CN112143286A - 一种适用于理光打印头的uv硬光油的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于喷墨打印领域，尤其是一种适用于理光打印头的UV硬光油的制备方法，针对现有的UV硬光油制作过程中韧性难以改善的问题，现提出如下方案，其包括UV硬光油，所述UV硬光油由以下质量百分数计的组分制成：反应型单体40~60流平剂0.3‑2%；引发剂7~12%；低聚物6~25%；活性单体余量，其合成低聚物用叔碳酸缩水甘油酯17～23质量份、甲基丙烯酸缩水甘油酯20～30质量份、甲基丙烯酸甲酯3～8质量份、甲基丙烯酸丁酯12～18质量份、丙烯酸丁酯3～8质量份，本发明在满足环境目标要求的同时，在制造和使用过程中降低能耗、不产生毒副作用，且对人体皮肤无刺激作用，是一种环境友好型墨水。

Description

一种适用于理光打印头的UV硬光油的制备方法

技术领域

本发明涉及喷墨打印技术领域，尤其涉及一种适用于理光打印头的UV硬光油的制备方法。

背景技术

一般来讲，UV墨水来不及充分渗透就已固化，膜层主要处在承印材料的表面，墨水与承印材料之间的附着力要小于溶剂型墨水等的附着，对某些承印材料的黏附力还有待提高。用于溶剂型墨水和UV墨水的颜料一般相同，但溶剂型墨水的溶剂部分溶解到承印材料中，其着色剂实际上是与介质混合的，而不是附着在其表面。因此，颜料得到了更好的保护，图文耐久性强。UV墨水的墨滴停留在承印材料的表面，虽然可获得更好的保真度，但其耐久性较差。颜料的湿润问题，也是影响印刷品表面耐久性的直接因素，因此，制造UV墨水的难点就在于选择合适的颜料并使其在低黏度溶剂中良好地润湿。对于大多数印在塑料薄膜上的宽幅广告来说，油墨的韧性是一个重要的问题，必须有效改善UV墨水的弹性。此外，UV墨水虽然目前来说相对环保，但在UV光固化之前，UV光的泄露以及UV墨水中的单体等还是会对人体产生许多影响。

发明内容

发明提出的一种适用于理光打印头的UV硬光油的制备方法，解决了现有的UV硬光油制作过程中韧性难以改善的问题。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种适用于理光打印头的UV硬光油的制备方法，包括UV硬光油，所述UV硬光油由以下质量百分数计的组分制成：反应型单体 40~60流平剂 0.3-2%；引发剂 7~12%；低聚物 6~25%；活性单体余量，其合成低聚物用叔碳酸缩水甘油酯17～23质量份、甲基丙烯酸缩水甘油酯20～30质量份、甲基丙烯酸甲酯3～8质量份、甲基丙烯酸丁酯12～18质量份、丙烯酸丁酯3～8质量份、甲基丙烯酸或丙烯酸10～14质量份、甲基丙烯异冰片酯8～12质量份、己二酸10.5～13.5质量份、对甲苯磺酸1.5～2.5质量份、开环催化剂0.2～0.5质量份、阻聚剂0.01～0.05质量份、引发剂1.0～3.0质量份合成。

