CN109535841A - 一种高固化性能的黑色uv-led高速喷墨印刷油墨及其制备方法 - Google Patents

一种高固化性能的黑色uv-led高速喷墨印刷油墨及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于数字印刷复制技术领域，涉及光固化领域，本发明还涉及黑色UV‑LED高速喷墨印刷油墨和上述油墨的制备方法。油墨的组成和重量配比为：色浆5～10份，单体60～80份，预聚物5～9份，光引发剂11～14份，流平剂0～5份，其中色浆中黑色颜料10～25份，单体65～85份，分散剂5～15份。本发明的油墨通过搅拌和高速研磨的方法制备。本发明黑色UV‑LED喷墨油墨符合高速喷墨印刷的要求，粒径小于0.5μm，粘度为20～35cP(25℃)，表面张力为25～35mN/m(25℃)；可选择UV‑LED光源365nm、375nm、385nm、390nm、395nm和405nm中的一种或多种，功率为2W/cm2及以上，油墨固化速度的范围为150～200m/min，满足高速喷墨印刷的要求；油墨具有宽广的喷头适性，同时也具有较好的附着力、光泽度、流平性及耐性；油墨配方中大幅降低预聚物的比例，降低成本。

Description

一种高固化性能的黑色UV-LED高速喷墨印刷油墨及其制备 方法
技术领域
本发明属于数字印刷复制技术领域，涉及光固化领域，本发明还涉及黑色UV-LED高速喷墨印刷油墨和上述油墨的制备方法。
背景技术
最近几年，随着国内外UV喷墨设备的快速发展，国内已有几家成熟的UV喷墨油墨上市，但是UV喷墨设备所采用的传统UV固化光源具有能耗大、产生臭氧、体积大等缺点，越来越多的UV喷墨设备厂商开始选择UV-LED固化光源，它有节能、环保、发光效率高、寿命长、反应速度快、放热少等优点。但是相应的UV-LED喷墨油墨尤其是具有高固化性能且可应用于高速喷墨印刷机上的油墨还未见市场化。发明专利《一种喷墨印刷水性UV-LED墨水及其制备方法》(申请号：201810278259.0,公开号：CN108359313A)所述油墨虽可用于UV-LED喷墨印刷机，但是实例中使用的是染料，印刷品色牢度达不到颜料的要求，另外其固化性能也未说明是否可满足高速印刷的要求；发明专利《一种UV-LED固化用油墨及其制备方法和应用》(申请号：201610443714.9,公开号：CN105885524A)所述油墨可用于喷墨印刷，但是油墨粒径小于1μm，达不到高速喷墨印刷的要求，另外也未说明油墨的固化效果。其它一些和UV-LED油墨相关的文献报道仅用于传统印刷方式，未见能够用于高速喷墨印刷。
发明内容
本发明提供了一种高固化性能的黑色UV-LED高速喷墨印刷油墨及其制备方法。本发明的目的有以下三个：1.实现油墨的高固化性能，保证表里彻干。本发明中的油墨适用于低功率UV-LED光源固化，UV-LED光源可以是365nm、375nm、385nm、390nm、395nm和405nm中的一种或多种，光源功率是2W/cm2及以上。2.实现油墨的高速喷墨印刷，本发明中的油墨选用黑色颜料，保证其在油墨体系中的粒径小于0.5μm，且喷墨印刷品固化后各项性能和普通UV喷墨油墨一致，比如：附着力、耐性、光泽度等。3.大幅降低油墨体系中预聚物的比例，进而降低油墨成本。
为了达到以上目的，本发明采取以下技术方案：
一种高固化性能的黑色UV-LED油墨，主要用于高速喷墨印刷，由颜料、分散剂、单体、预聚物、光引发剂及流平剂组成，具体包括如下的组成和重量配比：
油墨配方：
其中，色浆配方为：
黑色颜料 10～25份
单体 65～85份
分散剂 5～15份。
本发明中的黑色颜料为不溶性的黑色着色剂，耐水性、耐色牢度较好，选自炭黑中的一种，原始粒径优选小于50nm。
