CN111378315A

CN111378315A - 一种水性丝印uv夜光油墨及其制备方法和用途

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Publication number: CN111378315A
Application number: CN202010391467.9A
Authority: CN
Inventors: 李阳; 周京西; 杨梅; 李敬远; 罗开元; 贺亚星; 魏伟; 叶怀尧; 贾亮; 闫建军
Original assignee: BEIJING QIANGHUA PRINTING FACTORY
Current assignee: BEIJING QIANGHUA PRINTING FACTORY
Priority date: 2020-05-11
Filing date: 2020-05-11
Publication date: 2020-07-07

Abstract

本发明提供了一种水性丝印UV夜光油墨及其制备方法和用途，包括按照质量份数计的以下组分：水溶活性UV单体10～40份，聚醚多元醇3～10份，光引发剂0.5～5份，夜光粉30～60份，水性树脂10～40份，消泡剂0.1～0.5份和杀菌剂0.1～0.3份。所述的水性丝印UV夜光油墨，具有无VOC、高细度、耐水解等优点，解决了传统水性夜光油墨高VOC、干燥速度慢、墨层表面粗糙、难以实现高精度印刷的问题。

Description

一种水性丝印UV夜光油墨及其制备方法和用途

技术领域

本发明涉及丝网印刷油墨技术领域，具体而言，涉及一种水性丝印UV夜光油墨及其制备方法和用途。

背景技术

夜光油墨以其特异的功能在军事、交通、人防、艺术等领域得到了广泛的应用。

近年来，随着人们环保意识的增强，水性油墨有逐渐取代溶剂型油墨的趋势，但对于水性夜光油墨仍存在一些问题。

首先，和其他部分水性油墨一样，技术人员往往向水性夜光油墨中加入水性溶剂以期改善油墨的使用性能，如专利CN 109504181A、CN 106189507 A等所述。但这样仍然会有VOC的排放，严格来说，并不能算是真正的水性油墨。

其次，长余辉夜光粉包含硫化物、硅酸盐、磷酸盐、铝酸盐等体系。其中，铝酸盐体系和硅酸盐体系的夜光粉光学性能最好，在夜光油墨中使用最多。但是，此类夜光粉的易水解性也限制了它的应用(夜光粉表面包覆的研究材料研究与应用Vol.1,No.3Sept.2007)，所以，现有夜光油墨以溶剂型夜光油墨特别是斥水体系的夜光油墨居多。近年来，虽然通过表面包覆技术可以使夜光粉达到一定的耐水解作用，但用其制备的水性夜光油墨其保质时间仍然比较短。并且对粒径较小的夜光粉也难以对其进行绝水包覆，笔者通过调研发现，受技术限制，市场在售的700目以上的夜光粉一般没有做过耐水修饰，所以用常规方法制备的水性夜光油墨很难做到较高的细度，在售水性夜光油墨印刷的墨层存在着墨层表面粗糙，印刷产品印刷精度低的问题。

此外，水性UV夜光油墨体系中的水溶性UV单体既可以有连接料的作用，又有分散剂的作用，可以减少水的引入，进而会进一步减少夜光粉的水解，但采用常用具有易挥发性活性UV单体，仍会有大量VOC的排放，如专利CN 106810939 A。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种水性丝印UV夜光油墨，所述的水性丝印UV夜光油墨，具有无VOC、高细度、耐水解等优点，解决了传统水性夜光油墨高VOC、干燥速度慢、墨层表面粗糙、难以实现高精度印刷的问题。

本发明的第二目的在于提供一种所述的水性丝印UV夜光油墨的制备方法，该方法分别制备A、B组分再进行混合，把不含水的组分和含水组分分开灌装，避免了夜光粉的水解，大大延长了油墨的保存时间，具有方便、简单、易操作、易批量生产等优点。

本发明的第二目的在于提供一种所述的水性丝印UV夜光油墨在丝网印刷中的用途。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

