CN113604104A - 一种用于高速双面印刷的led-uv油墨及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公布了一种用于高速双面印刷的LED‑UV油墨及其制备方法。所述LED‑UV油墨包括如下原料制备而成：预聚物、活性稀释剂、光引发剂、颜料、填料、蜡粉、助剂。制得的LED‑UV油墨在LED‑UV固化系统中能快速固化，固化后墨膜层光泽度高、耐磨性好，油墨中不含挥发性物质，安全环保，印刷效率和印刷品质得到极大提升。

Description

一种用于高速双面印刷的LED-UV油墨及其制备方法
技术领域
本发明属于油墨技术领域，具体涉及一种用于高速双面印刷的LED-UV油墨及其制备方法。
背景技术
油墨是用于包装材料印刷的重要材料，油墨各种各种方式印刷到承印物上后，需要对油墨进行固化处理，使其牢固地附着在承印物上。传统的油墨固化方式是加热固化和紫外光固化，固化时间都比较长，能耗大，尤其对于需要双面印刷的印刷品，需要等先印刷的一面固化完全后，再进行另一面的印刷固化，印刷效率很低。
因此，需要对油墨进行改进，使其在低能耗的情况下，实现快速固化。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种用于高速双面印刷的LED-UV油墨，所述LED-UV油墨能够在LED-UV固化系统中能快速固化，固化后墨膜层光泽度高、耐磨性好，且油墨中不含挥发性物质，安全环保，有效提升印刷效率和印刷品质。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种用于高速双面印刷的LED-UV油墨，包括如下重量份数的原料制备而成：
Figure BDA0003210550630000011
Figure BDA0003210550630000021
其中，所述预聚物为丙烯酸酯预聚物；
所述活性稀释剂包括六官能度的活性丙烯酸单体；
所述光引发剂包括裂解型自由基光引发剂。
优选地，所述丙烯酸酯预聚物包括聚氨酯丙烯酸酯和聚酯丙烯酸酯；
优选地，所述聚氨酯丙烯酸酯和聚酯丙烯酸酯的质量比为1～5：1～3。
聚氨酯丙烯酸酯，分子中含有丙烯酸官能团和氨基甲酸酯键，固化后的胶黏剂具有聚氨酯的高耐磨性、粘附力、柔韧性、高剥离强度和优良的耐低温性能以及聚丙烯酸酯卓越的光学性能和耐候性，是一种综合性能优良的辐射固化材料。
聚酯丙烯酸酯，粘度低，具有固化速度快、柔韧性佳、附着力佳、低收缩性、粘度低、气味低等特点。
优选地，所述六官能度的活性丙烯酸单体包括二季戊四醇六丙烯酸酯(DPHA)。
优选地，所述裂解型自由基光引发剂括2-苄基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉苯基)丁酮(光引发剂369)和二苯基-(2,4,6-三甲基苯甲酰)氧磷(光引发剂TPO)；
优选地，所述光引发剂369是高效的紫外光引发剂，用于引发不饱和预聚物的光聚合反应，例如丙烯酸酯与单官能团或多官能团单体的反应，不但在短波范围内有较强吸收，在长波范围也有一定的吸收，其吸收波长最长可达400nm以上；
所述光引发剂TPO，作为紫外光引发剂，具有很宽的吸收范围，其有效吸收峰值为350～400nm，一直吸收致420nm左右；
优选地，所述2-苄基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉苯基)丁酮与2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦的质量比为1:1～2。
优选地，所述蜡粉包括聚四氟乙烯蜡粉和聚酰胺蜡粉；
优选地，所述聚四氟乙烯蜡粉和聚酰胺蜡粉的质量比为1～2：2～3。
优选地，所述填料包括超细碳酸钙；
优选地，所述超细碳酸钙的粒径为20～50nm。
优选地，所述助剂包括润湿分散剂、流平剂和消泡剂；
优选地，所述润湿分散剂、流平剂和消泡剂的质量比为1～3：1～1.5：1～1.5。
优选地，所述颜料包括钛白粉、炭黑、酞箐蓝、酞箐绿或者永固红。
优选地，一种制备用于高速双面印刷的LED-UV油墨的方法，包括以下步骤：
