CN108822614A - 一种低能耗huv/lec印刷油墨及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种低能耗HUV/LEC印刷油墨。其由以下原料制成(重量百分比)：25‑30％聚酯丙烯酸酯、10‑15％环氧丙烯酸酯、20‑25％活性稀释剂、10‑16％光引发剂、3‑6％填料、14‑22％颜料、1‑2％分散剂、0.5‑1％助剂。选用的高官能度丙烯酸酯作为主体树脂，可保证油墨具有良好的韧性，合适的干燥速度，并且对颜料，填料有很好的润湿作用。选用的改性环氧丙烯酸酯，大大提高了油墨的反应活性，大大提高油墨在HUV/LEC系统上的固化速度。

Description

一种低能耗HUV/LEC印刷油墨及其制备方法

技术领域

本发明属于油墨化工领域，主要涉及一种低能耗HUV/LEC印刷油墨及其制备方法。

背景技术

低能耗HUV/LEC印刷绿色环保油墨是近年来研发的一种新型的印刷油墨，它的干燥过程是通过HUV/LEC光源，在特定波长范围的紫外光线照射下，瞬间使油墨从液态转变成固态。它主要是由齐聚物、活性稀释剂、光引发剂、填料、颜料、助剂组成。

H-UV系统是日本小森公司推出的以Offset On Demand为基础技术的低能耗UV固化系统。LEC系统是海德堡公司推出的和H-UV类似的低能耗UV固化系统。H-UV/LEC干燥系统只使用一个高感度的专用无臭氧UV灯，对油墨进行固化。

HUV/LEC系统相对LED-UV系统初始成本更少，比LED-UV系统的一半还低；HUV/LEC系统相对LED-UV系统其UV灯的使用周期的成本更少，其使用的高感度专用无臭氧UV灯寿命比LED-UV要短，但更换成本要低很多。

HUV/LEC系统的电耗与LED-UV系统加上小型电源系统的电耗接近，同样的在小森LS-429型号的印刷机上，HUV/LEC系统每天的耗电量为43KW，LED-UV的耗电量为29KW，传统UV灯的耗电量为194KW。HUV/LEC系统产生的热量很少，一般是印刷机干燥器的周围温度增加4-5℃。HUV/LEC系统不会产生臭氧，因为其专用的高感度无臭氧UV灯去除了产生臭氧的波长(＜254nm)。

HUV/LEC系统的UV灯与承印物之间的距离与传统UV系统的相同。由于其相对于传统UV系统大幅度减少了UV灯管的能耗，所以对于使用的UV油墨要求具有高敏感度的特性。而高敏感度的UV油墨固化后气味会偏重。

发明内容

本发明的首要目的在于，提供一种低能耗HUV/LEC印刷油墨，一种在HUV/LEC专用的高感度无臭氧UV灯照射下达到瞬间固化效果的低能耗HUV/LEC印刷绿色环保油墨，该油墨能够在印刷过程中性能稳定，固化时不产生臭氧，固化能耗大幅降低，节能环保。

本发明的另一个目的在于提供一种低能耗HUV/LEC印刷油墨的制备方法，该制备方法能够使所印制的产品气味低，更加绿色环保。

本发明的上述目的是通过下述技术方案来实现的：

一种低能耗HUV/LEC印刷绿色环保油墨，由以下原料制成(重量百分比)：25-30％聚酯丙烯酸酯、10-15％环氧丙烯酸酯、20-25％活性稀释剂、10-16％光引发剂、3-6％填料、14-22％颜料、1-2％分散剂、0.5-1％助剂。

进一步地，所述聚酯丙烯酸酯的官能度为3-7。

进一步地，所述聚酯丙烯酸酯包括：聚酯丙烯酸酯CN2203，聚酯丙烯酸酯EB436、聚酯丙烯酸酯6353-1中任意两种或两种以上的混合物。

进一步地，所述环氧丙烯酸酯为改性环氧丙烯酸酯，具体为多元醇改性环氧丙烯酸酯和/或聚氨酯改性环氧丙烯酸酯。

进一步地，所述活性稀释剂为高官能度的活性稀释剂，具体为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯。

进一步地，所述光引发剂为两种或两种以上的裂解型或自由基型光引发剂的混合物。

进一步地，所述光引发剂为2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、2-苄基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉苯基)丁酮、2、4、6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦、1-羟基环己基苯基甲酮、2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-吗啉基-1-丙酮、2-异丙基硫杂蒽酮中任意两种或两种以上的组合物。进一步的，所述光引发剂为2-异丙基硫杂蒽酮、2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-吗啉基-1-丙酮、2、4、6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦中任意两种或两种以上的组合物。

