CN111471347A - 丝网印刷介质组合物、印刷转印纸及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种丝网印刷介质组合物，包含：具有至少一个可聚合的双键并且可通过光聚合作用进行聚合的至少一种单体；数均分子量不大于50000的具有热塑性的聚乙烯醇缩醛聚合物；能够引发光聚合的至少一种引发剂。本发明还涉及一种印刷转印纸，其包括原纸和装饰油墨层，该装饰油墨层由所述组合物制得。本发明还涉及所述组合物或所述印刷转印纸在丝网印刷介质中的应用。装饰油墨层是LED固化型，对丝网的堵塞较少，可以提供精细和清晰的图案；并且图案的烧制性能优异，还减轻环境污染，提高生产力，节省劳力等。
Description
技术领域
本发明涉及印刷技术领域，具体涉及丝网印刷介质组合物、印刷转印纸及其应用，尤其是在陶瓷和玻璃装饰中的应用。
背景技术
陶瓷色浆用于装饰陶瓷基材，特别是瓷器、陶瓷或玻璃的表面。通过常规的装饰技术，使用这种色浆，特别是通过直接或间接印刷方法，将所需的装饰物施加到陶瓷表面上，然后在通常为500℃至1180℃的温度下烧制。
浆料通常由产生颜色的无机组分和常规介质组成，所述产生颜色的无机组分例如为无机颜料或彩色玻璃料(在大多数情况下是玻璃焊剂 (glass flux)，所述常规介质主要由粘合剂、溶剂和各种助剂组成。玻璃焊剂用于将着色组分固定在陶瓷表面上；所述粘合剂、溶剂和添加剂形成具有一定粘度的介质，该介质与陶瓷颜料(ceramic colour)匀化，得到可印刷的浆料。
目前陶瓷行业的订单应处理得非常快。在这方面，含有常规印刷介质的这种印刷陶瓷彩页层具有以下缺点：
a)溶剂型丝网印刷介质树脂通常含有高沸点溶剂如三甲基苯乙二醇单丁醚、丁基酸乙二醇酯，以防止在印刷应用过程中在丝网中发生粘连，因此表现出长的干燥时间，从而导致较低的生产率。
b)在印刷设备中产生明显的气味，并且其溶剂组合物引起空气污染。
c)由于蒸发速率慢，特别是在多色印刷中需要很长时间才能进行印刷。
d)由于使用树脂的分子量高的缘故，经常遇到丝网堵塞，因此难以印刷半色调(例如5％或10％)。
众所周知，作为消除溶剂型树脂的这些缺陷的树脂(即所谓的非溶剂型树脂)，紫外线固化树脂已经引起了人们的关注，并且已经提出了各种建议。因此，这个发明公开了一种应用于陶瓷装饰图案的紫外线固化树脂。
中国专利CN 203357984提供了一种UV固化面中密度纤维板。该 UV固化面中密度纤维板具有良好的耐候性和环保性、漆膜厚、硬度高、耐刮擦、易清洗等优点，其适用于定制家具和板式家具。
韩国专利KR 20020016504提供了一种适用于喷墨印刷的用于形成受墨层的紫外线固化型涂料组合物，该组合物具有优异的与基材的粘合性和优异的吸收性、干燥时间以及水溶性油墨的耐水性。并且该介质包含通过UV光源固化后聚合形成的油墨层。
上述专利属于陶瓷以外的技术领域，因此不适用于滑动(slide-off)。
美国专利7968175B2(CN 1331964 C)涉及可辐射固化(UV光)印刷介质，该印刷介质基于热塑性丙烯酸酯聚合物和可辐射固化的单体化合物。优选的单体化合物含有草甘膦(oxalane)和二恶烷环体系和单官能或双官能甲基丙烯酸酯单体作为反应性溶剂。所描述的合适的引发剂为缩酮、安息香衍生物和二苯甲酮衍生物。
在多色印刷的情况下，这种制剂显示出对纸张欠佳的粘附性。在第五次彩色打印之后，图案在进一步印刷时开始脱落。此外，贴花的保质期限于2个月。烧制旧贴花后，会发生烧制后开裂。
本专利申请所述的新型制剂克服了所述美国专利的上述缺点。
发明内容
为了解决上述的一个或者多个问题，本发明第一方面提供了一种丝网印刷介质组合物，所述组合物包含：
(A)至少一种单体，所述至少一种单体具有至少一个可聚合的双键并且可通过光聚合作用进行聚合；
(b)具有热塑性的聚乙烯醇缩醛聚合物，所述聚合物的数均分子量不大于50000；
(c)至少一种引发剂，所述至少一种引发剂能够引发所述至少一种单体发生光聚合。
