一种UV-LED固化的印铁油墨及其制备方法与流程

本发明油墨领域，特别涉及一种uv-led固化的印铁油墨及其制备的印铁油墨。此外，本发明还涉及一种包括上述uv-led固化的印铁油墨的制备方法。

背景技术：

1、金属包装材料作为包装领域的一种重要包装材料，与其他包装材料相比有很多的优点，如可实现循环利用、对内容物的保护性好等，具有较大的发展空间。如今“绿色包装”成为印刷行业内的热点，也成为印刷行业工艺技术的发展趋势之一。然而金属包装印刷行业生产过程中耗能大，废气排放量大等问题，已经成为制约金属包装企业发展壮大的重要因素，同时也为金属包装的绿色环保设置了障碍。

2、近年来，uv-led印铁工艺以其明显的节能环保优势在金属包装印刷行业日渐盛行，再加上其巨大的成本优势，已成为一种创新的的节能环保方式，日益受到金属包装企业的追棒。中国uv固化印铁油墨市场量约2700吨，其中约一半会转为led固化，约为1300吨。如用于印铁三片罐的胶印油墨，目前成熟的是uv汞灯固化系统，但市场现处于uv汞灯向led灯转型的阶段，led灯固化配方尚不成熟。

3、为了既能兼顾现阶段uv固化还能兼顾led新兴市场的需求，需要研发一种新型uv-led印铁油墨材料，使其不仅符合国家环保部门的环保要求，又能促进产业的升级。uv-led印铁油墨在金属包装上的应用具有快速固化、节能、环保等诸多优点，另外，uv-led印铁油墨在金属包装领域将能够大范围地替代传统的金属包装材料，从生产上大大提高效率，释放市场活力，具有很好的应用前景。而现阶段已经有在金属包装上有一定附着的印铁油墨树脂，但对于一些具有焊缝处(类似卷钢，未任何处理)的金属包装，在该焊缝处仍需要印铁油墨树脂具备附着佳，墨性好的特点。但由于uv-led系统维护的成本高，而且，uv-led操作使用时，特定波长可确保固化印刷油墨，但粘合剂和涂料等其他材料可能无法在此光谱范围内固化。因此容易因为印刷速度过快，导致油墨固化不彻底。尤其是针对某些uv涂料或者焊缝处，uv-led固化会出现表面粘手的情况。另外，对uv-led光源发出的紫外光发生反应的光引发剂较少，因此需要反应性能优异的光引发剂。这样，新开发的uv-led印铁油墨在金属包装领域才能够大范围地替代传统的金属包装材料，满足各式各样的的需求，才能具有很好的应用前景。

4、本发明提供的一种uv-led固化的印铁油墨与现有技术cn115124883a相比，本发明所使用的组分是热塑性树脂、低聚物、光引发剂以及其他添加剂，热塑性树脂由低聚物的单体溶解，溶剂含量少，而且采用uv-led灯固化。而cn115124883a是为了提高碳带印迹的耐溶剂性能(耐乙醇、耐汽油等)、耐摩擦等性能，由树脂连结料1020％、颜料10-25％、分散剂0.1-1％、uv树脂5-10％、uv固化剂0.3-0.5％和溶剂50-70％，溶剂占比很大，不利于环保要求。cn112194928b应用在电子产品关匡的遮光材料中，主要是为了提高黑色油墨的固化速度，通过丝网印刷在基材上形成涂层，固化方式是uv-led固化。cn115948077a主要应用在胶印光变油墨中，是为了提高胶印时的转移率、印刷稳定性。

技术实现思路

1、本案发明人经研究发现一种uv-led固化的印铁油墨，可有效解决印铁油墨在基材表面的焊缝处附着性、墨性不佳等的问题。

2、一种uv-led固化的印铁油墨组合物，基于所述印铁油墨组合物的总重量计，包括以下组分：

3、(a)松香改性树脂：10-40％；

4、(b)聚酯丙烯酸树脂：11-50％；

5、(c)纯丙烯酸酯：5-20％；

6、(d)丙烯酸单体：11-25％；

7、(e)颜料：15-24％及

8、(f)光引发剂：2-10％。

9、根据本技术的一些实施例，所述uv-led固化的印铁油墨组合物，基于所述印铁油墨组合物的总重量计，包括以下组分：

10、(a)松香改性树脂：11-36％；

11、(b)聚酯丙烯酸树脂：12-40％；

12、(c)纯丙烯酸酯：9-15％；

13、(d)丙烯酸单体：12-16％；

14、(e)颜料：16-22％及

15、(f)光引发剂：4-8％。

16、松香在印刷油墨中主要用作载色体，来增强油墨对载体的附着力。而且油墨中若不用松香，印制成的墨迹就会色调呆滞，模糊不清。松香树脂提高了耐酒精性和油墨润湿性。在上述印铁油墨组合物中，松香改性树脂润湿性佳，而且易成膜，有光泽，因而在上述印铁油墨组合物中添加松香改性树脂，可以使油墨色泽光亮，干燥快，成膜光滑不易脱落，因此其能够获得较好的附着性能，润湿性和流动性佳。

