CN113308144A - 一种遮光水性油墨及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种遮光水性油墨，按质量百分比计，所述遮光水性油墨由水性聚氨酯树脂28‑35％、扩链剂3‑8％、成盐剂0.2‑1.5％、颜料5‑15％、填充料1‑10％、溶剂2‑11％、助剂0.5‑5％和水25‑40％组成；助剂包括乳化剂、流平剂、消泡剂和抗氧化剂。本发明通过溶剂和树脂的配比，解决了水性油墨应用在键盘软性线路上的部分问题，尤其是水性油墨在丝网印刷上容易干版的问题。制备工艺的优化提高油墨的稳定性性能，充分发挥颜料的遮盖力。避免出现浮色和絮凝现象，在低温烘烤条件下，本发明水性油墨的耐水、叠放反粘试验、耐盐雾、高低温等性能均测试良好。
Description
技术领域
本发明属于水性油墨领域，涉及一种遮光水性油墨及其制备方法。
背景技术
印制电路板(简称印制板)是电子信息产业的基础，是用于电子元器件连接为主的互连 件。它通过自身提供的线路和焊接部位，装配上各种元件如电阻、电容、半导体集成芯片， 从而成为具有一定功能的电子部件。电脑键盘组件软体电路板需要表面层印刷，其主要作用 是起到遮光以及跟电脑键盘的键帽同色系的作用，因为现在笔记本键盘基本上都带有背光源， 当光源打开后，电脑键盘按键就会发光，方便夜间使用及美观装饰，如果在软体线路板上没 有进行遮盖，背光光线就会透过软体线路散射出来，就会影响光效。目前该领域的黑色遮光 油墨全部使用的都是油性非环保型油墨，VOC排放高，大气污染严重。其次在生产车间的空 气污染也很严重。现场操作人员长期在密闭的无尘室内工作，如果吸入大量有害气体，对人 体危害极大。以及所生产的油墨废水，是一种高浓度的碱性有机废水，占生产废水总排水量 的5％左右。其中CODCr质量浓度约为3000～10000mg/L，有时竟达15000mg/L，远高于国 家污水排放三级标准[ρ(CODCr)≤1000mg/L]。这些油墨废水如果不经过妥善处理就随意排 放，势必会污染生态环境，危害人类健康。随着社会对“绿色印刷”的高度重视，传统的溶 剂型油墨已明显不能适应当今的需要，水性油墨应运而生。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供适用于3C行业、笔记本电脑、台式电脑、键盘软性 线路的一种遮光水性油墨。还提供一种遮光水性油墨的制备方法。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
1.一种遮光水性油墨，所述遮光水性油墨由水性聚氨酯树脂、扩链剂、成盐剂、颜料、 填充料、溶剂、助剂和水组成，助剂包括乳化剂、流平剂、消泡剂和抗氧化剂。
进一步，按质量百分比计，所述遮光水性油墨由水性聚氨酯树脂28-35％、扩链剂3-8％、 成盐剂0.2-1.5％、颜料5-15％、填充料1-10％、溶剂2-11％、助剂0.5-5％和水25-40％组成。
进一步，按质量百分比计，所述遮光水性油墨由水性聚氨酯树脂20-35％、扩链剂2-10％、 成盐剂0.5-1％、颜料5-15％、填充料1-10％、溶剂2-11％、助剂0.5-3％和水30-40％组成。
进一步，所述水性聚氨酯树脂为聚间苯二甲酸己二醇酯和聚对苯二甲酸己二醇酯；扩链 剂为三羟甲基丙烷、二乙醇胺、三乙醇胺、N-甲基二乙醇胺、N-乙基二乙醇胺、N-丙基二乙 醇胺、N-丁基二乙醇胺或二甲基乙醇胺；成盐剂为三乙胺或二甲基乙醇胺；填充料为滑石粉 和硫酸钡；溶剂包括醇醚类溶剂和酮类溶剂；乳化剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、流平剂为水性聚 醚改性有机硅流平剂、消泡剂为水性聚醚改性有机硅消泡剂，抗氧化剂为2,6-二叔丁基对甲 酚，颜料为炭黑。