本发明第二方面提供了一种印刷转印纸，所述印刷转印纸包括原纸和装饰油墨层，所述装饰油墨层由本发明第一方面所述的组合物制得。
本发明第三方面提供了根据本发明第一方面所述的组合物或者本发明第二方面所述的印刷转印纸在丝网印刷介质中的应用，尤其是在陶瓷装饰或玻璃装饰中的应用。
本发明通过将新型LED可固化树脂用于丝网印刷介质组合物，在性能方面提供了以下优点：
(i)因为装饰油墨层是LED固化型，所以它对丝网的堵塞较少，从而提供精细和清晰的图案；
(ii)图案的烧制性能优异；
(iii)改善印刷导致的环境污染，提高生产力，节省劳力等。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行更加清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如上所述，本发明第一方面提供了一种丝网印刷介质组合物，所述组合物包含：
(A)至少一种单体，所述至少一种单体具有至少一个可聚合的双键并且可通过光聚合作用进行聚合；
(b)具有热塑性的聚乙烯醇缩醛聚合物，所述聚合物的数均分子量不大于50000；
(c)至少一种引发剂，所述至少一种引发剂能够引发所述至少一种单体发生光聚合。
本发明人发现，在一些特别优选的实施方式中，使用聚乙烯醇缩乙醛或聚乙烯醇缩丁醛树脂和反应性丙烯酸酯单体与特殊LED引发剂的组合，可以获得具有优异的滑动转印能力和显色能力的介质组合物。
在一些优选的实施方式中，所述至少一种单体为具有如下通式(I) 的反应性溶剂：
CH2＝CR1-COOR2 (I)
其中，R1为H或CH3，R2为H或烷基、环烷基或芳基；优选的是，所述烷基为C1至C12的直链或支化的烷基；所述环烷基为C3至C12 的直链或支化的、饱和或不饱和的环烷基；和/或所述芳基为苯基或者苯环上带有C1-C6的直链或支化的至少一个烷基取代基。优选的是，所述反应性溶剂选自由十二烷基(甲基)丙烯酸酯、硬脂基(甲基)丙烯酸酯；羟基烷基(甲基)丙烯酸酯(诸如丙烯酸2-羟乙酯和(甲基)丙烯酸四氢糠基酯、丙烯酸2-苯氧基乙酯)、二(甲基)丙烯酸亚烷基二醇酯(诸如二 (甲基)丙烯酸乙二醇酯、二(甲基)丙烯酸丙二醇酯)、三价或多价脂肪醇聚(甲基)丙烯酸酯(诸如三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基乙烷三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯)组成的组。
在一些更优选的实施方式中，所述至少一种单体为具有如下结构式(II)丙烯酸异冰片酯：
在另一些优选的实施方式中，在存在的情况下，以所述组合物的总重量计，所述丙烯酸异冰片酯的添加量为20重量％至60重量％(例如为30、40或50重量％)，所述反应性溶剂的添加量为10重量％至 25重量％(例如为15或20重量％)。
在本发明中，所述聚乙烯醇缩醛聚合物的数均分子量可以为不大于50000，优选为不大于25000，例如为不大于15000。另外，所述聚乙烯醇缩醛聚合物的数均分子量可以为不低于1000、不低于2000、不低于5000，或不低于10000。数均分子量低于50,000允许易于可辐射固化的丝网印刷介质组合物，因为大于50,000的值倾向于产生高粘度的可辐射固化的丝网印刷介质组合物。
所述聚乙烯醇缩醛聚合物包含具有如下式(III)的多个重复单元：
其中，R独立地选自氢、烷基、链烯基、芳基和杂芳基；优选的是，所述烷基为C1至C12优选为C1至C6的直链或支化的烷基(例如甲基、乙基、正丙基、异丙基、丁基、戊基和己基)；所述链烯基为 C2至C12的直链或支化的、带有一个或者多个双键的链烯基(例如乙烯基、丙烯基、丁烯基、戊烯基和己烯基)；所述芳基为苯基或者苯环上带有C1-C6的直链或支化的至少一个烷基取代基；所述杂芳基为带有选自由S、O或N成环杂原子的所述芳基。更优选的是，所述聚乙烯醇缩醛聚合物是含有聚(乙烯醇缩丁醛)部分或聚(乙烯醇缩乙醛)部分的聚合物，尤其是聚(乙烯醇缩丁醛)部分的聚合物。进一步优选的是，所述聚乙烯醇缩醛聚合物是聚(乙烯醇缩丁醛)和/或聚(乙烯醇缩乙醛) 的聚合物和/或共聚物。另外优选的是，基于所述组合物的总重量计，所述聚乙烯醇缩醛聚合物的添加量为10重量％至25重量％(例如为 15或20重量％)。