上述适用于理光打印头的UV硬光油的制备方法，包括以下步骤：

S1:先洗干净一个不锈钢锅，锅内放入多个转子，而后置于电子天平上，准备好配方并确认需做墨水的公斤数，计算好各组分应投入的重量；

S2:按照S1计算好的单体和低聚物的投入量，先向锅内加入各物料，加完后放在磁力搅拌器搅拌约20-40min；

S3:待充分混合均匀后，投入应加数量的引发剂，然后再搅拌，直至搅拌均匀（搅拌均匀的标志是锅内的液体呈澄清的状态）；

S4:S3完成后，最后加入流平消泡剂、助剂和颜料色浆等（注：如果是制作光油则无需加入颜料色浆），搅拌约30-50min即可；

S5:将搅拌好的墨水倒入过滤装置中过滤，过滤完成后倒入干净的瓶中，最后封膜并贴好色标和标签。

优选的，所述UV硬光油由以下按质量百分数计的组分制成：反应型单体 55~58流平剂 0.5-0.7%；引发剂 8~9%；低聚物 12~15%；活性单体余量。

优选的，所述UV硬光油由以下按质量百分数计的组分制成：反应型单体 45~48流平剂 0.3-0.5%；引发剂 7~8%；低聚物 6~12%；活性单体余量。

优选的，所述UV硬光油在25℃下的粘度为17-19cps、表面张力为26-33mN/m；在45℃下的粘度为8-10cps。

优选的，所述流平剂选自BYK355O,TEGO270，BYK361，EFKA3777，BYK333中的一种或几种组合。

优选的，所述引发剂选自光引发剂为光引发剂ITX,MBF,BDK,1173、184、819、907、TPO中的一种。

优选的，所述低聚物选自环氧丙烯酸酯低聚物、聚酯丙烯酸酯低聚物,聚醚丙烯酸酯低聚物。

优选的，所述活性单体选自述羟基丙烯酸酯为丙烯酸2-(2-乙烯基乙氧基)乙基酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟丁酯、甲基丙烯酸羟乙酯或甲基丙烯酸羟丙酯、乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙烯酸2-(2-乙烯基乙氧基)乙基酯、丙氧化甘油三酯、4-羟基丁基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯中的一种或几种组合。

优选的，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡或辛酸亚锡。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本产品通过更换树脂，换了一种粘度低，附着力好的树脂提高附着力性能；根据牛顿流体力学原理，改变流体的特性，从这方面改善墨水的流畅性。从单体方面来考虑，加入低气味的单体，从而降低墨水的气味。通过以上方案的设定，使墨水打印在手机壳上，不会掉皮，可以通过百格刀的测试，附着力达到测试要求；从引发剂角度通过干燥性试验，可达到不粘手，且硬度高可达2H。

本发明在满足环境目标要求的同时，保证产品应有的基本功能，且按环境保护的指标选用合理的原材料、结构和工艺，在制造和使用过程中降低能耗、不产生毒副作用，且对人体皮肤无刺激作用，是一种环境友好型墨水。

附图说明

图1为本发明提出的一种适用于理光打印头的UV硬光油的制备方法的工艺流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。

实施例一

本发明提出的一种适用于理光打印头的UV硬光油的制备方法，所述UV硬光油由以下按质量百分数计的组分制成：反应型单体 40~60流平剂 0.3-2%；引发剂 7~12%；低聚物 6~25%；活性单体余量。

上述适用于理光打印头的UV硬光油的制备方法，包括以下步骤：

S1:先洗干净一个不锈钢锅，锅内放入多个转子，而后置于电子天平上，准备好配方并确认需做墨水的公斤数，计算好各组分应投入的重量；

S2:按照S1计算好的单体和低聚物的投入量，先向锅内加入各物料，加完后放在磁力搅拌器搅拌约20-40min；

S3:待充分混合均匀后，投入应加数量的引发剂，然后再搅拌，直至搅拌均匀（搅拌均匀的标志是锅内的液体呈澄清的状态）；

S4:S3完成后，最后加入流平消泡剂、助剂和颜料色浆等（注：如果是制作光油则无需加入颜料色浆），搅拌约30-50min即可；

S5:将搅拌好的墨水倒入过滤装置中过滤，过滤完成后倒入干净的瓶中，最后封膜并贴好色标和标签。

实施例二

本发明提出的一种适用于理光打印头的UV硬光油的制备方法，所述UV硬光油由以下按质量百分数计的组分制成：反应型单体 55~58流平剂 0.5-0.7%；引发剂 8~9%；低聚物 12~15%；活性单体余量。

S1:先洗干净一个不锈钢锅，锅内放入多个转子，而后置于电子天平上，准备好配方并确认需做墨水的公斤数，计算好各组分应投入的重量；

S2:按照S1计算好的单体和低聚物的投入量，先向锅内加入各物料，加完后放在磁力搅拌器搅拌约20-40min；

S3:待充分混合均匀后，投入应加数量的引发剂，然后再搅拌，直至搅拌均匀（搅拌均匀的标志是锅内的液体呈澄清的状态）；

S4:S3完成后，最后加入流平消泡剂、助剂和颜料色浆等（注：如果是制作光油则无需加入颜料色浆），搅拌约30-50min即可；

S5:将搅拌好的墨水倒入过滤装置中过滤，过滤完成后倒入干净的瓶中，最后封膜并贴好色标和标签。

实施例三

本发明提出的一种适用于理光打印头的UV硬光油的制备方法，所述UV硬光油由以下按质量百分数计的组分制成：反应型单体 45~48流平剂 0.3-0.5%；引发剂 7~8%；低聚物 6~12%；活性单体余量。

