二甲酯、戊二酸二甲酯、己二酸二甲酯、丙二醇甲醚醋酸酯、乙氧基丙酸乙酯、乙二醇乙醚乙酸酯、乙二醇二醋酸酯、异丙醇、丙二醇甲醚、异辛醇等一种或多种的组合。
所述助剂为分散剂、消泡剂、流平剂等光固化油墨常用助剂；
所述分散剂为通过空间位阻稳定作用的高分子分散剂，可选择带颜料亲和基团的高分子量嵌段共聚体溶液，优选的有Noveon公司的Solspers 24000，华夏助剂的HX-4026、HX-4800等；
所述消泡剂为聚硅氧烷、聚二甲基硅氧烷、磷酸三丁酯、聚醚改性硅中的一种或几种，优选的有华夏助剂的HX-2010、HX-2013、HX-2056等；
所述流平剂选自聚醚改性的聚二甲基硅氧烷、氟碳改性聚丙烯酸酯溶液、烷基苯改性聚二甲基硅氧烷、烷基改性聚甲基烷基硅氧烷、硅酮二丙烯酸酯中的一种或几种，优选的有Tego助剂公司的Tego 450、华夏助剂的HX-3050等。
所述UV-LED光源可以是点光源、线光源和面光源。所述UV-LED光固化光源的发射波段可以是375nm、385nm、390nm、395nm中的一种或多种，光源的功率大于10W/cm2。
本发明的制备方法，在溶剂不为0时，包括如下步骤：
(a)首先将分散剂加入部分溶剂中，再将颜料分散于含有分散剂的溶剂中并与部分活性稀释剂进一步混合形成组分1；(b)将剩余的溶剂、活性稀释剂加入辐射固化树脂形成组分2；(c)将组分1和组分2、及流平剂、消泡混合均匀，印刷前加入光引发剂，搅拌分散，获得所述的UV-LED固化轮转丝网油墨。
所述的部分溶剂为溶剂总重量的60-80％
在溶剂为0是，包括如下步骤：
(a)首先将分散剂加入活性稀释剂中，再将颜料分散于含有分散剂的活性稀释剂中进一步混合形成组分1；(b)将剩余的溶剂、活性稀释剂加入辐射固化树脂形成组分2；(c)将组分1和组分2、及流平剂、消泡混合均匀，印刷前加入光引发剂，搅拌分散，获得所述的UV-LED固化轮转丝网油墨。
本发明的UV-LED固化轮转丝网油墨具有以下特点：
本发明的丝网油墨组合物固化时消耗的电能只需普通紫外灯的1/4左右，大大减少CO2的排放量，且不产生臭氧。
本发明通过选用多官能度丙烯酸预聚物和吸收峰在高波段的引发剂组合制得UV-LED固化轮转丝网油墨，能实现高速印刷并瞬间干燥，具有以下突出优点：LED固化设备能耗低，与传统紫外光固化相比，只需要约1/4的电能消耗，大大减少了CO2的排放量；LED发热少，对于塑膜等耐热性差的承印材料以及印刷机的热影响小，纸张损耗和机器老化程度也小；LED光源元件是传统紫外固化设备寿命的12倍，光源更换频率大幅降低，耗材随之也减少；LED可做到瞬间开启或关闭，作业效率得到提高；且LED照射装置与相关配套装置非常紧凑，无需较大的机械安装空间以及管道施工，设置简单容易。无论从经济角度还是环保角度考虑，UV-LED光固化系统都将取代传统的UV高压汞灯紫外固化系统。
本发明涉及产品应用于丝网印刷，适用于产生单一紫外线波长为375nm、385nm、390nm、395nm等一种或多种组合而成的UV-LED光固化系统。
本发明的丝网油墨组合物粘度为50-350mpa·s，不仅解决了在低功率紫外灯照射下厚墨层的干燥难题，并实现了40-200/min高速轮转丝网印刷条件下的瞬间干燥，且墨膜与基材结合牢度高，固化后各项性能指标(附着力、耐摩、耐化学性等)符合有价证券的印刷需求。
具体实施方式
实施例1
配方见下表，组分用量均为重量份数。
所述光引发剂为2,2-二甲氧基-1,2-二苯基乙酮、二苯甲酮、α-羟基酮、1-羟基-环己基甲酮、α-氨基酮、酰基膦或苯酰甲酸酯中的一种以上；
三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)
巯基改性聚酯丙烯酸酯为LED01。
聚氨酯丙烯酸酯为EB8415。
聚酯丙烯酸酯为GENOMER3485。
聚醚丙烯酸酯为PO94F。
三羟甲基丙烷三丙烯酸酯为TMPTA。
α-胺基酮Irgacure 369。
单酰基膦为Darocur TPO-L。
溶剂为丙二醇甲醚
消泡剂为HX-2086。
分散剂为Solspers 24000。
流平剂为HX-3390。