合适的聚乙烯醇缩醛例如聚乙烯醇缩乙醛和聚乙烯醇缩丁醛聚合物可从Kuraray以MowitalTM和PioloformTM等级购得。PioloformTMB14 S和B20H特别优选作为聚乙烯醇缩丁醛。另选的是，合适的聚乙烯醇缩醛聚合物有来自Sekisui的分子量为约15,000(Mn)的聚乙烯醇缩丁醛 S-Lec BL10。此外，还有来自WACKER的Pioloform型聚合物和来自 Kuraray的Mowital B30 H聚合物。
在一个优选的实施方式中，所述组合物是UV可固化的组合物，其含有至少一种酰基氧化膦类光引发剂。当使用UV LED进行固化时，后者是有利的。
在另一些优选的实施方式中，以所述组合物的总重量计，所述引发剂的添加量为0.1重量％至10重量％。
优选的是，所述光聚合作用为自由基聚合作用，并且所述引发剂为光聚合引发剂。另外优选的是，所述引发剂为能够在365nm至395nm 波长之间的LED光束上形成自由基的引发剂。另外优选的是，所述引发剂是噻吨酮类引发剂。
另外优选的是，所述引发剂选自由异丙基噻吨酮、2-羟基-2-甲基-1- 苯基丙-1-酮、2-苄基-2-二甲基氨基-(4-吗啉代苯基)丁-1-酮、双(2,6- 二甲基苯甲酰基)-2,4，4-三甲基戊基氧化膦、2,4,6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦、2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-吗啉代丙-1-酮、2,2-二甲氧基-1,2-二苯基乙-1-酮或5,7-二碘-3-丁氧基-6-氟组成的组。
另外可选的是，所述引发剂选自由芳基胺、脂肪族叔胺和(甲基) 丙烯酸酯化胺组成的组；优选的是，所述芳基胺选自由对氨基二甲基氨基苯甲酸戊酯、2-正丁氧基乙基-4-(二甲基氨基)苯甲酸酯、2-(二甲基氨基)苯甲酸乙酯、4-(二甲基氨基)苯甲酸乙酯和2-乙基己基-4-(二甲基氨基)苯甲酸酯组成的组；所述脂肪族叔胺选自由甲基二乙醇胺、二甲基乙醇胺、三乙醇胺、三乙胺和N-甲基吗啉组成的组；所述(甲基)丙烯酸酯化胺选自由二烷基氨基烷基(甲基)丙烯酸酯(例如二乙基氨基乙基丙烯酸酯)或N-吗啉代烷基-(甲基)丙烯酸酯(例如N-吗啉代乙基丙烯酸酯)组成的组。
在另一些优选的实施方式中，所述组合物还含有选自由抑制剂、抗氧化剂、流平剂、消泡剂、增稠剂、触变剂和颜料组成的组的添加剂。利用这些添加剂可以例如控制粘度、储存稳定性、印刷使用能力和赋予颜色等。
本发明在第二方面提供了一种印刷转印纸，所述印刷转印纸包括原纸和装饰油墨层，所述装饰油墨层由本发明第一方面所述的组合物制得。优选的是，所述原纸为标准纸，更优选为涂覆有糊精、淀粉或PVA(聚乙烯醇树脂)的标准纸。通过丝网印刷应用将装饰油墨层印刷到转印纸上，照射LED波长以使它们固化。用于LED照射的光源是365Nm或395Nm波长的发光二极管(LED)。随后可以印刷标准覆盖涂层以增强向基材的转移。
本发明第三方面提供了根据本发明第一方面所述的组合物或者权利要求9所述的印刷转印纸在丝网印刷介质中的应用，尤其是在陶瓷装饰或玻璃装饰中的应用。本发明通过将新型LED可固化树脂用于丝网印刷介质组合物，在性能方面提供了以下优点：
因为装饰油墨层是LED固化型，所以它对丝网的堵塞较少，从而提供精细和清晰的图案；
图案的烧制性能优异；
改善印刷导致的环境污染，提高生产力，节省劳力等。
实施例
下文将以实施例的形式对本发明的技术方案进行举例说明，但是本发明的保护范围不限于这些实施例。
实施例1
