CN112280372A - 一种低温盖板油墨及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种低温盖板油墨，其包括第一组分，第一组分含有按质量百分数计的大分子量饱和聚酯树脂20‑30％、小分子量羟基饱和聚酯树脂20‑30％、炭黑10‑20％、异佛尔酮15‑25％、乙二醇醚10‑20％、增稠用二氧化硅1‑3％、消光用二氧化硅5‑15％、分散剂5‑10％、流平剂0.1‑1％、消泡剂0.1‑1％、硅烷偶联剂1‑3％。油墨使用前，按照第一组分5‑10％的量添加异氰酸酯固化剂，搅拌均匀后涂布或印刷到基材表面。经实验证明，本发明配方的油墨在PET或CPI基材上，在55‑75℃下烘烤60min即可完全固化，固化后，百格测试其附着力为5B级、水煮性能为5B、达因值达到32‑34，弯折性能为20万次弯折外观无变化。

Description

一种低温盖板油墨及其制备方法

技术领域

本发明涉及油墨技术领域，尤其涉及低温盖板油墨及其制备方法。

背景技术

触摸屏手机是当前最流行的手机形式。行业中，为了让手机盖板与机身的颜色贴合，会在盖板丝印油墨黑框/白框方法，这样既美观又能防止屏幕漏光，否则若没有油墨边框的话，在屏幕的边缘就会看到明显的光晕，影响用户使用。目前，油墨的印刷方式是将油墨涂布到盖板上后，再用高温烘烤的方式使其干燥及固化成膜。目前油墨因其配方的原因，存在固化成膜温度较高，达因值较低【达因值高表面张力小、表面能低，在被涂覆基材表面更容易铺展，也更容易附着在基材表面】、附着力和抗弯折性不足等问题。固化温度高、烘烤时间过长，不仅带来较高的能耗，更主要的是高温烘烤会加快盖板基材(PET或CPI)老化或黄化等问题。

发明内容

(一)要解决的技术问题

鉴于现有技术的上述缺点，本发明提供一种低温盖板油墨及其制备方法，其解决了现有盖板油墨固化成膜温度高、达因值较低等问题。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

第一方面，本发明提供一种低温盖板油墨，其包括第一组分，所述第一组分含有按质量百分数计的：大分子量饱和聚酯树脂20-30％、小分子量羟基饱和聚酯树脂20-30％、炭黑10-20％、异佛尔酮15-25％、乙二醇醚10-20％、增稠用二氧化硅1-3％、消光用二氧化硅5-15％、分散剂5-10％、流平剂0.1-1％、消泡剂0.1-1％、硅烷偶联剂1-3％。

根据本发明较佳实施例，其中，大分子量饱和聚酯树脂的分子量为10000-30000。目前市面上的饱和聚酯树脂分子量均在30000以下，分子量大于30000的饱和聚酯其溶解性能大幅下降且粘度极高，若用于配制油墨，则无法大量添加，不能无法发挥其较高成膜性和较强柔韧性的优势。

根据本发明较佳实施例，其中，小分子量羟基饱和聚酯树脂的分子量为2000-7000。分子量小于2000的羟基饱和聚酯树脂，溶解后粘度过小，为保证油墨印刷性能(粘度太低容易溢墨无法印刷)，不能在油墨配制过程中大量添加，因而无法发挥其优异的附着性和分散性。

根据本发明较佳实施例，其中，所述炭黑为经过烘烤处理的炭黑，使其具有相对绝缘性。

根据本发明较佳实施例，其中，所述乙二醇醚为乙二醇甲醚、乙二醇乙醚、乙二醇丙醚和乙二醇丁醚的一种或几种的混合。乙二醇醚和异佛尔酮在第一组分中均为良溶剂。优选地，所述乙二醇醚为乙二醇甲醚、乙二醇乙醚、乙二醇丙醚和乙二醇丁醚按照1:1:1:1质量比混合。