进一步，醇醚类溶剂为乙二醇甲醚、乙二醇乙醚、乙二醇丁醚、丙二醇甲醚、丙二醇丁 醚、三乙二醇丁醚或二丙二醇甲醚。
进一步，酮类溶剂为丙酮、甲基丁酮、甲基异丁酮、甲基异丁基酮、环己酮、异佛尔酮、 N-甲基吡咯烷酮中的一种或几种。
进一步，酮类溶剂为异佛尔酮和N-甲基吡咯烷酮。
2.一种遮光水性油墨的制备方法，具体步骤如下：
a.分别按质量份数称取各原材料，将水性聚氨酯树脂、扩链剂、成盐剂依次倒入搅拌容 器中，用搅拌分散机先低速搅拌均匀，再加入乳化剂和溶剂，继续以低速搅拌均匀；
b.将水、填充料和所需的颜料混匀，并以中速搅拌20-30分钟，搅拌状态下缓慢加入步 骤a的液体中，加入完毕后，再中速搅拌10-20分钟，以便各种材料充分润湿融合；
c.一次研磨：将步骤b分散好的液体材料放入三辊机研磨，将较粗的原材料磨细，将细 度控制在＜10μm标准范围内；
d.二次研磨：将研磨好一遍的材料再次进行第二次研磨，将细度控制在＜6.5μm以内；
e.二次分散：将消泡剂、流平剂、抗氧化剂等助剂加入，并以1200r/min-2000r/min高 速搅拌10-20分钟；
f.粘度检测：将二次分散好的油墨，取样进行粘度检测；再次添加异佛尔酮进行粘度调 整，以达到18000mpa±3000标准；
进一步，步骤a中低速搅拌速度为300r/min-600r/min，步骤b中中速搅拌速度为800r/min-1200r/min。
进一步，制备方法还包括过滤除杂，将配制好的油墨导入200目的震动筛内进行过滤， 以去除杂质。
本发明的有益效果在于：本发明通过溶剂和树脂的配比，解决了水性油墨应用在键盘软 性线路上的部分问题，尤其是水性油墨在丝网印刷上容易干版的问题，是水性丝印油墨的致 命弱点，由于键盘对印刷精度要求极高，如果油墨干版，势必会影响印刷图案的精度。其次 先将水作用下使颜料和滑石粉、硫酸钡表面润湿，使其分散易于进行并保持稳定的状态，并 以中速搅拌，让机械剪切力分散破碎颜料和滑石粉、硫酸钡，减少对颜、填料的研磨时间， 并节约能源、提高工作效率、降低生产成本。再加入树脂中可使颜料和滑石粉、硫酸钡的亲 水亲油值得到加强，从而避免出现浮色和絮凝现象，在印刷过程中不会丝网印刷的网孔堵住， 从而使得需要印刷出来的部分无法正常印刷出来，导致软体线路板的布线或线路板形状印刷 不完全。充分混合进行研磨后再次高速搅拌分散，改善乳液的粘度及稳定性，可提高油墨的 稳定性性能，充分发挥颜料的遮盖力。本发明将聚间苯二甲酸己二醇酯、聚对苯二甲酸己二 醇酯配比使用，可使制备的水性油墨解决在低温短时间烘干条件下，油墨在未处理PET材料 上附着力性能的问题。本发明制备的水性油墨柔韧性好，解决了模切不爆边等技术问题，在 低温烘烤条件下，本发明水性油墨的耐水、叠放反粘试验、耐盐雾、高低温等性能均测试良 好。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：
图1为3M600胶带测试实验图；
图2为使用2H铅笔测试硬度的实验图；
图3为实施例1样品的2H铅笔测试测试硬度结果局部图；
图4为实施例2样品的2H铅笔测试测试硬度结果局部图；
图5为实施例1样品的百格测试结果局部图；
图6为实施例2样品的百格测试结果局部图；
图7为样品光泽度测试实验
图8为实施例1样品的光泽度测试结果局部光泽显示图；
图9为实施例2样品的光泽度测试结果局部光泽显示图；
图10为样品剪切白边实验；