(1)按重量份称取预聚物、活性稀释剂、光引发剂、蜡粉、填料、助剂、颜料置于调墨机内进行搅拌，完成固体成分在液体成分中的湿润与初步分散，得到墨料；
(2)将步骤(1)得到的墨料置于三辊研磨机中研磨，使固体成分在液体成分中的分散度和颗粒细度达到要求，得到所述的用于高速双面印刷的LED-UV油墨。
优选地，由于光引发剂对光敏感、能吸收光的波长范围宽，所述LED-UV油墨的制备过程中需要进行遮光处理，防止可见光(波长大约在380～780nm之间的电磁波)中波长在400nm左右的光引发光引发剂的活性，从而引发聚合反应，影响产品的质量。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本发明中制备的油墨以UV-LED为固化方式，通过对油墨原料组成及其配方的设计，能够使制得的油墨在紫外线的UVA波段(波长在320～420nm)下进行光固化，与传统热固化相比，无溶剂挥发，和普通UV固化相比，无辐射无臭氧，光源更加节能，使用寿命更长。
2.本发明中以聚氨酯丙烯酸酯和聚酯丙烯酸酯作为制备LED-UV油墨的预聚物，光固化效果好，油墨固化后收缩率低、耐磨性和粘附力高，且具有优良的光学性能和耐候性。
3.本发明中以六官能度的活性丙烯酸单体作为制备LED-UV油墨的活性稀释剂，官能团高达6个，有非常好的反应活性，在光引发剂的作用下，具有非常好的固化效果，固化反应更快，成膜硬度更高。
4.本发明中以2-苄基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉苯基)丁酮和(2,4,6-三甲基苯甲酰氯)二苯基氧化膦作为制备LED-UV油墨的光引发剂，作为裂解型自由基光引发剂，具有很强的敏感性和很宽的吸收范围，即使吸收了较弱的LED-UV长波段光，也能在油墨固化过程中起到很好的作用。
5.本发明中采用具有遮光循环研磨性能的三辊研磨机对墨料进行研磨，对研磨区域进行遮光处理，避免在研磨的过程中，光引发剂受光照获得能量被激发，从而引起预聚物的聚合反应；另外，还可以通过油墨的循环研磨来实现物料的分散均匀度和油墨的细度，避免了传统的需要多次研磨操作时，要经历研磨、收集研磨后的墨料、将研磨后的墨料倒入研磨机中再次研磨的多次操作导致的过程繁杂、生产效率低的问题；同时避免了在多次收集、倒料过程中增加光线照射在油墨上的几率，从而引起油墨发生固化反应的现象。
附图说明
图1本发明的制备工艺流程图；
图2为本发明中具有遮光循环研磨性能的三辊研磨机的立体结构图之一；
图3为本发明中具有遮光循环研磨性能的三辊研磨机的立体结构图之二；
图4为本发明中具有遮光循环研磨性能的三辊研磨机的爆炸图之一；
图5为本发明中具有遮光循环研磨性能的三辊研磨机的爆炸图之二；
图6为本发明中具有遮光循环研磨性能的三辊研磨机的循环引导系统立体结构图；
图7为本发明中具有遮光循环研磨性能的三辊研磨机的图6的A处放大图。
图中：1、研磨机；2、研磨辊；3、出料引导板；4、U形遮光盖；5、遮光侧挡板；6、卡块；7、调节轴；8、涡轮；9、涡杆；10、壳体；11、调节旋钮一；12、刮板；13、防护端；14、安装槽；15、刮条；16、螺杆；17、调节槽；18、调节旋钮二；19、调节块；20、L形连接杆；21、油墨槽；22、引导管；23、液泵；24、下料端；25、滑槽；26、滑条；27、清洗板；28、下料口；29、弯导槽。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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1
一种用于高速双面印刷的LED-UV油墨，包括如下重量份数的原料制备而成：
Figure BDA0003210550630000061
Figure BDA0003210550630000071
制备方法包括以下步骤：
(1)按重量份称取预聚物、活性稀释剂、光引发剂、蜡粉、填料、助剂、颜料置于调墨机内进行搅拌，完成固体成分在液体成分中的湿润与初步分散，得到墨料；
(2)将步骤(1)得到的墨料置于三辊研磨机中研磨，遮光条件下进行研磨，至油墨的细度达到10μm以下，得到所述的用于高速双面印刷的LED-UV油墨。
