要注意UV胶印油墨的固化问题

    在包装领域，由于UV印刷印品装饰性效果好、无挥发性有害物、油墨可在非吸收性承印物上快速固着等特点而受到越来越多的青睐。但在进行印刷时，UV油墨的固化是一个很重要的问题。如果印刷完成后，油墨不能牢固地固着在承印物上，所印产品就不能满足包装质量要求，所以在进行UV印刷时必须注意油墨的固化问题，这一点对于UV胶印来说尤为重要。因为UV胶印机是高速印刷机，UV胶印机中有水，所以有水墨平衡问题，油墨乳化问题，这些问题的存在都会影响油墨的固化速度，也对UV固化装置的选择、油墨配方的选择、印刷材料的适性、水墨平衡的控制等提出了更高的要求。下面分别说明：

    1、UV固化装置

    现代UV胶印大都是高速多色印刷，印刷完成后，油墨必须彻底固化，印品才能符合质量标准，这对UV固化装置的选择提出了很高的要求。UV胶印固化装置主要由四部分组成，即灯管、反射器、控制系统和冷却系统。这里主要介绍灯管和反射器。

    1）灯管。UV胶印油墨和固化机理是油墨中的光敏剂（光引发剂）吸收一定波长的紫外光线后经激发产生游离基，引发冰导致不饱和丙烯酸低聚物和活性单体的光聚合交联反应，形成固化层。也就是说UV胶印油墨固化需要的紫外光线的波长主要由油墨中光引发剂的波长决定。UV胶印油墨中大部分光引发剂吸收的紫外线的波长在200nm～400nm范围内，所以UV胶印油墨的固化需要光化学匹配性能较好的灯管。光化学匹配性是指所用的灯管的光谱输出分布应与感光材料的光谱感度相匹配，即感光材料吸收紫外光发生化学反应，而吸收的光的波长范围正好是光源发光光谱的输出范围，感光材料的最大吸收峰值正好是在光源输出的峰值处，这样光源发出的光能最大限度地被感光材料吸收而产生化学反应。目前UV胶印油墨固化装置中常用的灯管多为高压汞灯，这种灯发射的紫外线谱线长范围较宽，并有重叠，从其发射的光谱来看，在紫外区其主要发生婆长为365nm处有较强的辐射，其次在紫外区也发出的较强的光线，还有波长分别为366.6nm、313nm、303nm、253.7nm的光谱段。这些正好在UV胶印油墨光敏剂所熄火搜紫外线主波长的范围内。高压汞灯的一个重要指标是单位长度的能量输出，火称线功率，以W/cm表示，线功率直接与照射光强相联系。在油墨固化时为了提高固化速度，加大照射光强，提高线功率是最有效的办法。根据UV胶印高速、多色的特点，所用UV灯管的线功率最少要达到80W/cm甚至120W/cm，并且最好每个印刷色组后面都有一只固化灯管；若是联机上光，在上光后收纸部分最少要有三只灯管，以保证光油和色墨都能得到彻底固化。

    2）反射器。反射器的作用是使UV灯产生的能量定向，它的主要功能是保证灯管所产生的紫外光都能有效辐照到承印物的表面。反射器的几何形状和繁盛性能决定了光线直接辐照和反射幅照的相对比例。所以仅有一个合适的紫外线输出灯具还不足以保证所产生的紫外线能量能最大限度地辐照到承印物表面，还必须辅之以相配套的反射器。通常，反射器所用材料是高抛光铝，以达到最大的反射率。从几何光学角度考虑，反射器有多种几何形状，UV胶印油墨的固化反射器此阿用集光型（反射罩为撕圆面形）。集光型反射器属聚焦形反射器，在椭圆形反射器中，灯管安装于椭圆的一个焦点之上。紫外光被反射到椭圆的另一个焦点上，待固化产品通过该焦点时，降会受到最大强度的紫外光辐照。集光型反射器反射光辐照强度大，固化效率高，适合于UV胶印的高速印刷。在反射器上一般还配有冷却装置，以防止灯管过热影响使用寿命及防止承印物因过热而产生较大变形。在反射器背面有一根抽风管把产生的热量带走，同时还有循环冷水管，通过冷水管的循环也能带走一部分热量。另外反射器离承印物的高度能进行微调，以满足油墨能量最大限度的固化。