根据本发明较佳实施例，其中，所述分散剂为脂肪酸、脂肪酸酯、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、聚氧乙烯烷基酰胺、聚硅氧烷、聚山梨酯和全氟辛酸钠中的一种或多种；所述流平剂为聚丙烯酸酯、醋丁纤维素中的一种或多种；所述消泡剂为有机硅消泡剂或聚醚改性有机硅消泡剂；所述硅烷偶联剂为KH550、KH560或KH570中的一种或几种的混合。

具体地，消泡剂为Tego-810、CX-470中的一种或几种的混合物；所述流平剂为AMS-2020、BYK-394、RM-2020、Tego Flow-300中的一种或几种的混合物。

根据本发明较佳实施例，其中，所述第一组分含有按质量百分数计的：大分子量饱和聚酯树脂20-20.5％、小分子量羟基饱和聚酯树脂20-22.8％、炭黑10-13％、异佛尔酮15-16％、乙二醇丁醚10％、增稠用二氧化硅2％、消光用二氧化硅8-12％、分散剂7-7.5％、流平剂0.1-0.5％、消泡剂0.1-0.5％、硅烷偶联剂1-2％。

根据本发明较佳实施例，其中，所述低温盖板油墨还包括第二组分，所述第二组分为异氰酸酯固化剂；所述异氰酸酯固化剂的用量为第一组分质量的5-10％；所述第二组分在油墨使用前临时加入到所述第一组分中搅拌均匀，得到待涂布或印刷使用的油墨。

需要说明的是，所述第一组分还可以包含染色料，至于染色料的具体种类，则可根据需要进行选择使用，以制得所需颜色的油墨。

第二方面，本发明还提供一种低温盖板油墨的制备方法，其包括如下步骤：

S1:将炭黑于70-80℃下烘烤，使其具有相对绝缘性；

S2:向搅拌釜中加入异佛尔酮、乙二醇丁醚、大分子量饱和聚酯树脂和小分子量羟基饱和聚酯树脂，设定搅拌釜内温度为55-70℃，搅拌至树脂完全溶解；

S3:边搅拌树脂溶液边向搅拌釜缓慢加入硅烷偶联剂，设定温度为70-80℃，搅拌后，冷却至温度40℃以下；

S4:往搅拌釜中依次加入分散剂，继续搅拌；

S5:边搅拌边往搅拌釜中加入步骤S1烘烤后的炭黑、增稠用二氧化硅、消光用二氧化硅，继续搅拌；

S6:使用三辊机研磨，研磨得到细度在5μm以下的混合物；

S7:将混合物转移至球磨机中，按照混合物体积的40-90％填充氧化锆珠，球磨1-3h；

S8:将球磨后的物料转移至搅拌釜中，边搅拌边加入流平剂和消泡剂，继续搅拌；

S9:过滤处理。

优选地，过滤采用250-350目筛网。

优选地，上述制备方法被进一步限定为包括如下步骤：

S1:将炭黑放入70-80℃的高速搅拌釜中，搅拌速度为200-400rpm，搅拌时间8-10h，对炭黑进行烘烤处理，使其具有相对绝缘性；

S2:向搅拌釜中加入异佛尔酮、乙二醇丁醚、大分子量饱和聚酯树脂和小分子量羟基饱和聚酯树脂，设定搅拌釜内温度为58-65℃，转速为500-1000rpm，搅拌1-3h至树脂完全溶解；

S3:边搅拌树脂溶液边向搅拌釜缓慢加入硅烷偶联剂，设定温度为70-80℃、搅拌速度500～800rpm，搅拌30～70min后，冷却至温度40℃以下；

S4:往搅拌釜中依次加入分散剂，设定转速500～800rpm，搅拌10～30min；

S5:边搅拌边往搅拌釜中加入步骤S1烘烤后的炭黑、增稠用二氧化硅、消光用二氧化硅，设定转速500～1000rpm，搅拌30～60min；

S6:使用三辊机研磨，将辊间距从100μm逐渐调整至15μm，多次研磨得到细度在5μm以下的混合物；

S7:将混合物转移至球磨机中，按照混合物体积的40-90％填充氧化锆珠，氧化锆珠直径为1-5mm，设定转速500-800rpm、球磨1-3h；

S8:将球磨后的物料转移至搅拌釜中，边搅拌边加入流平剂和消泡剂，设定转速500～800rpm，搅拌10～30min；

S9:用过滤设备过滤。

(三)有益效果

本发明的有益效果是：

本发明的油墨使用时添加的异氰酸酯固化剂为常温反应的固化剂，故较低温度下烘烤即可进行交联固化。除此之外，配方中添加了二氧化硅消光粉，增加油墨表面的粗糙度，增加了油墨与空气表面的接触面积，提高了溶剂的挥发速度，可以在更低的温度下将油墨中的溶剂挥发完全。