所述的单体为2-苯氧基乙基丙烯酸酯、丙烯酸酯丁酯、氨基甲酸酯单丙烯酸酯、丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸异冰片酯、丙烯酸双环戊烯基酯、丙烯酸2-乙氧乙氧基乙酯、1,4-丁二醇二丙烯酸酯、丙氧基化新戊二醇二丙烯酸酯、二缩三乙二醇二甲基丙烯酸酯、丙烯酸2-苯氧基乙基酯、丙烯酸2-乙基己酯、己二醇二丙烯酸酯、邻苯二甲酸二乙醇二丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、二缩三乙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇邻苯基苯醚丙烯酸酯、二缩三丙二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧基化的三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、丙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、双-三羟甲基丙烷四丙烯酸酯和双季戊四醇六丙烯酸酯中的一种或两种以上的混合物。
所述的预聚物优选湛新树脂(上海)有限公司的超支化聚酯丙烯酸酯EB150和EB151,巯基改性聚酯丙烯酸酯LED01和LED02，胺改性聚醚丙烯酸酯LED03中一种或两种以上的混合物。
所述的分散剂优选德国毕克化学公司的disperbyk系列的改性丙烯酸盐嵌段共聚物，比如disperbyk-9077、disperbyk-9151、disperbyk-9150和disperbyk-111等。
所述的光引发剂为苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦、1-(4-吗啉苯基)-2-(二甲基胺)-2-苄基-1-丁酮、2-苯甲酰基苯甲酸甲酯、4-苯基二苯甲酮、2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、1-羟基-环已基-苯基甲酮、2-甲基-1-[4-甲硫基苯基]-2-吗啉基-1-丙酮、安息香双甲醚、2-异丙基硫杂蒽酮和2,4-二乙基硫杂蒽酮中的一种或两种以上的混合物。
所述的流平剂优选TEGO公司的聚硅氧烷聚醚共聚物，比如TEGO450、TEGO440、TEGO432等，德国毕克化学公司的聚丙烯酸酯类聚合物，比如byk-300和byk-400等。
上述黑色UV-LED喷墨油墨的制备方法，包括如下步骤：
(1)将颜料、单体和分散剂混合，使用电动搅拌器进行预分散(速率为330r/min～800r/min)，时间为20～40min，混合均匀后得到A组分；
(2)将A组分倒入研磨机，并加入一定体积的锆珠(直径0.5或0.8mm，锆珠加入后液面高度为未加入时的两倍)进行高速研磨(速率为1800r/min～2500r/min)，时间为90～120min，使颜料在单体和分散剂中充分润湿分散，过滤后得到油墨色浆，即B组分；
(3)将预聚物、单体、流平剂和光引发剂按照油墨配方混合配制成油墨稀释剂，得到C组分；
(4)将B组分与C组分混合，使用电动搅拌器搅拌均匀(速率为330r/min～800r/min)，时间为30～60min得到所述油墨。
本发明黑色UV-LED喷墨油墨符合高速喷墨印刷的要求，粒径小于0.5μm，粘度为20～35cP(25℃)，表面张力为25～35mN/m(25℃)；可选择UV-LED光源365nm、375nm、385nm、390nm、395nm和405nm中的一种或多种，功率为2W/cm2及以上，油墨固化速度的范围为150～200m/min，满足高速喷墨印刷的要求；油墨具有宽广的喷头适性，可满足one-pass打印流畅性需求；印刷品表里彻干，同时也具有较好的附着力、光泽度、流平性及耐性；油墨配方中大幅降低预聚物的比例，降低成本。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外，本领域技术人员对本发明所做的各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所要求保护的范围内。本发明实施例中的配比均为以重量计。