丝网印刷介质组合物配方1
实施例2
丝网印刷介质组合物配方2
实施例3
丝网印刷介质组合物配方3(触变凝胶型)
实施例4
丝网印刷介质组合物配方4
为了生产实施例1至4中的丝网印刷介质组合物，根据各自配方将各实施例中的原料通过溶解器混合30分钟即可制得，不需要冷却。
实施例5
将来自FERRO 121654的无铅Onglaze陶瓷颜料(钴蓝)与各实施例中制得的丝网印刷介质组合物混合，并通过三辊研磨机均化，得到彩色陶瓷浆料。其中，以彩色浆料的总重量计，所述颜料的用量为60重量％，所述丝网印刷介质组合物的用量为40重量％。
使用300#丝网印刷陶瓷浆料。通过在波长为365nm的4W LED 灯下，以12cm的距离照射15秒钟来固化印刷的图案层，以形成装饰油墨层。在这种情况下，在打印超过1,000张纸之后，丝网中没有粘连。立即使用60#丝网印刷清漆。浸入水中并滑落(slide-off)后，所得到的印刷转印纸被转印到陶瓷板上。然后将该板在800℃下烧制，结果形成光亮的钴蓝色调。
表1.各实施例的物理属性和性能
标准介质组合物的组成如下：72重量％在三甲苯溶剂中的丙烯酸树脂BMA溶液(BMA是甲基丙烯酸丁酯，是一种作为粘合剂的聚合物，来自Mitsubishi Rayon)、3重量％的Solvosso 150(均三甲苯溶剂，来自Shell公司)、8重量％的增塑剂(DOP(dioctylphthalate)，邻苯二甲酸二辛酯，增塑剂，来自BASF公司)、17重量％的乙二醇酯(DOW Chemical公司的Dowanol DPNP，一种极性溶剂)。
结果发现，实施例1和2适合于取代标准介质组合物，因为半色调和区域的打印性能良好，从纸张释放的时间更快，所以应用时消耗时间更少。对于取代标准介质的角度而言，实施例3和4也不错，但是相对于实施例1和2稍差。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种丝网印刷介质组合物，其特征在于，所述组合物包含：
(a)至少一种单体，所述至少一种单体具有至少一个可聚合的双键并且可通过光聚合作用进行聚合；
(b)具有热塑性的聚乙烯醇缩醛聚合物，所述聚合物的数均分子量不大于50000；
(c)至少一种引发剂，所述至少一种引发剂能够引发所述至少一种单体发生光聚合。
2.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于：
所述至少一种单体为具有如下通式(I)的反应性溶剂：
CH2＝CR1-COOR2 (I)
其中，R1为H或CH3，R2为H或烷基、环烷基或芳基；优选的是，所述烷基为C1至C12优选为C1至C6的直链或支化的烷基(例如甲基、乙基、正丙基、异丙基、丁基、戊基和己基)；所述环烷基为C3至C12的直链或支化的、饱和或不饱和的环烷基(例如环丙基、环丁基、环戊基和环己基)；和/或所述芳基为苯基或者苯环上带有C1-C6的直链或支化的至少一个烷基取代基(例如甲基、乙基、丙基、丁基、戊基和己基)；
优选的是，所述反应性溶剂选自由十二烷基(甲基)丙烯酸酯、硬脂基(甲基)丙烯酸酯；羟基烷基(甲基)丙烯酸酯(诸如丙烯酸2-羟乙酯和(甲基)丙烯酸四氢糠基酯、丙烯酸2-苯氧基乙酯)、二(甲基)丙烯酸亚烷基二醇酯(诸如二(甲基)丙烯酸乙二醇酯、二(甲基)丙烯酸丙二醇酯)、三价或多价脂肪醇聚(甲基)丙烯酸酯(诸如三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基乙烷三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯)组成的组；
更优选的是，所述至少一种单体为具有下式(II)的丙烯酸异冰片酯：
3.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于：
