UV油墨及其配方设计

Cure speed of a White Coating containing 40% TiO2 using the Fusion “V” bulb
Blend DEAP:TPO 75:25 DEAP:TPO 50:50 DEAP:TPO 25:75 DEAP:TEPO 75:25 DEAP:TEPO 50:50 DEAP:TEPO 25:75
Good pigment wetting. Good emulsion stability. Gloss enhancement.
Provides improved adhesion, low water pickup, and anti-misting characteristics
CN2100和CN2101对与分散紫罗兰颜料 来说相对于其他齐聚物来说更有效率
（PE, PP, PVC) 玻璃 纤维
光固化油墨与光固化涂料配方的对比
UV印刷油墨配方实例：
UV胶印油墨
预聚体 环氧丙烯酸树脂 聚酯丙烯酸树脂
稀释单体 三羟甲基丙烷三丙烯酸酯 三丙二醇二丙烯酸酯
引发剂 二苯甲酮 二苯乙二酮
颜料 甲基二乙醇胺 品红
20.0 10.0 10.0 31.0
5.0 3.0 2.0 16.0
收缩
低 …… …… …… …… 高
Sartomer 公司用于UV胶印油墨的齐 聚体产品
产品 CN293
产品级别 聚酯丙烯酸酯
CN294
聚酯丙烯酸酯
CN373 CN2200
Amine synergist 聚酯丙烯酸酯
CN2203
聚酯丙烯酸酯
CN2204
环氧丙烯酸酯
CN2901
聚氨酯丙烯酸酯
推荐应用 柔版油墨, 胶印墨 耐磨涂料 柔版, 胶印, 丝网墨 柔版, 胶印, 丝网墨; 涂料 柔版, 胶印, 丝网墨
柔版, 胶印, 丝网墨
柔版, 胶印, 丝网墨
柔版, 胶印, 丝网墨
特征及功能
Excellent flow characteristics and pigment wetting. Provides low yield stress.
Excellent pigment wetting. Good color development and gloss.
Carbazole Violet 在不同环氧齐 聚物中的分布
经过高速搅拌后颜料(Phthalocyanine Blue)粒径分布
经过二次高速搅拌后颜料 (Phthalocyanine Blue)粒径分布
颜料的分散分为三个过程：
润湿, 分散, 稳定
微细颗粒在液相介质中的 分散过程
颗粒在液相中的浸润； 颗粒聚团在机械作用下的解体和分散； 将原生颗粒或较小的聚团稳定, 阻止在进 一步发生团聚。
Acrylate Blend CN120 Cn2200 CN2201 CN2800 CN2900 CN2100 CN2101 CN2901 CN2902
Mill Passes 5 4 5 5 4 2 2 4 5
Viscosity(CP) 201000 205000 288000 191000 316000 183000 176000 207000 204000
有机无机颜料性能比较
有机颜料: 色彩丰富, 鲜艳,色泽 好, 优于无机颜料 无机颜料: 耐光, 耐热, 耐溶剂,价 格低廉
彩色油墨固化的固化特性
紫外光在颜料中的传播示意图
颜料体系与无颜料体系光吸收 的比较
Absorption of Energy in UV Screen Ink
UVA(320-390) UVB(280-320)
三丙二醇双丙烯酸酯
丙氧化甘油三丙烯酸酯
二丙二醇双丙烯酸酯
固化速度
ITX CTX 2-PTX
4-PTX MPTX CPTX
ITX CTX 2-PTX
4-PTX MPTX CPTX
UV Absorption of 1-Chloro-4Propoxythloxanthone
能量转移或电子转移效应
固化速度与光敏剂浓度的关系
固化速度与光敏剂浓度的关系
Absorbance spectra of photoinitiators 1 and 2 and
isopropyl-thioxanthone in a non-pigmented screen ink film (10μm)
各种光源的发射光谱
各波段紫外在油墨中穿透能力的比较
BP, ITX 和蓝色颜料的吸收光谱
Blend
Cure Speed (ft/min)
DEAP:TPO 75:25
1500
DEAP:TPO 50:50
300
DEAP:TPO 25:75
350
DEAP:TEPO 75:25
110
DEAP:TEPO 50:50
170
DEAP:TEPO 25:75
330
Yellowness Index 0.72 0.85 0.84 0.83 0.81 0.95
35%
59%
94%
Available for cure
at substrate
65%
41%
6%
各种白色颜料的吸收光谱
含不同白色颜料的油墨配方的 光固化过程
光引发体系
光固油墨的固化速度主要 取决于光敏引发体系, 因 此选择好的光引发剂对光 固油墨体系十分重要
光引发剂的选择原则如下:
光引发剂的紫外-可见光谱吸收,光源的发射光谱和颜 料的最小吸收要相匹配, 也就是光源的最强发射光谱 波长, 刚好是光引发剂的最大吸收和颜料的最小吸收
Enhances cure speed.
Flexible. Excellent flow. Low color. Good water-ink balance. Good pigment wetting.
Improved adhesion. Low water pickup. Good emulsion and antimisting characteristics.