图11为实施例1样品的遮盖性实验结果；
图12为实施例2样品的遮盖性实验结果；
图13为实施例1样品的温水浸泡实验结果；
图14为实施例2样品的温水浸泡实验结果；
图15为实施例1样品的耐盐雾实验结果；
图16为实施例2样品的耐盐雾实验结果；
图17为实施例1样品的叠放反粘试验结果；
图18为实施例2样品的叠放反粘试验结果；
图19为水性油墨的键盘印刷整体效果，键盘反面；
图20为水性油墨的键盘的正面，线路为导电银浆。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。实施例中未注明具体条件的 实验方法，通常按照常规条件或按照制造厂商所建议的条件。
实施例1
一种水性遮光油墨，按质量份数计，包括：
聚间苯二甲酸己二醇酯39.8份；聚对苯二甲酸己二醇酯17.2份；三羟甲基丙烷6份；二 甲基乙醇胺1.8份；脂肪醇聚氧乙烯醚(AE0-9)1份；水性聚醚改性有机硅流平剂(鑫博诚， SP-941)0.4份；聚醚改性有机硅消泡剂0.2份；2,6-二叔丁基对甲酚0.2份；乙二醇丁醚8.4 份；N-甲基吡咯烷酮0.2份；异佛尔酮10份；碳黑26份；滑石粉2.4份；硫酸钡7.6份；水78.8份。
扩链剂除三羟甲基丙烷外，还可以使用二乙醇胺、三乙醇胺、N-甲基二乙醇胺、N-乙基 二乙醇胺、N-丙基二乙醇胺、N-丁基二乙醇胺、二甲基乙醇胺。
醇醚类溶剂除乙二醇丁醚以外，还可以使用乙二醇甲醚、乙二醇乙醚、乙二醇丁醚、丙 二醇甲醚、丙二醇丁醚、三乙二醇丁醚或二丙二醇甲醚。
水性遮光油墨生产方法：
1、分别按质量份数称取各原材料，将聚间苯二甲酸己二醇酯、聚对苯二甲酸己二醇酯、 三羟甲基丙烷、二甲基乙醇胺依次倒入搅拌容器中，用搅拌分散机先300r/min-600r/min低速 搅拌均匀，再加入乳化剂(脂肪醇聚氧乙烯醚)，乙二醇丁醚、N-甲基吡咯烷酮和异佛尔酮， 继续以300r/min-600r/min低速搅拌均匀。
2、将水、滑石粉、硫酸钡和所需的颜料混匀，并以800r/min-1200r/min中速搅拌20分 钟，搅拌状态下缓慢加入步骤1的液体中，加入完毕后，再800r/min-1200r/min中速搅拌10 分钟，以便各种材料充分润湿融合。
3、一次研磨：将步骤2分散好的液体材料放入三辊机研磨，将较粗的原材料磨细，在第 一次研磨过程中，每隔30分钟要检测细度，将细度控制在＜10μm标准范围内。
5、二次研磨：将研磨好一遍的材料再次进行第二次研磨，使材料的细度达到6.5μm以 内；细度检测：在第二次研磨过程中，每隔20分钟对油墨进行细度检测，以使细度达到＜6.5 μm标准范围内。
6、二次分散：经过研磨的油墨可能因为材料比重不一样或者其他原因造成成份不均，需 再次搅拌分散均匀，将消泡剂(聚醚改性有机硅消泡剂)、流平剂(水性聚醚改性有机硅流 平剂)、2,6-二叔丁基对甲酚等助剂加入，并以1200r/min-2000r/min高速搅拌10-20分钟。
7、粘度检测：将二次分散好的油墨，取样进行粘度检测；调整粘度：尽管配方是一致的， 但因为湿度等条件的变化，每一次研磨下来的油墨粘度可能都不是一样的，需要再次添加异 佛尔酮进行粘度调整，以达到18000mpa±3000标准。
8、过滤除杂：将配制好的油墨导入200目的震动筛内进行过滤，以去除杂质。
9、颜色检验：将搅拌均匀的调色品与标准色样进行对比，看有无色差。
10、成品检验：分别检测油墨的颜色、光泽度、附着力、硬度、柔韧性、耐化学性能等， 并填写检验合格单。