在存在的情况下，以所述组合物的总重量计，所述丙烯酸异冰片酯的添加量为20重量％至60重量％，所述反应性溶剂的添加量为10重量％至25重量％。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的组合物，其特征在于：
所述聚乙烯醇缩醛聚合物的数均分子量为不大于25000；
所述聚乙烯醇缩醛聚合物包含具有如下式(III)的多个重复单元：
其中，R独立地选自氢、烷基、链烯基、芳基和杂芳基；优选的是，所述烷基为C1至C12的直链或支化的烷基；所述链烯基为C2至C12的直链或支化的、带有一个或者多个双键的链烯基；所述芳基为苯基或者苯环上带有C1-C6的直链或支化的至少一个烷基取代基；所述杂芳基为带有选自由S、O或N成环杂原子的所述芳基；
更优选的是，所述聚乙烯醇缩醛聚合物是含有聚(乙烯醇缩丁醛)部分或聚(乙烯醇缩乙醛)部分的聚合物，尤其是聚(乙烯醇缩丁醛)部分的聚合物；
进一步优选的是，所述聚乙烯醇缩醛聚合物是聚(乙烯醇缩丁醛)和/或聚(乙烯醇缩乙醛)的聚合物和/或共聚物。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的组合物，其特征在于：基于所述组合物的总重量计，所述聚乙烯醇缩醛聚合物的添加量为10重量％至25重量％。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的组合物，其特征在于：
以所述组合物的总重量计，所述引发剂的添加量为0.1重量％至10重量％；
优选的是，所述光聚合作用为自由基聚合作用，并且所述引发剂为光聚合引发剂；
另外优选的是，所述引发剂为能够在365nm至395nm波长之间的LED光束上形成自由基的引发剂；
另外优选的是，所述引发剂是噻吨酮类引发剂。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的组合物，其特征在于：
所述引发剂选自由异丙基噻吨酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙-1-酮、2-苄基-2-二甲基氨基-(4-吗啉代苯基)丁-1-酮、双(2,6-二甲基苯甲酰基)-2,4，4-三甲基戊基氧化膦、2,4,6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦、2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-吗啉代丙-1-酮、2,2-二甲氧基-1,2-二苯基乙-1-酮或5,7-二碘-3-丁氧基-6-氟组成的组；和/或
所述引发剂选自由芳基胺、脂肪族叔胺和(甲基)丙烯酸酯化胺组成的组；优选的是，所述芳基胺选自由对氨基二甲基氨基苯甲酸戊酯、2-正丁氧基乙基-4-(二甲基氨基)苯甲酸酯、2-(二甲基氨基)苯甲酸乙酯、4-(二甲基氨基)苯甲酸乙酯和2-乙基己基-4-(二甲基氨基)苯甲酸酯组成的组；所述脂肪族叔胺选自由甲基二乙醇胺、二甲基乙醇胺、三乙醇胺、三乙胺和N-甲基吗啉组成的组；所述(甲基)丙烯酸酯化胺选自由二烷基氨基烷基(甲基)丙烯酸酯(例如二乙基氨基乙基丙烯酸酯)或N-吗啉代烷基-(甲基)丙烯酸酯(例如N-吗啉代乙基丙烯酸酯)组成的组。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的组合物，其特征在于，所述组合物还含有选自由抑制剂、抗氧化剂、流平剂、消泡剂、增稠剂、触变剂和颜料组成的组的添加剂。
9.一种印刷转印纸，所述印刷转印纸包括原纸和装饰油墨层，其特征在于，所述装饰油墨层由权利要求1至8中任一项所述的组合物制得。
10.根据权利要求1至8中任一项所述的组合物或者权利要求9所述的印刷转印纸在丝网印刷介质中的应用，尤其是在陶瓷装饰或玻璃装饰中的应用；优选的是，所述原纸为标准纸，更优选为涂覆有糊精、淀粉或PVA的标准纸。
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