一种用于光固化涂层表面的印刷方法 【技术领域】
本发明涉及一种印刷方法，尤其涉及一种用于光固化涂层表面的印刷方法。
背景技术
目前，在手机外壳的生产过程中，为了提高美观性以及耐用性，通常需要在手机外壳基材表面涂布涂料，形成涂层，然后在涂层上印刷形成各种所需的图案。
所述涂料一般分为普通非光固化涂料和光固化涂料。所述非光固化涂料主要指烘烤型和自干型的涂料；所述光固化涂料例如可以是基于丙烯酸树脂的涂料。由于利用光固化涂料形成涂层的方法具有工艺简单、涂层致密光滑、涂层形成时间短、效率高等的特点，因此光固化涂料受到越来越广泛的应用。
但是，光固化涂层存在与油墨的附着性差的问题，因此，直接在涂层上印刷油墨就使用时，所述油墨很容易脱落。为了解决上述问题，现在的方法通常是先在基材表面涂布涂料，固化形成底涂层，然后在该底涂层上印刷油墨形成图案，然后再在该油墨上涂布光固化涂料，固化后形成面涂层。从而，保证印刷的油墨不会在使用过程中脱落。
但是上述方法在工业化生产过程中实施起来比较繁琐。例如，需要先将基材在喷涂车间完成底涂层，然后转到印刷车间进行印刷，然后再转回喷涂车间完成面涂层。另外，来回中转的过程需要较大的人力物力，尤其是在产品数量巨大的情况下。而且，产品在中转的过程中涂层容易产生磨损、划伤、污染的情况，因此会导致产品合格率降低。
因此，希望能开发出增强光固化涂层与油墨的附着性的方法。现有技术中，通过在光固化涂层表面进行放电处理可以增强涂层表面的油墨的附着性。所述放电处理是指在高压、高频电流通过电极时产生电火花，该电火花将环境气氛(空气、氧气、氮气或惰性气体)电离，上述电离产生的各种粒子轰击处于电极间的材料表面，引起材料表面发生物理化学变化。所述放电处理可以增大油墨与光固化面漆之间的比表面积、降低光固化涂层的表面能、增强表面的极性，从而能够增强油墨在光固化涂层上的附着性。
但是，光固化涂层表面经放电处理后，存在涂层表面手感变差的问题，即表面变得不光滑，手感方面与未处理的涂层相差较大，这无疑会导致制得的产品附加价值降低。因此，这种方法无法用于对表面手感要求高的手机外壳基材等的光固化涂层表面的处理。
【发明内容】
本发明为了克服现有技术中油墨在光固化涂层上的附着性差的缺点，提供一种增强油墨在光固化涂层上的附着性的方法。
本发明提供了一种用于光固化涂层表面的印刷方法，该方法包括用电极对基材的光固化涂层表面进行放电处理，然后印刷油墨，其中，该方法还包括在所述放电处理后印刷油墨之前，将所述基材在含臭氧的气体中，与含臭氧的气体接触至少0.1小时，所述含臭氧的气体中臭氧的浓度为1毫克/升以上。
与直接在光固化涂层表面进行印刷油墨的方法相比，本发明通过将光固化涂层进行印刷前的放电处理以及与含臭氧的气体的接触，使得光固化涂层表面的接触角减小，表面能和极性增大，同时能够保持涂层表面的光滑，维持表面良好的手感。
另外，通过耐磨性测试以及耐溶剂性测试发现，本发明印刷得到的光固化涂层上的油墨的附着性要明显好于直接在光固化涂层上进行印刷的油墨的附着性。
【附图说明】
图1是表示实施例1中在基材上形成光固化涂层后涂层表面的扫描电镜照片；
图2是表示实施例1中经臭氧处理后的光固化涂层表面的扫描电镜照片。
【具体实施方式】
本发明的用于光固化涂层表面的印刷方法包括用电极对光固化涂层表面进行放电处理，然后印刷油墨，其中，该方法还包括用电极对基材的光固化涂层表面进行放电处理，然后印刷油墨，其中，该方法还包括在所述放电处理后印刷油墨之前，将所述基材在含臭氧的气体中，与含臭氧的气体接触至少0.1小时，所述含臭氧的气体中臭氧的浓度为1毫克/升以上。
所述含臭氧气体中的臭氧的浓度的增加可以缩短基材与含臭氧的气体的接触时间，但是，浓度过高不会对涂层表面产生进一步的影响，而且获得臭氧浓度高的气体，相应的成本也会增加，因此，本发明所述含臭氧的气体中臭氧的浓度优选为1-100毫克/升，更优选为10-30毫克/升。
本发明所述含臭氧的气体可以通过常规的方法制备得到。一般可以通过臭氧发生器进行制备。根据所述臭氧发生器的产量的差异可以得到臭氧浓度不同的含臭氧的气体。可以根据需要选用不同产量的臭氧发生器，所述臭氧发生器可以商购得到。
所述基材与含臭氧的气体接触时的温度对本发明的影响不大，可以是通常的自然温度，例如，可以是0-40℃的范围，优选为15-35℃的范围。