一种水性丝印UV夜光油墨，包括按照质量份数计的以下组分：

水溶活性UV单体10～40份，聚醚多元醇3～10份，光引发剂0.5～5份，夜光粉30～60份，水性树脂10～40份，消泡剂0.1～0.5份和杀菌剂0.1～0.3份。

优选的，所述的水性丝印UV夜光油墨，包括按照质量份数计的以下组分：

水溶活性UV单体15～30份，聚醚多元醇4～8份，光引发剂1～4份，水性树脂15～30份，夜光粉40～50份，消泡剂0.2～0.4份和杀菌剂0.1～0.2份。

优选的，所述水性树脂包括水性环氧树脂、水性丙烯酸树脂、水性聚氨酯树脂和水性聚酯树脂中的至少一种。

优选的，所述水溶活性UV单体为不挥发性活性UV单体；

更优选的，所述水溶活性UV单体包括聚乙二醇200二丙烯酸酯、聚乙二醇400二丙烯酸酯、聚乙二醇600二丙烯酸酯、聚乙二醇800二丙烯酸酯、聚丙二醇200二丙烯酸酯、聚丙二醇400二丙烯酸酯、聚丙二醇600二丙烯酸酯和聚丙二醇800二丙烯酸酯中的至少一种。

优选的，所述夜光粉为稀土元素激活的碱土铝酸盐，包括BaAl₂O₄:Eu²⁺,Dy³⁺、CaAl₂O₄:Eu²⁺,Nd³⁺、SrAl₂O₄:Eu²⁺,Dy³⁺、BaAl₂O₄:Eu²⁺,Dy³⁺、SrAl₂O₄:Eu²⁺和Sr₄Al₁₄O₂₅:Eu²⁺,Dy³ ⁺中的至少一种。

优选的，所述夜光粉的粒径为700～2000目，更优选为800～1200目。

优选的，所述聚醚二元醇包括聚乙二醇200、聚乙二醇400、聚乙二醇600、聚丙二醇200、聚丙二醇400、聚丙二醇600、聚丙二醇800和聚丁二醇250中的至少一种。

优选的，所述引发剂包括2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮、二苯基-(2,4,6-三甲基苯甲酰)氧磷、苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦中的至少一种

和/或；

所述消泡剂包括HY-2230、HY-172、HY-318、HY-534、HY-2250、HY-2230、HY-745、HY-037、HY-1370、HY-1410、HY-2248、HY-8034、HY-037和HY-7020中的至少一种；

和/或；

所述杀菌剂包括Kathon LXE、Kathon LX150、Kathon LX300、Rocima 623、Rocima631和Rocima 342中的至少一种。

所述的水性丝印UV夜光油墨的制备方法，包括以下步骤：

(a)、将夜光粉加入到水溶活性UV单体中，加入聚醚多元醇添加物和光引发剂，搅拌均匀后得到组分A；

(b)、在水性树脂中加入消泡剂，再加入杀菌剂，搅拌均匀后得到组分B；

(c)、将组分A缓慢加入组分B中，搅拌、过筛得到夜光油墨；

所述步骤(a)和所述步骤(b)无先后顺序；

优选的，所述搅拌的时间为3～5分钟；

优选的，所述过筛的筛网的目数为60～100目。

所述的水性丝印UV夜光油墨在丝网印刷中的用途，所述夜光油墨采用90～300目网版印刷，然后在70～80℃下采用UV光固化。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

(1)本发明所提供的水性丝印UV夜光油墨，采用不挥发的UV单体替代挥发性UV单体，因而没有VOC的排放，在油墨中引入的聚醚二元醇，这种齐聚物能在夜光粉颗粒表面形成一层软包覆，这样即使在A、B组分混合后，仍能有效阻止夜光粉被水解，使其开放时间有效延长。

(2)本发明所提供的水性丝印UV夜光油墨，采用高目数夜光粉，油墨的细度高，墨层表面光滑，适合高精度印刷。

(3)本发明所提供的水性丝印UV夜光油墨的制备方法，分别制备A、B组分再进行混合，把不含水的组分和含水组分分开灌装，避免了夜光粉的水解，大大延长了油墨的保存时间，具有方便、简单、易操作、易批量生产等优点。

