芳纶纸用UV凹版油墨的制作方法

本发明涉及油墨技术领域，尤其涉及一种芳纶纸用UV凹版油墨，可用于凹版印刷，具有优异的耐酒精、耐划性能。

背景技术：

一般紫外光指的是波长在0-400nm范围内的不可见光波，UV固化所使用的紫外线波长在200-400nm。UV固化即紫外固化，UV是紫外线的英文缩写，固化是指物质从低分子转变为高分子的过程，利用UV紫外光的中、短波在UV辐射下，液态UV材料中的光引发剂受刺激变为自由基或阳离子，从而引发含活性官能团的高分子材料(树脂)聚合成不溶不熔的固体涂膜的过程，是一种20世纪60年代兴起的、环保的、低VOC排放的新技术，20世纪80年以后在我国得以迅速发展。UV固化一般是指需要用紫外线固化的涂料(油漆)、油墨、胶粘剂(胶水)或其它灌封密封剂的固化条件或要求，其区别于加温固化、胶联剂(固化剂)固化、自然固化等。

UV印刷油墨的固化主要取决于光引发剂与固化反应两方面，树脂的交联反应速度及添加剂的相容性在一定程度上也起到重要作用。现今使用的固化方式多为电力激发的中压汞弧灯，能量在400-600j/cm²，引发剂多使用苯偶姻及其衍生物、苯偶酰及其衍生物、苯乙酮及其衍生物、酰基磷氧化合物。

芳纶纸具有优异的机械性能和耐高温绝缘性能，是一种高附加值的特种纤维绝缘纸和轻质结构材料，是全球公认的最佳绝缘材料。作为芳纶纸胶带来讲，颜色以基材为本色，是白色或者淡黄色的，过于单一，不能满足要求，应运而生的是一种哑黑的涂层效果，不仅性能优异，而且外观优雅，成品使用过程中保持有较高的良率。

UV印刷油墨凭借其节能环保、效率高等优点，在电子器材及包装材料的印刷方面具有广泛应用。市场上现有UV型哑光油墨一般有两种印刷方式，轮转机印刷和凹版印刷。两种印刷方式的步骤基本相同，都是先在芳纶纸上印刷一层或多层底墨，然后在其表面印刷一层UV型哑光油墨。

使用轮转机印刷的UV型哑光油墨，各项性能都能满足测试要求，但其印刷前准备操作复杂，而且只能进行30cm-40cm的窄幅印刷，效率低， 无法满足客户需求；而另一类使用凹版印刷的UV型哑光油墨，虽然能够进行100cm-120cm宽幅印刷，但其物性较差，特别是耐酒精测试，耐划伤测试都无法满足要求。

另外，现有UV油墨紫外干燥固化程度不够。在经过UV机固化后，通常只能达到表干，深层固化困难，因此导致漆膜表面收缩，产生裂纹、橘皮现象，而漆膜深层未固化，影响涂层的整体物理性能，特别是与基材的附着力很差，耐热冲击、耐水煮、耐候、力学性能都不适合电脑键盘的要求。

因此，需要研发新配方在满足宽幅印刷的同时，以有效的提高UV凹版油墨的综合性能，同时，作为油墨体系，除了具有高耐醇性性，还需要与基材相容性好、附着力佳，固化程度好，并且对环境污染小。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种芳纶纸用UV凹版油墨，其结合高分子材料复合材料技术，设计独特，组成合理，制备方便，与基材相容性好，固化程度高，对环境污染小；并且只需印刷一道即可达到优异的耐酒精耐划能力，工艺简单，生产效率高；膜厚较低，冲切良率高，产品报废少，利于降低成本。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种芳纶纸用UV凹版油墨，按重量份计，由以下组分组成：

所述活性单体为丙烯酸酯活性单体；

所述树脂为脂肪族聚氨酯丙烯酸酯树脂、聚酯丙烯酸酯树脂、环氧丙烯酸酯树脂、哑光聚氨酯丙烯酸酯树脂中的一种或者几种。

上述技术方案中，所述光引发剂为1-羟基环己基苯基甲酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、苯基双(2，4，6-三甲基苯甲酰基)氧化膦、2，4，6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦中的一种或两种的混合物。光引发剂与UV光谱匹 配，不受其余组分光吸收影响，可最大程度发挥光引发作用，能充分吸收光源，产生自由基交联反应，漆膜得以完全固化，保证膜层性能；为了获得更好的固化效果，通常选用两种以上的光引发剂掺配使用，添加量为3-6份。

优选的，所述丙烯酸脂为脂肪族聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯、哑光聚氨酯丙烯酸酯的混合物。

