高光耐磨UV燙金光油的研究

付文亭 陳錦新

（1.中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院；2.武漢虹之彩包裝印刷有限公司）

高光耐磨UV燙金光油的研究

付文亭1陳錦新2

（1.中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院；2.武漢虹之彩包裝印刷有限公司）

通過調(diào)整優(yōu)化UV光油配方中單體活性稀釋劑配比，研究UV燙金光油。新研發(fā)的UV燙金光油單體活性稀釋劑是由二季戊四醇六丙烯酸酯(DPHA)和1,6-己二醇二丙烯酸酯(HDDA)組成，組份分別為15.6份和18份，其他組分包括紫外光固化樹脂50份、光引發(fā)劑5份、光敏增感劑10份，其他助劑1.4份。經(jīng)檢測(cè)，該UV燙金光油光澤度高、耐磨性強(qiáng)、增加了印后燙金工序的適應(yīng)性，讓包裝更加生動(dòng)奪目。

活性稀釋劑 UV油墨 光油 燙金

前 言

UV光油是涂于印刷品表面后，形成具有保護(hù)、裝飾和特殊性能的涂膜。涂布UV光油是一道常見的印后工序，可以提高印刷品亮度，保護(hù)印刷品。

而目前，包裝產(chǎn)品特別是煙標(biāo)類包裝產(chǎn)品，在涂布UV光油工序后，還有燙金等其它印后工序，據(jù)統(tǒng)計(jì)，煙標(biāo)類包裝產(chǎn)品上的燙金工藝的應(yīng)用占85%以上。

因此，為了使UV光油具有后序燙金工藝的適應(yīng)性，本文研究具有高光耐磨、環(huán)保等特性的UV燙金光油，涂布該光油的印刷產(chǎn)品，具有后序燙金工藝適應(yīng)性好，燙金圖案清晰，美觀，色彩鮮艷奪目，耐磨耐候等特點(diǎn)。

UV光油的諸多性能如粘度，涂布均勻性以及流平性等都是造成光油表面燙印不牢的因素。其中粘度是影響其表面燙印效果最主要的因素，同時(shí)，粘度也直接影響到光油涂布的均勻性和流平性。

其中，粘度過小會(huì)導(dǎo)致上光油厚度過薄，涂層的均勻性不佳，光澤度不佳；粘度過高又會(huì)影響到光油的流平性，同樣會(huì)影響到涂布均勻性。因此，將粘度控制在一個(gè)合理的范圍之內(nèi)，是UV燙金油墨研究的技術(shù)關(guān)鍵之一。

本研究在控制UV光油的紫外光固化樹脂，光引發(fā)劑，光敏增感劑以及其他助劑的前提下，通過改變單體活性稀釋劑的成分來調(diào)整光油粘度，觀察UV光油涂布的流平性、均勻度等特性，測(cè)量在光油之上燙金的附著牢度、耐磨度，以及觀察印刷品的光澤度、燙印清晰度等，確定UV燙金光油的成分及合理的粘度范圍。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要原料

紫外光固化樹脂選用型號(hào)為CN9006N的六官能度聚氨酯丙烯酸酯（沙多瑪（廣州）化學(xué)有限公司）和型號(hào)為CN117的改性環(huán)氧丙烯酸酯（沙多瑪（廣州）化學(xué)有限公司）；

單體活性稀釋劑選用型號(hào)為SR238NS 的1,6-己二醇二丙烯酸酯(HDDA)（沙多瑪（廣州）化學(xué)有限公司）和型號(hào)為SR399NS的二季戊四醇六丙烯酸酯(DPHA)（沙多瑪（廣州）化學(xué)有限公司）；

光引發(fā)劑選用型號(hào)為JRCure ITX的2-異丙基硫雜蒽酮（天津久日化學(xué)股份有限公司）；

光敏增感劑選用型號(hào)為EHA對(duì)二甲氨基苯甲酸異辛酯（江蘇英力科技發(fā)展有限公司）；

其他助劑包括流平劑選用RF339（廣州裕昌化工科技）、消泡劑選用DF258（廣州裕昌化工科技）、分散劑選用497（廣州裕昌化工科技）、2,5-二叔基對(duì)苯二酚（上海邦成化工有限公司）。