【实施例1】
将颜料(卡博特公司的R250)15份、单体(己二醇二丙烯酸酯：新戊二醇二丙烯酸酯＝4:3)75份、分散剂(disperbyk-9077)10份混合，放置在恒温磁力搅拌器上搅拌30分钟混合均匀；使用高速研磨机加入0.8mm锆珠后研磨90分钟，过滤后得到黑色油墨色浆。
将单体(己二醇二丙烯酸酯：新戊二醇二丙烯酸酯＝4:3)65份、预聚物(胺改性聚醚丙烯酸酯LED03)8份、光引发剂(2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化磷)13份、流平剂(TEGO450)4份混合均匀，加入所得色浆10份，混合，使用搅拌器搅拌30分钟，可获得黑色UV-LED喷墨油墨。
【实施例2】
将颜料(卡博特公司的R250)22份、单体(三丙二醇二丙烯酸酯：二丙二醇二丙烯酸酯＝3:1)65份、分散剂(disperbyk-9077)13份混合，放置在恒温磁力搅拌器上搅拌30分钟混合均匀；使用高速研磨机加入0.8mm锆珠后研磨120分钟，过滤后得到黑色油墨色浆。
将单体(三丙二醇二丙烯酸酯：二丙二醇二丙烯酸酯＝3:1)64份、预聚物(巯基改性聚酯丙烯酸酯LED01)9份、光引发剂(苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化磷：2-异丙基杂蒽酮＝2:1)13份、流平剂(TEGO450)5份混合均匀，加入所得色浆9份，混合，使用搅拌器搅拌30分钟，可获得黑色UV-LED喷墨油墨。
【实施例3】
将颜料(汽巴公司的微高丽BlackC-K)20份、单体(2-乙氧乙氧基乙酯：己二醇二丙烯酸酯：乙氧基化的三羟甲基丙烷三丙烯酸酯＝5:3:2)70份、分散剂(disperbyk-9077)10份混合，放置在恒温磁力搅拌器上搅拌30分钟混合均匀；使用高速研磨机加入0.8mm锆珠后研磨120分钟，过滤后得到黑色油墨色浆。
将单体(2-乙氧乙氧基乙酯：己二醇二丙烯酸酯：乙氧基化的三羟甲基丙烷三丙烯酸酯＝5:3:2)65份、预聚物(胺改性聚醚丙烯酸酯LED03)9份、光引发剂(苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化磷)13份、流平剂(TEGO450)4份混合均匀，加入所得色浆9份，混合，使用搅拌器搅拌30分钟，可获得黑色UV-LED喷墨油墨。
【实施例4】
将颜料(汽巴公司的微高丽BlackC-K)23份、单体(己二醇二丙烯酸酯：新戊二醇二丙烯酸酯＝1:1)65份、分散剂(disperbyk-9151)12份混合，放置在恒温磁力搅拌器上搅拌30分钟混合均匀；使用高速研磨机加入0.5mm锆珠后研磨120分钟，过滤后得到黑色油墨色浆。
将单体(己二醇二丙烯酸酯：新戊二醇二丙烯酸酯＝1:1)65份、预聚物(巯基改性聚酯丙烯酸酯LED01：胺改性聚醚丙烯酸酯LED03＝1:1)9份、光引发剂(1-羟基环己基苯基甲酮)13份、流平剂(TEGO440)4份混合均匀，加入所得色浆9份，混合，使用搅拌器搅拌30分钟，可获得黑色UV-LED喷墨油墨。
【实施例5】
将颜料(卡博特公司的R400)16份、单体(己二醇二丙烯酸酯：新戊二醇二丙烯酸酯＝1:1)74份、分散剂(disperbyk-9150)10份混合，放置在恒温磁力搅拌器上搅拌30分钟混合均匀；使用高速研磨机加入0.8mm锆珠后研磨120分钟，过滤后得到黑色油墨色浆。