实施例2
一种用于高速双面印刷的LED-UV油墨，包括如下重量份数的原料制备而成：
Figure BDA0003210550630000072
Figure BDA0003210550630000081
制备方法同实施例1。
实施例3
一种用于高速双面印刷的LED-UV油墨，包括如下重量份数的原料制备而成：
Figure BDA0003210550630000082
Figure BDA0003210550630000091
制备方法同实施例1。
实施例1-3中，聚氨酯丙烯酸酯采用脂肪类聚氨酯丙烯酸酯Laromer UA9033(德国巴斯夫)；聚酯丙烯酸酯采用聚酯丙烯酸酯Laromer LR 9004(德国巴斯夫)；聚四氟乙烯蜡粉采用聚四氟乙烯蜡微粉PTFE-0101(南京天诗新材料科技有限公司)；聚酰胺蜡粉采用微粉化聚酰胺蜡粉Crayvallac LV(法国阿科玛)；超细碳酸钙采用纳米碳酸钙(粒径20nm，上海乃欧纳米科技有限公司)；润湿分散剂采用改性聚醚类润湿分散剂TEGO Dispers 650(赢创迪高)；流平剂采用聚醚改性聚硅氧烷类流平剂BYK-UV 3500(德国毕克)；消泡剂采用有机改性聚硅氧烷类消泡剂BYK-054(德国毕克)；钛白粉采用金红石型钛白粉R706(美国杜邦)；炭黑采用色素炭黑MA100(日本三菱)；联苯胺黄采用联苯胺黄G1138(河南金鸿颜化工产品有限公司)。
实施例4
本实施例公开了一种具有遮光循环研磨性能的三辊研磨机设备，上述实施例1-3制备用于高速双面印刷的LED-UV油墨是在该设备中进行。
如图2-7所示，该三辊研磨机，包括研磨机1，所述研磨机1中部设置有三个研磨辊2，
遮光组件，设置在所述研磨机1的顶部和靠近投料端的一侧，使所述研磨机1的研磨区域无光线照射；
出料组件，包括出料引导板3，所述出料引导板3可调节设置在所述研磨机1的出料端；
循环引导系统，设置在靠近所述出料端的研磨辊2的下方，包括刮板组件、调节组件、引导组件，所述调节组件安装在所述研磨机1的内壁两侧，用于调节所述刮板组件的位置，所述刮板组件用于将靠近所述出料端的研磨辊2上的油墨刮落在所述引导组件上，所述引导组件设置在所述研磨机1上，用于将所述刮板组件刮落的油墨引导至靠近所述研磨机1投料端的两个所述研磨辊2之间；
从而通过遮光组件对研磨区域中各方向上的光线进行遮挡，使油墨在研磨的过程中避免由于光线照射油墨，导致油墨中的光引发剂吸收能量发生反应，进而引起油墨中原料的聚合反应使油墨固化，影响油墨质量，同时通过使出料组件与研磨辊2分离，并通过调节组件调节刮板组件升降，使刮板组件与研磨辊2接触，将研磨辊2上的油墨刮落后，掉落在引导组件上，通过引导组件将刮板组件刮落的油墨引导至靠近所述研磨机1投料端的两个所述研磨辊2之间，实现油墨的循环研磨，避免了通过料筒进行接料后再进行倾倒投料的方式所带来的过于繁杂，且在多次移动料筒的过程中，增加了光线照射在油墨上的几率，导致油墨发生固化反应，且来回搬运料筒，过于耗时耗力，严重影响研磨的效率的问题。
进一步地，所述遮光组件包括U形遮光盖4和遮光侧挡板5，所述U形遮光盖4通过紧固螺栓固定安装在所述研磨机1的上表面，用于遮挡所述研磨机1上方和出料端的光线，所述遮光侧挡板5可拆卸安装在所述研磨机1靠近其投料端的一侧上部，用于遮挡所述研磨机1投料端的光线；
从而通过U形遮光盖4将研磨机1上方所照射过的光线进行遮挡，并在出料端处对收集区域进行遮挡，避免光线对研磨区域和收集区域进行照射，侧面安装的遮光侧挡板5对研磨机1的投料端放方向的光线进行遮挡，有效的避免了光线照射导致油墨发生固化反应，实现了遮光研磨的效果。
进一步地，所述出料组件还包括开设在所述出料引导板3下表面两侧的卡块6，所述卡块6卡接有调节轴7，所述调节轴7贯穿所述研磨机1固定连接有涡轮8，所述涡轮8啮合有涡杆9，所述涡杆9贯穿并转动连接有壳体10，所述壳体10固定安装在所述研磨机1的一侧，所述涡杆9的一端贯穿所述壳体10固定连接有调节旋钮一11；
从而通过转动调节旋钮一11使涡杆9转动，进而通过涡轮8与涡杆9的啮合带动调节轴7进行转动，进行通过调节轴7与卡块6的卡接，实现调节轴7带动出料引导板3绕调节轴7转动，进而实现了对出料引导板3与研磨辊2接触的端面的调节，进而实现了出料引导板3与研磨辊2接触的端面和研磨辊2的接触和分离。