树脂是油墨性能的主要体现者，其不仅发挥自身的粘接、耐热冲击、耐候等基本性能，更主要的是协调油墨中所有组分的相容性，使各组分之间发挥界面效应，达到协同作用，避免某一组份不相容带来整体性能下降的缺陷。本发明的树脂体系组成合理，六官能团脂肪族聚氨酯丙烯酸酯树脂(如深圳市冠鑫达化工有限公司UV2450)、双官能团脂肪族聚氨酯丙烯酸酯树脂(如深圳市瑞晟新材料有限公司RU-205G-85、RU-2021B-1P)作为主体树脂使用，它具有优良的耐磨性和柔韧性，同时具有良好的硬度及耐化学品性，赋予油墨较优的耐磨耐醇性能；环氧丙烯酸酯树脂(如沙多玛化学有限公司CN119)固化反应快，有利于提高油墨的固化性能，并且对基材较好的附着力；聚酯丙烯酸酯树脂(如沙多玛化学有限公司CN2200)润湿性好，耐候性好，可调节体系的粘度，提供优异的涂覆性能，利于油墨的加工性提高；哑光聚氨酯丙烯酸酯(广州榕泰化学科技有限公司EH-5800)不含消光粉，其交联密度低、拉伸性好，与聚氨酯丙烯酸酯树脂、环氧丙烯酸酯树脂、聚酯丙烯酸酯树脂相结合使用，可使固化后的漆层交联密度适中，脆性低、柔韧性佳，保证产品的耐酒精、耐划性能。

上述技术方案中，所述有机溶剂为醋酸乙酯、无水乙醇、丙酮、甲苯中的一种或者几种。有机溶剂可以调节体系粘度，使得各组分分散均匀，增加各组分之间的界面作用，提高体系的协同性，从而得到综合性能优良的UV型凹版哑光油墨。

上述技术方案中，所述活性单体为己二醇二丙烯酸酯、二缩三丙二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、苯二甲酸二甘醇二丙烯烯酸酯中的一种或两种的混合物。活性单体可以调节树脂的粘度，同时与树脂体系发生相容反应，加强树脂的物性，如柔韧性、拉伸性，还可以提高自由基转化率，加快固化反应速度，从而提高施工效率。

上述技术方案中，所述消光粉为二氧化硅OK-520。二氧化硅与有机组分相容性好，不会消弱漆膜的综合性能，其表面可对光线经行漫反射，从而起到消光作用。

优选的，按重量份计，所述芳纶纸用UV凹版油墨由以下组分组成：

本发明还公开了上述芳纶纸用UV凹版油墨的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：首先，将光引发剂、部分有机溶剂加入搅拌器，搅拌均匀；之后加入活性单体，再次搅拌；然后加入树脂，第三次搅拌搅拌；之后加入消光粉，第四次搅拌；然后加入剩余有机溶剂，最后搅拌得到芳纶纸用UV型凹版哑光油墨。

上述技术方案中，再次搅拌时间为10-15min；第三次再次搅拌时间为25-30min；第四次搅拌时间25-30min；最后搅拌时间为10-15min。

本发明中，先将光引发剂(比如IRGACURE 184、DAROCUR 1173、IRGACURE 127、LUCIRIN TPO)加入溶剂中，分散均匀，再加入单体进行分散，利于单体与光引发剂的接触，然后再加入树脂，搅拌的过程中，树脂对单体与光引发剂形成包覆浸润，增加了单体、光引发剂与树脂的相容性，光固化时，单体聚合均匀，与树脂的作用力均衡，避免微集聚效应带来的弊端；然后再加入消光粉，消光粉在分散均匀的同时，亦不会对单体与光引发剂产生不利，避免针孔等油墨层缺陷。

本发明无需采用油墨体系常用的分散剂、消泡剂以及流平剂，通过配方的合理设计以及制备过程的控制，使得体系各组分相容性好，固化后的产品外观优良、综合性能好，取得了意想不到的效果。

油墨在施工和成膜过程中会发生一些物理、化学变化，这些变化及油墨本身的性质，将显著影响油墨的施工和应用性能。油墨印刷后，会出现新的界面，如果油墨与底材之间的液/固界面的界面张力高于底材的临界表面张力，油墨就无法在底材上铺展，自然就会产生鱼眼、缩孔等缺陷；油 墨固化时溶剂的挥发会导致在漆膜表面与内部之间产生温度、密度和表面张力差，这些差异进而导致产生漆膜内部的湍流运动，形成所谓旋涡，旋涡会导致产生桔皮；在含不止一种组分的体系，如果各组分的运动性存在一定差异，旋涡还很可能导致浮色和发花，垂直面施工会导致丝纹；在交联固化体系中，不只存在一种树脂，就可能在固化过程产生不溶性的胶粒，导致表面张力梯度形成。当添加剂加入油墨体系后，会加剧油墨体系上述流动和固化缺陷，不仅影响外观，同时也有损防护功能，如形成缩孔造成油墨层厚度不够、形成针孔会导致油墨层的不连续性，这些都会降低油墨与基材的粘接，会大大降低整个体系的粘接性、耐酒精、耐划性。