进一步地，所述填料为碳酸钙、滑石粉和高岭土以及高分子聚合物有机砂粉中的一种或两种组合。进一步的，所述的填料优选PMMA球型微粉与PU球型微粉的任意一种或两种的混合物。

进一步地，所述分散剂是高分子量分散剂的24000超分散剂，进一步的，所述助剂为改性活性甲基硅油DC-10000高分子有机硅助剂。优选的，所述的颜料包括：DIC PY.12黄色颜料，PB15∶3蓝色颜料，科莱恩PR 57∶1红色颜料，卡博特碳黑颜料中任意一种。

本发明还包括一种低能耗HUV/LEC印刷绿色环保油墨的制备方法，包括以下步骤：

步骤(1)在避光条件下，取聚酯丙烯酸酯，环氧丙烯酸酯，活性稀释剂，混合到一起，以300-400r/min的速度在高速搅拌机下搅拌均匀，控制温度＜40℃，搅拌5分钟；

步骤(2)加入光引发剂，填料，颜料，分散剂，以500-600r/min的速度在高速搅拌机下搅拌均匀，搅拌时间10分钟；

步骤(3)用三辊机上研磨5-6遍至细度≤5μm，即可制得低能耗HUV/LEC印刷绿色环保油墨。

本发明的优点在于：

1、本发明选用的高官能度丙烯酸酯作为主体树脂，可保证油墨具有良好的韧性，合适的干燥速度，并且对颜料，填料有很好的润湿作用。

2、本发明选用的改性环氧丙烯酸酯，大大提高了油墨的反应活性，大大提高了油墨在HUV/LEC系统上的固化速度。

3、本发明选用的2-异丙基硫杂蒽酮、2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-吗啉基-1-丙酮、2、4、6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦光引发剂，在HUV/LEC系统的波段吸收峰值最高，保证了油墨的高敏感度。另外，高效的反应率使油墨固化后的成品气味极低，大大提高了生产的环保。

4、本发明的油墨具有优良的印刷适应性，极快的反应速度，极高的表面硬度，能够适应HUV/LEC系统的使用，能够大幅降低能耗，减少臭氧排放，更加节能环保。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的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。

本发明提供了一种低能耗HUV/LEC印刷绿色环保油墨。其由以下原料制成(重量百分比)：25-30％聚酯丙烯酸酯、10-15％环氧丙烯酸酯、20-25％活性稀释剂、10-16％光引发剂、3-6％填料、14-22％颜料、1-2％分散剂、0.5-1％助剂。

所述聚酯丙烯酸酯为高官能度的聚酯丙烯酸酯。聚酯丙烯酸酯的官能度越高，反应活性越强，从而可以提高固化速度，但官能度太高又会导致粘性增高，柔韧性能下降。因此，选取官能度在3-7之间的聚酯丙烯酸酯的两种或两种以上的不同官能度的聚酯丙烯酸酯。其具有良好的韧性、合适的干燥速度，并且对填料润湿效果很好，有很好地亲油-亲水平衡。

优选地，所述的高官能度聚酯丙烯酸酯包括：聚酯丙烯酸酯CN2203，聚酯丙烯酸酯EB436、聚酯丙烯酸酯6353-1两种或两种以上的混合物。

优选的，所述环氧丙烯酸酯为改性环氧丙烯酸酯，包括：多元醇改性环氧丙烯酸酯，聚氨酯改性环氧丙烯酸酯。

优选的，所述活性稀释剂为：高官能度的活性稀释剂三羟甲基丙烷三丙烯酸酯。

优选的，所述的光引发剂优选：2-异丙基硫杂蒽酮、2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-吗啉基-1-丙酮、2、4、6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦。

进一步的，所述的填料优选PMMA球型微粉与PU球型微粉的任意一种或两种的混合物。

优选的，所述分散剂是高分子量分散剂的24000超分散剂。其分散效果优良，对油墨体系的乳化性能、储存稳定性无不良影响。

优选的，所述助剂为改性活性甲基硅油DC-10000高分子有机硅助剂。

优选的，所述的颜料包括：DIC PY.12黄色颜料，PB15∶3蓝色颜料；科莱恩PR 57∶1红色颜料；卡博特碳黑颜料。

丙烯酸酯单体优选为：双三羟甲基丙烷四丙烯酸聚酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯或三羟甲基丙烷三丙烯酸酯。共同特点是反应活性高，稀释效果好，柔韧性好。通过选择合适官能度的活性稀释剂和聚酯丙烯酸酯使油墨的干燥速度合适，粘性可控制在8-14。油墨的印刷适应性和转移性能好。