光引发剂的吸收与颜料的透过之间 的窗口效应
Transmittance spectrum of rutile titanium dioxide and absorbance spectra of photoinitiator
Absorbance spectra of 10μm thick screen ink films containing 7wt. % pigment (no photoinitiator sensitiser added)
颗粒分散的稳定性
¾ 在颗粒悬浮体系中, 颗粒分散的稳定性取 决于颗粒间相互作用的总作用能:
¾ 当颗粒间的排斥作用大于其相互吸引作用 时,则颗粒间处于稳定的分散状态; 反之则 颗粒间产生团聚
颜料粒子稳定的两种方式
部分齐聚物的物理性能
Oligome Tg Tensile Elongation r CN2200 -19.8 734 19.2 CN2201 93.3 5115 4.2 CN2800 -8 990 15.8 CN2900 16 1548 36.9 CN2100 60.2 1874 6.1 CN2101 62.8 2182 204 CN2901 24.0 1015 38.6 CN202 34.4 1860 21.6
新型双官能团引发剂 LFC 100
O
O CH3
C
S
CC
CH3
CH3
氧的阻聚
预聚体和活性稀释单体的作用
油墨的主要组成成分, “是油墨的心脏” 活性连接体: 颜料的连接料, 可光聚合成网状大分子 给油墨以理想的机械物理性能 包括: 强度, 硬度, 柔韧性, 光泽度, 耐溶剂, 耐老化,
Absorption of Energy in UV Screen Coating
UVA(320-390) UVB(280-320) UVC(250-260)
Top Surface of coating 2162
2161
254
Top of Substrate
1400
880
15
Absorbed in Ink
耐磨 调节活性官能团, 提高光固化速度 给颜料以湿润, 分散和稳定作用 给油墨印刷适性:粘度, 粘性, 屈服值, 流变性, 油墨
转移性能
预聚体
二、四官能度的丙烯酸酯
脂肪酸 酸酐
胺改性
乙氧（丙氧）改性
大豆油 环氧 双酚A环氧 酚醛环氧
二、三、四、六官能度的丙烯酸酯
低粘度
六丙烯酸脂
双丙烯酸酯
DEAP:TPO:ITX 25:37.5:37.5 500 1.9
DEAP:TEPO:ITX 50:25:25 350 1.6
DEAP:TEPO:ITX 25:37.5:37.5 500 1.7
V bulb speed YI >544 1.2 >544 1.6 >544 1.2 >544 1.4
部分光引发剂的结构图
稀释单体
通常使用的单体:
近来新发展的稀释单体:
甲基丙烯酸羟乙酯
乙氧基化辛戊二醇双丙烯酸酯
己二醇双丙烯酸酯
乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸
季戊四醇三丙烯酸酯
酯
季戊四醇四丙烯酸酯三丙二 二缩三羟甲基丙烷三丙烯酸酯
醇双丙烯酸酯
聚醚四丙烯酸酯
三羟甲基丙烷三丙烯酸酯 氨基甲酸酯单丙烯酸酯
辛戊二醇双丙烯酸酯
酚乙氧基丙烯酸酯
¾ 遮盖和赋予涂料和油墨以彩色 ¾ 增加强度 ¾ 增加附着力 ¾ 改变流变性能 ¾ 改善耐侯性 ¾ 功能作用 ¾ 降低光泽 ¾ 降低成本
光固油墨颜料
颜 料
无机颜料
有机颜料
金
金
金
金
属
属
属
属
颜
氧
硫
盐
料
化
化
颜
物
物
料
颜
颜
料
料
偶
酞
色
新
氮
颜
淀
型
颜
料
颜
盐
料
料
颜
料
部分颜料的结构式
Carbon Black Rutile and Anatase TiO2
Cure Speed (ft/min) 420 >544 >544 360 530 >544
Yellowness Index 0.77 0.87 0.94 0.83 0.79 0.96
胺的协同效应
PI Combination
D bulb
speed YI
DEAP:TPO:ITX 50:25:25
350 1.6
UV油墨 及其配方设计
UV固化油墨的优点
无污染，无溶剂释放 节省成本 生产效率高 瞬时干燥，无需喷粉 质量高，网点扩大小，光泽丰满清晰 可用于热敏承印物
光固油墨的分类
胶印油墨 柔印油墨 凹印油墨 凸印油墨 转移油墨 喷涂油墨 丝印油墨
光固油墨的承印物： 纸张 纸板 金属（Al, Fe, Cu）塑料
光源颜料引发剂匹配实例
Emission spectra of F600-V bulb and absorb/reflection spectra of TiO2
Emission spectra of VIP 397/418 bulb and absorb/reflection spectra of TiO2
Top Surface of Ink
6660
1995
Top of Substrate
138
157
Absorbed in Ink
98%
92%
Available for cure
at substrate
2%
8%
黑色丝印油墨，所用光源为：Fusion UV1 600 (240W/cm) D灯
清漆，所用光源为：Fusion UV1 600 (240W/cm) H灯
Cure speed 80 130 95 100 250 150 200 115
Yellow Index 9.59 11.88 9.67 7.37 12.18 8.79 10.45 8.73
Viscosity
52000 83000 53000 37000 45000 40000 45000 42500
固化速度与膜厚度的关系
固化速度与BDMB与ITX浓度 之间的关系
BDMB, TPO 和BDPP白色油墨体系 固化性能影响
引发剂侧基对引发效率的影响
不同引发剂组合的引发效率比较
Cure speed of a White Coating containing 40% TiO2 using the Fusion “D” bulb
型
聚醚聚酯
氯化
四丙烯酸酯
高粘度
二官能团丙烯酸酯
聚醚
四官能团丙烯酸酯
单体 预聚体官能团数对固化性能 的影响
固化性能 单 双 三 四 五 六
固化速度 慢 …… …… …… …… 快
柔韧性 柔韧 …… …… …… …… 脆
硬度
软 …… …… …… …… 硬
抗溶剂性 差 …… …… …… …… 优