所述基材在含臭氧的气体中，与含臭氧的气体接触至少0.1小时即可达到本发明的目的。适当延长接触时间可以进一步提高基材上光固化涂层表面的光滑性，使得手感更佳。但是，所述基材与含臭氧的气体接触一定时间后，继续延长时间并不会对涂层表面产生进一步的影响，因此，为了获得最佳的手感，同时提高生产效率，优选情况下，所述基材在含臭氧的气体中，与含臭氧的气体的接触时间优选为0.5-5小时，更优选为0.5-1.5小时。
本发明所述用电极对光固化涂层表面进行放电处理的方法为本领域技术人员所公知。所述电极的放电功率可以是200-500瓦，所述电极与所述光固化涂层的距离可以是2-10厘米，所述电极的放电时间可以是10-100秒。所述电极的放电功率大，相应地可以缩短放电的时间即可实现对光固化涂层的处理。而所述电极与所述光固化涂层的距离近，则相应地可以减小放电功率，从而缩短放电时间。优选情况下，所述电极的放电功率为300-400瓦，所述电极与所述光固化涂层的距离为2-6厘米，所述电极的放电时间为40-80秒。
以下为本发明的一种优选实施方式：将具有光固化涂层的基材置于离电极2-6厘米的位置，以300-400瓦的放电功率放电40-80秒；然后将该基材在15-35℃下在臭氧浓度为10-30毫克/升的含臭氧的气体中，与含臭氧的气体接触0.5-1.5小时，然后再在光固化涂层表面印刷油墨。在该优选实施方式中，通过将放电时间以及基材与含臭氧的气体的接触时间控制在适当的范围内，使得光固化涂层表面维持光滑性，保持良好的手感，并大大增强油墨在光固化涂层表面的附着性的同时，能缩短整个印刷过程所需的时间，实现高效印刷。
本发明所述光固化涂层的形成方法为本领域技术人员所公知。所述光固化涂层是将光固化涂料涂布到基材表面，然后在活性能量线照射下固化形成的。所述活性能量线例如可以是紫外线或电子线。所述紫外线可以通过高压水银灯、无电极灯、氙灯等得到。所述电子线可以通过电子线加速器等得到。该活性能量线中，优选使用紫外线。所述光固化涂料的涂布的方法、固化的方法以及条件均为本领域技术人员所公知。所述涂布的方法优选喷涂。在所述活性能量线为紫外光的情况下，所述固化的方法以及条件通常可以按照如下所述：使用常规使用的高压水银灯，灯光波长可以是200-450纳米；选择照射距离可以是1-10厘米；光强可以是50-150毫瓦/平方厘米；照射时间可以是20-100秒钟。
所述光固化涂料可以是常规使用的各种光固化涂料。一般，所述光固化涂料为基于丙烯酸树脂的涂料。所述光固化涂料可以制备得到，也可以商购得到。例如，所述涂料可以购自武藏、立邦、阿克苏诺贝尔、藤仓、PPG、贝格、宝美施等公司的各型号的光固化面漆。
本发明所述用于印刷的油墨可以常规使用的各种油墨。所述油墨可以商购得到。例如，可以购自一可公司或精工公司。
本发明所述基材可以是任意的适合涂布光固化涂料的基材。
下面通过实施例来更详细地说明本发明。实施例以及对比例中所用的基材均为美国通用电气公司产的ABS/PC塑料，型号为C1200HF。
实施例1
本实施例说明用于光固化涂层表面的印刷方法。
在基材上喷涂光固化涂料(武藏公司产，型号为C-UV720KF)，然后用紫外光波长为350纳米的高压水银灯进行照射，灯与基材的距离为5厘米，光强为100毫瓦/平方厘米，照射时间为30秒，得到具有光固化涂料层的基材。将该基材的光固化涂层表面用扫描电镜(日本JEOL公司，型号为JSM-5610LV)放大5000倍观察到的照片如图1所示。
将上述得到的基材置于电极下进行放电处理，所述电极的放电功率为400瓦，所述电极与所述光固化涂层的距离为4厘米，所述电极的放电时间为20秒。
然后将基材与含臭氧的气体在25℃下接触0.2小时，所述含臭氧的气体中臭氧的浓度为10毫克/升，所述含臭氧的气体由臭氧发生器(松友电子QT2SVP200，产量为200毫克/小时)制得。将该经放电处理以及与含臭氧的气体接触后的基材的光固化涂层表面用扫描电镜(日本JEOL公司，型号为JSM-5610LV)放大5000倍观察到的照片如图2所示。
在上述经含臭氧的气体处理后的基材的光固化涂层上印刷油墨(美丽华油墨涂料有限公司，牌号为HAC-H30014)，形成“BYD”的图案。
实施例2
按照实施例1的方法进行印刷，不同的是，所述电极的放电时间为40秒，所述基材与含臭氧的气体在25℃下接触0.5小时。
实施例3
按照实施例1的方法进行印刷，不同的是，所述电极的放电时间为60秒，所述基材与含臭氧的气体在25℃下接触1小时。
实施例4
