紫外光固化银色墨的开发

2017-04-21马圣龙

杭州化工 2017年1期

关键词：酸值紫外光油墨

马圣龙

（杭华油墨股份有限公司，浙江杭州310018）

紫外光固化银色墨的开发

马圣龙

（杭华油墨股份有限公司，浙江杭州310018）

紫外光固化银色墨在整个紫外光油墨市场印刷应用中占有重要的比例，所以对紫外光固化银色墨进行研发具有重要的现实意义。该文从UV光固化树脂酸值大小、单体和铝银浆的选择对紫外光固化银色墨的影响进行具体对比实验，最终优化选择出了配制紫外光固化银色墨的最佳原材料参数。

紫外光固化银色墨；酸值；单体；铝银浆

紫外光固化银色墨（以下简称UV银墨）是指在紫外线照射下，利用不同波长能量的紫外光使油墨在光引发剂的作用下，促使配方中的连接料和单体聚合成高分子聚合物，使油墨成膜和干燥的油墨。UV银墨属于一种印刷后具有特殊显色效果的UV油墨，广泛应用于高档印刷品、纸张包装产品，以及烟包、酒包、商品标签等社会产品中，它能使印刷品看上去鲜艳、精致、高贵，起到美化商品的作用。

UV银墨主要是由UV银墨凡立水和铝银浆这2部分组成，而UV银墨凡立水是一类由UV树脂（UV树脂分为聚氨酯、聚酯、环氧丙烯酸酯和氯化聚酯等，根据性能需要，单独使用其中1种或互相复配使用）、光引发剂、填料以及阻聚剂等组成的混合物；铝银浆是一种特殊的金属颜料，其主要成分为铝银片和石油溶剂，呈膏状，经过特殊加工工艺和表面处理，铝片表面光洁平整，边缘整齐，形状规则，粒径分布集中，具有优异的光反射能力和金属光泽。UV银墨的研发主要涉及原材料的选择和各原材料之间的匹配，本文主要从UV树脂酸值大小、单体和铝银浆的选择对UV银墨的影响进行探讨。

1 试验部分

1.1 试验原材料

UV光固化树脂：UV聚酯丙烯酸树脂A（酸值50 mgKOH/g，自制，以下简称UV树脂A），UV聚酯丙烯酸树脂B（酸值30mgKOH/g，自制，以下简称UV树脂B），UV聚酯丙烯酸树脂C（酸值15mgKOH/g，自制，以下简称UV树脂C）。

光引发剂：Irg369[2-苄基-2-二甲基氨基-1-（4-吗啉苯基）丁酮]，汽巴公司产品；TPO[（2,4,6-三甲基苯甲酰基）二苯基氧化膦]，汽巴公司产品；IHT-PI 1173（2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮），北京英力公司产品；Irg184（1-羟基环己基苯基甲酮），北京英力公司产品；907[2-甲基-1-（4-甲硫基苯基）-2-吗琳基-1-丙酮]，北京英力公司产品。

单体：单体A（三官能单体），单体B（四官能单体），单体C（丙氧基改性的三官能单体，以下简称PO改性的三官能单体）。

铝银浆：铝银浆A（粒径为15μm，浮型），铝银浆B（粒径为10μm，浮型），铝银浆C（粒径为8μm，浮型）。

1.2 试验工具和设备

IKA搅拌器，瑞士布勒三辊机，TYP-Ⅱ型数显式油墨黏性仪，RI-展色仪（日本），500mL金属罐，1000 mL金属罐。

1.3 试验方法

1.3.1 制备UV银墨凡立水样品

按照表1的配方比例，在500mL金属罐中把各组分混合均匀，于温度70℃的情况下烘烤10min，然后搅拌预分散。预分散结束后得到的混合物在三辊机上进行研磨分散（方法参照GB/T6753.1—2007《关于印刷油墨研磨细度的测定》）。细度合格后，使用TYP-Ⅱ型数显式油墨黏性仪测试UV银墨凡立水黏性，以4.5～5.5范围为合格，这样最终得到了UV银墨凡立水样品。