具体实施方式

下面将结合具体实施方式对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，但是本领域技术人员将会理解，下列所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

本发明所提供的一种水性丝印UV夜光油墨，包括按照质量份数计的以下组分：

水溶活性UV单体10～40份(例如10份、15份、20份、25份、30份、35份、40份)，聚醚多元醇3～10份(例如3份、4份、5份、6份、7份、8份、9份、10份)，光引发剂0.5～5份(例如0.5份、1份、1.5份、2份、2.5份、3份、3.5份、4份、4.5份、5份)，夜光粉30～60份(30份、35份、40份、45份、50份、60份)，水性树脂10～40份(例如10份、15份、20份、25份、30份、35份、40份)，消泡剂0.1～0.5(例如0.1份、0.2份、0.3份、0.4份、0.5份)份和杀菌剂0.1～0.3份(例如0.1份、0.2份、0.3份)。

在配比时，所有组分的总量为100份。

本发明采用不挥发的UV单体替代挥发性UV单体，因而没有VOC的排放，在油墨中引入的聚醚二元醇，这种齐聚物能在夜光粉颗粒表面形成一层软包覆，这样即使在A、B组分混合后，仍能有效阻止夜光粉被水解，使其开放时间有效延长。

在本发明一些优选的实施例中，可以对所述的水性丝印UV夜光油墨的份数进行优选，在配比时，所有组分的总量也100份，具有包括：

在本发明一些优选的实施例中，所述水性树脂的成膜的主体可以为常见的水性漆，优选为水性环氧树脂、水性丙烯酸树脂、水性聚氨酯树脂和水性聚酯树脂中的至少一种。

在本发明一些优选的实施例中，所述水溶活性UV单体为不挥发性活性UV单体，没有VOC的排放；

进一步地，所述水溶活性UV单体包括聚乙二醇200二丙烯酸酯、聚乙二醇400二丙烯酸酯、聚乙二醇600二丙烯酸酯、聚乙二醇800二丙烯酸酯、聚丙二醇200二丙烯酸酯、聚丙二醇400二丙烯酸酯、聚丙二醇600二丙烯酸酯和聚丙二醇800二丙烯酸酯中的至少一种。

在本发明一些优选的实施例中，夜光粉是一种光致发光材料，是在光(包括紫外光、可见光、红外光等)的照射或激发下而使物体发光的物理现象。长余辉发光材料是一种重要的光致发光材料,可以为稀土元素激活的碱土铝酸盐；

进一步优选包括BaAl₂O₄:Eu²⁺,Dy³⁺、CaAl₂O₄:Eu²⁺,Nd³⁺、SrAl₂O₄:Eu²⁺,Dy³⁺、BaAl₂O₄:Eu²⁺,Dy³⁺、SrAl₂O₄:Eu²⁺和Sr₄Al₁₄O₂₅:Eu²⁺,Dy³⁺中的至少一种。以二价铕离子激活的碱土铝酸盐长余辉发光材料,以其优越的光谱性能,具有量子效率高、自身寿命长、稳定性好、激发带宽、余辉时间长和无放射性等特点有望成为一类新型、节能、高效稳定的发光材料。

在本发明一些优选的实施例中，采用高目数夜光粉，油墨的细度高，墨层表面光滑，适合高精度印刷，优选的，夜光粉的粒径为700～2000目，更优选为800～1200目。

在本发明一些优选的实施例中，所述聚醚二元醇包括聚乙二醇200、聚乙二醇400、聚乙二醇600、聚丙二醇200、聚丙二醇400、聚丙二醇600、聚丙二醇800和聚丁二醇250中的至少一种。

在本发明一些优选的实施例中，所述引发剂包括2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮、二苯基-(2,4,6-三甲基苯甲酰)氧磷、苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦中的至少一种