S1:先洗干净一个不锈钢锅，锅内放入多个转子，而后置于电子天平上，准备好配方并确认需做墨水的公斤数，计算好各组分应投入的重量；

S2:按照S1计算好的单体和低聚物的投入量，先向锅内加入各物料，加完后放在磁力搅拌器搅拌约20-40min；

S3:待充分混合均匀后，投入应加数量的引发剂，然后再搅拌，直至搅拌均匀（搅拌均匀的标志是锅内的液体呈澄清的状态）；

S4:S3完成后，最后加入流平消泡剂、助剂和颜料色浆等（注：如果是制作光油则无需加入颜料色浆），搅拌约30-50min即可；

S5:将搅拌好的墨水倒入过滤装置中过滤，过滤完成后倒入干净的瓶中，最后封膜并贴好色标和标签。

制作墨水时需注意的几点：

a.所做墨水的数量不应超过锅容积的四分之三，防止墨水搅拌过程中飞溅。

b.磁力搅拌器的转速不宜过快或过慢，过快也会使墨水飞溅，过慢则会延长制作墨水的时间，所以搅拌转速适中即可。

c.过滤过程中应经常观察墨水的下流速度，若下流速度过慢则需更换滤纸和滤膜。

d.根据客户的要求将过滤完成后的墨水装入相应规格型号的瓶子，一般选择黑色瓶，防止墨水见光固化。

e.此为实验室制作少量墨水的过程。若需批量生产则需注意延长搅拌时间等诸多问题等。

性能测试说明：

（1）硬度测试

三菱或客户规格的H型铅笔，削尖后磨平，使铅笔顶端为1/16’-1/30’的圆形，与样品保持45度角，使用1~2KG的力迅速划一条约5cm的痕迹，以表面的痕迹和油墨的划伤程度来判定是否合格，硬度划分：软、6B、4B、2B、HB、2H、4H、6H、硬。用具：铅笔，铅笔测试机。

（2）光泽度测试

将油墨在印刷基材上或者在印刷基材上用丝棒刮样，待干燥后，在固定光源的照射下，采用光电光泽度计来测定试样与标准面反射光量度的比值来表示试样油墨的光泽度。

在实际油墨的样品比较中，常将不同的油墨同时在印刷基材上刮样，待干燥后，在光线明亮处，对比墨膜的光泽度。

（3）流平性（流畅性）：

通过对市面上常用的TPU材料作为基材，将硬光油墨水打印在基材上，根据观察基材表面的流平效果来判断硬光油墨水流平效果的好坏。

通过将以上不同的硬光油墨水打印在相应的基材上，对比上述基材的硬度、光泽度和流畅性的效果，从而得到最佳的UV硬光油喷墨墨水的配方。

4.各组分在体系中所展示的作用

组成UV油墨的成分及其作用：

UV油墨的主要成分是聚合性预聚物、感光性单体、光引发剂、辅助成分是着色颜料、填料、添加剂（流平剂、阻聚剂）等

（1）聚合性预聚物

聚合性预聚物是决定UV光油涂层性能的重要成分，是UV油墨的最基本成分，是成膜物质，性能对固化过程和固化后墨膜的性质起着决定性的作用。一般根据骨架结构来分类，骨架结构影响涂层硬度、耐摩擦性、附着性、耐光性、耐化学品性和耐水性等。

预聚物从结构上看，齐聚物都为含有“C=C”不饱和双键的低分子树脂，如含有丙烯酸酰基、甲基丙烯酸酰基、乙酰基、烯丙基等。主要有环氧丙烯酸酯树脂、聚氨酯丙烯酸酯树脂、聚酯丙烯酸酯树脂、聚醚丙烯酸树脂、聚丙烯酸丙脂、不饱和聚酯树脂等几种树脂类型。而在同样的条件下，光固化速度丙烯酰基最快，故齐聚物大都为丙烯酸树脂。