进一步地，所述刮板组件包括刮板12，所述刮板12的两端开设有防护端13，所述防护端13的内侧与所述研磨辊2的端面贴合，所述刮板12的上表面中部开设有安装槽14，所述安装槽14内可拆卸安装有刮条15；
所述调节组件包括螺杆16，所述研磨机1内壁两侧的一端均开设有调节槽17，所述螺杆16的一端贯穿并转动连接所述调节槽17的顶部和所述U形遮光盖4，另一端转动连接在所述调节槽17的底部，所述螺杆16的一端固定连接有调节旋钮二18，所述螺杆16的贯穿并螺纹连接有调节块19，所述调节块19与所述调节槽17相契合，所述调节块19的一侧固定连接有L形连接杆20，所述L形连接杆20的一侧固定安装在所述防护端13上；
所述引导组件包括油墨槽21，所述油墨槽21滑动连接在所述研磨机1的内壁底部，所述油墨槽21的一侧的端部固定连接有引导管22，所述引导管22贯穿所述研磨机1连接有液泵23的输入端，所述液泵23固定安装在所述U形遮光盖4的上表面，所述液泵23的输出端通过管道连接有下料端24，所述下料端24固定安装在所述U形遮光盖4的底部，且位于靠近所述研磨机1投料端的两个所述研磨辊2之间的上方；
从而在需要循环研磨时，将出料引导板3与研磨辊2分离，并通过转动调节旋钮二18，使调节旋钮二18带动螺杆16转动，进而通过螺杆16与调节块19的啮合以及调节块19与调节槽17的契合，使螺杆16带动调节块19上升，进而通过L形连接杆20与防护端13和调节块19的固定连接，使调节块19带动刮板12上升，进而使刮板12上的刮条15与研磨辊2接触，从而使研磨辊上的油墨，在刮条15的作用下掉落在油墨槽21内，然后通过液泵23将油墨槽21内的油墨通过引导管22注入下料端24内，进而通过下料端24排放在研磨机1投料端的两个研磨辊2之间，实现对油墨的循环研磨。
进一步地，所述研磨机1内壁底部的中部开设有滑槽25，所述油墨槽21的下表面中部开设有与所述滑槽25相匹配的滑条26，所述滑槽25与所述滑条26滑动连接，所述研磨机的一侧下部通过螺丝可拆卸连接有清洗板27；
从而在将清洗板27拆卸后，并将引导管22从油墨槽21上进行拆卸，通过滑条26与滑槽25的滑动连接，将油墨槽21拉出，实现对油墨槽21的清理。
进一步地，所述油墨槽21的内壁底部为倾斜状，从而实现油墨掉落后，快速的堆积在引导管22所在的一端，其中油墨槽21的内壁靠近刮条15的一端高于靠近引导管22的一端。
进一步地，所述U形遮光盖4的上表面固定连接下料口28，所述下料口28固定连接有弯导槽29，所述弯导槽29的末端位于靠近所述研磨机1投料端的两个所述研磨辊2之间的上方；
从而通过下料口28和弯导槽29实现对研磨机1进行上料，同时弯导槽29的设置，有效的避免了管线从下料口28照射进研磨区域，进一步提高了遮光性。
进一步地，通过遮光组件对研磨区域中各方向上的光线进行遮挡，使油墨在研磨的过程中避免由于光线照射油墨，导致油墨中的光引发剂吸收能量发生反应，进而引起油墨中原料的聚合反应使油墨固化，影响油墨质量，。
进一步地，通过使出料组件与研磨辊分离，并通过调节组件调节刮板组件升降，使刮板组件与研磨辊接触，将研磨辊上的油墨刮落后，掉落在引导组件上，通过引导组件将刮板组件刮落的油墨引导至靠近所述研磨机投料端的两个所述研磨辊之间，实现油墨的循环研磨，避免了通过料筒进行接料后再进行倾倒投料的方式所带来的过于繁杂，且在多次移动料筒的过程中，增加了光线照射在油墨上的几率，导致油墨发生固化反应，且来回搬运料筒，过于耗时耗力，严重影响研磨的效率的问题。
进一步地，通过下料口和弯导槽实现对研磨机进行上料，同时弯导槽的设置，有效的避免了管线从下料口照射进研磨区域，进一步提高了遮光性。
对比例1
与实施例1相比较，对比例1中不加入蜡粉，其他条件不变。
对比例2
与实施例1相比较，对比例2中不加入填料，其他条件不变。
对比例3
与实施例1相比较，对比例3中活性稀释剂采用二官能度的活性丙烯酸单体1，6-己二醇二丙烯酸酯等量替换六官能度的活性丙烯酸单体二季戊四醇六丙烯酸酯，其他条件不变。
试验例
