可在UV涂层上直接印刷的UV油墨及使用该油墨的方法 【技术领域】
本发明涉及一种印刷油墨及技术，具体地涉及一种可在紫外光固化(UV)涂层上直接印刷的UV油墨及使用该油墨的方法。
背景技术
紫外光(ultraviolet，UV)固化油墨是通过紫外光激发产生自由基，再由自由基引发配方中的各种活性组分，迅速转化为固体的过程。紫外固化油墨与传统的印刷油墨、印刷方式及干燥方式相比，具有如下优点：
(1)、无挥发性溶剂排放，对环境无污染；
(2)、节省能源；
(3)、生产效率高；
(4)、瞬间干燥，网点扩大小，干燥过程无需喷粉；
(5)、占地面积小，可降低投资；
UV固化油墨可根据印刷方式的不同分为：凹版印刷、平版印刷、丝网印刷、柔性版印刷、喷涂等，也可根据承印物分为：纸、金属、塑料、玻璃、复合材料等。UV固化油墨的共同特点是它们都含有主体树脂(低聚物、单体等)，色粉、光敏剂(如369、907、TPO、TPO-L等)、助剂，而且都必须经过UV照射才能固化。
由于UV油墨在环境、技术、产品质量、印刷方式等方面具有其他任何传统油墨无法比拟的特点，因此自上世纪七十年代实现商业化、产业化以来，得到了迅速的发展。例如，中国专利公开号CN 1380366A，题名为“UV固化的凹版印刷装饰性油墨”公开了一种可产生仿金属蚀刻、折光、皱纹、冰花等各种装饰性图案的UV固化的凹版印刷装饰性油墨；中国专利公开号CN 1454947 A，题名为“紫外线固化性油墨及使用该油墨的印刷物”公开了一种同时具有油性油墨良好的印刷适应性与易处理性以及利用紫外线固化瞬间干燥的印刷油墨；中国专利公开号CN 1580149 A，题名为“紫外光固化油墨”公开了一种应用于丝网印刷的油墨。
如上所述，市场上目前已经见到很多印刷UV油墨的产品，但都是直接印刷在素材上的，在交联密度本身就很高的UV涂层上实现UV油墨的印刷还较为少见。其中，一种UV印刷通用的工艺方案是：色漆喷涂-夹心印刷-UV喷涂，把印刷做在UV涂料的下面，这种方案克服了UV油墨不能附着在UV涂料表层的难题，但是该方案的工艺复杂，工序多，耗费工时，成品合格率低。
【发明内容】
本发明的目的在于克服背景技术的不足，提供一种工艺简单、工序少，产品合格率高的、可在紫外光固化(UV)涂层上直接印刷的UV油墨及使用该油墨的方法。
本发明提供的技术方案如下：
一种可在紫外光固化涂层上直接印刷的UV油墨，其特征在于，包括以下组成比例的组分：
普通UV油墨： 78.0～85.0重量份；
树脂： 8.8～9.5重量份；
密着剂： 5.0～6.0重量份；
固化剂： 1.5～2.5重量份；
其中，固化剂为含-NCO/-OH基的预聚体。
前述的固化剂中，其-NCO/-OH比例为12.0～16.0％。
在本发明的一较佳实施例中，固化剂为N-羟甲基-3，4，5，6-四氢化邻苯二甲酰亚胺，分子式：C9H11NO3。
前述的普通UV油墨为市面上常见的紫外光固化油墨。在发明的一较佳实施例中，所使用的油墨为台湾裕圆富公司生产的SP系列油墨。
前述的树脂选自聚氨酯树脂，在发明的一个实施例中，所使用的树脂为日本精工公司生产的SG740系列树脂，其主要成分为C3H8N2O。
前述的密着剂选自下面的一种或其组合：γ-巯基丙基三甲氧基硅烷，3-氰硫基丙基-三乙氧基硅烷，3-巯基丙基-三甲氧基硅烷，乙烯基三乙氧基硅烷，甲基丙烯酰基丙基三甲氧基硅烷，γ-氨基-丙基三乙氧基硅烷，3-巯基丙基-三乙氧基硅烷，2-巯基丙基-三甲氧基硅烷，2-巯基丙基-三乙氧基硅烷，3-硝基丙基-三甲氧基硅烷，3-硝基丙基-三乙氧基硅烷，3-氯丙基-三甲氧基硅烷，3-氯丙基-三乙氧基硅烷，2-氯丙基-三甲氧基硅烷，2-氯丙基-三乙氧基硅烷，g-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷。
本发明的一种可在紫外光固化涂层上直接印刷的UV油墨，在使用时，还可用稀释剂进行稀释。
与本发明相关的聚合反应原理化学方程式如下：
聚氨酯型丙烯酸酯的聚合反应：
双组份聚氨酯体系的加成反应：
UV和NCO交联的双重固化反应：
一种可在紫外光固化涂层上直接印刷的UV油墨的使用方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)色漆喷涂：产品采用丙烯酸或聚氨酯类涂料，喷涂1～2道涂层实现产品需要的颜色，每道色漆喷涂膜厚为8～20μm，然后用50～70℃温度烘干10～30min；
(2)UV喷涂：采用丙烯酸UV涂料或其它不饱和聚脂UV涂料，喷涂一道，其膜厚为12～25μm，45～65℃温度烘干7～20min之后，再在能量为500～1500mj/cm2的UV灯中照射一次，使涂料固化；
(3)下架；
(4)UV油墨印刷：使用所述的可在紫外光固化涂层上直接印刷的UV油墨印刷两道；
(5)烘干：50℃～70℃的温度下烘干30min～60min；
(6)UV照射：使用300nm～420nm波长的UV灯管，并把能量控制在500mj/cm2～1200mj/cm2范围内。