经实验验证，本发明配方的油墨在PET或CPI基材上，在55-75℃下烘烤60min即可完全固化，固化后，百格测试其附着力为5B级、水煮性能为5B、达因值达到32-34，弯折性能为20万次弯折外观无变化。

具体实施方式

为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合具体实施方式，对本发明作详细描述。

本发明提供本一种低温盖板油墨，其包括第一组分，所述第一组分含有按质量百分数计的：大分子量饱和聚酯树脂20-30％、小分子量羟基饱和聚酯树脂20-30％、炭黑10-20％、异佛尔酮15-25％、乙二醇醚10-20％、增稠用二氧化硅1-3％、消光用二氧化硅5-15％、分散剂5-10％、流平剂0.1-1％、消泡剂0.1-1％、硅烷偶联剂1-3％。此外，所述低温盖板油墨还包括第二组分，第二组分为异氰酸酯固化剂；所述异氰酸酯固化剂的用量为第一组分质量的5-10％；所述第二组分在油墨使用前临时加入到所述第一组分中搅拌均匀，得到待使用的油墨。

需要说明的是，所述第一组分还可以包含染色料，至于染色料的具体种类，则可根据需要进行选择使用，以制得所需颜色的油墨。

由于大分子量饱和聚酯树脂具有更优的柔韧性，可满足盖板(特别是柔性盖板)产品的弯折性能要求，因其分子量较大还可提供耐酒精擦拭的性能；而小分子量羟基饱和聚酯树脂对PET、CPI(无色透明聚酰亚胺)等柔性盖板材料具有很好的附着力，对色料等也具有很好的分散效果，可制作色粉含量更高、颜色分布更均匀一致的油墨。因此，本发明在配方中将大分子量饱和聚酯树脂与小分子量羟基饱和聚酯树脂按特定比例搭配使用，可使油墨具有很好的性能均衡。

本发明的油墨中溶剂包含异佛尔酮和乙二醇醚，其中异佛尔酮沸点215℃，乙二醇甲醚沸点124.5℃(乙二醇乙醚沸点135.1℃、乙二醇丙醚沸点150-153℃、乙二醇丁醚沸点151.58℃)，使用高低沸点的溶剂搭配，可使油墨干燥过程中梯度挥发溶剂，避免干燥太快导致有气泡、橘皮等表面缺陷。为了进一步控制油墨干燥的速度，还可以对异佛尔酮和乙二醇醚，包括乙二醇甲醚、乙二醇乙醚、乙二醇丙醚、乙二醇丁醚等，进行更细化的比例设计，例如按照质量比3:0.5:0.5:0.5:0.5进行配合使用，可使溶剂的挥发速度梯度性更优化，从而获得更好的控制固化速度的技术效果。

以下为本发明的具体实施例。

实施例1

本实施例的低温盖板油墨，第一组分包含如下成分(质量百分数计)：

组分	规格	百分含量
			大分子量饱和聚酯树脂	分子量10000-30000	20.5％
小分子量羟基饱和聚酯树脂	分子量2000-7000	20％
			炭黑	粉末	13％
异佛尔酮	——	16％
			乙二醇丁醚	——	10％
消光用二氧化硅	粉末	8％
			增稠用二氧化硅	粉末	2％
十二烷基苯磺酸钠	——	7.5％
			醋丁纤维素	——	0.5％
BYK-066N	市购规格	0.5％
			硅烷偶联剂	市购KH560	2％