17、聚酯丙烯酸树脂中的聚酯是饱和聚酯，它主要是利用偏苯三甲酸酐或均苯四甲酸酐与二元醇反应，制得带有羧基的端羟基聚酯，再与丙烯酸反应，得到带羧基的聚酯丙烯酸树脂，经氨或有机胺中和成羧酸铵盐，获得的水性聚酯丙烯酸低聚物价格低廉、容易制备、成膜丰满、光泽度好。

18、纯丙烯酸酯选用的是高tg、低羟基含量、高粘度的纯丙烯酸酯，其具有良好的硬度、可打磨性、干燥性和耐候性，使制得的印铁油墨组合物具有优异的力学性能，耐磨、耐刮擦，抗划伤性能佳；且由于纯丙烯酸酯的羟基含量低，与松香改性树脂和聚酯丙烯酸树脂的兼容性好，使制得的油墨体系稳定。本发明所使用的纯丙烯酸树脂选自长兴化工，牌号为6584n-1的純丙丙烯酸酯。

19、丙烯酸单体作为活性稀释剂，带有烯基和羧基的官能团，不仅能降低体系粘度还能参与固化反应，保证了固化产物的性能，在印铁油墨组合物中发挥了较为重要的作用。

20、在上述印铁油墨组合物中，组份(a)的松香改性树脂是松香改性聚酯树脂；组分(a)的松香改性聚酯树脂包括丙烯酸改性纯松香树脂、丙烯酸改性马来松香树脂、丙烯酸改性氢化松香树脂和丙烯酸改性岐化松香树脂中的一种或几种。其中，优选的松香改性聚酯树脂选自丙烯酸改性纯松香树脂(牌号：63571，长兴化工)和丙烯酸改性岐化松香树脂(牌号：63575，长兴化工)中的一种或两种。这样，既可以实现uv-led固化，又能够起到润湿分散的作用，还能够很好的分散uv-led固化的黑色油墨中的颜料及其他粉料，同时不需要加入常规的非uv-led固化的分散剂，从而影响整体体系的交联密度。

21、在上述印铁油墨组合物中，其中组分(b)聚酯丙烯酸树脂包括改性聚酯丙烯酸酯低聚物和氯化聚酯樹脂中的一种或两种；组分(b)选自改性聚酯丙烯酸酯低聚物(牌号：6349，长兴化工)、改性氯化聚酯丙烯酸酯低聚物(牌号：63194，长兴化工)、三官能改性聚酯丙烯酸酯低聚物(牌号：63596，长兴化工)和氯化聚酯樹脂(牌号：6314c-60，长兴化工)中的一种或多种的组合，但不限于此。具有一定比例的(a)松香改性聚酯树脂和(b)聚酯丙烯酸树脂的uv-led印铁油墨组合物在素鐵和白可丁上有好的附著，但是白可丁焊縫處附著不好，需要考虑添加附著力樹脂，如(c)纯丙烯酸树脂，添加了一定比例的純丙烯酸樹脂(牌号：6584n-1，长兴化工)后，可以使获得的uv-led固化的印铁油墨不止在金属包装的表面具有较好的附着，且不会黄变，在金属包装表面的焊缝处仍然能够具有較好的附著力。

22、在上述印铁油墨组合物中，(a)松香改性树脂:(b)聚酯丙烯酸树脂＝1:3。这样比例下的印铁油墨组合物制备的印铁油墨具有较好的流动性和乳化率。

23、在上述印铁油墨组合物中，其中组份(d)的丙烯酸单体包括二缩三丙二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、三(2-羥乙基)異氰脲酸三丙烯酸酯和丙氧基化甘油三丙烯酸酯中的一种或几种。

