一种新型环保UV发泡油墨及其制备方法

摘要

本发明涉及油墨技术领域，具体涉及一种新型环保UV发泡油墨及其制备方法。本发明UV发泡油墨包括紫外光预聚物30-50份、活性单体5-20份、光引发剂5-20份、填料5-15份、色浆10-30份和助剂5-20份。其中，本发明的光引发剂由光引发剂TPO、光引发剂907和二芳基碘鎓盐混合组成，再结合发泡剂纳米碳酸钙以及其他组分得到的本发明新型环保UV发泡油墨。本发明UV发泡油墨可应用于纸张、卡纸等高档精美别致的烟、酒、化妆品、保健品、食品、药品等包装印刷，具有节能环保、固化速度快、附着牢度佳、色彩鲜艳、纹路清晰、发泡感强等特点。

权利要求

1.一种新型环保UV发泡油墨，其特征在于，包括如下重量份的组分：紫外光预聚物

30-50份、活性单体5-20份、光引发剂5-20份、填料5-15份、色浆10-30份和助剂5-20份；

所述的活性单体为二缩三丙二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯和1,6-己二醇二丙烯酸酯中的至少一种；

所述的光引发剂由光引发剂TPO、光引发剂907和二芳基碘鎓盐混合组成，所述光引发剂TPO、光引发剂907和二芳基碘鎓盐的重量比为（2-6）：（1-4）：（10-14）；

所述的助剂包括发泡剂和消泡剂。

2.如权利要求1所述的新型环保UV发泡油墨，其特征在于，所述的紫外光预聚物为改性丙烯酸酯树脂。

3.如权利要求1所述的新型环保UV发泡油墨，其特征在于，所述的填料为纳米气相二氧化硅、滑石粉和蜡粉中的至少一种。

4.如权利要求1所述的新型环保UV发泡油墨，其特征在于，所述的助剂还包括流平剂、紫外线吸收剂、附着力促进剂和分散剂中的至少一种。

5.一种制备如权利要求1-4任一所述的新型环保UV发泡油墨的方法，其特征在于，包括以下步骤：按照重量份配比称取各组分，在搅拌缸中加入紫外光预聚物和活性单体，采用盘式搅拌桨以200rpm-500rpm的转速搅拌5-10分钟，然后把光引发剂投入缸中，边搅拌边加热至50-55℃，分散至光引发剂全部溶解；接着加入填料和助剂，混合之后采用盘式搅拌桨以1000rpm-2000rpm的转速搅拌20-30分钟，然后加入色浆，混合之后采用盘式搅拌桨以

3000rpm-3500rpm的转速搅拌20-30分钟，最后检验产品合格即为成品，包装入库。

说明书

一种新型环保UV发泡油墨及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及油墨技术领域，具体涉及一种新型环保UV发泡油墨及其制备方法。

背景技术

[0002] 中国是世界上经济增长最快的国家之一，但经济的飞速发展也必然会导致资源的过度使用和环境的恶化。目前，油墨是印刷的第二大耗材，也是印刷的主要污染源，每年因油墨引起的全球VOC（挥发性有机化合物）排放量已达数十万吨。这些挥发性有机化合物可以形成比二氧化碳更为严重的温室效应，而且在太阳光的照射下会形成氧化物和光化学烟雾，严重污染大气环境。随着全球环保呼声的日益高涨，各国政府对大气有机挥发物和有毒物品的控制比以前任何时候都严格。