第一组分的制备步骤如下：

(1)将炭黑放入80℃的高速搅拌釜中，搅拌速度为400rpm，搅拌时间10h。

(2)向搅拌釜中依次加入异佛尔酮、乙二醇丁醚、大分子量饱和聚酯树脂和小分子量羟基饱和聚酯树脂，设定搅拌釜内温度为60℃，转速为800rpm，搅拌2-3h至树脂完全溶解。

(3)边搅拌树脂溶液边向搅拌釜缓慢加入KH560，设定温度为80℃、搅拌速度800rpm，搅拌60min后，冷却至温度40℃以下。

(4)往搅拌釜中依次加入十二烷基苯磺酸钠，设定转速500rpm，搅拌20min。

(5)边搅拌边往搅拌釜中加入炭黑、增稠用二氧化硅、消光用二氧化硅，设定转速1000rpm，搅拌60min。

(6)使用三辊机研磨，将辊间距从100μm逐渐调整至15μm，经5次研磨，得到细度在5μm以下的混合物。

(7)将混合物转移至球磨机中，按照混合物体积的60％填充氧化锆珠，氧化锆珠直径为3mm，设定转速500-800rpm、球磨2h。

(8)将球磨后的物料转移至搅拌釜中，边搅拌边加入醋丁纤维素和BYK-066N(消泡剂)，设定转速800rpm，搅拌30min。

(9)300目过滤处理，得到油墨的第一组分。

使用方法如下：

将上述方法制备的第一组分与8％的异氰酸酯固化剂(BASF巴斯夫Lupranate M20S)混合，分别涂布到PET基材板表面和CPI基材板表面(基材板表面预先除油除灰)，在70±5℃烘烤60min，油墨即完全干燥并固化成漆膜。

将实施例1的PET/CPI基材板进行百格测试(达因值采用达因笔测试)，结果如下：

附着力	水煮	达因值	弯折性能	基材
					5B	5B	32	20万次，外观无变化	PET、CPI

注：百格测试测试对象在经过涂装之后测试其附着度的工具,按照日本工业标准(JIS),分为1～5级，级数越高，要求越严格，当客户规范当中要求是第5级时，表示完全不能有脱落。水煮测试是在80℃下水煮30min。参考标准：《GBT9286-1998色漆和清漆漆膜的划痕实验》

实施例2

本实施例的低温盖板油墨，第一组分包含如下成分(质量百分数计)：

按照实施例1的方法制备第一组分，并第一组分与8％的异氰酸酯固化剂(BASF巴斯夫Lupranate M 20S)混合，分别涂布到PET基材板表面和CPI基材板表面(预先除油除灰)，在60±5℃烘烤60min，油墨即完全干燥并固化成漆膜。

将实施例2的PET/CPI基材板进行百格测试(达因值采用达因笔测试)，结果如下：

附着力	水煮	达因值	弯折性能	基材
					5B	5B	34	20万次，外观无变化	PET、CPI

注：水煮测试是在80℃下水煮30min。

最后应说明的是：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；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然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。

Claims (10)

1.一种低温盖板油墨，其特征在于，包括第一组分，所述第一组分含有按质量百分数计的：大分子量饱和聚酯树脂20-30％、小分子量羟基饱和聚酯树脂20-30％、炭黑10-20％、异佛尔酮15-25％、乙二醇醚10-20％、增稠用二氧化硅1-3％、消光用二氧化硅5-15％、分散剂5-10％、流平剂0.1-1％、消泡剂0.1-1％、硅烷偶联剂1-3％。

2.根据权利要求1所述的低温盖板油墨，其特征在于，大分子量饱和聚酯树脂的分子量为10000-30000。

3.根据权利要求1所述的低温盖板油墨，其特征在于，小分子量羟基饱和聚酯树脂的分子量为2000-7000。

4.根据权利要求1所述的低温盖板油墨，其特征在于，所述炭黑为经过烘烤处理的炭黑，使其具有相对绝缘性。

5.根据权利要求1所述的低温盖板油墨，其特征在于，所述乙二醇醚为乙二醇甲醚、乙二醇乙醚、乙二醇丙醚和乙二醇丁醚的一种或几种的混合。

6.根据权利要求1所述的低温盖板油墨，其特征在于，所述分散剂为脂肪酸、脂肪酸酯、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、聚氧乙烯烷基酰胺、聚硅氧烷、聚山梨酯和全氟辛酸钠中的一种或多种；所述流平剂为聚丙烯酸酯、醋丁纤维素、聚甲基硅氧烷中的一种或多种；所述消泡剂为有机硅消泡剂或聚醚改性有机硅消泡剂；所述硅烷偶联剂为KH550、KH560或KH570中的一种或几种的混合。