和/或；

所述的水性丝印UV夜光油墨的制备方法，包括以下步骤：

(c)、将组分A缓慢加入组分B中，搅拌、过筛得到夜光油墨；

所述步骤(a)和所述步骤(b)无先后顺序；

优选的，所述搅拌的时间为3～5分钟；

优选的，所述过筛的筛网的目数为60～100目。

该方法分别制备A、B组分再进行混合，把不含水的组分和含水组分分开灌装，避免了夜光粉的水解，大大延长了油墨的保存时间，具有方便、简单、易操作、易批量生产等优点。

下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。

实施例1

本实施例所提供的水性丝印UV夜光油墨，具体包括以下步骤：

(a)、组分A的制备

将60g，1000目夜光粉SrAl₂O₄:Eu²⁺,Dy³⁺，30g聚丙二醇400二丙烯酸酯，7.5g聚丙二醇400，0.9g光引发剂2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮加入分散釜中，搅拌2小时，搅拌均匀后灌装，得到组分A。

(b)、组分B的制备

将30g水性聚氨酯ST47，0.3g杀菌剂Rocima 342加入另一个分散釜中，搅拌30分钟，搅拌均匀后灌装，得到组分B。

(c)、将组分A缓慢加入组分B中，搅拌约3min，得到混合物；所述混合物用60～100目筛网过滤，得到该夜光油墨；

使用方法：所述夜光油墨采用90～300目网版印刷，然后在70～80℃下使用UV光固化。

实施例2

(a)、组分A的制备

将50g，900目夜光粉CaAl₂O₄:Eu²⁺，Nd³⁺，35g聚丙二醇600二丙烯酸酯，5g聚丙二醇600，0.8g光引发剂2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮加入分散釜中，搅拌2小时，搅拌均匀后灌装，得到组分A。

(b)、组分B的制备

将35g水性聚氨酯ST47，0.4g杀菌剂Rocima 623加入另一分散釜中，搅拌30分钟，搅拌均匀后灌装，得到组分B。

对比例1

本对比例所提供的是一种油性夜光油墨，具体包括以下组分：

稀土铕激发的1000目夜光粉SrAl₂O₄ 5份；油溶性醇酸树脂2份；快干亮光酚醛树脂3份；3号调墨油0.6份；助剂0.4份，助剂包括常规金属催干剂油脂酸锰0.1份，Lumogen FYellow 083 0.4份。

将上述组分混合均匀，灌装得到油性夜光油墨。

对比例2

本对比例所提供一种水性丝印UV夜光油墨制备方法和使用方法，具体包括以下步骤：

将35g水性聚氨酯ST47，0.4g杀菌剂Rocima 623加入另一分散釜中，搅拌30分钟，然后分别加入50g，275目夜光粉CaAl2O4:Eu²⁺，N^d3+，40g丙烯酰吗啉，5g聚丙二醇600，0.8g光引发剂2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮加入分散釜中，搅拌2小时，搅拌均匀后用30目筛网过滤、灌装，得到水性丝印UV夜光油墨。

使用方法：所述夜光油墨采用80目网版印刷，然后在70～80℃下使用UV光固化。

将实施例1-2和对比例1-2中制备夜光油墨进行光固化时间测试，然后丝印满版印刷和光固化(其中基材采用90克胶版纸)，再对形成的油墨涂层分别进行耐折度测试、平滑度测试、印刷产品有害物限量测试、伸缩性(浸湿后)测试、余辉亮度测试。其中，光固化测试按照《GB/T 24147-2009水性紫外光(UV)固化树脂水溶性不饱和聚酯丙烯酸树脂》进行；耐折度测试按照《GB/T 457-2008纸和纸板耐折度的测定》进行；平滑度测试按照《GB/T 456-2002纸和纸板平滑度的测定(别克法)》进行；印刷产品有害物限量测试按照《HJ 2503-2011环境标志产品技术要求印刷第一部分：平板印刷》进行；伸缩性(浸湿后)测试按照《GB/T465.2-2008纸和纸板浸水后抗张强度的测定》进行。余辉亮度测试的方法为，无光环境下，紫光灯激发夜光墨层5秒钟，停止激发后不同时间夜光墨层的亮度值，其中紫光灯规格参数：尺寸

