CN113801516B - 一种烫金效果的金色油墨应用于卡纸的uv印刷工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种烫金效果的金色油墨应用于卡纸的UV印刷工艺，涉及油墨印刷技术领域，具体工艺如下1）将木质素粉末炭化处理，得到多孔炭粉末，将多孔炭粉末分散于纤维素纳米纤维水溶液，并喷附在卡纸表面，用平板夹住后进行热压处理，得到预处理白卡纸；2）在三电极体系下，以铜薄片为工作电极，进行恒电流沉积，并采用超声波辅助，经研磨得到改性铜粉；3）承印物选择预处理白卡纸，油墨选择调制的含有改性铜粉的金色油墨，在承印物上使用调制的金色油墨进行涂刷，在印刷有金色油墨的图文区域印刷一层UV光油或水性光油，干燥后即可得到产品。本发明可以有效的提高金属油墨的耐磨性以及附着牢度，提高金属效果，使其达到最佳的烫金效果。

Description

一种烫金效果的金色油墨应用于卡纸的UV印刷工艺

技术领域

本发明属于油墨印刷技术领域，具体涉及一种烫金效果的金色油墨应用于卡纸的UV印刷工艺。

背景技术

随着经济的发展和市场的繁荣，人们对商品包装的要求越来越高。很多纸质包装上用到了金银等金属效果，来美化和提升商品的档次。

现有工艺要在纸质材料上实现金属效果，一是用金卡纸，二是用烫金工艺。金卡纸价格高，造成包装成本高。还有很多图案需要用大量油墨遮盖金属底，又造成油墨的大量使用，印刷生产增加难度，VOC等残留风险增大。烫金工艺是利用热压转移的原理，将电化铝中的金属铝层转印到承印物表面以形成特殊的金属效果，因烫金使用的主要材料是电化铝箔，因此烫金也叫电化铝烫印。烫金工艺增加生产工序，生产效率比印刷生产低，而且烫金工艺对于温度和压力的控制要求较高，若温度和压力控制不好，会造成断线、糊版及纸张较为严重的伸缩变形等情况，这样造成成品率低，而且印刷成本较高，不仅质量控制难度增加，还会影响后工序质量等。

发明内容

本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种烫金效果的金色油墨应用于卡纸的UV印刷工艺，通过对常规的印刷材料以及印刷油墨进行处理，并采用常规的印刷方法，实现卡纸表面的烫金效果，并且印刷品表面的金属油墨具有良好的耐磨性。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种烫金效果的金色油墨应用于卡纸的UV印刷工艺，具体工艺方法如下：

1）称取适量的木质素粉末放入瓷舟中，移至管式炉内，在氮气保护下进行炭化处理，冷却至室温后取出，浸渍在氢氧化钾溶液内进行水浴处理，取出烘干后放入到盐酸溶液中浸泡，然后用蒸馏水冲洗至中性，烘干后置于管式炉中，通入氮气进行加热处理，得到多孔炭粉末；

2）称取适量的纤维素纳米纤维水溶液，向其中加入多孔炭粉末，超声分散5-10min，得到分散液，将得到的分散液均匀的喷附在卡纸表面，待卡纸表面得到充分润湿后用聚四氟乙烯的平板夹住，放入平板硫化机进行热压处理，热压处理结束后冷却至室温，得到预处理白卡纸；

3）配制硫酸钠和醋酸锰混合溶液作为前驱体，用法国BioLogic电化学工作站，在三电极体系下，以清洗后的铜薄片为工作电极，饱和Ag/AgCl为参比电极，铂电极为对电极，进行恒电流沉积，并且在沉积过程中采用超声波辅助，随后将铜薄片用去离子水清洗后置于真空干燥箱中烘干，经过研磨后的得到改性铜粉；

4）承印物选择预处理白卡纸，油墨选择调制的金色油墨，在承印物上使用调制的金色油墨进行涂刷，干燥后采用丝网印刷方式，在印刷有金色油墨的图文区域印刷一层UV光油或水性光油，干燥后即可得到产品。