7.根据权利要求1所述的低温盖板油墨，其特征在于，所述第一组分含有按质量百分数计的：大分子量饱和聚酯树脂20-20.5％、小分子量羟基饱和聚酯树脂20-22.8％、炭黑10-13％、异佛尔酮15-16％、乙二醇丁醚10％、增稠用二氧化硅2％、消光用二氧化硅8-12％、分散剂7-7.5％、流平剂0.1-0.5％、消泡剂0.1-0.5％、硅烷偶联剂1-2％。

8.根据权利要求1-7任一项所述的低温盖板油墨，其特征在于，所述低温盖板油墨还包括第二组分，所述第二组分为异氰酸酯固化剂；所述异氰酸酯固化剂的用量为第一组分质量的5-10％；所述第二组分在油墨使用前临时加入到所述第一组分中搅拌均匀，得到待使用的油墨。

9.一种制备权利要求1-8任一项所述的低温盖板油墨的方法，其包括如下步骤：

S1:将炭黑于70-80℃下烘烤，使其具有相对绝缘性；

S2:向搅拌釜中加入异佛尔酮、乙二醇丁醚、大分子量饱和聚酯树脂、小分子量羟基饱和聚酯树脂，设定搅拌釜内温度为55-70℃，搅拌至树脂完全溶解；

S3:边搅拌树脂溶液边向搅拌釜缓慢加入硅烷偶联剂，设定温度为70-80℃，搅拌后，冷却至温度40℃以下；

S4:往搅拌釜中依次加入分散剂，继续搅拌；

S5:边搅拌边往搅拌釜中加入步骤S1烘烤后的炭黑、增稠用二氧化硅、消光用二氧化硅，继续搅拌；

S6:使用三辊机研磨，研磨得到细度在5μm以下的混合物；

S7:将混合物转移至球磨机中，按照混合物体积的40-90％填充氧化锆珠，球磨1-3h；

S8:将球磨后的物料转移至搅拌釜中，边搅拌边加入流平剂和消泡剂，继续搅拌；

S9:过滤处理。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1:将炭黑放入70-80℃的高速搅拌釜中，搅拌速度为200-400rpm，搅拌时间8-10h，对炭黑进行烘烤处理，使其具有相对绝缘性；

S2:向搅拌釜中加入异佛尔酮、乙二醇丁醚、大分子量饱和聚酯树脂和小分子量羟基饱和聚酯树脂，设定搅拌釜内温度为58-65℃，转速为500-1000rpm，搅拌1-3h至树脂完全溶解；

S3:边搅拌树脂溶液边向搅拌釜缓慢加入硅烷偶联剂，设定温度为70-80℃、搅拌速度500～800rpm，搅拌30～70min后，冷却至温度40℃以下；

S4:往搅拌釜中依次加入分散剂，设定转速500～800rpm，搅拌10～30min；

S5:边搅拌边往搅拌釜中加入步骤S1烘烤后的炭黑、增稠用二氧化硅、消光用二氧化硅，设定转速500～1000rpm，搅拌30～60min；

S6:使用三辊机研磨，将辊间距从100μm逐渐调整至15μm，多次研磨得到细度在5μm以下的混合物；

S7:将混合物转移至球磨机中，按照混合物体积的40-90％填充氧化锆珠，氧化锆珠直径为1-5mm，设定转速500-800rpm、球磨1-3h；

S8:将球磨后的物料转移至搅拌釜中，边搅拌边加入流平剂和消泡剂，设定转速500～800rpm，搅拌10～30min；

S9:用过滤设备过滤。