紫外光固化銀色墨的開發(fā)

馬圣龍

（杭華油墨股份有限公司，浙江杭州310018）

紫外光固化銀色墨的開發(fā)

馬圣龍

（杭華油墨股份有限公司，浙江杭州310018）

紫外光固化銀色墨在整個(gè)紫外光油墨市場(chǎng)印刷應(yīng)用中占有重要的比例，所以對(duì)紫外光固化銀色墨進(jìn)行研發(fā)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。該文從UV光固化樹脂酸值大小、單體和鋁銀漿的選擇對(duì)紫外光固化銀色墨的影響進(jìn)行具體對(duì)比實(shí)驗(yàn)，最終優(yōu)化選擇出了配制紫外光固化銀色墨的最佳原材料參數(shù)。

紫外光固化銀色墨；酸值；單體；鋁銀漿

紫外光固化銀色墨（以下簡(jiǎn)稱UV銀墨）是指在紫外線照射下，利用不同波長(zhǎng)能量的紫外光使油墨在光引發(fā)劑的作用下，促使配方中的連接料和單體聚合成高分子聚合物，使油墨成膜和干燥的油墨。UV銀墨屬于一種印刷后具有特殊顯色效果的UV油墨，廣泛應(yīng)用于高檔印刷品、紙張包裝產(chǎn)品，以及煙包、酒包、商品標(biāo)簽等社會(huì)產(chǎn)品中，它能使印刷品看上去鮮艷、精致、高貴，起到美化商品的作用。

UV銀墨主要是由UV銀墨凡立水和鋁銀漿這2部分組成，而UV銀墨凡立水是一類由UV樹脂（UV樹脂分為聚氨酯、聚酯、環(huán)氧丙烯酸酯和氯化聚酯等，根據(jù)性能需要，單獨(dú)使用其中1種或互相復(fù)配使用）、光引發(fā)劑、填料以及阻聚劑等組成的混合物；鋁銀漿是一種特殊的金屬顏料，其主要成分為鋁銀片和石油溶劑，呈膏狀，經(jīng)過特殊加工工藝和表面處理，鋁片表面光潔平整，邊緣整齊，形狀規(guī)則，粒徑分布集中，具有優(yōu)異的光反射能力和金屬光澤。UV銀墨的研發(fā)主要涉及原材料的選擇和各原材料之間的匹配，本文主要從UV樹脂酸值大小、單體和鋁銀漿的選擇對(duì)UV銀墨的影響進(jìn)行探討。

1 試驗(yàn)部分

1.1 試驗(yàn)原材料

UV光固化樹脂：UV聚酯丙烯酸樹脂A（酸值50 mgKOH/g，自制，以下簡(jiǎn)稱UV樹脂A），UV聚酯丙烯酸樹脂B（酸值30mgKOH/g，自制，以下簡(jiǎn)稱UV樹脂B），UV聚酯丙烯酸樹脂C（酸值15mgKOH/g，自制，以下簡(jiǎn)稱UV樹脂C）。

光引發(fā)劑：Irg369[2-芐基-2-二甲基氨基-1-（4-嗎啉苯基）丁酮]，汽巴公司產(chǎn)品；TPO[（2,4,6-三甲基苯甲酰基）二苯基氧化膦]，汽巴公司產(chǎn)品；IHT-PI 1173（2-羥基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮），北京英力公司產(chǎn)品；Irg184（1-羥基環(huán)己基苯基甲酮），北京英力公司產(chǎn)品；907[2-甲基-1-（4-甲硫基苯基）-2-嗎琳基-1-丙酮]，北京英力公司產(chǎn)品。

單體：?jiǎn)误wA（三官能單體），單體B（四官能單體），單體C（丙氧基改性的三官能單體，以下簡(jiǎn)稱PO改性的三官能單體）。

鋁銀漿：鋁銀漿A（粒徑為15μm，浮型），鋁銀漿B（粒徑為10μm，浮型），鋁銀漿C（粒徑為8μm，浮型）。

1.2 試驗(yàn)工具和設(shè)備

IKA攪拌器，瑞士布勒三輥機(jī)，TYP-Ⅱ型數(shù)顯式油墨黏性儀，RI-展色儀（日本），500mL金屬罐，1000 mL金屬罐。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 制備UV銀墨凡立水樣品

