UV固化油墨行業進展與應用領域詳述
2006-12-22 00:00 來源:中華印刷包裝網 責編:中華印刷包裝網
1、前言
環保油墨逐步取代傳統的、揮發有機溶劑油墨,是印刷業發展的方向和趨勢。決定環保油墨的三大因素:
低VOC(Volatile Organic Compound揮發性有機物質)排放:目前,國內外在柔性印刷和凹版印刷中,已部分或全部采用水性油墨,用水的滲透和揮發作為干燥手段,在很大程度上減少了油墨的VOC含量。而UV固化油墨的發展進一步改善了這一狀況。
易降解:油墨的原材料必須在物理、化學和生物的作用下,易降解。通常以植物中提取出來的物質作為原材料,比如大豆油,這樣的油墨比由其他化工材料合成的油墨更易降解。
原材料可再生:植物合成的油墨可再生,由煤炭等化工類產品制造出來的油墨不可再生的。
所謂UV(Ultraviolet:紫外線)油墨,是指經紫外光線照射瞬間固化的油墨。UV固化油墨由連結料、顏料及有關助劑3部分組成。UV自由基固化油墨在紫外光照射下,引發劑引發連結料中的不飽和鍵發生自由基聚合,油墨固化成膜。UV固化油墨在國外早已有研究,近年來有不少產品推向市場。由于可在非吸收性承印物表面印刷,目前在各個領域均有應用。UV固化油墨屬反應性油墨,數秒就可以固化,適合高速印刷。因反應性干燥交聯過程,對絕大多數底材的附著力良好。傳統的溶劑型油墨施印后一般需經過干燥,干燥過程需要消耗大量熱源,速度較慢,且有溶劑揮發,干燥以后的附著力不理想,對后續工藝也產生影響.
在UV油墨中,液態的單體和低聚物取代了樹脂連結料,使顏料分子可以分散其中。由于沒有任何溶劑的揮發,固化后的油墨層厚度同固化前的厚度完全一樣,因此我們通常稱UV油墨為“100%固體”油墨。
在UV油墨發展初期,受條件限制,配制油墨的化學原材料(光引發劑、樹脂、單體等)的選擇性很小,也缺乏適合工業應用的紫外光源。如今油墨制造商可以在數千種原材料中進行選擇。UV固化整個固化體系為無溶劑體系,UV油墨印刷有穩定的適應性,可提高實際生產效率并可降低成本,能給投資者帶來高生產率及高產量等經濟效益。正因為如此,這種技術受到許多應用廠商的青睞,這也正是這種技術得到迅速推廣和運用的主要原因。近年來,歐洲對能量固化油墨和光油的需求呈增長態勢,尤其是在包裝印刷領域。20世紀90年代后,UV固化油墨開始大規模進入使用階段。
2、UV固化油墨優勢以及常見問題
UV光固油墨具有很多優點,主要表現在:
①固化速度快,省時省力節能。②設備占地面積小,經濟實惠。③屬于無溶劑型油墨,不存在自然揮發,油墨粘度穩定性好,印刷中不會有拉絲現象。④光澤度高,墨層固化后有較好的耐摩擦和耐抗性。⑤UV光固油墨固體顆粒小,故可印刷精致圖紋。⑥不存在有機揮發物,環保等。
UV光固油墨正因為具備諸多優點,所以近年來得到很廣泛的應用。但在使用中會存在以下問題,歸類如下:
①承印物和油墨不相容以及承印物表面受到污染導致的無附著力。②疊印時層間附著力弱。③出現條紋、斑紋。④油墨固化后成斑紋狀。⑤不能固化或表面發粘和殘留氣味大。⑥分辨率或清晰度不夠。⑦點的印跡擴大。⑧邊緣卷曲。⑨魚眼、白點。⑩光澤度低等。
UV油墨有多種系列,其組成的多樣性構成了其影響因素的復雜性。影響油墨固化充分性和最佳固化速度的主要因素有如下幾個方面:外部條件有固化時的溫度、固化的環境條件、光引發劑、光源的輻射強度等;內部條件有顏料性質、油墨墨層厚度、承印材料的表面性質等。
株式會社研制出了提供在印刷品上不發生鋸齒紋、搭色、針眼、透色等缺陷、具有穩定的適印性、并且可制造呈現高度的鏡面光澤、彩色鏡面光澤的印刷品的特殊絲網印刷油墨。
日立麥克賽爾株式會社發明提供了一種油性顏料油墨組合物,該油性顏料油墨組合物與現有技術相比,不存在使用有機溶劑油墨組合物所存在的安全性和異味的問題,可以在沒有接受層的聚氯乙烯類低成本薄膜的印字媒體上印字,可以適用于室外環境。
(1)UV絲網印刷油墨
絲網印刷是目前主流印刷工藝之一,屬于孔版印刷,應用廣泛。絲印可以產生比較厚的墨膜,承印面可以是平面,也可以是曲面,成本低。但印刷速率不高,UV絲印油墨厚度較高,對底層固化提出了挑戰。油墨越厚,底層固化速率越低,好在絲網印刷本身速率不高。UV網印最適合需要厚墨層印刷的場合,如海報印刷。
UV固化常采用自由基和陽離子聚合的方法。近年來陽離子UV 油墨(也稱陽離子油墨)是隨著UV技術發展而研發的一種新型特種油墨。陽離子UV油墨多用于短版套筒型熱縮膜的印刷,自由基油墨則因墨膜收縮量小而多用于紙類承印物。陽離子UV油墨的優勢在于反應類型為典型的環氧基團逐步開環聚合反應,能明顯提高油墨的有效成分含量。
自由基油墨反應速度快,但會導致自由基UV油墨的柔性下降、親和性、粘附性變差。相比之下,自由基油墨基本上只能利用UV曝光才能徹底干燥,導致揮發量增加。陽離子UV油墨固化速度稍遜于自由基油墨,可二次固化,不易被氧化,無收縮量,附著性優良等特點。陽離子UV油墨具有揮發性低、氣味小,但顏料大多含有強親核性的基團,而且陽離子光引發劑的選擇余地太小,價格太高。
UV網印金屬油墨主要由光敏樹脂、光敏劑、顏料和助劑組成。UV網印金屬油墨在應用過程中,具有節省能源和場地,提高工作效率的特點。在印刷過程中,由于網版上的油墨未能接觸紫外線的照射,因此它永遠不會堵網,這給印刷精確的圖文和連續性操作帶來了很大的方便。UV網印金屬油墨由于在環保、成本、效率方面與普通的溶劑型金屬油墨相比具有明顯的優勢。因此,它的應用前景必定十分廣闊。同時,這種油墨也正被印刷廠家逐漸了解和采用。目前國內市場上應用成熟的UV金屬網印油墨有德國的lougre油墨和杭州恒基油墨涂料有限公司出品的UV-5000網印金屬油墨,顏色有常規色墨和磨砂兩個系列。 (divid)
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