表1 UV银墨凡立水基本组成w/%

1.3.2 制备UV银墨

按照表2的配方组成比例，在1000mL金属罐中，全部投入配方比例中的铝银浆，然后投入相同比例按照1.3.1制得的UV银墨凡立水（与铝银浆在配方中总的所占比例相同）1∶1在IKA搅拌器的作用下进行预分散。这个过程中先低速搅拌一段时间后，再高速搅拌一段时间；搅拌过程中注意观察金属罐内壁边缘的油墨，随时将银粉浆掺进内部，以保证油墨搅拌均一；搅拌停止后，观察银粉浆的分散状况，如果有尚未分散的银粉浆颗粒，继续高速搅拌一段时间，使银粉浆充分分散，以观察不到明显银粉浆颗粒为止；最后加入配方中剩余比例的UV银墨凡立水，低速搅拌一定时间后，目测无颗粒感即制得了UV银墨成品。

表2 UV银墨基本组成w/%

2 结果与讨论

2.1 UV树脂酸值大小对UV银墨的影响

不同酸值的UV树脂制作UV银墨对比配方见表3。

表3 不同酸值的UV树脂制作UV银墨对比配方w/%

根据表3制得的3个不同UV银墨样品，在温度50℃下，放置一个星期后，观察UV银墨的表观和稳定性情况。结果显示：分别由UV树脂A和UV树脂B制得的UV银墨，放置后银墨外观均明显发黑，特别是UV树脂A制得的样品，样品部分已经发生了油墨胶化变硬的现象；而由UV树脂C制得的UV银墨表观一切正常，也没有发生银墨胶化现象。

铝银浆含有大量的Al元素，该元素是两性的活泼元素，极易溶于强碱，也能溶于稀酸[1]。与酸发生反应的反应式为：2Al+6H+=2Al3++3H2↑；与碱发生反应的反应式为：2Al+2H2O+2OH-=2AlO2-+3H2↑。所以当银墨体系中酸值较高的时候，容易发生铝银浆中铝元素与H+反应，进而使银墨表面发暗，严重情况下还会造成银墨的胶化现象。通过以上的对比试验，UV银墨中选用的UV光固化树脂酸值以不大于15 mgKOH/g为合适。

2.2 不同单体对UV银墨的影响

不同单体制作的UV银墨对比配方见表4。

由3种不同单体制得的UV银墨样品，采用大墨量0.2CC／2SPR（RI-展色仪），满版展色得到印品。观察3个不同银墨样品表观和展色后的印品效果，发现由UV银墨配方6制得的银墨表观和展色后的金属感最强，而由UV银墨配方5制得的银墨表观和展色后的金属效果很暗，由UV银墨配方4制得的银墨展色后的金属效果一般。表4中制取UV银墨的3个配方中使用的单体具有的官能团是不同的，而油墨体系黏度的差异主要是由单体分子结构的不同造成的，影响分子黏度的结构因素主要表现在分子间作用力和链段缠绕上[2]，单体B的结构最复杂，分子间距离短，分子间作用力最强，黏度最高；而丙氧基团这种非极性碳链的加入延长了分子之间的距离，使得分子间内部相互作用减弱，使单体C的黏度在三者黏度中是最小的，单体A的黏度在3个单体里面属于中间的位置。

表4 不同单体制作的UV银墨对比配方w/%

UV银墨体系中单体的黏度在整个油墨体系中的稀释能力和溶解性是相当重要的，相对低的黏度具有更好的稀释能力和良好的溶解性，单体C显然在这3个单体里面是稀释能力和溶解性最好的。而银墨能够表现出良好的金属感，需要铝银浆在UV银墨凡立水这个体系内具有良好的定向排列，定向排列与整个油墨的相容性具有密切的联系，所以选用单体C的银墨配方，单体的溶解性好，整个UV银墨凡立水体系与铝银浆的相容性最佳，促使铝银浆在油墨表层具有良好的定向排列。

2.3 不同铝银浆对UV银墨的影响

不同铝银浆对UV银墨的影响对比配方见表5。

表5 不同铝银浆制作的UV银墨对比配方w/%

通过不同粒径的铝银浆制得的UV银墨不同表观效果和通过RI-展色仪展色后印品呈现的效果见表6。

由表6可知，铝银浆颜料的粒径越大，形状越圆，反射光线的比例越高，制得的UV银墨金属感越强，但是其遮盖力和网点再现性会变差；而当铝银浆粒径越小，制得的UV银墨遮盖力和网点再现性会更好，但是由于存在过多的边缘漫反射，会导致UV银墨的金属光泽下降。结合UV银墨主要应用于凸版和胶印的场合，出于油墨传递和印刷综合效果的考虑，铝银浆的粒径控制在10μm为合适。