按照表1的配方比例，在500mL金屬罐中把各組分混合均勻，于溫度70℃的情況下烘烤10min，然后攪拌預(yù)分散。預(yù)分散結(jié)束后得到的混合物在三輥機(jī)上進(jìn)行研磨分散（方法參照GB/T6753.1—2007《關(guān)于印刷油墨研磨細(xì)度的測(cè)定》）。細(xì)度合格后，使用TYP-Ⅱ型數(shù)顯式油墨黏性儀測(cè)試UV銀墨凡立水黏性，以4.5～5.5范圍為合格，這樣最終得到了UV銀墨凡立水樣品。

表1 UV銀墨凡立水基本組成w/%

1.3.2 制備UV銀墨

按照表2的配方組成比例，在1000mL金屬罐中，全部投入配方比例中的鋁銀漿，然后投入相同比例按照1.3.1制得的UV銀墨凡立水（與鋁銀漿在配方中總的所占比例相同）1∶1在IKA攪拌器的作用下進(jìn)行預(yù)分散。這個(gè)過程中先低速攪拌一段時(shí)間后，再高速攪拌一段時(shí)間；攪拌過程中注意觀察金屬罐內(nèi)壁邊緣的油墨，隨時(shí)將銀粉漿摻進(jìn)內(nèi)部，以保證油墨攪拌均一；攪拌停止后，觀察銀粉漿的分散狀況，如果有尚未分散的銀粉漿顆粒，繼續(xù)高速攪拌一段時(shí)間，使銀粉漿充分分散，以觀察不到明顯銀粉漿顆粒為止；最后加入配方中剩余比例的UV銀墨凡立水，低速攪拌一定時(shí)間后，目測(cè)無顆粒感即制得了UV銀墨成品。

表2 UV銀墨基本組成w/%

2 結(jié)果與討論

2.1 UV樹脂酸值大小對(duì)UV銀墨的影響

不同酸值的UV樹脂制作UV銀墨對(duì)比配方見表3。

表3 不同酸值的UV樹脂制作UV銀墨對(duì)比配方w/%

根據(jù)表3制得的3個(gè)不同UV銀墨樣品，在溫度50℃下，放置一個(gè)星期后，觀察UV銀墨的表觀和穩(wěn)定性情況。結(jié)果顯示：分別由UV樹脂A和UV樹脂B制得的UV銀墨，放置后銀墨外觀均明顯發(fā)黑，特別是UV樹脂A制得的樣品，樣品部分已經(jīng)發(fā)生了油墨膠化變硬的現(xiàn)象；而由UV樹脂C制得的UV銀墨表觀一切正常，也沒有發(fā)生銀墨膠化現(xiàn)象。

鋁銀漿含有大量的Al元素，該元素是兩性的活潑元素，極易溶于強(qiáng)堿，也能溶于稀酸[1]。與酸發(fā)生反應(yīng)的反應(yīng)式為：2Al+6H+=2Al3++3H2↑；與堿發(fā)生反應(yīng)的反應(yīng)式為：2Al+2H2O+2OH-=2AlO2-+3H2↑。所以當(dāng)銀墨體系中酸值較高的時(shí)候，容易發(fā)生鋁銀漿中鋁元素與H+反應(yīng)，進(jìn)而使銀墨表面發(fā)暗，嚴(yán)重情況下還會(huì)造成銀墨的膠化現(xiàn)象。通過以上的對(duì)比試驗(yàn)，UV銀墨中選用的UV光固化樹脂酸值以不大于15 mgKOH/g為合適。