[0003] 发泡印刷所用的发泡油墨属微胶囊油墨的一种。它既可以使用加热法使印墨层在承印物表面发泡隆起成像，油墨固化过程中遇到100℃以上高温后，胶囊破裂放出气体，气体向外逸出时把油墨带松，使墨层膨胀凸起，富有立体感；也可以采用微胶囊技术在微胶囊中充入低沸点溶剂，经过加热，低沸点溶剂受热气化，可使微胶囊体积增大到原体积的10～30倍，将此种胶囊以适当的连接材料制成发泡油墨。发泡印刷不但可以增强装饰艺术效果，还可以赋予盲文阅读的特殊功能，应用日益广泛。国外普遍将发泡油墨印刷应用于印刷书籍封面和装饰材料，印刷图文可表现出自然的浮雕效果。在纸张、塑料、皮革、纺织品等包装物上进行印刷，其外观手感、透气、透湿、耐磨、耐压、耐水、色泽等方面都具有独特之处。

[0004] 传统的发泡油墨通过烘炉干燥加热发泡后，想要获得具有清晰的纹路效果、柔软手感的样张和优异的附着力，烘炉温度的控制是保证发泡效果和纹路效果的关键参数。在工艺过程中，如果用高于150℃的温度干燥印张，发泡微胶囊会在较短的时间内发泡，加热时间很难控制，容易导致发泡率过高，最终影响到发泡油墨的附着力和纹路效果。如果发泡温度过低，一样会影响发泡和纹路效果以及附着力。因此，无论是发泡油墨需要加热还是加入低沸点溶剂，都达不到节能环保的要求，而且综合考虑发泡效果、纸张变形程度和生产效率等因素，都需要采用新技术解决以上相关问题，UV油墨应运而生。UV油墨以预聚物为基础，加入特定的活性稀释单体、光引发剂和多种添加剂而成，利用UV（紫外线）辐射使油墨在极短时间内固化。UV油墨有许多独特的优势，因而得到广泛的应用，主要表现为：固化速度快，生产效率高；简化生产程序，节约资源；污染少，毒性低。

[0005] CN 102417759B公开一种纳米高光型接装纸UV油墨，该油墨采用颜料8%，聚氨酯丙烯酸酯24%，环氧丙烯酸酯12%，稀释剂11%；二苯甲酮7%；树脂液15%；碳酸钙3.5%；纳米二氧化硅8%，膨润土8%和助剂3.5%调配研磨而成，并经过UV（紫外线）瞬间照射固化用于接装纸印刷的油墨。该发明油墨质地细腻，表面墨层光亮均匀、颜色分散性好，具有良好的柔韧性、耐磨性和流平性，便于接装纸印刷。但是该发明以二苯甲酮作为光引发剂，由于其分子量低，在光固化过程中产生的光解产物以及光固化后还未分解的引发剂会从固化后的产品中迁移到表面并挥发到大气中，危害人体健康。且二苯甲酮产生的质子酸寿命短，引发速度慢，发泡效果差，立体感差。

[0006] CN 103788759A公开了一种网印UV油墨，该发明包括聚合性预聚物占40-60%、感光性单体占10-30%、光引发剂占5-10%、着色颜料占10-15%、连接料占5-10%、助剂占2-10%。该发明属于UV油墨，没有使用发泡剂，其中光引发剂为二苯甲酮、蒽醌类合硫杂蒽酮类、安息二甲香醚中的一种或者几种，对于本发明没有技术启示。

[0007] 综上所述，开发出一种适用于纸张、卡纸等高档精美别致的烟、酒、化妆品、保健品、食品、药品等包装印刷，且具有节能环保、固化速度快、附着牢度佳、纹路清晰、发泡感强等特点的UV发泡油墨显得尤其重要。

发明内容

[0008] 为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种具有固化速度快、附着牢度佳、纹路清晰、发泡感强等特点的新型环保UV发泡油墨。

[0009] 本发明是通过以下技术方案实现的：

[0010] 一种新型环保UV发泡油墨，包括如下重量份的组分：紫外光预聚物30-50份、活性单体5-20份、光引发剂5-20份、填料5-15份、色浆10-30份和助剂5-20份。