将单体(己二醇二丙烯酸酯：新戊二醇二丙烯酸酯＝1:1)73份、预聚物(超支化聚酯丙烯酸酯EB150)6份、光引发剂(1-羟基环己基苯基甲酮：2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化磷＝3:4)12份、流平剂(TEGO440)3份混合均匀，加入所得色浆6份，混合，使用搅拌器搅拌30分钟，可获得黑色UV-LED喷墨油墨。
【实施例6】
将颜料(卡博特公司的R400)17份、单体(氧基乙氧基乙基丙烯酸酯：新戊二醇二丙烯酸酯＝2:1)73份、分散剂(disperbyk-9150)10份混合，放置在恒温磁力搅拌器上搅拌30分钟混合均匀；使用高速研磨机加入0.8mm锆珠后研磨120分钟，过滤后得到黑色油墨色浆。
将单体(氧基乙氧基乙基丙烯酸酯：新戊二醇二丙烯酸酯＝2:1)70份、预聚物(超支化聚酯丙烯酸酯EB151)9份、光引发剂(1-羟基环己基苯基甲酮：2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化磷＝5:7)11份、流平剂(TEGO440)5份混合均匀，加入所得色浆5份，混合，使用搅拌器搅拌30分钟，可获得黑色UV-LED喷墨油墨。
实施例1-6所制备油墨的性能，如表1所示。本发明黑色UV-LED喷墨油墨符合高速喷墨印刷的要求，粒径小于0.5μm，粘度为20～35cP(25℃)，表面张力为25～35mN/m(25℃)；可选择UV-LED光源365nm、375nm、385nm、390nm、395nm和405nm中的一种或多种，功率为2W/cm2及以上，油墨固化速度的范围为150～200m/min，满足高速喷墨印刷的要求；油墨具有宽广的喷头适性，可满足one-pass打印流畅性需求；印刷品表里彻干，同时也具有较好的附着力、光泽度、流平性及耐性；油墨配方中大幅降低预聚物的比例，降低成本。
表1实施例1-6所制备的油墨性能
注：粘度和表面张力均在25℃的环境下测试，固化光源的功率为2W/cm2。
实例1-6所制备油墨在固化后表里都达到了彻干。
在本发明的其他实施例中，可采用在发明内容中列举的、不同于实施例1-6的预聚物、颜料、单体、分散剂、光引发剂和流平剂，进行不同的搭配和组合，均可获得本发明油墨的性能和应用效果。本发明的油墨通过搅拌和高速研磨的方法制备，可应用于高速喷墨印刷设备，不同于普通的喷绘和印染。

Claims (7)

1.一种用于高速喷墨印刷的高固化性能的黑色UV-LED喷墨油墨的制备方法，包括如下步骤：
(1)将颜料、单体和分散剂混合，使用电动搅拌器进行预分散，速率为330r/min～800r/min,，时间为20-40min；混合均匀后得到A组分；
(2)将A组分倒入研磨机，并加入一定体积的锆珠，直径0.5或0.8mm，锆珠加入后液面高度为未加入时的两倍；进行高速研磨，速率为1800r/min～2500r/min，时间为90～120min；使颜料在单体和分散剂中充分润湿分散，过滤后得到油墨色浆，即B组分；
(3)将预聚物、单体、流平剂和光引发剂按照油墨配方混合配制成油墨稀释剂，得到C组分；
(4)将B组分与C组分混合，使用电动搅拌器搅拌均匀，速率为330r/min～800r/min，时间为30～60min得到所述油墨；
其中，所述油墨包括如下的组成和重量配比：
油墨配方：
其中，色浆配方为：
黑色颜料 10～25份
单体 65～85份
分散剂 5～15份。
所述的黑色颜料为炭黑，原始粒径小于50nm；所述的黑色UV-LED喷墨油墨；
制得的油墨，粒径小于0.5μm，粘度为20～35cP(25℃)，表面张力为25～35mN/m(25℃)；粘度为20～35cP(25℃)，表面张力为25～35mN/m(25℃)；选择UV-LED光源365nm、375nm、385nm、390nm、395nm和405nm中的一种或多种，功率为2W/cm2及以上进行固化，油墨固化速度的范围为150～200m/min。
