利用紫外线固化颜料和胶粘剂技术制备移花的移画印花图案

摘要

本发明利用紫外线固化的颜料和胶粘剂技术,代替了利用常规的传统溶剂挥发性颜料和胶粘剂制造移画印花图案的方法,所得产品质量更好,工艺更简单,成本更低。

说明书

发明背景

干转移产品(通常叫做移画印花)是一种熟知的技术。这样的产品包括一载体膜，膜上印有图案，如字母、工艺品、标识(logos)、涂漆画(tole painting)、标牌(signage)、符号等，并随后用一涂覆有硅氧烷的脱模纸(release paper)进行粘合和防护。移画印花可以这样移花到所需的接受表面上：揭掉涂覆有硅氧烷的防护性脱模纸；用胶粘剂一面相对于接受表面将移画印花图案定位；摩擦另一面的载体膜，慢慢剥去载体膜，使得胶粘剂接触，从而在接受表面上只留下丝网印花用颜料(screenink)所形成的移画印花图案。

目前，一般采用基于溶剂的丝网印花用颜料和胶粘剂来制备移画印花图案。

美国专利US3,847,725中给出了一个采用上述现有技术方法的实施例，其采用载体膜、基于溶剂的颜料和胶粘剂。该专利描述的是单一色彩的移画印花图案，其中它也可以用于辉点(spot)和中间色(halftone)的丝网印刷(screen printing)。

US3,847,725中描述了一种载体膜，该膜涂覆有不可伸长的、高度交联的聚合物涂层，而该涂层不溶于有机溶剂；它还描述了一种溶剂/树脂挥发性颜料和一种溶剂/高弹体的、低附着性的、溶剂挥发性压敏胶粘剂。

总之，所有的现有技术公开的是：一种具有非粘附性表面涂层的载体膜；一种可以从非粘附性表面释放的溶剂挥发性颜料；以及一种溶剂挥发性压敏胶粘剂，该胶粘剂有助于将标识(indicia)移花并粘附到接受表面上。

这样的工艺方法在处理基于溶剂的颜料和胶粘剂时，必须特别注意，以符合OSHA和DEP规则。例如，OSHA要求为雇员健康和安全起见，必须进行适当的分类和处理；DEP则要求对溶剂的排放(挥发性有机化合物，VOC)必须得到特别许可，并要提交年度报告。如果排放超过了“低量排放标准”(low quantity generator status)，那么就需要安装一昂贵的溶剂氧化器，以便在VOC排放到大气之前进行处理。

本发明则克服了因使用溶剂挥发性颜料所带来的下列缺点：

1、因溶剂VOC造成的大气污染；

2、向DEP递交费时和复杂的溶剂排放报告；

3、执行和检查OSHA所要求的关于溶剂颜料和胶粘剂的安全程序；

4、溶剂挥发性颜料在丝网中易于干燥，每100-500片就要冲洗，从

   而导致生产效率下降；

5、需要昂贵的干燥炉，以便从已印花的丝网颜料中蒸发溶剂，从而

   增加了生产成本；

6、干燥炉会占据昂贵的制造空间；

7、在高于每英寸75根线的分辨率下，不能有效地进行中间色丝网

   印刷；

8、在排放到大气前，要用昂贵的氧化器处理VOC排放，从而增加

   了生产成本；

发明的概述

本发明在制造移画印花图案时，不需要使用基于溶剂的丝网印刷用颜料和胶粘剂；相反，本发明在制造移画印花图案时，采用紫外线(U.V)固化的颜料和胶粘剂。紫外线固化的颜料可以生产具有较为坚韧颜料膜的移画印花图案，从而改善了其磨损性能。紫外线固化系统也会增加生产速率，并可改进更精细中间色丝网印花的能力(每英寸100-150线的分辨率)，因为紫外固化颜料和胶粘剂在丝网上不会干燥。