    2、油墨配方

    UV胶印的承印物大多是表面覆有铝箔层的高档金、银卡纸或激光镭射纸，这种纸对油墨的附着力较弱，且印刷过程中有水的存在，如果油墨配方选择不当，降会直接影响油墨的固化，所以UV胶印对油墨有如下要求。

    1）油墨的着色力。油墨的着色力表示了油墨的浓度或饱和度，着色力强弱主要取决于油墨本身的性质，如颜料含量，颜料分散度和对光的选择性吸收与反射。着色力高的油墨中颜料含量大，着色力强，印迹墨层很薄就能满足色相要求，UV光线容易穿透墨层，有利于油墨的固化；相反，着色力弱，势必要加大墨量，印迹墨层就厚，UV光线不容易穿透墨层，就不利于油墨的固化。

    2）油墨的抗水性。油墨抗水性能的好坏，对于有水参与的UV胶印来说具有重要意义，尤其对于吸水性较差的铝箔纸而言，如果油墨抗水性差，就容易产生乳化。严重时不但使生产难以正常进行，而且将直接影响到油墨的固化速度，进而影响到产品质量，如造成油墨粘度降低、附着力减弱、色彩暗淡等。油墨的抗水性能主要取决于油墨结构的稳定性和润版液的性质。

    3）光敏剂的选择。光敏剂是用来催化UV胶印油墨固化的物质，它的选择原则很重要：是根据固化时使用的光源所发射的谱带以及光敏剂的吸收特性决定的。最有效的光敏剂，其最大吸收波长与光源具有最大的激发作用而产生的激发谱带相符合。光敏剂的选择应遵循以下原则：光固速度快，要保证印品干燥不粘脏；与光固树脂、颜料混合性好；不会使固化后的墨膜发黄变色；保证光固油墨在有效存放期间不胶化变质。油墨中最好不使用一种光敏剂，而是用几种光敏剂，这样在不同波长的范围内都能引起激发感光作用，以提高催化促进作用，改进固化效果。常用的光敏剂主要有两大类：酮类、安息香及其醚类。它们的共同点都是有芳香酮基，不同之处，是安息香类本身通过光化学作用，可以引发烯类单体聚合，所以既是光敏剂，又是光引发剂，反应速度较快。二笨酮通过光化学作用后，往往还需要再与其它分子作用，才能引发烯类单体聚合。所以严格来讲它只是光敏剂，不是很好的光引发剂，往往需要与其它化合物配合使用，反应相对较慢。

    3、承印物的表面张力

    承印物的表面张力也焦表面能，是衡量其接受油墨能力的一个指标，当承印物的表面张力低于油墨的表面张力时，油墨润湿不良，再承印物表面不能均匀地流平散开，呈水滴状，不能牢固地附着再承印物表面，而且形成的墨层较厚且不均匀。由于油墨中还吸收有水份，将造成墨膜发浑、发虚，从而大大阻挡紫外线的透过，而影响油墨的固化。所以承印物的表面张力必须大于UV胶印油墨的表面张力，油墨的表面张力一般介于水与油之间，为30～36，要想使油墨很好地在承印物上流平，承印物的表面张力至少要大于油墨的表面张力10dyn/cm以上，所以承印物的表面张力一般要求最少在40dyn/cm以上。在UV胶印工艺中，承印物大多是表面覆有铝箔层的金、银卡纸或镭射纸，在进行印刷之前，表面经过处理后其表面张力才能满足印刷要求，一般是使用电晕法喝表面涂布法来改善承印物的表面张力。电晕法就是通过高压电荷向薄膜层表面放电，在电离的作用下，薄膜表面粗化，表面能量提高，但是随着承印物存放时间的延长以及表面摩擦等原因，表面能量或表面张力会逐渐下降，所以对于铝箔纸而言在印刷之前表面还要涂上一层光油（俗称青漆），以满足纸张表面张力对印刷的要求。在纸张出厂之前，表面的电晕处理和涂布工作都已完成。纸张表面张力的测定很简单，用一种表面张力测试笔就能轻松完成。

    4、操作

    以上提到的几项都是对硬件的要求，也是前提条件，但仅有好的硬件也是不行的，要想使UV胶印油墨能很好地在承印物上快速固化，印刷机操作工的操作技能（软件）也是很重要的。因为在印刷过程中的操作是否妥当，也是直接影响油墨固化的因素，所以在操作过程中必须注意以下几个方面。