[0011] 进一步的，所述的紫外光预聚物为改性丙烯酸酯树脂、四官能度聚氨酯丙烯酸酯和聚氨酯丙烯酸酯中的至少一种。

[0012] 进一步的，所述的活性单体为二缩三丙二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯和1,6-己二醇二丙烯酸酯中的至少一种。

[0013] 进一步的，所述的光引发剂为光引发剂TPO、光引发剂184、光引发剂907和二芳基碘鎓盐中的至少一种。光引发剂TPO，即2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦；光引发剂184，即1-羟基环己基苯基甲酮；光引发剂907，即2-甲基-1-[4-(甲基硫代)苯基]-2-(4-吗啉基)-1-丙酮。

[0014] 再进一步的，所述的光引发剂由光引发剂TPO、光引发剂907和二芳基碘鎓盐混合组成，作为优选的实施方式，所述光引发剂TPO、光引发剂907和二芳基碘鎓盐的重量比为（2-6）：（1-4）：（10-14）。

[0015] 进一步的，所述的填料为纳米气相二氧化硅、滑石粉和蜡粉中的至少一种。纳米气相二氧化硅是利用卤硅烷经氢氧焰高温水解制得的一种精细、特殊的无定形二氧化硅产2 2
品，该产品的原生粒径在7-40nm之间，比表面积一般在100m/g-400m/g范围内，二氧化硅含量不少于99.8%。

[0016] 进一步的，所述的助剂包括发泡剂和消泡剂。所述的消泡剂包括天然油脂、聚醚类脂肪醇聚醚、聚二甲基硅氧烷和聚氧乙烯氧丙烯甘油，优选聚醚改性聚硅氧烷。

[0017] 再进一步的，所述的消泡剂的重量份为5-12份，所述的发泡剂选自纳米碳酸钙和纳米碳酸镁中的一种或两种。纳米碳酸钙又称超微细碳酸钙，用于油墨产品中体现出了优异的分散性和透明性和极好的光泽、及优异的油墨吸收性和高干燥性，而在本发明中起发泡剂的作用。同样的，纳米碳酸镁又称超微细碳酸镁，在本发明中起发泡剂的作用。

[0018] 再进一步的，所述的助剂还包括流平剂、紫外线吸收剂、附着力促进剂和分散剂中的至少一种。所述的流平剂包括有机硅丙烯酸酯、聚有机硅氧烷、异丙醇和聚乙烯醇缩丁醛，优选有机硅丙烯酸酯；所述的紫外线吸收剂包括邻羟基苯甲酸苯酯、2,4-二羟基二苯甲酮和2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮，优选2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮；所述的附着力促进剂包括氨基硅烷、聚酯树脂和聚酯二醇，优选聚酯二醇；所述的分散剂包括聚丙烯酸盐、油酸钠、十八碳烯胺醋酸盐和氨基丙胺二油酸酯，优选氨基丙胺二油酸酯。

[0019] 本发明还提供了所述新型环保UV发泡油墨的制备方法，包括以下步骤：

[0020] 按照重量份配比称取各组分，在搅拌缸中加入紫外光预聚物和活性单体，采用盘式搅拌桨以200rpm-500rpm的转速搅拌5-10分钟，然后把光引发剂投入缸中，边搅拌边加热至50-55℃，分散至光引发剂全部溶解；接着加入填料和助剂，混合之后采用盘式搅拌桨以1000rpm-2000rpm的转速搅拌20-30分钟，然后加入色浆，混合之后采用盘式搅拌桨以3000rpm-3500rpm的转速搅拌20-30分钟，最后检验产品合格即为成品，包装入库。