紫外丝网颜料和胶粘剂也可使得移画印花图案的生产在更安全、无溶剂的工作环境中进行，从而消除了VOC，保护了大气。

本发明的移画印花干印花产品包括(见图1)：

(1)载体膜；

(2)施加于载体膜上的非粘附性涂层；

(3)用于生产所需标识(indicia)的紫外线固化颜料，该颜料可施

   加于非粘附性涂层上；

(4)紫外线固化的压敏胶粘剂，其可覆盖在特征(3)中所形成的

   标识上；

(5)一种防护性脱模纸或塑料涂层

本发明关键的发明特征主要为特征(3)和(4)，以及不存在现有技术的溶剂步骤。

本发明的方法特别适合于生产单色丝网印刷的移画印花图案、点色(spot color)丝网印刷的移画印花图案、中间色丝网印刷的移画印花图案以及其组合，而同时消除了前面所述的采用溶剂挥发性颜料的缺点。

附图的简要说明

图1是本发明所用的干印花片的截面图，图中示出了上面所述的(1)-(5)的组件。

发明的详细描述

参阅图1，将本发明干印花片的每个部件放大，可以很容易地理解本发明。

如图1所示：

(1)是基体载体膜，它与常规所用的那些膜类似，如US3,847,725中所述的可以作为此处的参考。载体膜可以是聚酯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、烯类聚合物等。载体纸可以是硬化的牛皮纸、羊皮纸、透明纸等。

(2)表示施加到载体膜上的聚合物涂层。

聚合物涂层可以是US3,847,725第2栏中所述的聚合物，此处引为参考。特别有用的是热固性的聚合物，尤其是热固性的丙烯酸类树脂。这样的聚合物必须是基本上不可伸长的。在邻近聚合物涂层处，也可以使用改性的硅氧烷聚合物涂层。

在每一种情况下，如果按照压敏胶带协会的第PSTC#-1号测试方法进行测试，从聚合物涂层中的颜料释放值应当在每英寸2-5克之间，从而使得紫外线固化的丝网印花用颜料能够以较高的印刷标准和质量进行印刷。

(3)表示按照本发明采用紫外固化颜料所形成的移画印花图案。这样的颜料是从单体、低聚物、光引发剂、色料、添加剂、改性剂以及强化剂调配而得。当暴露在200-400nm范围的紫外能量下零点几秒钟内，光引发剂就会吸收紫外能量，引发低聚物和单体的聚合，直到其完全交联、将液态的紫外颜料变为100％固化的固体。

适当地选择单体和低聚物等，将使得固化后的紫外颜料具有所需的物理性质，如硬度、柔韧性、透明度、色泽和从载体膜上的可脱除性。

1、低聚物是上述调配物的树脂构架部分。Ebecryl#1755是丙烯酸低聚物，并调配有TRPGDA-DEO单体，其特征是具有较高的其柔韧性。Ebecryl#6700是丙烯酸化的芳香尿烷低聚物(acrylated aromatic urethaneoligomer)，其特征是具有较好的韧度和耐磨性。它们均是由位于佐治亚州Smyra的UCB Chemicals Corp.生产。

2、单体与低聚物树脂发生交联，形成固体。它们也起到稀释剂的作用，并有助于改善固体颜料膜的物理性质。

Ebecryl TRPGDA是二缩三丙二醇二丙烯酸酯，它有助于改善柔韧性、抗水性，降低其粘度，提高其固化速率以及与丙烯酸化低聚物具有良好的相容性，同时不会带来脆性。

Ebecryl TRPGDA-DEO是提纯的二缩三丙二醇二丙烯酸酯，它具有与TRPGDA相同的性质，但气味较小。

3、光引发剂可以称为催化剂，它引发低聚物和单体之间的聚合反应。当用紫外光照射时，光引发剂会吸收紫外能量，产生自由基，使得低聚物和单体交联成固体的聚合的颜料膜。Irgacure 907和Igacure 1700是由纽约的Ciba Specialties Chemical Co.生产的。

4、色料是给紫外交联的聚合物颜料膜赋予色彩。Pennco#981黑和Pennco#9R52红是宾夕法尼亚州的Penn Color，Inc.生产的色料膏剂。

5、添加剂FL430是由明尼苏达州的3M Corp.生产的表面活性剂，它可以降低颜料的表面张力，使得色料和接受表面容易润湿。L405是DrewChemical Company(Ashland Chemical Co.的子公司)生产的消泡剂，它被加到颜料中以控制鱼眼、起泡等。Cabosil#M-5是由Cabot Corporation生产的热解法二氧化硅(fumed silica)，加入它是为了使上釉平滑，并改善粘度。Ebecryl P115是胺强化剂，它是一种用来增加紫外线颜料的固化速率并降低气味的添加剂。