（2）感光性单体（活性稀释剂）

UV油墨和UV光油在涂布时需要有适应的粘度，一般是通过添加20%-80%的单体来降低预聚物的粘度，同时单体自身发生聚合，成为固化膜的一部分。

活性稀释剂也叫交联单体，是一种功能性单体，其在油墨中的作用是调节油墨的粘度、固化速度和固化膜性能。活性稀释剂结构上也含有“C=C”不饱和双键，可以是丙烯酰基，甲基丙烯酰基，乙烯基和烯丙基，鉴于丙烯酰基光固化速度最快，因此目前使用的活性稀释剂大多是丙烯酸脂类单体。由于含有丙烯酰基的数量不同，可分为单官能团、双官能团、三官能团三类，各类官能团活性稀释剂的释放效果和固化速度都不同。一般来说，官能度越多，固化速度越快，但稀释效果越差。

传统的活性稀释剂，如苯乙烯、第一代丙烯酸酯单体等，它们的毒性很强，有些丙烯酸酯类单体对皮肤有很强烈的刺激作用。为了减少活性稀释剂对皮肤的刺激性，通常有两种方法：一是采用环氧乙烷，环氧丙烷和己脂开环聚合增加单体分子量；二是改变单体脂基结构；还有一种就是改变以前使用的醇脂化得方法。在采用醇加成到丙烯酰基上，使多官能度单体皮肤刺激性大大降低，如新戊二醇丙烯酸酯采用脂化合成时，pH值为4.96，而采用加成法合成时，pH值降为0.3.

最近，开发出了一些性能很好的单体，如：烷氧基丙烯酸酯、碳酸单丙烯酸酯、环碳酸酯单丙烯酸酯、环氧硅酮单体、硅酮类丙烯酸酯以及乙烯基醚类单体等。选择单体时，应遵循以下原则：

a.粘度低，稀释效果好；

b.固化快；

c.在材料上有很好的附着性；

d.对皮肤的刺激性小，毒性小；

e.在涂层中不溜气味。

（3）光引发剂

光引发剂是能吸收辐射能，经过化学变化产生具有引发剂聚合能力的活性中间体的物质，也是任何UV 固化体系都需要的主要成分。光引发剂可分为夺氢型和裂解型；夺氢型是需要和一含活泼型的化合物（一般称助引发剂）相配合，通过夺氢反应，形成自由基，是双分子光引发剂；裂解型是光引发剂受激光引发后，分子内裂解为自由基，是单分子光引发剂。

①夺氢型 以二苯甲酮（BP）为例，单独使用二苯甲酮时，不能使烯类单体进行光聚合，要其成为光引发剂需求是不同的。其反应机理是不同的烷基和芳基，从醇和醚中提取氢原子时，氧气很容易淬灭激发态的二苯甲酮。而从胺中提取氢原子时由于酮形成激发态后马上与胺形成激发态的络合物，避免了向氧分子的能量转移，所以胺体系不宜为氧气淬灭，与醇醚体系相比，也减少了向单体发生能量转移的可能性。因此，在实际应用中，一般采用胺体系。除二苯甲酮外，这类光引发剂还有蒽醌类合硫杂蒽酮类，如常用于UV油墨中的有2-异丙基硫杂蒽酮。

②裂解型 以安息香醚类为例，安息香醚曾是实际应用最广的一种光引发剂，其特点是激发态可直接分解成两自由基。生成的游离基都可以引发单体聚合。安息香醚的激发态寿命短，不易为氧气淬灭，也不能为苯乙烯所淬灭，所以可用于苯乙烯的聚合。但安香息醚即使不见光也有不同程度的热分解，贮存稳定性不好，一般要加稳定剂和阻聚剂，目前常用的是安息二甲香醚。

选择光引发剂应遵循的原则：

a、 对UV范围的光量吸收效率高；

b、 相对稳定性好；

c、 成本低。

（4）其他助剂

助剂主要是用来改善油墨的性能，UV油墨中常用的助剂有稳定剂、流平剂、消泡剂、分散剂、蜡等。

a.稳定剂 稳定剂是用来存放时发生热聚合，提高油墨的储存稳定性。常用对苯二酮、对甲氧基苯酚、对苯醌、2,6-二叔丁基甲苯酚等。

b.（消泡）流平剂 流平剂是用来改善油墨层的流平性，防止缩孔的产生，使墨膜表面平整，同时也增加了油墨印刷的光泽度。

c.分散剂 分散剂能使油墨中的颜料与连结料很好的润湿，使颜料在油墨中有很好的分散性，缩短油墨制造时的研磨时间；降低颜料的吸油量，以制造高浓度的油墨；防止油墨中颜料颗粒的凝聚合沉淀。分散剂一般是表面活性剂。