所述光引发剂为：2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、2-苄基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉苯基)丁酮、2、4、6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦、1-羟基环己基苯基甲酮、2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-吗啉基-1-丙酮中的任意两种或两种以上的组合物。优选2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-吗啉基-1-丙酮、2、4、6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦任意两种组成的混合物，UV-LED光源发射出的紫外光线波长单一(365nm、375nm、385nm、395nm)，选择吸收波长在365nm_395nm范围内的引发剂较为合适。

所述填料为碳酸钙、滑石粉和高岭土以及高分子聚合物有机砂粉中的一种或两种组合。高分子聚合有机砂粉优选PMMA球型微粉与PU球型微粉的任意一种或两种的混合物。

所述分散剂是高分子量分散剂。优选24000超分散剂。其分散效果优良，对油墨体系的乳化性能、储存稳定性无不良影响。

优选的，所述填料为碳酸钙、滑石粉和高岭土以及高分子聚合物有机砂粉中的一种或两种组合。

进一步的，所述的填料优选PMMA球型微粉与PU球型微粉的任意一种或两种的混合物。

优选的，所述助剂为改性活性甲基硅油DC-10000高分子有机硅助剂，改善产品耐刮擦效果，性能优良。

优选的，所述的颜料包括：DIC PY.12黄色颜料，PB15∶3蓝色颜料；科莱恩PR 57∶1红色颜料；卡博特碳黑颜料。

以下简述低能耗HUV/LEC印刷绿色环保油墨的制作工艺：

实施例一

步骤1)在避光条件下，取50克聚酯丙烯酸酯，5克环氧丙烯酸酯，15克三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，混合到一起，以300-400r/r/min的速度在高速搅拌机下搅拌均匀，控制温度＜40℃，搅拌5分钟；

步骤2)加入6克光引发剂2-异丙基硫杂蒽酮，8克光引发剂2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-吗啉基-1-丙酮，0.5克光引发剂2、4、6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦，3克填料碳酸钙，12克DIC黄色颜料，0.5克高分子量分散剂，以500-600r/min的速度在高速搅拌机下搅拌均匀，搅拌时间10分钟；

步骤3)用三辊机上研磨5-6遍至细度≤5μm，即可制得低能耗HUV/LEC印刷绿色环保油墨。

实施例二

步骤1)在避光条件下，取45克聚酯丙烯酸酯，10克环氧丙烯酸酯，15克三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，混合到一起，以300-400r/min的速度在高速搅拌机下搅拌均匀，控制温度＜40℃，搅拌5分钟；

步骤2)加入4克光引发剂2-异丙基硫杂蒽酮，8克光引发剂2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-吗啉基-1-丙酮，0.5克光引发剂2、4、6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦，5克填料碳酸钙，12克DIC黄色颜料，0.5克高分子量分散剂，以500-600r/min的速度在高速搅拌机下搅拌均匀，搅拌时间10分钟；

步骤3)用三辊机上研磨5-6遍至细度≤5μm，即可制得低能耗HUV/LEC印刷绿色环保油墨。

实施例三

步骤1)在避光条件下，取40克聚酯丙烯酸酯，15克环氧丙烯酸酯，15克三羟甲基丙烷三丙烯酸酯混合到一起，以300-400r/min的速度在高速搅拌机下搅拌均匀，控制温度＜40℃，搅拌5分钟；

步骤2)然后，加入4克光引发剂2-异丙基硫杂蒽酮，6克光引发剂2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-吗啉基-1-丙酮，0.5克光引发剂2、4、6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦，7克填料碳酸钙，12克DIC黄色颜料，0.5克高分子量分散剂，以500-600r/min的速度在高速搅拌机下搅拌均匀，搅拌时间10分钟；

步骤3)用三辊机上研磨5-6遍至细度≤5μ m，即可制得低能耗HUV/LEC印刷绿色环保油墨。

在实施例中，所有原材料都是工业级，其中光引发剂、助引发剂和助剂要求固含量达到99％以上。

本发明选用的2-异丙基硫杂蒽酮、2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-吗啉基-1-丙酮、2、4、6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦光引发剂，在HUV/LEC系统的波段吸收峰值最高，保证了油墨的高敏感度。另外高效的反应率使油墨固化后的成品气味极低。大大减少了生产过程中的污染，更加绿色环保。