图1中的成份(4)是紫外线压敏胶粘剂。这样的胶粘剂可从许多生产商处购得，其中两个生产商是RAD-CURE Corp.(其产品为#UVl2PS-8K)和Acheson Colloids(其产品是#ML2525-1)。

(5)表示一种防护性的脱模纸，它用来保护胶粘剂，并防止标识预先释放到或印花到不需要的表面上。这是一种普通的特征；将植物羊皮纸、薄页纸(tissue)或硬化的牛皮纸涂以硅氧烷，即可提供这种防护。

下面举例说明组成紫外线颜料的成份：

1、低聚物和添加剂：由位于佐治亚州Smyrna的UCB Chemical Corp.提供的，包括EB 220、Eb745、EB 1701、EB 1710、EB 1755、EB 4827和EB 1755。

2、单体：由UCB Chemical Corp.提供的，包括EB CL1039、HDODA、TRPGDA、TRPGDA-DEO PETA.K.。

3、光引发剂：由UCB Chemical Corp.和Ciba Corp.(*)提供的，包括EB P37、Irgacure 1700^*、Irgacure 907^*、二苯甲酮、EB P115、DVROCUR1173^*。

4、强化剂：由UCB Chemical Corp.提供的，包括EB P115和EB P104。

5、色料：由Penn Color Inc.提供的，包括Pennco 981黑色料膏剂、Pennco 9R52红色料膏剂、Pennco 9579蓝色料膏剂、Pennco 9W7白色料膏剂。

6、添加剂：由3M Co.提供的FC-430碳氟化合物表面活性剂；由F.B.Ross Co.，Inc.提供的Camavba Wax润滑剂；由Drew Chemical Co.提供的L-405消泡剂；由Cabot Corp.提供的Cabosil M-5热解法二氧化硅；由Dow Coming提供的DC-193硅氧烷湿润剂。

一种典型的、黑色的紫外线固化颜料的配方如下：

                           100份重量份

低聚物      EB 1755        47.0

单体        TRPGPA-DEO     19.0

色料        PENNCO 981     21.0

光引发剂    IRGACURE 1700  6.0

表面活性剂  FC 430         0.5

消泡剂      L405           0.5

二氧化硅    Cabosil/M-5    1.0

强化剂      P115           5.0

一种典型的、红色的紫外线固化颜料的配方如下：

                        100份重量份

低聚物      6700           30.0

单体        TRPG-DA        26.0

色料        PENNCO 9R52    31.0

光引发剂    IRGACURE 907   6.0

其表面活性剂、消泡剂、二氧化硅和强化剂的性质及用量与上述所述的黑色紫外线固化颜料中的相同。

如果需要，可以在颜料和胶粘剂中加入添加剂和改性剂，以调节其流动性、滑移性(slip)、保持性(hold out)、粘性和柔韧性。

紫外线固化的颜料和胶粘剂的印制条件与标准的基于溶剂的颜料和胶粘剂的印制条件相同，而这种印制条件本身是本领域公知的。

本发明方法的叙述部分如下：

印花丝网：颜料筛网(mesh)，每种颜料300-400线，可以是不锈钢的或聚酯材料的，并被拉伸到最小张力为20-24牛顿。

将绘有要印花的图案的直接光照乳胶模板，稳固地粘结和固定到筛网上。

压制：任何能够控制记录(registration)、滚压速率(squeegee speed)和压力的标准平床(flatbed)、活塞或者腹板(web)压制均可。

紫外线固化方法：可采用每英寸配有1或2个300瓦汞蒸汽灯的标准紫外线固化装置，所述的汞蒸汽灯上装有标准的椭圆反光罩；固化速率通常在每分钟50-75英尺间，用200-400nm的光辐照零点几秒；紫外线固化颜料和紫外线固化胶粘剂均采用上述方法。

本领域的熟练人员可以进行各种改进。

在对本发明进行了描述后，在下面的权利要求中提出要保护的范围。