紫外光固化油墨是利用紫外线光波感光作用使墨成膜和干燥。UV墨干燥和成膜的机理,是利用不同的紫外线光谱,产生不同的能量而将不同的预聚物和不同的单体聚合成聚合物。所以UV的色膜具有良好的机械性和化学性。 UV油墨的品种有UV磨砂、UV冰花、UV发泡、UV皱纹、UV凸字、UV折光、UV宝石、UV 光固色墨、UV上光油等特种包装油墨。在具有金属镜面光泽的承印物表面,采用网版印刷工艺手段将UV油墨印在上面,经紫外线干燥设备光照处理后,产生一种别具一格的视觉效果,显得高雅、庄重、华贵,主要应用于高档、精美别致的烟、酒、化妆品、保健品、食品、药品等的包装印刷。 UV油墨对UV光是选择性吸收的,它的干燥受UV光源辐射光的总能量和不同波长光能量分布的影响、在UV光的照射下,UV油墨中的光聚合引发剂吸收一定波长的光子,激发到激发状态,形成自由基或离子。然后通过分子间能量的传递,使聚合性预聚物和感光性单体等高分子变成激发态,产生电荷转移络合体。这些络合体不断交联聚合,固化成膜。 UV光源是UV固化系统中发射UV光的装置。通常由灯箱、灯管、反射镜、电源、控制器和冷却装置等部件构成。根据灯管中所充物质的不同,可分为金属卤素灯、高压汞灯和无臭灯等种类。它的性能参数主要有:弧光年度、特征光谱、功率、工作电压、工作电流和平均寿命等。 UV光源虽然发射主要的UV光,但它并不是单一波长的光,而是一个波段内的光。不同的UV光源发射光的波段范围不一样,波段内光谱能量的分布也是不同的。UV光源辐射的是一个波段内的光,且各波长光的能量分布是不一样的。其中波长为300~310nm,360~390nm的光的能量分布是较好的。UV光源的波长范围很广,波长为于UV-A区域约360nm时效果最佳。 UV墨的组成和传统墨有相似的地方,但也有很多不同之处,下面是两种墨的组成对比: 1.颜料:很多类颜料皆适用作UV墨的着色料,不过采用时仍需留意选择。①,很多颜料在黑暗中会促进载色剂自然聚合,这种自然聚合作用并非立即进行,而是要经过一段长时间才发生,因此会令UV墨的库存时间缩短。②,不同的色泽吸收紫外光波的快慢有差异,这往往影响UV墨的聚合作用。③,在UV墨的载色剂中所用的丙烯酸盐并不是一种良好的湿润剂,往往使颜料研磨较困难,影响将来色膜的光滑和均匀度。 2.预聚物:预聚物是一种高分子量和高粘度的单体,它好比传统墨中的树脂,是成膜的主要化学品,也决定着 UV墨的各种性能。传统墨所用的树脂,是一种已经聚合的化合物,可能是固态或液态;而这种预聚物是一种未经聚合的液态化合物,需要受紫外光波的作用而聚合。常用的预聚物有三类:环氧丙烯酸盐,胺酯丙烯酸盐,聚酯丙烯酸盐。 环氧丙烯酸盐 ——是环氧树脂和丙烯酸作用产生的。用环氧丙烯酸盐制成的UV墨干燥极快,色膜光泽好且耐化学性强,成本低廉,极受UV墨生产厂家欢迎。环氧丙烯酸盐经紫外光波聚合成聚合物后,往往表现出丙烯酸树脂特有性能,同时亦表现出环氧树脂的抗化学性强结合力。它最大的特点是对颜料的湿润性差,粘度高,如单独被用作UV墨的成膜剂,往往会令色墨的流平和扩散较差。 胺酯丙烯酸盐—— 是异氰酸盐(isocyanate)和丙烯酸中之羟基(hydroxyl)作用产生的。胺酯丙烯酸盐受紫外光波作用而聚合后,具有聚胺酯树脂的特性,色膜光亮度特高,柔韧性高,弹性强,粘合力好。胺酯丙烯酸盐所组成的UV墨,特别适合印刷各种塑料和金属薄片。 聚醋丙烯酸盐—— 是聚酯中的羟基和丙烯酸作用产生的。聚酯丙烯酸盐的分子量低,粘度低,其价格便宜,湿润性好,柔韧性高。常用作研磨颜料的载色剂。有时又可用作UV墨的稀释剂,调节环氧丙烯酸盐和胺酯丙烯酸盐的粘度。它对无孔性作用物和锑片、铝片及塑料片等的表面粘力很强,常被用作这类物品的印刷UV墨。其最大的缺点是抗化学性差,很多碱性化学品皆能侵蚀它。因为分子量低,故聚合时间较长,换句话说,即干燥比较慢。 一般来说,UV干燥油墨较之传统溶剂型或环氧型油墨具有较大的耐磨性,其耐磨性是传统油墨的耐磨性的1300%,而且它的干燥速度也较之传统油墨有极大的提高,从原来的7min降低到了15s,节省了96%的时间。UV油墨在干燥后还具有极高的抗溶剂性。这种抗溶剂性部分源于交联干燥油墨层的高交联密度(大分子重量)。较高程度的交联使得分子间在溶剂作用下也不能彼此分离和溶解。另外,UV油墨也可以与一些抗溶剂性的化学物质配合使用。 我们看一下环氧型油墨换成UV油墨后的情况。首先,在使用之前不用再混合油墨。其次,当然是节约时间,因为环氧型油墨需要在一定的高温条件下长时间干燥,而UV油墨几乎是即时干燥。这同时也伴随着另一个优点,即减少了加热所带来的油墨层损伤。UV油墨还节省了很大的干燥空间。 目前妨碍UV技术广泛应用的主要因素有三个。 一是UV油墨对人体有危害,因此,对紫外光固化油墨的安全性问题必须引起足够重视。其危害主要有两个方面:辐射源对人体造成的危害和油墨对人体造成的危害。 二是对UV油墨化学领域所取得的巨大成就了解不够。一项研究报告表明,使用UV油墨可以提高生产力和工作效率,降低油墨废品率,大大节省较高的油墨费用,结果证明,购买新的固化设备是合算的。 三是UV油墨具有层会性能不佳、容易产生折痕等不足之处。 紫外线固化油墨和涂料的使用开始于70年代,目前在印刷业占有很大的市场份额,包括在平版印刷,苯胶印刷,凸版印刷等领域的应用。预测,到2005年,UV固化油墨的市场将由2001年的11亿美元上涨到15亿美元。当然,增长的幅度要看分支市场的发展情况。 就目前而言,卷筒胶印占的市场份额最大,它可以应用UV固化油墨到直邮、商务表格、折叠纸箱和信用卡的生产中。窄幅柔印已经大量应用UV油墨和涂料。在包装印刷中,无论是胶印还是柔印领域,对UV油墨和涂料的应用是呈增长趋势的。 能量固化产品正在进入市场的每个角落,具有极大的经济意义。电子束EB固化占市场的份额大约有3000万到5000万美元,几乎占整个能量固化市场的13%。与UV固化干燥系统相比,EB设备比较贵且占地面积比较大,所以增长的速度相对要慢一些,虽然设备的价格已有了一定的下降,但其使用的化学原料仍然比较贵。
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