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紫外光油墨市場印刷應(yīng)用中占有重要的比例，所以對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紫外光固化銀色墨的影響進(jìn)行具體對比實(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（以下簡稱UV銀墨）是指在紫外線照射下，利用不同波長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，以下簡稱UV樹脂A），UV聚酯丙烯酸樹脂B（酸值30mgKOH/g，自制，以下簡稱UV樹脂B），UV聚酯丙烯酸樹脂C（酸值15mgKOH/g，自制，以下簡稱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?；┒交趸，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：單體A（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)度的測定》）。細(xì)度合格后，使用TYP-Ⅱ型數(shù)顯式油墨黏性儀測試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UV銀墨的影響

不同酸值的UV樹脂制作UV銀墨對比配方見表3。

表3 不同酸值的UV樹脂制作UV銀墨對比配方w/%

根據(jù)表3制得的3個不同UV銀墨樣品，在溫度50℃下，放置一個星期后，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)重情況下還會造成銀墨的膠化現(xiàn)象。通過以上的對比試驗(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UV銀墨的影響

不同單體制作的UV銀墨對比配方見表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個單體里面屬于中間的位置。

表4 不同單體制作的UV銀墨對比配方w/%

UV銀墨體系中單體的黏度在整個油墨體系中的稀釋能力和溶解性是相當(dāng)重要的，相對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銀墨凡立水這個體系內(nèi)具有良好的定向排列，定向排列與整個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UV銀墨的影響

不同鋁銀漿對UV銀墨的影響對比配方見表5。

表5 不同鋁銀漿制作的UV銀墨對比配方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)性會更好，但是由于存在過多的邊緣漫反射，會導(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。

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10.13752/j.issn.1007-2217.2017.01.006

2017-02-21