本发明创造性的设计了新的耐酒精耐划UV油墨体系，树脂与添加剂，以及树脂之间相容性好，避免了油墨在流动与固化时产生外观、界面缺陷，有效提高了油墨/底材的粘接力；油墨体系稳定性好，不易变质，贮存后粘度变化小，对性能无影响；固化时反应性好，对于基材的涂布性能好，光洁度高；固化后的耐溶剂侵蚀，并具有好的耐候性，长时间不变色、不发黄；固化后的油墨层具有优异的耐酒精性(500gf≥50次)、耐划性(15-25gf无划痕)；无橘皮、针孔等不良现象。固化效果好，综合性能好，附着力佳、耐崩性、柔韧性好，解决了现有UV凹版油墨存在的固化程度低、耐酒精差、易划伤、脆性、粘接力弱的难题。

另外，现有技术为了改善油墨与基材的界面效应，尽量减少上述缺陷，会在印刷油墨前对基材预处理；本发明无需对基材预处理，直接将新设计的油墨上印刷基材，固化后的油墨层与基材粘接好，无界面缺陷，保证了产品外观美的同时，有效提高了基材的耐酒精、耐划性。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

1.本发明首次公开的芳纶纸用UV凹版油墨，设计独特，组成合理，制备方便，具有优异的耐酒精、耐划性能，并且与基材附着力好，在提高油墨耐酒精、耐划性能的同时，保证了油墨的粘接性、易加工性，还提高了油墨的固化程度；同时对环境污染小。

2.本发明公开的芳纶纸用UV凹版油墨无需采用油墨体系常用的分散剂、消泡剂以及流平剂，通过配方的合理设计以及制备过程的控制，使得体系各组分相容性好，同时各种添加剂的省略使得固化后的产品外观优良， 产品综合性能好，取得了意想不到的效果。

3.本发明提供的芳纶纸用UV凹版油墨各组分相容性好，有机物之间分散性佳，固化后各种高分子链段之间缠结均匀，交联点分布合理，体系韧性好，避免了某一组份不协同带来的漆膜整体性能下降的缺陷；同时在光引发剂等材料的作用下，紫外线能深入油墨深处，能最大程度的激发光引发剂的活性，保证树脂体的交联固化效果，从而得到了附着力、耐摩擦、耐酒精、耐划性等综合性能优异的芳纶纸用UV凹版油墨。

4.本发明提供的芳纶纸用UV凹版油墨使用和储存方便，而且在达到耐酒精耐划性能的前提下，只需一次印刷，用量少，对环境的污染更小，对人体的伤害更低；由于添加剂用量低，在树脂体系中浸润性好，有利于产品外观的提升；并且本发明的油墨能够进行100cm-120cm的宽幅印刷，耐酒精性能与耐划伤测试好，能有效解决现有UV哑光油墨的不足，更适于工业化生产。

附图说明

图1为实施例一产品固化后的外观图；

图2为实施例二产品固化后耐划伤测试前后对比照片图；

图3为现有油墨产品固化后耐划伤测试前后对比照片图；

图4为实施例三产品耐酒精测试前后对比照片图；

图5为现有油墨产品耐酒精测试前后对比照片图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

实施例一

按照表1的组成，根据以下步骤制备，制备五组芳纶纸用UV型凹版哑光油墨。

首先，在调墨器皿中加入光引发剂、有机溶剂，用搅拌器搅拌均匀，直至无颗粒，之后加入单体，搅拌10min，然后加入树脂(含聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、改性环氧丙烯酸酯、哑光聚氨酯丙烯酸酯等)，搅拌30min，之后加入消光粉搅拌30min，然后再加入有机溶剂，搅拌10min，最后出料、密封、包装、成品，为芳纶纸用UV型凹版哑光油墨。

表1 芳纶纸用UV型凹版哑光油墨具体配方

实施例二

将上述UV哑光油墨印刷于印有黑底的芳纶纸上，采用UV辐射固化成膜，UV能量为(250-350)mj/cm²，并按照表2的标准检测涂膜的各项性能，具体检测结果见表3。

图1为实施例一产品固化后的外观图，可以看出本发明产品固化后平整，光滑，无亮纹、亮点。

图2为实施例二产品固化后耐划伤测试前(左)后(右)对比照片图，图3为现有油墨产品固化后耐划伤测试前(左)后(右)对比照片；明显看出，本发明产品固化后耐划测试无划痕。

图4为实施例三产品耐酒精测试前(左)后(右)对比照片图，图5为现有油墨产品耐酒精测试前(左)后(右)对比照片图；明显看出，本发明产品固化后耐酒精测试不露底。

表2 芳纶纸上UV型凹版哑光油墨各项性能检测项目及检测方法

表3 芳纶纸上UV型凹版哑光油墨的各项性能

以上结果表面本发明的芳纶纸用UV凹版油墨组成合理，各组分协调性好，体系综合性能优异，并且粘度适用于丝网印刷，贮存性好。本发明的体系无需添加剂，避免了其对产品外观、遮光性的不利影响；并且仅经过一次印刷，在7-8微米的厚度下，就满足产品耐酒精、耐划要求，取得 了意想不到的技术效果。