先将水作用下使颜料和滑石粉、硫酸钡表面润湿，使其分散易于进行并保持稳定的状态， 并以中速搅拌，让机械剪切力分散破碎颜料和滑石粉、硫酸钡，减少对颜、填料的研磨时间， 并节约能源、提高工作效率、降低生产成本。再加入树脂中可使颜料和滑石粉、硫酸钡的亲 水亲油值得到加强，从而避免出现浮色和絮凝现象。充分混合进行研磨后再次高速搅拌分散， 改善乳液的粘度及稳定性，可提高油墨的稳定性性能，充分发挥颜料的遮盖力。本发明将聚 间苯二甲酸己二醇酯、聚对苯二甲酸己二醇酯配比使用，可使制备的水性油墨解决在低温短 时间烘干条件下，油墨在未处理PET材料上附着力性能的问题。本发明制备的水性油墨柔韧 性好，解决了模切不爆边等技术问题。
实施例2
一种水性遮光油墨，按质量份数计，包括：
聚间苯二甲酸己二醇酯50份；聚对苯二甲酸己二醇酯16.6份；三羟甲基丙烷10份；二 甲基乙醇胺1份；脂肪醇聚氧乙烯醚(AE0-9)1.2份；水性聚醚改性有机硅流平剂0.8份；聚醚改性有机硅消泡剂0.4份；2,6-二叔丁基对甲酚0.4份；乙二醇丁醚7份；N-甲基吡咯烷酮0.6份；异佛尔酮8份；碳黑20份；滑石粉4份；硫酸钡10份；水70份。
制备方法同实施例1。
实施例3
一种水性遮光油墨，按质量份数计，包括：
聚间苯二甲酸己二醇酯44份；聚对苯二甲酸己二醇酯20份；三羟甲基丙烷16份；二甲 基乙醇胺1.6份；脂肪醇聚氧乙烯醚(AE0-9)1.2份；水性聚醚改性有机硅流平剂0.4份；聚醚改性有机硅消泡剂0.2份；2,6-二叔丁基对甲酚0.4份；乙二醇丁醚7.6份；N-甲基吡咯烷酮4份；异佛尔酮5份；碳黑16份；滑石粉8份；硫酸钡6份；水69.6份。
制备方法同实施例1。
实施例4
一种水性遮光油墨，按质量份数计，包括：
聚间苯二甲酸己二醇酯56份；聚对苯二甲酸己二醇酯14份；三羟甲基丙烷14份；二甲 基乙醇胺1份；脂肪醇聚氧乙烯醚(AE0-9)1.6份；水性聚醚改性有机硅流平剂0.8份；聚醚改性有机硅消泡剂0.4份；2,6-二叔丁基对甲酚0.2份；乙二醇丁醚6份；N-甲基吡咯烷酮2份；异佛尔酮6份；碳黑20份；滑石粉4份；硫酸钡9份；水65份。
制备方法同实施例1。
实施例5
将现有溶剂型遮光油墨和本发明的遮光水性油墨进行印刷试验，结果如下表1所示。样 品性能测试结果如表2所示，图19为水性油墨的键盘印刷整体效果，键盘反面；图20为水 性油墨的键盘的正面，线路为导电银浆。
表1
表2样品性能测试结果：
测试效果图过多，放置部分测试效果图。其中图1为3M600胶带测试实验图，图2为使 用2H铅笔测试硬度的实验图，图3和图4为实施例1样品和实施例2样品的硬度测试局部图，无明显划痕，测试合格。图5和图6为实施例1样品和实施例2样品的百格测试局部图， 由图可以看出，切割边缘完全平滑，切口交叉出无涂层脱落，且无一格脱落。图7为样品光 泽度测试实验，和现有的油性油墨光泽度一致，图8和图9为实施例1样品和实施例2样品 局部光泽显示图。图10为样品剪切白边实验，冲床后剪口平整，未出现块状脱落白边问题。 图11和图12为实施例1样品和实施例2样品的遮盖性实验，由图可以看出遮盖性较好。图 13和图14为实施例1样品和实施例2样品的耐60℃温水浸泡实验图，浸泡48小时后未出现 脱落及异色现象。图15和图16为实施例1样品和实施例2样品的耐60℃温水浸泡实验图， 72小时的盐雾测试后性能通过，油墨涂层完全没影响。图17和图18为实施例1样品和实施 例2样品的叠放反粘试验实验图，经点灯线及M+R线叠放烘烤后未出现反粘问题，且油墨涂 层无任何变化。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述 优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和 细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。