1.2 樣品制備

（1）稱取25質(zhì)量份型號(hào)為CN9006N的六官能度聚氨酯丙烯酸酯、25質(zhì)量份型號(hào)為CN117的改性環(huán)氧丙烯酸酯、16質(zhì)量份型號(hào)為SR399NS的二季戊四醇六丙烯酸酯、16質(zhì)量份型號(hào)為SR238NS的1,6-己二醇二丙烯酸酯、5質(zhì)量份光引發(fā)劑（JRCure ITX）、10質(zhì)量份光敏增感劑EHA、0.3質(zhì)量份流平劑RF339、0.5質(zhì)量份消泡劑DF258、0.5質(zhì)量份分散劑497和0.1質(zhì)量份2,5-二叔基對(duì)苯二酚；

（2）依次將16質(zhì)量份型號(hào)為SR399NS的二季戊四醇六丙烯酸酯、16質(zhì)量份型號(hào)為SR238NS的1,6-己二醇二丙烯酸酯、25質(zhì)量份六官能度聚氨酯丙烯酸酯樹脂和25質(zhì)量份型號(hào)為CN117的改性環(huán)氧丙烯酸酯分別加入不銹鋼攪拌容器，以1000rpm的轉(zhuǎn)速攪拌分散10～20分鐘；

（3）充分?jǐn)嚢杈鶆蚝笠来渭尤肴康墓庖l(fā)劑、光敏增感劑EHA以及其他助劑，以2000 rpm的轉(zhuǎn)速攪拌分散一個(gè)小時(shí)。

1.3 性能測(cè)試

在UV光油的主要組分中，單體活性稀釋劑、紫外光固化樹脂以及部分助劑都會(huì)直接影響到光油的粘度。

考慮到紫外光固化樹脂的材料費(fèi)用較高，本實(shí)驗(yàn)主要通過調(diào)整單體活性稀釋劑的成分來調(diào)節(jié)光油粘度，使之具有良好的光澤度、耐磨度，以及后續(xù)燙金工序的適應(yīng)性等。

1.3.1 單體活性稀釋劑及組合的性能測(cè)試

市面上常見的單體活性稀釋劑包括1,6--己二醇二丙烯酸酯（HDDA）、乙氧化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯（EO-TMPTA）、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯（TMPTA）。

為了確定最優(yōu)化的活性稀釋劑成分，分別使用三組稀釋劑，兩兩等比例混合以及三者等比例混合加入U(xiǎn)V光油中進(jìn)行粘度對(duì)比，并結(jié)合表面燙金效果進(jìn)行試驗(yàn)。

該實(shí)驗(yàn)中UV光油的紫外光固化樹脂選用的是改性環(huán)氧丙烯酸樹脂，熱塑性丙烯酸樹脂和多官能度聚氨酯丙烯酸樹脂按2:1.5:1的比例混合而成。光引發(fā)劑使用是2-羥基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮和1-羥基-環(huán)己基-苯基甲酮按等比例混合。光敏增感劑是由雙季戊四醇六丙烯酸酯與二乙胺按2:1比例混合，于30～80℃溫度下反應(yīng)2～6小時(shí)制成。

1.3.2 活性稀釋劑組分調(diào)整性能測(cè)試

1,6 - 己二醇二丙烯酸酯HDDA，為雙官能度功能單體，具有低皮膚刺激，低收縮率，高活性的特點(diǎn)，稀釋能力強(qiáng)，易改善膜的軟韌性。

二季戊四醇六丙烯酸酯DPHA，粘度高，具有極高的反應(yīng)活性和交聯(lián)密度以及低皮膚刺激性。其固化膜有極高的硬度，耐劃傷和耐抗性好，但一般不作為活性稀釋劑用，而作為提高光固化速率和交聯(lián)密度用。

微調(diào)活性稀釋劑1,6-己二醇二丙烯酸酯HDDA與二季戊四醇六丙烯酸酯DPHA組分，按照1.2制備方法制備樣品，觀察不同組分的UV光油的粘度、固化速度、流平性等性能。

1.3.3 UV燙金光油的印刷性能測(cè)試

通過1.3.1和1.3.2試驗(yàn)，得到合適的UV燙金光油的配方。根據(jù)配方，制備UV燙金油墨，觀察其外觀性能，測(cè)量粘度，并進(jìn)行上光應(yīng)用以及燙金測(cè)試，測(cè)試耐磨性、光澤度、燙金牢固度、固化速度等印刷性能以及VOCs測(cè)試。