[0021] 本发明UV发泡油墨的原理：在UV发泡油墨中加入亲脂性的光引发剂，光引发剂在紫外光照射下通过键均裂和异裂产生质子酸和其他的光化裂解产物。采用纳米碳酸钙、纳米碳酸氢钠等中的一种作为紫外光固化预聚物的发泡剂，与形成的质子酸反应，释放出来二氧化碳即发泡产生微孔。作为优选的实施方式，本发明以光引发剂TPO、光引发剂907和二芳基碘鎓盐混合物作为本发明UV发泡油墨的光引发剂，其能产生超强的质子酸，且寿命长，引发速度快，同时不需要使用增感剂辅助。本发明UV发泡油墨的光引发剂的优势主要表现为：不会受到空气中氧等自由基抑制剂的影响；只要被足够的UV辐射分解，移走光源后，聚合反应仍在黑暗中进行，直到所有单体全部聚合，避免印刷时存在没有被UV辐射的死角，导致油墨发泡失败的情况出现；固化时体积收缩小，形成的聚合物的附着力更强。当光引发剂TPO、光引发剂907和二芳基碘鎓盐以重量比（2-6）：（1-4）：（10-14）混合时，其效果更佳。

[0022] UV发泡油墨的粘度具有随气温的变化发生激剧改变的性质，这种粘度变化会对印刷适性及印刷膜厚产生很大的影响。—般来说，油墨温度降低的时候，粘度上升，膜厚变厚。油墨的粘度变得太高，丝网的透过性减弱，印刷后发生发泡和气孔等许多的印刷质量问题。
因此，本发明加入活性单体二缩三丙二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯和1,6-己二醇二丙烯酸酯的至少一种活性单体以调整油墨粘度，搅拌均匀后可印刷。

[0023] 发泡剂使用量的不同，可控制油墨花纹的大小和疏密，用同一块网版，可以印出几种不同的发泡图案，大大增加了产品艺术装饰效果。UV发泡油墨中发泡剂含量低，发泡效果不好，如果含量太高，则油墨流动性降低，使得墨层不均匀，因此，本发明采用纳米碳酸钙、纳米碳酸氢钠等中的一种作为发泡剂，其重量份控制在5-12份能起到很好的发泡效果，同时油墨流动性也适当。

[0024] 本发明UV发泡油墨中添加的色浆为专用UV色浆，可以改变图案颜色。

[0025] 与现有技术相比，本发明具有以下优势：

[0026] （1）本发明高效的光引发剂能产生超强的质子酸，且寿命长，引发速度快，同时不需要使用增感剂辅助，且本发明光引发剂不会受到空气中氧等自由基抑制剂的影响；只要被足够的UV辐射分解，移走光源后，聚合反应仍在黑暗中进行，直到所有单体全部聚合，避免印刷时存在没有被UV辐射的死角，导致油墨发泡失败的情况出现；固化时体积收缩小，形成的聚合物的附着力更强。

[0027] （2）本发明新型环保UV发泡油墨在紫外线照射下，利用不同波长和能量的紫外光使油墨连接料中的单体聚合成聚合物，使油墨成膜、干燥和发泡。UV发泡油墨印墨层虽薄，但由于油墨的发泡作用，固化后墨膜却很厚，有极强的立体效果，固化膜对基材有良好的韧性和附着力，油墨色泽鲜艳，印迹饱满，同时由于UV发泡油墨膜层中不包含低沸点液体的空心颗粒，印刷过程无需加热烘烤，无有毒气体排出，符合绿色环保的理念。

[0028] 本发明新型环保UV发泡油墨可应用于纸张、卡纸等高档精美别致的烟、酒、化妆品、保健品、食品、药品等包装印刷，具有节能环保、固化速度快、附着牢度佳、色彩鲜艳、纹路清晰、发泡感强等特点。根据不同的发泡油和不同的网目印刷，可产生独特的发泡效果，不规则的泡状形可大可小，三维立体感强。

具体实施方式

[0029] 以下通过具体实施方式进一步描述本发明，但本发明不仅仅限于以下实施例。在本发明的范围内或者在不脱离本发明的内容、精神和范围内，对本发明所述的UV发泡油墨进行适当改进、替换功效相同的组分，对于本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本发明的范围之内。