Claims (10)
1.一种遮光水性油墨，其特征在于，所述遮光水性油墨由水性聚氨酯树脂、扩链剂、成盐剂、颜料、填充料、溶剂、助剂和水组成，助剂包括乳化剂、流平剂、消泡剂和抗氧化剂。
2.根据权利要求1所述的遮光水性油墨，其特征在于，按质量百分比计，所述遮光水性油墨由水性聚氨酯树脂28-35％、扩链剂3-8％、成盐剂0.2-1.5％、颜料5-15％、填充料1-10％、溶剂2-11％、助剂0.5-5％和水25-40％组成。
3.根据权利要求1所述的遮光水性油墨，其特征在于，按质量百分比计，所述遮光水性油墨由水性聚氨酯树脂20-35％、扩链剂2-10％、成盐剂0.5-1％、颜料5-15％、填充料1-10％、溶剂2-11％、助剂0.5-3％和水30-40％组成。
4.根据权利要求1所述的遮光水性油墨，其特征在于，所述水性聚氨酯树脂为聚间苯二甲酸己二醇酯和聚对苯二甲酸己二醇酯；扩链剂为三羟甲基丙烷、二乙醇胺、三乙醇胺、N-甲基二乙醇胺、N-乙基二乙醇胺、N-丙基二乙醇胺、N-丁基二乙醇胺或二甲基乙醇胺；成盐剂为三乙胺或二甲基乙醇胺；填充料为滑石粉和硫酸钡；溶剂包括醇醚类溶剂和酮类溶剂；乳化剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、流平剂为水性聚醚改性有机硅流平剂、消泡剂为水性聚醚改性有机硅消泡剂，抗氧化剂为2,6-二叔丁基对甲酚，颜料为炭黑。
5.根据权利要求4所述的遮光水性油墨，其特征在于，醇醚类溶剂为乙二醇甲醚、乙二醇乙醚、乙二醇丁醚、丙二醇甲醚、丙二醇丁醚、三乙二醇丁醚或二丙二醇甲醚。
6.根据权利要求4所述的遮光水性油墨，其特征在于，酮类溶剂为丙酮、甲基丁酮、甲基异丁酮、甲基异丁基酮、环己酮、异佛尔酮、N-甲基吡咯烷酮中的一种或几种。
7.根据权利要求6所述的遮光水性油墨，其特征在于，酮类溶剂为异佛尔酮和N-甲基吡咯烷酮。
8.权利要求1-7任一项所述遮光水性油墨的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
a.分别按质量份数称取各原材料，将水性聚氨酯树脂、扩链剂、成盐剂依次倒入搅拌容器中，用搅拌分散机先低速搅拌均匀，再加入乳化剂和溶剂，继续以低速搅拌均匀；
b.将水、填充料和所需的颜料混匀，并以中速搅拌20-30分钟，搅拌状态下缓慢加入步骤a的液体中，加入完毕后，再中速搅拌10-20分钟，以便各种材料充分润湿融合；
c.一次研磨：将步骤b分散好的液体材料放入三辊机研磨，将较粗的原材料磨细，将细度控制在＜10μm标准范围内；
d.二次研磨：将研磨好一遍的材料再次进行第二次研磨，将细度控制在＜6.5μm以内；
e.二次分散：将消泡剂、流平剂、抗氧化剂等助剂加入，并以1200r/min-2000r/min高速搅拌10-20分钟；
f.粘度检测：将二次分散好的油墨，取样进行粘度检测；再次添加异佛尔酮进行粘度调整，以达到18000mpa±3000标准。
9.权利要求8所述遮光水性油墨的制备方法，其特征在于，步骤a中低速搅拌速度为300r/min-600r/min，步骤b中中速搅拌速度为800r/min-1200r/min。
10.权利要求8所述遮光水性油墨的制备方法，其特征在于，制备方法还包括过滤除杂，将配制好的油墨导入200目的震动筛内进行过滤，以去除杂质。
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