按照实施例1的方法进行印刷，不同的是，所述电极的放电时间为60秒，所述基材与含臭氧的气体在25℃下接触0.2小时，所述含臭氧的气体中臭氧的浓度为20毫克/升，所述含臭氧的气体由臭氧发生器(松友电子QT2SVP500，产量为500毫克/小时)制得。
实施例5
按照实施例3的方法进行印刷，不同的是，所述涂料为宝美施403-ONH001，所述印刷的油墨为美丽华油墨涂料有限公司产的型号为PHC-90的油墨。
对比例1
按照实施例3的方法进行印刷，不同的是，该具有光固化涂层的基材经放电处理后，直接进行印刷。
对比例2
按照对比例1的方法进行印刷，不同的是，所述涂料为宝美施403-ONH001，所述印刷的油墨为美丽华油墨涂料有限公司产的型号为PHC-90的油墨。
实施例6
本实施例说明经实施例1中的放电处理以及含臭氧的气体处理后的光固化涂层的表面性能。
对实施例1得到的经放电处理以及含臭氧的气体处理后的光固化涂层的表面进行如下性能测试：
(1)接触角测试
使用OCA20视频光学接触角测试仪(Dataphysics Instruments GmbH，Germany)测量光固化涂层表面与蒸馏水的接触角。结果如表1所示。
(2)表面能测试
通过OCA20视频光学接触角测试仪得到光固化涂层表面的表面能。结果如表1所示。
(3)极性测试
通过OCA20视频光学接触角测试仪得到光固化涂层表面的极性。结果如表1所示。
(4)表面状况观察
用手触摸表面，并作出评价。结果如表1所示
实施例7-10
按照实施例6的方法测定经实施例2-5中的放电处理以及含臭氧的气体处理后的光固化涂层的表面性能。结果如表1所示。
对比例3
按照实施例6的方法测试对比例1中的经放电处理以及含臭氧的气体处理后的光固化涂层的表面性能。结果如表1所示。
对比例4
按照实施例6的方法测试对比例2中的经放电处理以及含臭氧的气体处理后的光固化涂层的表面性能。结果如表1所示。
实施例11
本实施例说明本发明实施例1得到的经印刷后的基材的光固化涂层与该涂层上的油墨的附着性。
(1)耐磨性测试
使用RCA纸带耐磨机进行耐磨性测试。结果如表2所示。
(2)耐溶剂性测试
用棉布沾丁酮后，手工擦拭印刷图案。结果如表2所示。
实施例12-15
按照实施例11的方法测定实施例2-5得到的经印刷后的基材的光固化涂层与该涂层上的油墨的附着性。结果如表2所示。
对比例5
按照实施例11的方法测试对比例1得到的经印刷后的基材的光固化涂层与该涂层上的油墨的附着性。结果如表2所示。
对比例6
按照实施例11的方法测试对比例2得到的经印刷后的基材的光固化涂层与该涂层上的油墨的附着性。结果如表2所示。
表1
编号 接触角(度) 表面能(mN/M) 极性 表面状况评价 实施例6 68 46 11 光滑，手感好 实施例7 58 48 13 光滑，手感好 实施例8 58 50 17 光滑，手感好 实施例9 56 52 18 光滑，手感好 对比例3 64 45 11 粗糙，手感差 实施例10 57 48 14 光滑，手感好 对比例4 65 43 10 粗糙，手感差
从表1可以看出，通过本发明实施例1-5的印刷前的放电处理以及与含臭氧的气体的接触，使得实施例1-5光固化涂层表面的接触角减小，表面能和极性增大。而对比例1以及对比例2中仅进行放电处理，得到的涂层表面的接触角、表面能以及极性也有相应改善，但是，经放电处理后，涂层表面变得粗糙干涩，手感明显变差。
表2
编号 耐磨性(圈) 耐溶剂性 实施例11 40 合格 实施例12 45 合格 实施例13 55 合格 实施例14 56 合格 对比例5 41 合格 实施例15 85 合格 对比例6 61 合格
从表2可以看出，在实施例1-4得到的基材的涂层上印刷的油墨的耐磨性均在40圈以上，而且通过与含臭氧的气体接触，实施例3中的基材的光固化涂层上的油墨在耐磨性上要高于未经与含臭氧的气体接触的对比例1的基材上的油墨。另外，在采用不同的油墨的情况下，实施例5得到的基材的光固化涂层上的油墨的耐磨性也要高于采用相同油墨以及光固化涂料的对比例3得到的基材。此外，实施例1-5得到的基材上的油墨的耐溶剂性均良好。综上所述，通过本发明的印刷方法能大大增强油墨与光固化涂层的附着性。
另外，图1是是表示实施例1中在基材上形成光固化涂层后涂层表面的扫描电镜照片，图2是表示实施例1中经放电处理和臭氧处理后的光固化涂层表面的扫描电镜照片，从上述两图可以看出经放电处理以及与含臭氧的气体接触后，基材的光固化涂层表面的表面积明显增大，从而光固化涂层与油墨的接触面积增大，能增强油墨与光固化涂层的附着性。