[0030] 实施例1、本发明的新型环保UV发泡油墨及其制备方法

[0031] 本实施例新型环保UV发泡油墨，由以下重量份的组分组成：

[0032] 聚氨酯丙烯酸酯 25份

[0033] 四官能度聚氨酯丙烯酸酯 5份

[0034] 1,6-己二醇二丙烯酸酯 5份

[0035] 二缩三丙二醇二丙烯酸酯 11.6份

[0036] 二芳基碘鎓盐 10份

[0037] 光引发剂TPO 6份

[0038] 光引发剂907 4份

[0039] 纳米碳酸钙 5份

[0040] UV 色浆 30份

[0041] 纳米气相二氧化硅 3份

[0042] 有机硅丙烯酸酯 0.2份

[0043] 聚醚改性聚硅氧烷 0.1份

[0044] 制备方法：按照重量份配比称取各组分，在搅拌缸中加入聚氨酯丙烯酸酯、四官能度聚氨酯丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯和二缩三丙二醇二丙烯酸酯，采用盘式搅拌桨以200rpm的转速搅拌10分钟，然后把二芳基碘鎓盐、光引发剂TPO和光引发剂907混合后投入缸中，边搅拌边加热至50℃，分散至光引发剂全部溶解；接着加入纳米碳酸钙、纳米气相二氧化硅、有机硅丙烯酸酯和聚醚改性聚硅氧烷，混合之后采用盘式搅拌桨以1000rpm的转速搅拌30分钟，然后加入UV 色浆，混合之后采用盘式搅拌桨以3000rpm的转速搅拌30分钟，最后检验产品合格，包装入库。

[0045] 实施例2、本发明的新型环保UV发泡油墨及其制备方法

[0046] 本实施例新型环保UV发泡油墨，由以下重量份的组分组成：

[0047] 聚氨酯丙烯酸酯 25份

[0048] 改性丙烯酸酯树脂 25份

[0049] 1,6-己二醇二丙烯酸酯 5份

[0050] 三羟甲基丙烷三丙烯酸酯 15份

[0051] 二芳基碘鎓盐 10份

[0052] 纳米碳酸钙 5份

[0053] UV 色浆 10份

[0054] 纳米气相二氧化硅 2份

[0055] 有机硅丙烯酸酯 0.2份

[0056] 聚醚改性聚硅氧烷 0.1份

[0057] 聚酯二醇 1.2份

[0058] 氨基丙胺二油酸酯 0.5份

[0059] 制备方法：按照重量份配比称取各组分，在搅拌缸中加入聚氨酯丙烯酸酯、改性丙烯酸酯树脂、1,6-己二醇二丙烯酸酯和三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，采用盘式搅拌桨以500rpm的转速搅拌5分钟，然后把二芳基碘鎓盐投入缸中，边搅拌边加热至55℃，分散至二芳基碘鎓盐全部溶解；接着加入纳米碳酸钙、纳米气相二氧化硅、有机硅丙烯酸酯、聚醚改性聚硅氧烷、聚酯二醇、氨基丙胺二油酸酯，混合之后采用盘式搅拌桨以2000rpm的转速搅拌20分钟，然后加入UV 色浆，混合之后采用盘式搅拌桨以3500rpm的转速搅拌20分钟，最后检验产品合格，包装入库。