本发明较优的技术方案，所述炭化温度为400-500℃，炭化时间30-40min。

本发明较优的技术方案，所述氢氧化钾溶液的浓度为1-3g/L。

本发明较优的技术方案，所述水浴处理的温度为65-85℃，处理时间15-20h。

本发明较优的技术方案，所述盐酸溶液的浓度为0.01-0.03mol/L。

本发明较优的技术方案，所述浸泡时间为40-80min。

本发明较优的技术方案，所述加热处理的温度为700-750℃，处理时间40-60min。

本发明较优的技术方案，所述纤维素纳米纤维水溶液的质量浓度为10-20g/L。

本发明较优的技术方案，所述多孔炭粉末的用量占纤维素纳米纤维质量的5-20%。

本发明较优的技术方案，所述超声功率为200-300W。

本发明较优的技术方案，所述热压处理的温度为75-90℃，压力为15-20MPa，时间为10-20min。

本发明较优的技术方案，所述铜薄片的清洗方法如下：将铜薄片用稀盐酸、丙酮、酒精分别超声清洗10-20min，每次清洗结束后均匀去离子水清洗3-5次，最后用去离子水超声清洗10-20min后烘干即可。

本发明较优的技术方案，所述硫酸钠和醋酸锰的体积比为1:1，浓度均为0.1-0.2mol/L。

本发明较优的技术方案，所述电流密度为5-20mA，沉积时间1-5min。

本发明较优的技术方案，所述超声辅助功率为100-300W。

本发明较优的技术方案，所述金色油墨由以下质量百分比的物质调制而成：20-35%的金粉、20-30%的醋酸正丙酯、10-15%的甲基丙烯酸甲酯、2-5%的丙烯酸丁酯、1-2%的N-羟甲基丙烯酰胺、0.5-1%的甲基丙烯酸烯丙酯、0.1-0.5%的烷基酚聚氧乙烯醚硫酸钠、1-1.5%偶联剂、15-20%聚氨酯树脂、5-10%醇酸树脂、2-6%三元氯醋树脂、0.1-1 .5%的干燥剂。

本发明较优的技术方案，所述金粉是由质量百分比为60-75%的改性铜粉、25-30%的染色铝粉和2.1-4.5%的纳米硅混合而成。

本发明较优的技术方案，所述改性铜粉的粒度为600-800目，染色铝粉的粒度为600-800目，纳米硅的直径小于5nm。

本发明较优的技术方案，所述干燥剂是由粉末状硅胶和生石灰按照4-6:6-4的质量比混合而成的干燥剂；所述偶联剂（来自美国杜邦公司）为附着牢固度促进剂。

本发明较优的技术方案，所述UV光油选自广州市亚展化工有限公司型号为U1035的UV光油；所述水性光油选自青水新材料科技（山东）有限公司型号为A1600水性预印上光油。

本发明相比现有技术具有以下优点：

其一，本发明中对常规的卡纸进行表面处理，以纤维素纳米纤维作为基体材料，多孔炭粉末作为载体填料，采用平板热压的方式在卡纸表面形成复合材料层，形成的复合材料层具有多孔隙结构，有利于涂刷的金属油墨渗入到孔隙中，使得金属油墨层与复合材料层之间形成互渗结构，渗入到孔隙中的金属油墨被限固在孔隙中不易流出，从而有助于提升金属油墨的附着牢度。

其二，本发明中还对金属油墨中的含有的铜粉进行处理，采用电化学沉积的方法，在三电极体系下进行恒电流沉积，从而在铜薄片上沉积生长出二氧化锰纳米线结构，并且采用超声波辅助，沉积出纳米线后会继续生长使得顶部聚集再生长出较为粗大的纳米棒结构，从而使得研磨后得到的改性铜粉表面沉积形成纳米线结构以及纳米棒结构，形成的纳米线之间相互缠绕形成网状结构，从而提高了金属油墨的粘弹性，可以有效的将能量缓冲、吸收以及释放掉，从而提高金属油墨的耐磨性，并且形成的纳米棒结构较为粗大且坚挺，嵌插入复合材料层的孔隙结构中，起到固定作用，从而使得形成的网状结构嵌固在复合材料层中的同时延伸至金属油墨层中，使得金属油墨中形成的网状结构不易发生迁移，提高了网状结构的稳定性，从而使得网状结构对金属油墨中的组分起到牵扯作用，使得磨损表面存在大量磨粒的粘着现象，从而可以进一步降低磨损量，提高耐磨性能。

具体实施方式

实施例1

一种烫金效果的金色油墨应用于卡纸的UV印刷工艺，具体工艺方法如下：

1）称取适量的木质素粉末放入瓷舟中，移至管式炉内，在氮气保护下以400℃炭化处理30min，冷却至室温后取出，浸渍在1g/L的氢氧化钾溶液内进行水浴处理，水浴温度为65℃，处理时间15h，取出烘干后放入到0.01mol/L的盐酸溶液中浸泡40min，然后用蒸馏水冲洗至中性，烘干后置于管式炉中，通入氮气进行加热处理，在700℃下加热活化处理40min，得到多孔炭粉末；