对实施例1-3和对比例1-3制得的LED-UV油墨的各项性能进行测试：
测试结果见表1：
表1
Figure BDA0003210550630000151
通过表1中的性能测试结果可以看出，本发明制得的LED-UV油墨细度和黏度低，具有快速固化的效果，能实现高速双面印刷的目的，且固化后的油墨附着牢度强、耐磨性好。
对比例1中，与实施例1相比较，不加入蜡粉，固化后的油墨的耐磨性降低，着色力和光泽度也有所下降。
对比例2中，与实施例1相比较，对比例2中不加入填料，固化后的油墨的着色力和光泽度较实施例1明显下降，附着牢度也有所下降，因为实施例1中加入填料超细碳酸钙，能提高油墨中颜料的颜料润湿分散程度，进而使油墨的着色力、光泽度和细度性能更佳，进一步的，当油墨细度达到比较好的程度时，增加了油墨与承印物的接触面积，附着牢度提高。
对比例3中，与实施例1相比较，对比例3中活性稀释剂采用二官能度的活性丙烯酸单体1，6-己二醇二丙烯酸酯等量替换六官能度的活性丙烯酸单体二季戊四醇六丙烯酸酯，油墨的固化速度大幅下降。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种用于高速双面印刷的LED-UV油墨，其特征在于，包括如下重量份数的原料制备而成：
Figure FDA0003210550620000011
其中，所述预聚物为丙烯酸酯预聚物；
所述活性稀释剂包括六官能度的活性丙烯酸单体；
所述光引发剂包括裂解型自由基光引发剂。
2.根据权利要求1所述的用于高速双面印刷的LED-UV油墨，其特征在于，所述丙烯酸酯预聚物包括聚氨酯丙烯酸酯和聚酯丙烯酸酯。
3.根据权利要求1所述的用于高速双面印刷的LED-UV油墨，其特征在于，所述六官能度的活性丙烯酸单体包括二季戊四醇六丙烯酸酯。
4.根据权利要求1所述的用于高速双面印刷的LED-UV油墨，其特征在于，所述裂解型自由基光引发剂包括2-苄基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉苯基)丁酮和2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦。
5.根据权利要求1所述的用于高速双面印刷的LED-UV油墨，其特征在于，所述蜡粉包括聚四氟乙烯蜡粉和聚酰胺蜡粉。
6.根据权利要求1所述的用于高速双面印刷的LED-UV油墨，其特征在于，所述填料包括超细碳酸钙。
7.根据权利要求1所述的用于高速双面印刷的LED-UV油墨，其特征在于，所述助剂包括润湿分散剂、流平剂和消泡剂。
8.一种制备如权利要求1-7任意一项所述的用于高速双面印刷的LED-UV油墨的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按重量份称取预聚物、活性稀释剂、光引发剂、蜡粉、填料、助剂、颜料置于调墨机内进行搅拌，完成固体成分在液体成分中的湿润与初步分散，得到墨料；
(2)将步骤(1)得到的墨料置于三辊研磨机中研磨，使固体成分在液体成分中的分散度和颗粒细度达到要求，得到所述的用于高速双面印刷的LED-UV油墨。
9.根据权利要求8所述的用于高速双面印刷的LED-UV油墨的制备方法，其特征在于，采用具有遮光循环研磨性能的三辊研磨机对墨料进行研磨处理，所述具有遮光循环研磨性能的三辊研磨机包括研磨机(1)，所述研磨机(1)中部设置有三个研磨辊(2)；
遮光组件，设置在所述研磨机(1)的顶部和靠近投料端的一侧，使所述研磨机(1)的研磨区域无光线照射；
出料组件，包括出料引导板(3)，所述出料引导板(3)可调节设置在所述研磨机(1)的出料端；
循环引导系统，设置在靠近所述出料端的研磨辊(2)的下方，包括刮板组件、调节组件、引导组件，所述调节组件安装在所述研磨机(1)的内壁两侧，用于调节所述刮板组件的位置，所述刮板组件用于将靠近所述出料端的研磨辊(2)上的油墨刮落在所述引导组件上，所述引导组件设置在所述研磨机(1)上，用于将所述刮板组件刮落的油墨引导至靠近所述研磨机(1)投料端的两个所述研磨辊(2)之间。
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