2.一种高固化性能的黑色UV-LED油墨，主要用于高速喷墨印刷，由颜料、分散剂、单体、预聚物、光引发剂及流平剂组成，具体包括如下的组成和重量配比：
油墨配方：
其中，色浆配方为：
黑色颜料 10～25份
单体 65～85份
分散剂 5～15份。
所述的黑色颜料为炭黑，原始粒径小于50nm；所述的黑色UV-LED喷墨油墨
粒径小于0.5μm，粘度为20～35cP(25℃)，表面张力为25～35mN/m(25℃)；粘度为20～35cP(25℃)，表面张力为25～35mN/m(25℃)；选择UV-LED光源365nm、375nm、385nm、390nm、395nm和405nm中的一种或多种，功率为2W/cm2及以上进行固化，油墨固化速度的范围为150～200m/min。
3.根据权利要求1或2所述的用于高速喷墨印刷的高固化性能的黑色UV-LED喷墨油墨，其特征在于：所述的单体为2-苯氧基乙基丙烯酸酯、丙烯酸酯丁酯、氨基甲酸酯单丙烯酸酯、丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸异冰片酯、丙烯酸双环戊烯基酯、丙烯酸2-乙氧乙氧基乙酯、1,4-丁二醇二丙烯酸酯、丙氧基化新戊二醇二丙烯酸酯、二缩三乙二醇二甲基丙烯酸酯、丙烯酸2-苯氧基乙基酯、丙烯酸2-乙基己酯、己二醇二丙烯酸酯、邻苯二甲酸二乙醇二丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、二缩三乙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇邻苯基苯醚丙烯酸酯、二缩三丙二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧基化的三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、丙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、双-三羟甲基丙烷四丙烯酸酯和双季戊四醇六丙烯酸酯中的一种或两种以上的混合物。
4.根据权利要求1或2所述的用于高速喷墨印刷的高固化性能的黑色UV-LED喷墨油墨，其特征在于：所述的预聚物优选湛新树脂(上海)有限公司的超支化聚酯丙烯酸酯EB150和EB151,巯基改性聚酯丙烯酸酯LED01和LED02，胺改性聚醚丙烯酸酯LED03中一种或两种以上的混合物。
5.根据权利要求1或2所述的用于高速喷墨印刷的高固化性能的黑色UV-LED喷墨油墨，其特征在于：所述的分散剂优选德国毕克化学公司的disperbyk系列的改性丙烯酸盐嵌段共聚物disperbyk-9077、disperbyk-9151、disperbyk-9150和disperbyk-111。
6.根据权利要求1或2所述的用于高速喷墨印刷的高固化性能的黑色UV-LED喷墨油墨，其特征在于：所述的光引发剂为苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦、1-(4-吗啉苯基)-2-(二甲基胺)-2-苄基-1-丁酮、2-苯甲酰基苯甲酸甲酯、4-苯基二苯甲酮、2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、1-羟基-环已基-苯基甲酮、2-甲基-1-[4-甲硫基苯基]-2-吗啉基-1-丙酮、安息香双甲醚、2-异丙基硫杂蒽酮和2,4-二乙基硫杂蒽酮中的一种或两种以上的混合物。
7.根据权利要求1或2所述的用于高速喷墨印刷的高固化性能的黑色UV-LED喷墨油墨，其特征在于：所述的流平剂优选TEGO公司的聚硅氧烷聚醚共聚物TEGO450、TEGO440、TEGO432，德国毕克化学公司的聚丙烯酸酯类聚合物byk-300和byk-400。
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