工艺流程中各步骤的作用：
1、色漆喷涂：采用丙烯酸或聚氨酯类型涂料，赋予塑胶产品表面各种各样的颜色，实现产品颜色的要求；
2、UV喷涂：采用丙烯酸UV涂料或其它不饱和聚脂UV涂料喷涂，对色漆进行保护作用，并赋予产品在实际使用中应该具备的各种性能要求(如耐磨、硬度、耐醇、耐温度试验、耐盐雾试验以及其它可能的要求)；
3、UV印刷：区别于常规印刷，实现产品地外观和特定性能的要求；
4、烘干：一般夹心印刷(普通油墨)直接采用晾干或低温短时间烘烤就可以，而采用UV油墨印刷时必须在50～70℃的温度下烘干30～60分钟，
5、UV照射：在保证满足烘干条件后，使用300～420nm波长的UV灯管，并把能量控制在500mj/cm2～1200mj/cm2进行UV照射，使印刷字体彻底固化，并实现一定的性能要求。
6、检验：对生产出来的产品进行检验，剔除不良品；
7、后加工和成品包装：进行必要的后道加工(如装配、备胶、热铆等)或直接包装出货。
有益效果：
本发明在UV油墨中添加助剂(带有-NCO/-OH类助剂)，即在光引发聚合反应中引入-NCO/-OH加成反应，实现UV和-NCO的双重固化反应，从而实现UV油墨与UV涂料的强力附着，并满足较强的物化性能(如硬度、耐磨、耐化学性能、抗老化性能等)，实现UV油墨在UV涂料上的印刷，实现生产过程的连续性，提高了生产的良品率：同时该技术改变了常规夹心印刷所不具的立体质感效果。
【具体实施方式】
实施例1
UV油墨组成：
SP系列油墨： 台湾裕圆富公司 80Kg；
SG740系列树脂(主要成分：C3H8N2O)日本精工油墨公司 9Kg；
密着剂：γ-氨丙基三乙基硅烷H2NCH2CH2CH2Si(OC2H5)3 5Kg
固化剂：N-羟甲基-3，4，5，6-四氢化邻苯二甲酰亚胺，分子式：C9H11NO3 1.5Kg；
稀释剂：为N-丁酮，甲苯，醋酸7酯混合物 8Kg
本实施例中，UV油墨按以上比例事先混合，搅拌均匀备用。
与本发明相关的工艺方案为：色漆喷涂→烘干→UV喷涂→烘干→UV照射→下架→检验→印刷(UV油墨)→烘干→UV照射→检验→后加工→成品包装。
工艺流程：
1、色漆喷涂：手机外壳UV涂层上，采用丙烯酸或聚氨酯类型涂料，喷涂2道涂层实现产品需要的颜色，每道色漆喷涂膜厚为8～20μm，然后用60℃温度烘干20min；
2、UV喷涂：采用丙烯酸UV涂料或其它不饱和聚脂UV涂料喷涂，赋予产品高光或哑光光泽；该过程采用UV涂料喷涂一道UV涂料，其膜厚为12～25μm，用50℃温度烘干15min后，再在能量为500～1500mj/cm2的UV灯中照射一次，使涂料固化；
3、下架：将喷好UV面漆的手机外壳取下；
4、检验：对喷好UV面漆的手机外壳进行全检和抽检，将合格的产品送到下一工序；
5、UV印刷：采用本实施例配方的搅拌均匀的UV油墨对手机外壳进行印刷，印刷2道。
6、烘干：将印刷好的手机外壳于烘干室在60℃的温度下烘干50分钟；
7、UV照射：在保证满足烘干条件后，使用300～420nm波长的UV灯管，并把能量控制在500mj/cm2～1200mj/cm2进行UV照射，使印刷字体彻底固化。
8、检验：对生产出来的产品进行检验，剔除不良品；
9、后加工和成品包装：进行必要的后道加工(如装配、备胶、热铆等)或直接包装出货。
实施例2
UV油墨组成：
SP系列油墨： 台湾裕圆富公司 83Kg；
SG740系列树脂(主要成分：C3H8N2O)日本精工油墨公司 9.2Kg；
密着剂：g-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷CH2OCHCH2O(CH2)3SI(OCH3)3 5.5Kg；
SG740固化剂：N-羟甲基-3，4，5，6-四氢化邻苯二甲酰亚胺，分子式：C9H11NO3 2.5Kg；
稀释剂：N-丁酮，甲苯，醋酸乙酯 12Kg
除此之外，工艺流程相同。
本发明用于手机、小灵通、蓝牙耳机、MP3等消费电子产品的UV涂层。
通过本发明生产出来的产品可实现的性能指标如下：
性能指标类型 实现标准 测试方法 附着力 ≥4B 3M测试胶带，GB/T 9286-88 密着力 5B 3M测试胶带 铅笔硬度 ≥H GB/T 6739-96 RCA磨耗 ≥150次 Norman RCA耐磨测试仪(负载175g) 耐醇 ＞250次 99.7％乙醇，负载500g力 耐冷热冲击 通过 -30℃×2H～60℃×2H，共三个循环 耐高温高湿 通过 60±2℃，湿度95±2％的恒温恒湿环境下存贮48h 耐盐雾试验 通过 35℃×90％RH，PH＝6.5-7.2％的NaCl溶液放置48h
1、优化UV喷涂生产流程，提高生产效率。
2、采用UV油墨印刷的产品生产合格率的差别：在保证性能的前提下，采用该技术生产的产品比采用夹心印刷的产品的最终合格率实现提高10％～20％。
3、实现产品印刷字体有足够的立体质感效果。