粘度：NDJ-1旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)，25℃。

光澤度：75°角光澤儀測(cè)量上光后印刷品鏡面光澤度。

附著力：3M膠帶法檢測(cè)油墨固化后樣品附著力。

固化速度測(cè)試：光固機(jī)在80W/cm汞燈，25cm燈距條件下檢測(cè)。

耐磨性：油墨耐摩擦試驗(yàn)儀，摩擦荷重：1810g（4LB）。

VOCs測(cè)試：頂空-氣相色譜法(HS-GC)對(duì)燙金樣品的揮發(fā)性有機(jī)物含量進(jìn)行測(cè)量。

表1 不同單體活性稀釋劑及其組合下光油的粘度與光油表面燙金牢固度Tab.1The viscosities of light oil and the firmness after gilding by the effect of different monomers

表2 微調(diào)HDDA與DPHA組分測(cè)試結(jié)果Tab.2 Test results of fine tuning HDDA and DPHA component

2 結(jié)果與討論

2.1 單體活性稀釋劑及組合的性能測(cè)試結(jié)果

表1是不同單體活性稀釋劑及其組合下光油的粘度與光油表面燙金牢固度表。通過表1的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，UV光油中添加不同單體活性稀釋劑及其組合會(huì)改變光油的粘度。其中，HDDA粘度最低，其次是TMPTA，EO-TMPTA粘度最高；從燙金附著牢度方面來看，用單一的HDDA調(diào)整光油粘度在33.0s時(shí)燙金效果最佳，用HDDA與TMPTA以及EO-TMPTA組合調(diào)整光油粘度為33.8～34.2s時(shí)燙金效果良好，用TMPTA或EO-TMPTA及其組合調(diào)整燙金光油的粘度為34.5～35.0s時(shí)燙金效果僅一般。因此，UV燙金光油選擇HDDA作為單體活性稀釋劑。

2.2 活性稀釋劑組分調(diào)整性能測(cè)試結(jié)果

按照1.2制備方法制備樣品，微調(diào)HDDA與DPHA組分，觀察UV光油的粘度、流平性、固化速度等性能，結(jié)果如上表2。

通過表2的性能分析結(jié)果可以看出，通過調(diào)整活性稀釋劑HDDA與DPHA組分，可以很大程度的改變UV光油的粘度，從而影響UV光油流平性與固化速度等性能。通過測(cè)試，合適的組分是型號(hào)為SR399NS的二季戊四醇六丙烯酸酯15.6份，型號(hào)為SR238NS的1,6-己二醇二丙烯酸酯18份。

表3 實(shí)驗(yàn)UV燙金光油檢測(cè)結(jié)果Tab.3 The test results of the experimental light oil suitable for gilding

2.3 UV燙金光油的印刷性能測(cè)試結(jié)果

根據(jù)2.2配方結(jié)果，制備UV燙金油墨，觀察其外觀性能，測(cè)量粘度，并進(jìn)行上光應(yīng)用以及燙金測(cè)試，測(cè)試耐磨性、光澤度、燙金牢固度、固化速度等印刷性能，測(cè)試結(jié)果見表3。

從上表3的檢測(cè)結(jié)果可以看出，本文研究的UV燙金光油，呈透明粘稠液體狀，低刺激性氣味，流平性、光固化速度等，符合印后上光工序技術(shù)要求，高光澤度，附著力好，耐磨擦力強(qiáng)，后工序燙金效果優(yōu)異，VOCs的檢測(cè)及含量符合YC/T 207 - 2006標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定的測(cè)定方法與限量要求。

結(jié)論

本文通過調(diào)整優(yōu)化UV光油配方中單體活性稀釋劑配比，研發(fā)一種新的，具有高光耐磨特性的UV光油，且適用于后序的燙金工藝，燙金效果清晰、美觀、耐磨力強(qiáng)。

該UV燙金光油，各項(xiàng)檢測(cè)性能優(yōu)異，節(jié)能環(huán)保，應(yīng)用在煙包等包裝印刷工藝中，保護(hù)印刷品，提高印刷品亮度，增加印后其他工序的適應(yīng)性，讓包裝更加生動(dòng)奪目。

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Study on UV light oil suitable for gilding with High light and wear resistance

FU Wenting1Chen Jinxin2
（1.ZhongShan Torch Polytechnic；2.Wuhan rainbow color packaging printing Co., Ltd.）

The UV light oil which suitable for gilding was developed by adjusting the ratio of the monomer in the optimized formulation. The monomer structure of the new light oil is composed of Dipentaerythritolhexaacrylate and 1,6-Hexanediol diacrylate, respectively were15.6 and18. Other groups points including UV curing resin 50, causing agent 5, photosensitive increased sense of agent 10copies, and other assistant to1.4 parts. The UV light oil were with high gloss and strong wear resistance, which increase the adaptability of gilding post- process, make packaging more vivid eye-catching.

Monomer UV ink Light oil Gilding