光源波长：395nm，电池功率3.7V 500mA·h，光通量：1.5lm。测试结果如表1所示。

表1测试结果

由上述测试结果可知，因为对比例1选用的是油性硬树脂和助剂，所以其印刷品的耐折度和有害物限量均不达标；因为对比例2选用粒径较大的夜光粉，所以其印刷品的平滑度不达标，本申请所提供的水性丝印UV夜光油墨所印刷的印刷品具有耐折性好、平滑度高、无VOC排放等优点。

尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；本领域的普通技术人员应当理解：在不背离本发明的精神和范围的情况下，可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围；因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些替换和修改。

Claims

1.一种水性丝印UV夜光油墨，其特征在于，包括按照质量份数计的以下组分：

2.根据权利要求1所述的水性丝印UV夜光油墨，其特征在于，包括按照质量份数计的以下组分：

3.根据权利要求1或2所述的水性丝印UV夜光油墨，其特征在于，所述水性树脂包括水性环氧树脂、水性丙烯酸树脂、水性聚氨酯树脂和水性聚酯树脂中的至少一种。

4.根据权利要求1或2所述的水性丝印UV夜光油墨，其特征在于，所述水溶活性UV单体为不挥发性活性UV单体；

优选的，所述水溶活性UV单体包括聚乙二醇200二丙烯酸酯、聚乙二醇400二丙烯酸酯、聚乙二醇600二丙烯酸酯、聚乙二醇800二丙烯酸酯、聚丙二醇200二丙烯酸酯、聚丙二醇400二丙烯酸酯、聚丙二醇600二丙烯酸酯和聚丙二醇800二丙烯酸酯中的至少一种。

5.根据权利要求1或2所述的水性丝印UV夜光油墨，其特征在于，所述夜光粉为稀土元素激活的碱土铝酸盐，包括BaAl₂O₄:Eu²⁺,Dy³⁺、CaAl₂O₄:Eu²⁺,Nd³⁺、SrAl₂O₄:Eu²⁺,Dy³⁺、BaAl₂O₄:Eu²⁺,Dy³⁺、SrAl₂O₄:Eu²⁺和Sr₄Al₁₄O₂₅:Eu²⁺,Dy³⁺中的至少一种。

6.根据权利要求1或2所述的水性丝印UV夜光油墨，其特征在于，所述夜光粉的粒径为700～2000目，优选为800～1200目。

7.根据权利要求1或2所述的水性丝印UV夜光油墨，其特征在于，所述聚醚二元醇包括聚乙二醇200、聚乙二醇400、聚乙二醇600、聚丙二醇200、聚丙二醇400、聚丙二醇600、聚丙二醇800和聚丁二醇250中的至少一种。

8.根据权利要求1或2所述的水性丝印UV夜光油墨，其特征在于，所述引发剂包括2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮、二苯基-(2,4,6-三甲基苯甲酰)氧磷、苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦中的至少一种

和/或；

所述杀菌剂包括Kathon LXE、Kathon LX150、Kathon LX300、Rocima 623、Rocima 631和Rocima 342中的至少一种。

9.根据权利要求1-8任一项所述的水性丝印UV夜光油墨的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(c)、将组分A缓慢加入组分B中，搅拌、过筛得到夜光油墨；

所述步骤(a)和所述步骤(b)无先后顺序；

优选的，所述搅拌的时间为3～5分钟；

优选的，所述过筛的筛网的目数为60～100目。

10.根据权利要求1-8任一项所述的水性丝印UV夜光油墨在丝网印刷中的用途，其特征在于，所述夜光油墨采用90～300目网版印刷，然后在70～80℃下采用UV光固化。