    1）水墨平衡的控制。水墨平衡的控制对于胶印工艺来说是非常重要的，如果控制不好，油墨就会出现严重乳化、产生各种各样的质量问题。尤其对于UV胶印来说更为重要。因为普通胶印就是通过油水极性不同、互不相溶的原理来进行印刷的。而UV胶印油墨由于丙烯树脂的存在呈现弱极性、水幅较窄，水墨平衡更难控制，油墨也更容易乳化，乳化的油墨中含有的水份会阻挡紫外线的透过直接影响油墨的固化速度。所以印刷过程中必须控制好水墨平衡。减小油墨乳化。要想做到这些可以从以下几个方面入手：

    ①润版液中乙醇（异丙醇）含量在15％左右，增加润版液的表面张力，使用较少的润版液便能形成均匀的水膜，以免因水量过大引起油墨乳化。润版液的温度控制在5℃～8℃，避免水辊、墨辊因高速运转产生的热量使版面水份减少而需要增加润版液用量。

    ②严格按照操作程序评定靠版墨辊、水辊鱼串墨辊、串水辊及印刷滚筒的压力，勤搅拌墨斗中的油墨，保持稳定的机器运转速度喝稳定的印刷压力以及稳定的车间温湿度（温度25℃±1℃，湿度50％～60％），避免因以上因素的变化引起水量、墨量的变化，而引起油墨乳化。

    2）印刷色序的安排

    UV胶印油墨印刷色序的确定除了考虑鱼普通胶印相同的因素外，主要是由油墨的固化性能来决定。普通胶印油墨的固化是氧化结膜喝渗透固化相结合，各色墨的固化性能基本相同。而UV胶印油墨的固化是通过UV光线的照射来完成的，由于油墨中的各色颜料对UV光线的吸收程度不同，所以不同颜色的油墨的固化程度也不同。从UV光线对颜料的穿透力来看，品红色透过率为50％～60％、黄色透过率为20％～30％、青色透过率为8％～20％、黑色透过率为10％～12％，而白色墨把绝大部分的UV光线斗反射掉，透过率更低。由于各色墨对UV光线透过率的不同，在相同功率的UV光线相同时间照射下，有的油墨能固化，而有的油墨则不能固化。所以在UV胶印印刷色序的安排上应主要考虑油墨的固化问题，把不容易固化的油墨先印，使它们能够多得到几次UV光线的照射，把容易固化的油墨后印，即印刷色序为：白—黑—青—黄—品红，这样印刷结束时，各色油墨都能够得到比较彻底的固化。

    3）UV固化装置的维护

    UV固化装置功率大、光强高、高电压、大电流，基于以上特点要求使用者要经常维护，包括对灯管，反光罩及冷却部分都要定期进行检查、维护、保养。如果维护、保养不到位将直接影响油墨的固化。对UV固化装置的维护，可从以下几方面入手。

    ①定期用脱水棉或纱布蘸无水酒精擦灯管表面和反光罩内表面，除去尘土和吸附上去的油墨溶剂，轻微的尘土阻碍紫外线辐射、效率会减少很多；有机物附着到灯管。灯罩表面后再高温作用下会扩散到灯管内部，使之报废。

    ②定期检查灯管是否有效，用UV辐射照度计检查灯管两端电压、电流值是否正常、变压器、电容的接线端子接线是否牢固，以免产生打火现象烧毁电线而影响灯管的正常发光。

    ③定期检查冷却系统抽风机工作是否正常，排风量是否有变化，冷却水路是否堵塞，冷却水定期清洗，冷却岁定期更换。如果灯管产生的过多热量不能正常排放走，承印物将会因温度过高产生较大变形，灯管也会因温度过高而缩短使用寿命，发出的紫外光强度会降低，甚至金属反光罩会因温度过高产生变形而改变UV光的反射线路，影响油墨的固化。

    总之，影响UV胶印油墨固化的因素是多方面的，既有硬件设施，也有操作技能，遇到油墨不能正常固化的问题时要沉着冷静，理清思路，从以上分析的几个方面入手，逐项排查，细致入微，最后再进行综合分析，就一定能找出解决问题的办法，印出合格的产品。