2）称取适量质量浓度为10g/L的纤维素纳米纤维水溶液，向其中加入多孔炭粉末，控制多孔炭粉末的用量占纤维素纳米纤维质量的5%，200W超声分散5min，得到分散液，将得到的分散液均匀的喷附在卡纸表面，待卡纸表面得到充分润湿后用聚四氟乙烯的平板夹住，放入平板硫化机进行热压处理，热压处理的温度为75℃，压力为15MPa，时间为10min，热压处理结束后冷却至室温，得到预处理白卡纸；

3）将铜薄片用稀盐酸、丙酮、酒精分别超声清洗10min，每次清洗结束后均匀去离子水清洗3次，最后用去离子水超声清洗10min后烘干，配制0.1mol/L硫酸钠和醋酸锰，按体积比为1:1混合作为前驱体，用法国BioLogic电化学工作站，在三电极体系下，以铜薄片为工作电极，饱和Ag/AgCl为参比电极，铂电极为对电极，在5mA电流密度下进行恒电流沉积，时间5min，并且在沉积过程中采用超声波辅助，超声功率为300W，随后将铜薄片用去离子水清洗后置于真空干燥箱中50℃下烘干3h，经过研磨后的得到改性铜粉，采用同样的工艺加工得到改性铝粉；

4）承印物选择预处理白卡纸，油墨选择调制的金色油墨，所述金色油墨由以下质量百分比的物质调制而成：30%的金粉、30%的醋酸正丙酯、13.3%的甲基丙烯酸甲酯、2%的丙烯酸丁酯、1%的N-羟甲基丙烯酰胺、0.5%的甲基丙烯酸烯丙酯、0.1%的烷基酚聚氧乙烯醚硫酸钠、1%偶联剂、15%聚氨酯树脂、5%醇酸树脂、2%三元氯醋树脂、0.1%的干燥剂；其中所述金粉是由质量百分比为70%的改性铜粉、27.9%的染色铝粉和2.1%的纳米硅混合而成，改性铜粉的粒度为600目，染色铝粉的粒度为600目，纳米硅的直径小于5nm；所述干燥剂是由粉末状硅胶和生石灰按照4:6的质量比混合而成的干燥剂；所述偶联剂（来自美国杜邦公司）为附着牢固度促进剂；

5）在承印物上使用调制的金色油墨进行涂刷，干燥后采用丝网印刷方式，在印刷有金色油墨的图文区域印刷一层广州市亚展化工有限公司型号为U1035的UV光油，干燥后即可得到产品。

实施例2

一种烫金效果的金色油墨应用于卡纸的UV印刷工艺，具体工艺方法如下：

1）称取适量的木质素粉末放入瓷舟中，移至管式炉内，在氮气保护下以450℃炭化处理35min，冷却至室温后取出，浸渍在2g/L的氢氧化钾溶液内进行水浴处理，水浴温度为75℃，处理时间17h，取出烘干后放入到0.02mol/L的盐酸溶液中浸泡60min，然后用蒸馏水冲洗至中性，烘干后置于管式炉中，通入氮气进行加热处理，在720℃下加热活化处理50min，得到多孔炭粉末；

2）称取适量质量浓度为15g/L的纤维素纳米纤维水溶液，向其中加入多孔炭粉末，控制多孔炭粉末的用量占纤维素纳米纤维质量的15%，200W超声分散7min，得到分散液，将得到的分散液均匀的喷附在卡纸表面，待卡纸表面得到充分润湿后用聚四氟乙烯的平板夹住，放入平板硫化机进行热压处理，热压处理的温度为80℃，压力为15MPa，时间为20min，热压处理结束后冷却至室温，得到预处理白卡纸；

3）将铜薄片用稀盐酸、丙酮、酒精分别超声清洗15min，每次清洗结束后均匀去离子水清洗4次，最后用去离子水超声清洗15min后烘干，配制0.1mol/L硫酸钠和醋酸锰，按体积比为1:1混合作为前驱体，用法国BioLogic电化学工作站，在三电极体系下，以铜薄片为工作电极，饱和Ag/AgCl为参比电极，铂电极为对电极，在10mA电流密度下进行恒电流沉积，时间3min，并且在沉积过程中采用超声波辅助，超声功率为200W，随后将铜薄片用去离子水清洗后置于真空干燥箱中60℃下烘干5h，经过研磨后的得到改性铜粉，采用同样的工艺加工得到改性铝粉；