性能测试实施例

表干时间，将油墨均匀的涂抹在聚四氟乙烯板表面，在设定的光源和曝光时间下固化。根据GB1728-79，将固化膜用200g干燥砝码压上一片滤纸，一定时间后移去砝码，翻转固化膜，滤纸能自由掉下，即认为表干，测定油墨固化表干时间；

硬度分析，按照GB/T 6739-1996测定膜的硬度；膜体拉伸强度和断裂伸长率分析，按照GB13022-91使用UTM4204型万能电子试验机测定光固化薄膜的力学性能；耐水性由吸水率表征，按照GB/T1733-93的方法测试；附着力的测定按照GB/T9286-1998的方法测试。

热稳定性分析，采用日本Shimadzu公司DTG-60型热重分析仪进行测试表征，升温速率：20℃/min；气氛：氮气；坩埚材料：铝坩埚。记录各实施例质量损失达5％时的热降解温度。

表1各实施例产品综合性能测试结果

实施例	表干时间/s	硬度	拉伸强度/Mpa	断裂伸长率/％	吸水率/％	附着力/级	热解温度/℃
								实施例1	19	HB	41.5	1.39	1.33	0	293
实施例2	21	HB	40.9	1.4	1.35	0	297
								实施例3	20	HB	41.2	1.41	1.35	0	298

可见，本发明的油墨具有优良的印刷适应性，极快的反应速度，极高的表面硬度。能够适应HUV/LEC系统的使用。能够大幅降低能耗，减少臭氧排放，更加节能环保。

最后应说明的是：以上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)

1.一种低能耗HUV/LEC印刷油墨，其特征在于，由以下原料制成(重量百分比)：25-30％聚酯丙烯酸酯、10-15％环氧丙烯酸酯、20-25％活性稀释剂、10-16％光引发剂、3-6％填料、14-22％颜料、1-2％分散剂、0.5-1％助剂。

2.根据权利要求1所述低能耗HUV/LEC印刷油墨，其特征在于：所述聚酯丙烯酸酯的官能度为3-7。

3.根据权利要求2所述低能耗HUV/LEC印刷油墨，其特征在于：所述聚酯丙烯酸酯包括：聚酯丙烯酸酯CN2203，聚酯丙烯酸酯EB436、聚酯丙烯酸酯6353-1中任意两种或两种以上的混合物。

4.根据权利要求1所述低能耗HUV/LEC印刷油墨，其特征在于：所述环氧丙烯酸酯为改性环氧丙烯酸酯，具体为多元醇改性环氧丙烯酸酯和/或聚氨酯改性环氧丙烯酸酯。

5.根据权利要求1所述低能耗HUV/LEC印刷油墨，其特征在于：所述活性稀释剂为高官能度的活性稀释剂，具体为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯。

6.根据权利要求1所述低能耗HUV/LEC印刷油墨，其特征在于：所述光引发剂为两种或两种以上的裂解型或自由基型光引发剂的混合物。

7.根据权利要求6所述低能耗HUV/LEC印刷油墨，其特征在于：所述光引发剂为2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、2-苄基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉苯基)丁酮、2、4、6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦、1-羟基环己基苯基甲酮、2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-吗啉基-1-丙酮、2-异丙基硫杂蒽酮中任意两种或两种以上的组合物，进一步的，所述光引发剂为2-异丙基硫杂蒽酮、2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-吗啉基-1-丙酮、2、4、6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦中任意两种或两种以上的组合物。

8.根据权利要求1所述低能耗HUV/LEC印刷油墨，其特征在于：所述填料为碳酸钙、滑石粉和高岭土以及高分子聚合物有机砂粉中的一种或两种组合，进一步的，所述的填料优选PMMA球型微粉与PU球型微粉的任意一种或两种的混合物。

9.根据权利要求1所述低能耗HUV/LEC印刷油墨，其特征在于：所述分散剂是高分子量分散剂的24000超分散剂，进一步的，所述助剂为改性活性甲基硅油DC-10000高分子有机硅助剂。

10.一种低能耗HUV/LEC印刷油墨的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤(1)在避光条件下，取聚酯丙烯酸酯，环氧丙烯酸酯，活性稀释剂，混合到一起，以300-400r/min的速度在高速搅拌机下搅拌均匀，控制温度＜40℃，搅拌5分钟；

步骤(2)加入光引发剂，填料，颜料，分散剂，以500-600r/min的速度在高速搅拌机下搅拌均匀，搅拌时间10分钟；

步骤(3)用三辊机上研磨5-6遍至细度≤5μm，即可制得低能耗HUV/LEC印刷油墨。