24、组份(d)的丙烯酸单体，所述组份(d)的丙烯酸单体使用丙氧基化甘油三丙烯酸酯(牌号：em2387，长兴化工)作为三官能uv单体，比tpgda、dpgda、hdda等单体固化速度快。颜料润湿分散性能优异可用于研磨色粉，有效提高颜料的展色性，使颜料更易分散。

25、根据本技术的一些实施例，所述组份(d)的丙烯酸单体使用三(2-羟乙基)异氰脲酸三丙烯酸酯(牌号：em2308，长兴化工)可以改善耐酒精性能，维持附着力。

26、在上述印铁油墨组合物中，其中组分(f)光引发剂包括二苯基-(2,4,6-三甲基苯甲酰)氧磷\2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-吗啉基-1-丙酮、2,4-二乙基硫杂蒽酮和2-异丙基硫杂蒽酮中的一种或多种的组合，但不限于此。该uv-led油墨的光引发剂不仅需要对uv-led光源发出的窄波段紫外光能具有很强的吸收力，而且必须实现墨层表面和内部的同时固化。因而在选择uv-led油墨的光引发剂时，需要在光源的特定波长下有最佳的吸收特性，特别是对于透明类光油而言，必须在有限种类的光引发剂范围内，找到能使光油黄变性和固化性能达到平衡的光引发剂。

27、在上述印铁油墨组合物中，其中组分(f)光引发剂的重量占比为6％，包括重量比为4:2的2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-吗啉基-1-丙酮和2,4-二乙基硫杂蒽酮。光引发剂通过吸收uv-led光源发射出来的uv-led光，分解产生自由基，引发光固化反应。使用上述搭配的光引发剂组合，能够有效的利用uv-led光源，配合其他组分，可以很好的实现uv-led光源穿透油墨，实现其表面和底部一起固化，提高uv-led固化的效果，提高印铁油墨的各项性能。

28、在上述印铁油墨组合物中，还包括(g)辅料，辅料包括分散剂、流平剂、填料中的一种或者几种。使用分散剂可以研磨更高颜料浓度，使粒子破碎更加迅速，同时防止研磨过程中的粘度升高。最终，分散剂使更细小的粒子碰撞稳定性增加，不絮凝，从而充分发挥其内在的着色强度。流平剂包括有机硅流平剂或丙烯酸酯流平剂。流平剂使uv-led光源固化的黑色印铁油墨印刷后、固化前能迅速流平，得到平整的湿膜表面。填料在涂料中起骨架的作用，用于增加涂抹的厚度，降低涂料的成本，赋予涂料某些特殊性能，如耐腐蚀、耐久性、增容不强等作用，主要品种有碳酸钙、云母、二氧化硅、高岭土等。在本发明中，使用滑石粉作为填料，可以提高填料与印铁油墨的相容易性。由此填料制成的印铁油墨，具有较好的抗乳化性和抗飞墨性。

29、本发明通过选用合适配比的各组分，制备出一种固化速度快且在金属包装上焊缝处具有较好的附着(3b)，相比于市场上的白墨(附着0～1b)有较大的优势，同时还有良好的流动性。不仅如此，相比市售印铁油墨，本发明使用的印铁油墨还具有更高的干燥速度，故能在具有焊缝的金属包装上使用。

30、一种uv-led固化的印铁油墨的制备方法，根据上述任一组合物进行制备，包括以下步骤：

31、步骤1，按各组分的重量占比称取各物质；

32、步骤2，按顺序将松香改性树脂，聚酯丙烯酸树脂、纯丙烯酸酯、丙烯酸单体、颜料投入到分散缸中，用搅拌机搅拌至均匀，放置至温度降低至室温；

33、步骤3，在分散缸中加入光引发剂后进行搅拌，用搅拌机搅拌使各物料充分地混合均匀；

34、步骤4，步骤3所得物料用三辊机研磨至细度为2.5～10μm；

35、步骤5，收墨，得到uv-led固化的印铁油墨。

36、上述制备方法中，步骤2中搅拌机搅拌的时间为15～25min；步骤3中搅拌机搅拌的时间为10～20min；辅料指的是助剂，也可根据需要加入分散剂、流平剂、填料中的一种或者几种。

37、一种uv-led固化的印铁油墨，其由上述任一的制备方法制备得到。

38、通过上述制备方法制备本发明uv-led固化的印铁油墨，藉由特定比例的配方，改善基材与印铁油墨之间的附着性能，其干燥速度快，耐酒精、耐研磨而且具有一定的湿润性能。因此，可提高uv-led固化的印铁油墨在白可丁上焊缝处的附着力并其改善外观，有效解决先前技术的问题。