4）承印物选择预处理白卡纸，油墨选择调制的金色油墨，所述金色油墨由以下质量百分比的物质调制而成：25%的金粉、25%的醋酸正丙酯、10%的甲基丙烯酸甲酯、5%的丙烯酸丁酯、1%的N-羟甲基丙烯酰胺、1%的甲基丙烯酸烯丙酯、0.5%的烷基酚聚氧乙烯醚硫酸钠、1.5%偶联剂、17%聚氨酯树脂、8%醇酸树脂、5%三元氯醋树脂、1%的干燥剂；其中所述金粉是由质量百分比为70%的改性铜粉、27%的染色铝粉和3%的纳米硅混合而成，改性铜粉的粒度为700目，染色铝粉的粒度为700目，纳米硅的直径小于5nm；所述干燥剂是由粉末状硅胶和生石灰按照4:6的质量比混合而成的干燥剂；所述偶联剂（来自美国杜邦公司）为附着牢固度促进剂；

5）在承印物上使用调制的金色油墨进行涂刷，干燥后采用丝网印刷方式，在印刷有金色油墨的图文区域印刷一层广州市亚展化工有限公司型号为U1035的UV光油，干燥后即可得到产品。

实施例3

一种烫金效果的金色油墨应用于卡纸的UV印刷工艺，具体工艺方法如下：

1）称取适量的木质素粉末放入瓷舟中，移至管式炉内，在氮气保护下以500℃炭化处理40min，冷却至室温后取出，浸渍在3g/L的氢氧化钾溶液内进行水浴处理，水浴温度为85℃，处理时间20h，取出烘干后放入到0.03mol/L的盐酸溶液中浸泡80min，然后用蒸馏水冲洗至中性，烘干后置于管式炉中，通入氮气进行加热处理，在750℃下加热活化处理60min，得到多孔炭粉末；

2）称取适量质量浓度为20g/L的纤维素纳米纤维水溶液，向其中加入多孔炭粉末，控制多孔炭粉末的用量占纤维素纳米纤维质量的20%，300W超声分散10min，得到分散液，将得到的分散液均匀的喷附在卡纸表面，待卡纸表面得到充分润湿后用聚四氟乙烯的平板夹住，放入平板硫化机进行热压处理，热压处理的温度为90℃，压力为20MPa，时间为20min，热压处理结束后冷却至室温，得到预处理白卡纸；

3）将铜薄片用稀盐酸、丙酮、酒精分别超声清洗20min，每次清洗结束后均匀去离子水清洗5次，最后用去离子水超声清洗20min后烘干，配制0.1mol/L硫酸钠和醋酸锰，按体积比为1:1混合作为前驱体，用法国BioLogic电化学工作站，在三电极体系下，以铜薄片为工作电极，饱和Ag/AgCl为参比电极，铂电极为对电极，在20mA电流密度下进行恒电流沉积，时间1min，并且在沉积过程中采用超声波辅助，超声功率为100W，随后将铜薄片用去离子水清洗后置于真空干燥箱中70℃下烘干7h，经过研磨后的得到改性铜粉，采用同样的工艺加工得到改性铝粉；

4）承印物选择预处理白卡纸，油墨选择调制的金色油墨，所述金色油墨由以下质量百分比的物质调制而成：20%的金粉、23%的醋酸正丙酯、15%的甲基丙烯酸甲酯、2%的丙烯酸丁酯、1%的N-羟甲基丙烯酰胺、0.5%的甲基丙烯酸烯丙酯、0.5%的烷基酚聚氧乙烯醚硫酸钠、1.5%偶联剂、20%聚氨酯树脂、10%醇酸树脂、6%三元氯醋树脂、1.5%的干燥剂；其中所述金粉是由质量百分比为65.5%的改性铜粉、30%的染色铝粉和4.5%的纳米硅混合而成，改性铜粉的粒度为800目，染色铝粉的粒度为800目，纳米硅的直径小于5nm；所述干燥剂是由粉末状硅胶和生石灰按照6:6的质量比混合而成的干燥剂；所述偶联剂（来自美国杜邦公司）为附着牢固度促进剂；

5）在承印物上使用调制的金色油墨进行涂刷，干燥后采用丝网印刷方式，在印刷有金色油墨的图文区域印刷一层青水新材料科技（山东）有限公司型号为A1600水性预印上光油，干燥后即可得到产品。