2.2 不同單體對(duì)UV銀墨的影響

不同單體制作的UV銀墨對(duì)比配方見表4。

由3種不同單體制得的UV銀墨樣品，采用大墨量0.2CC／2SPR（RI-展色儀），滿版展色得到印品。觀察3個(gè)不同銀墨樣品表觀和展色后的印品效果，發(fā)現(xiàn)由UV銀墨配方6制得的銀墨表觀和展色后的金屬感最強(qiáng)，而由UV銀墨配方5制得的銀墨表觀和展色后的金屬效果很暗，由UV銀墨配方4制得的銀墨展色后的金屬效果一般。表4中制取UV銀墨的3個(gè)配方中使用的單體具有的官能團(tuán)是不同的，而油墨體系黏度的差異主要是由單體分子結(jié)構(gòu)的不同造成的，影響分子黏度的結(jié)構(gòu)因素主要表現(xiàn)在分子間作用力和鏈段纏繞上[2]，單體B的結(jié)構(gòu)最復(fù)雜，分子間距離短，分子間作用力最強(qiáng)，黏度最高；而丙氧基團(tuán)這種非極性碳鏈的加入延長(zhǎng)了分子之間的距離，使得分子間內(nèi)部相互作用減弱，使單體C的黏度在三者黏度中是最小的，單體A的黏度在3個(gè)單體里面屬于中間的位置。

表4 不同單體制作的UV銀墨對(duì)比配方w/%

UV銀墨體系中單體的黏度在整個(gè)油墨體系中的稀釋能力和溶解性是相當(dāng)重要的，相對(duì)低的黏度具有更好的稀釋能力和良好的溶解性，單體C顯然在這3個(gè)單體里面是稀釋能力和溶解性最好的。而銀墨能夠表現(xiàn)出良好的金屬感，需要鋁銀漿在UV銀墨凡立水這個(gè)體系內(nèi)具有良好的定向排列，定向排列與整個(gè)油墨的相容性具有密切的聯(lián)系，所以選用單體C的銀墨配方，單體的溶解性好，整個(gè)UV銀墨凡立水體系與鋁銀漿的相容性最佳，促使鋁銀漿在油墨表層具有良好的定向排列。

2.3 不同鋁銀漿對(duì)UV銀墨的影響

不同鋁銀漿對(duì)UV銀墨的影響對(duì)比配方見表5。

表5 不同鋁銀漿制作的UV銀墨對(duì)比配方w/%

通過不同粒徑的鋁銀漿制得的UV銀墨不同表觀效果和通過RI-展色儀展色后印品呈現(xiàn)的效果見表6。

由表6可知，鋁銀漿顏料的粒徑越大，形狀越圓，反射光線的比例越高，制得的UV銀墨金屬感越強(qiáng)，但是其遮蓋力和網(wǎng)點(diǎn)再現(xiàn)性會(huì)變差；而當(dāng)鋁銀漿粒徑越小，制得的UV銀墨遮蓋力和網(wǎng)點(diǎn)再現(xiàn)性會(huì)更好，但是由于存在過多的邊緣漫反射，會(huì)導(dǎo)致UV銀墨的金屬光澤下降。結(jié)合UV銀墨主要應(yīng)用于凸版和膠印的場(chǎng)合，出于油墨傳遞和印刷綜合效果的考慮，鋁銀漿的粒徑控制在10μm為合適。

表6 不同粒徑的鋁銀漿制得的UV銀墨效果對(duì)比

3 結(jié)論

綜上所述，要制得一款高品質(zhì)的UV銀墨，需要對(duì)UV光固化樹脂的酸值大小、單體種類以及鋁銀漿的性能參數(shù)進(jìn)行嚴(yán)格篩選。通過本文的試驗(yàn)，UV光固化樹脂酸值為15mgKOH/g，單體選用PO改性的三官能單體C，鋁銀漿的粒徑選擇為10μm，制得的UV銀墨各方面性能比較均衡，符合當(dāng)前印刷領(lǐng)域?qū)︺y墨的使用要求。

[1]李娜麗.鋁粉的表面改性和著色及在油墨中應(yīng)用的研究[D].西安：西安理工大學(xué)，2013：32.

[2]趙雪輝，李媛媛，魏先福，等.丙烯酸酯單體結(jié)構(gòu)對(duì)UV油墨的流變性和分散性的影響[J].信息記錄材料，2006，7（3）：44-47.

10.13752/j.issn.1007-2217.2017.01.006

2017-02-21