d.蜡 蜡主要作用是改变油墨的流变性改善抗水性和印刷性能（如调节粘性），减少蹭脏、拉纸等弊病，并可在干燥后的墨膜表面形成一光滑的蜡膜和提高印刷品的耐磨性等。在UV油墨中，蜡还起阻绝空气，减少氧阻聚作用，有利于表面固化。但在油墨中加入过量的蜡和选错蜡的品种，会降低油墨光泽，破坏油墨的转移性能，延长干燥时间。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种适用于理光打印头的UV硬光油的制备方法，包括UV硬光油，其特征在于，所述UV硬光油由以下质量百分数计的组分制成：反应型单体 40~60流平剂 0.3-2%；引发剂 7~12%；低聚物 6~25%；活性单体余量，其合成低聚物用叔碳酸缩水甘油酯17～23质量份、甲基丙烯酸缩水甘油酯20～30质量份、甲基丙烯酸甲酯3～8质量份、甲基丙烯酸丁酯12～18质量份、丙烯酸丁酯3～8质量份、甲基丙烯酸或丙烯酸10～14质量份、甲基丙烯异冰片酯8～12质量份、己二酸10.5～13.5质量份、对甲苯磺酸1.5～2.5质量份、开环催化剂0.2～0.5质量份、阻聚剂0.01～0.05质量份、引发剂1.0～3.0质量份合成。

2.上述UV硬光油的制备方法，包括以下步骤:

S1:先洗干净一个不锈钢锅，锅内放入多个转子，而后置于电子天平上，准备好配方并确认需做墨水的公斤数，计算好各组分应投入的重量；

S2:按照S1计算好的单体和低聚物的投入量，先向锅内加入各物料，加完后放在磁力搅拌器搅拌约20-40min；

S3:待充分混合均匀后，投入应加数量的引发剂，然后再搅拌，直至搅拌均匀；

S4:S3完成后，最后加入流平消泡剂、助剂和颜料色浆等，搅拌约30-50min即可；

S5:将搅拌好的墨水倒入过滤装置中过滤，过滤完成后倒入干净的瓶中，最后封膜并贴好色标和标签。

3.根据权利要求1所述的一种适用于理光打印头的UV硬光油的制备方法，其特征在于，所述UV硬光油由以下按质量百分数计的组分制成：反应型单体 55~58流平剂 0.5-0.7%；引发剂 8~9%；低聚物 12~15%；活性单体余量。

4.根据权利要求1所述的一种适用于理光打印头的UV硬光油的制备方法，其特征在于，所述UV硬光油由以下按质量百分数计的组分制成：反应型单体 45~48流平剂 0.3-0.5%；引发剂 7~8%；低聚物 6~12%；活性单体余量。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的一种适用于理光打印头的UV硬光油的制备方法，其特征在于，所述UV硬光油在25℃下的粘度为17-19cps、表面张力为26-33mN/m；在45℃下的粘度为8-10cps。

6.根据权利要求1所述的一种适用于理光打印头的UV硬光油的制备方法，其特征在于，所述流平剂选自BYK355O,TEGO270，BYK361，EFKA3777，BYK333中的一种或几种组合。

7.根据权利要求1-3中任一项所述的一种适用于理光打印头的UV硬光油的制备方法，其特征在于，所述引发剂选自光引发剂为光引发剂ITX,MBF,BDK,1173、184、819、907、TPO中的一种。

8.根据权利要求1-3中任一项所述的一种适用于理光打印头的UV硬光油的制备方法，其特征在于，所述低聚物选自环氧丙烯酸酯低聚物、聚酯丙烯酸酯低聚物,聚醚丙烯酸酯低聚物。

9.根据权利要求1-3中任一项所述的一种适用于理光打印头的UV硬光油的制备方法，其特征在于，所述活性单体选自述羟基丙烯酸酯为丙烯酸2-乙基酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟丁酯、甲基丙烯酸羟乙酯或甲基丙烯酸羟丙酯、乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙烯酸2-乙基酯、丙氧化甘油三酯、4-羟基丁基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯中的一种或几种组合。

10.根据权利要求1-3中任一项所述的一种适用于理光打印头的UV硬光油的制备方法，其特征在于，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡或辛酸亚锡。

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