对照组

承印物选择单面涂布的白卡纸，在白卡纸的涂布面采用粘度为3#察恩杯测量20秒的水性光油记性涂覆，并干燥，使白卡纸表面的平滑度达到500s，油墨吸收性率达到20%；油墨选择调制的金色油墨，所述金色油墨由以下质量百分比的物质调制而成：30%的金粉、30%的醋酸正丙酯、13.3%的甲基丙烯酸甲酯、2%的丙烯酸丁酯、1%的N-羟甲基丙烯酰胺、0.5%的甲基丙烯酸烯丙酯、0.1%的烷基酚聚氧乙烯醚硫酸钠、1%偶联剂、15%聚氨酯树脂、5%醇酸树脂、2%三元氯醋树脂、0.1%的干燥剂；其中所述金粉是由质量百分比为70%的铜粉、27.9%的染色铝粉和2.1%的纳米硅混合而成，铜粉的粒度为600目，染色铝粉的粒度为600目，纳米硅的直径小于5nm；所述干燥剂是由粉末状硅胶和生石灰按照4:6的质量比混合而成的干燥剂；所述偶联剂（来自美国杜邦公司）为附着牢固度促进剂；

在承印物上使用调制的金色油墨进行涂刷，干燥后采用丝网印刷方式，在印刷有金色油墨的图文区域印刷一层广州市亚展化工有限公司型号为U1035的UV光油，干燥后即可得到产品。

通过对本发明中印刷工艺以及对照组中常规印刷工艺完成的印刷品各项性能进行检测，其测试结果对比如下：

注：1.印刷条件如下：印刷机速150米/秒，印刷粘度12秒/25℃3#察恩杯。

2.附着牢度参照国标GB/T13217.7-2009，光泽度参照GB/T13217.2-2009。

3.耐磨性测试方法：采用本发明以及对照组中的工艺方法，对承印物涂刷金色油墨后进行干燥，然后对金色油墨进行耐磨测试，在相对湿度50±5%且温度为23±2℃的条件下利用转速为60r/min、载荷700g的橡胶轮对其进行打磨处理5min。

通过上表可以看出，采用本发明中的金属油墨的耐磨性相比现有的常规金色油墨更好，采用该技术油墨按照本发明的工艺进行印刷后的印刷品，其附着牢度、剥离强度等性能相比较现有技术，性能更佳。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变换或替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.一种烫金效果的金色油墨应用于卡纸的UV印刷工艺，其特征在于，具体工艺方法如下： 1）将木质素粉末炭化处理，得到多孔炭粉末，将多孔炭粉末分散于纤维素纳米纤维水溶液，并喷附在卡纸表面，用平板夹住后进行热压处理，得到预处理白卡纸，所述纤维素纳米纤维水溶液的质量浓度为10-20g/L；所述多孔炭粉末的用量占纤维素纳米纤维质量的5-20%； 2）配制硫酸钠和醋酸锰混合溶液作为前驱体，用法国BioLogic电化学工作站，在三电极体系下，以清洗后的铜薄片为工作电极，饱和Ag/AgCl为参比电极，铂电极为对电极，进行恒电流沉积，并且在沉积过程中采用超声波辅助，随后将铜薄片用去离子水清洗后置于真空干燥箱中烘干，经过研磨后的得到改性铜粉； 3）承印物选择预处理白卡纸，油墨选择调制的含有改性铜粉的金色油墨，所述金色油墨由以下质量百分比的物质调制而成：20-35%的金粉、20-30%的醋酸正丙酯、10-15%的甲基丙烯酸甲酯、2-5%的丙烯酸丁酯、1-2%的N-羟甲基丙烯酰胺、0.5-1%的甲基丙烯酸烯丙酯、0.1-0.5%的烷基酚聚氧乙烯醚硫酸钠、1-1.5%偶联剂、15-20%聚氨酯树脂、5-10%醇酸树脂、2-6%三元氯醋树脂、0.1-1.5%的干燥剂，在承印物上使用调制的金色油墨进行涂刷，在印刷有金色油墨的图文区域印刷一层UV光油或水性光油，干燥后即可得到产品，所述金粉是由质量百分比为60-75%的改性铜粉、25-30%的染色铝粉和2.1-4.5%的纳米硅混合而成。

2.如权利要求1所述的一种烫金效果的金色油墨应用于卡纸的UV印刷工艺，其特征在于，所述电流密度为5-20mA，沉积时间1-5min；所述超声波辅助功率为100-300W。

3.如权利要求1所述的一种烫金效果的金色油墨应用于卡纸的UV印刷工艺，其特征在于，所述改性铜粉的粒度为600-800目。