制备方法：(a)首先将分散剂加入部分溶剂中，再将颜料分散于含有分散剂的溶剂中并与部分活性稀释剂进一步混合形成组分1；(b)将剩余的溶剂、活性稀释剂加入辐射固化树脂形成组分2；(c)将组分1和组分2、及流平剂、消泡混合均匀，印刷前加入光引发剂，搅拌分散，获得所述的UV-LED固化轮转丝网油墨。
所述的部分溶剂为溶剂总重量的70％；
制备的UV-LED固化轮转丝网油墨，粘度为180mPa·s(25℃，HAAKE MARSⅢ流变仪，平版，剪切速率为300s-1)，采用丝网印刷单元印刷时，UV-LED光源的功率为15W/cm2，印刷速度为40-200m/min，油墨机上稳定性良好，印品现场均能完全干燥，图纹清晰，与纸张结合牢度高。
实施例2
配方见下表，组分用量均为重量份数。
巯基改性聚酯丙烯酸酯为LED01。
聚氨酯丙烯酸酯为Photomer6008。
环氧丙烯酸酯为EB3708。
聚醚丙烯酸酯为GENOMER3414。
丙烯酸酯改性甘油为OTA480。
α-羟基酮Irgacure 127。
苯基双氧化膦为Omnirad808。
消泡剂为HX-2056。
分散剂为DISPERBYK168。
流平剂为Tego450。
制备方法：(a)首先将分散剂加入部分活性稀释剂中，再将颜料分散于含有分散剂的活性稀释剂中形成组分1；(b)将剩余的活性稀释剂加入辐射固化树脂形成组分2；(c)将组分1和组分2、及流平剂、消泡混合均匀，印刷前加入光引发剂，搅拌分散，获得所述的UV-LED固化轮转丝网油墨。
制备的UV-LED固化轮转丝网油墨，粘度为230mPa·s(25℃，HAAKE MARSⅢ流变仪，平版，剪切速率为300s-1)，采用丝网印刷单元印刷时，UV-LED光源的功率为15W/cm2，印刷速度为40-200m/min，油墨机上稳定性良好，印品现场均能完全干燥，图纹清晰，与纸张结合牢度高。

Claims (10)

1.以LED为光源的紫外固化轮转丝网油墨，其特征在于，包括如下重量份数的组分：
。
2.根据权利要求1所述的以LED为光源的紫外固化轮转丝网油墨，其特征在于，包括如下重量份数的组分：
。
3.根据权利要求1或2所述的以LED为光源的紫外固化轮转丝网油墨，其特征在于，所述辐射固化树脂为巯基改性聚酯丙烯酸酯和聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯或环氧丙烯酸酯中的一种以上。
4.根据权利要求1或2以LED所述的为光源的紫外固化轮转丝网油墨，其特征在于，所述的辐射固化树脂由如下重量份数的组分组成：
5.根据权利要求4以LED所述的为光源的紫外固化轮转丝网油墨，其特征在于， 所述光引发剂为2,2-二甲氧基-1,2-二苯基乙酮、二苯甲酮、α-羟基酮、1-羟基-环己基甲酮、α-氨基酮、酰基膦或苯酰甲酸酯中的一种以上。
6.根据权利要求4以LED所述的为光源的紫外固化轮转丝网油墨，其特征在于，所述的光引发剂为α-氨基酮和酰基膦或苯基双氧化膦的混合物，重量比为：
α-氨基酮∶酰基膦或苯基双氧化膦＝1∶4～6。
7.根据权利要求1所述的以LED为光源的紫外固化轮转丝网油墨，其特征在于，所述活性稀释剂为单官能度丙烯酸酯、二官能度丙烯酸酯、三官能度或更高官能度丙烯酸酯。
8.根据权利要求1所述的以LED为光源的紫外固化轮转丝网油墨，其特征在于，所述溶剂选择乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸正丙酯、乙酸异丙酯、丁二酸二甲酯、戊二酸二甲酯、己二酸二甲酯、丙二醇甲醚醋酸酯、乙氧基丙酸乙酯、乙二醇乙醚乙酸酯、乙二醇二醋酸酯、异丙醇、丙二醇甲醚或异辛醇中的一种以上。
9.根据权利要求1所述的以LED为光源的紫外固化轮转丝网油墨，其特征在于，所述助剂为分散剂、消泡剂或流平剂，所述消泡剂为聚硅氧烷、聚二甲基硅氧烷、磷酸三丁酯、聚醚改性硅中的一种或几种；所述流平剂选自聚醚改性的聚二甲基硅氧烷、氟碳改性聚丙烯酸酯溶液、烷基苯改性聚二甲基硅氧烷、烷基改性聚甲基烷基硅氧烷、硅酮二丙烯酸酯中的一种或几种。
10.根据权利要求1所述的以LED为光源的紫外固化轮转丝网油墨，其特征在于，所述LED光源为点光源、线光源和面光源。
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