[0060] 实施例3、本发明的新型环保UV发泡油墨及其制备方法

[0061] 本实施例新型环保UV发泡油墨，由以下重量份的组分组成：

[0062] 聚氨酯丙烯酸酯 20份

[0063] 四官能度聚氨酯丙烯酸酯 5份

[0064] 改性丙烯酸酯树脂 6份

[0065] 1,6-己二醇二丙烯酸酯 5份

[0066] 二缩三丙二醇二丙烯酸酯 5份

[0067] 三羟甲基丙烷三丙烯酸酯 3份

[0068] 二芳基碘鎓盐 14份

[0069] 光引发剂TPO 4份

[0070] 光引发剂907 2份

[0071] 纳米碳酸钙 6份

[0072] UV 色浆 19.2份

[0073] 蜡粉 10份

[0074] 纳米气相二氧化硅 2份

[0075] 有机硅丙烯酸酯 0.5份

[0076] 聚醚改性聚硅氧烷 0.3份

[0077] 聚酯二醇 2份

[0078] 氨基丙胺二油酸酯 1份

[0079] 制备方法：按照重量份配比称取各组分，在搅拌缸中加入聚氨酯丙烯酸酯、四官能度聚氨酯丙烯酸酯、改性丙烯酸酯树脂、1,6-己二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯和二缩三丙二醇二丙烯酸酯，采用盘式搅拌桨以300rpm的转速搅拌8分钟，然后把二芳基碘鎓盐、光引发剂TPO和光引发剂907混合后投入缸中，边搅拌边加热至50℃，分散至光引发剂全部溶解；接着加入纳米碳酸钙、蜡粉、纳米气相二氧化硅、有机硅丙烯酸酯和聚醚改性聚硅氧烷、聚酯二醇、氨基丙胺二油酸酯，混合之后采用盘式搅拌桨以1500rpm的转速搅拌25分钟，然后加入UV 色浆，混合之后采用盘式搅拌桨以3500rpm的转速搅拌25分钟，最后检验产品合格，包装入库。

[0080] 实施例4、本发明的新型环保UV发泡油墨及其制备方法

[0081] 本实施例新型环保UV发泡油墨，由以下重量份的组分组成：

[0082] 聚氨酯丙烯酸酯 10份

[0083] 四官能度聚氨酯丙烯酸酯 5份

[0084] 改性丙烯酸酯树脂 15份

[0085] 1,6-己二醇二丙烯酸酯 5份

[0086] 二芳基碘鎓盐 12份

[0087] 光引发剂TPO 2份

[0088] 光引发剂907 3份

[0089] 纳米碳酸钙 12份

[0090] UV 色浆 10份

[0091] 纳米气相二氧化硅 5份

[0092] 蜡粉 10份

[0093] 有机硅丙烯酸酯 2份

[0094] 聚醚改性聚硅氧烷 1份

[0095] 聚酯二醇 3份

[0096] 氨基丙胺二油酸酯 2份

[0097] 制备方法：按照重量份配比称取各组分，在搅拌缸中加入聚氨酯丙烯酸酯、四官能度聚氨酯丙烯酸酯、改性丙烯酸酯树脂、1,6-己二醇二丙烯酸酯，采用盘式搅拌桨以400rpm的转速搅拌6分钟，然后把二芳基碘鎓盐、光引发剂TPO和光引发剂907混合后投入缸中，边搅拌边加热至55℃，分散至光引发剂全部溶解；接着加入纳米碳酸钙、纳米气相二氧化硅、蜡粉、有机硅丙烯酸酯、聚醚改性聚硅氧烷、聚酯二醇、氨基丙胺二油酸酯，混合之后采用盘式搅拌桨以2000rpm的转速搅拌20分钟，然后加入UV 色浆，混合之后采用盘式搅拌桨以3000rpm的转速搅拌30分钟，最后检验产品合格，包装入库。

[0098] 实施例5、本发明的新型环保UV发泡油墨及其制备方法

[0099] 本实施例新型环保UV发泡油墨，由以下重量份的组分组成：

[0100] 聚氨酯丙烯酸酯 20份

[0101] 四官能度聚氨酯丙烯酸酯 5份

[0102] 改性丙烯酸酯树脂 5份

[0103] 1,6-己二醇二丙烯酸酯 10份

[0104] 二芳基碘鎓盐 20份

[0105] 纳米碳酸钙 10份

[0106] UV 色浆 20份

[0107] 纳米气相二氧化硅 6份

[0108] 有机硅丙烯酸酯 1份