UV油墨特点及品质差异分析

UV油墨特点及品质差异分析

自1967年德国拜耳公司研制出第一代UV固化涂料以来，UV油墨印刷技术在世界范围内得到了飞速发展。目前在北美，最大的UV固化领域是印刷油墨与UV上光油。欧洲正积极致力于UV粉末和水稀释涂料、光学透镜涂层、电子涂层、耐磨纸粘合剂、复合材料粘合剂、织物印刷等领域的开发。我国台湾地区目前是亚太地区UV固化原材料的重要供应商。从上世纪70年代开始，我国一些高校、科研机构和企业开始从事UV固化技术的基础理论及应用研究，目前UV印刷工艺在化妆品包装、食品包装、玩具包装、发泡包装、高档商业印刷、高光泽要求的产品等领域得到了广泛应用。

一、紫外光固化干燥油墨的组成及类型

UV油墨实质是在一定波长的紫外线照射下，能够从液态转变成固态的液体油墨，它通常由颜料、预(齐)聚物、活性稀释剂、光引发剂和助剂组成。

    目前，UV油墨主要有两种，即自由基型和阳离子型。此外，还有电子束EB固化油墨，由于EB固化油墨成本太高，现在还未广泛应用于印刷领域。自由基型UV油墨是目前UV油墨应用的主体，其主要特点是固化时间极短，可实现瞬间固化，在印刷时可以连续收纸而不必担心背面蹭脏。阳离子型UV油墨具有良好的着墨特性和印刷适性，其本身气味较小，有利于环保，适用于食品包装印刷以及附着性较差的承印材料印刷。

二、UV油墨干燥固化的原理

UV固化材料的固化是指在200～400nm紫外光的照射下，光引发剂吸收紫外光的辐射能后分裂成自由基，引发预聚物发生聚合、交联接枝反应，在很短的时间内固化成三维的网状高分子聚合物得到硬化膜，实质是通过形成化学键实现化学干燥，其固化过程一般可分为四个阶段：首先光与光引发剂之间相互作用，包括对光的吸收或光敏剂与光引发剂之间的相互作用；接着光引发剂分子发生重排，形成自由基中间体；然后自由基与齐聚物和单体中的不饱和基团作用引发链式聚合反应；最后聚合反应继续，液态的组分转变为固体聚合物，见图2。而传统油墨所用的树脂，是一种已经聚合了的化合物，可能是固态或液态，主要进行的是氧化结膜反应。

三、UV油墨与传统油墨对比

优点

◆多数UV产品无需使用溶剂，100％固态物质；

◆提高印刷品质：经由聚合物高密度交联结合所产生的组成结构，具有高度的坚韧性、抗污、抗磨损以及抗溶剂的特性；

◆瞬间干燥，无UV照射时不干，停机时不用担心干墨；

◆胶印无需喷粉；印刷完的纸张可以立即进行后加工；

◆很高的光泽度，高上光质量，可以局部上光；

◆UV油墨具有良好的触变性，可以进行高加网线数的高精度印刷；

◆UV油墨在一定印刷条件下可以进行冰花、折光、磨砂、邹纹等特殊效果的印刷；

◆UV油墨符合“5E原则”(Energysaving、Ecology、Economics、Easeofapplication、Excellenceoffinish)，具有很好的发展前景；

缺点

◆UV油墨价格高于传统油墨产品；

◆紫外装置需要增加投资；

◆并不是完全没有气味，固化后会残留一定的味道；

◆需要消耗更多的能源；

◆UV产品具有一定的危险性，多数UV的产品在没有干燥前，对皮肤有刺激，在操作时应穿戴护肤手套和护目眼罩以减少危害；

◆印刷工艺比传统印刷工艺较难掌握，对承印物的适应性不如溶剂型油墨；

◆附着力较差，要增加附着力时必须先过一层UV底油；

◆强紫外线照射3个氧气分子会变成2个臭氧分子，需使用排气管将臭氧排出工作区域；

◆UV油墨印在纸上后，墨迹不好清除，影响废纸的回收。

四、UV油墨种类及印刷工艺特点

目前印刷中许多特种效果都需用到UV油墨，广泛应用于平版、柔版、网版、凹版转移印刷甚至电脑喷绘等印刷方式，常用的UV油墨主要有：UV塑料油墨、UV金属油墨、UV磨砂油墨、UV香味油墨、UV冰花油墨、UV发泡油墨、UV水晶油墨、UV膨胀油墨、UV透明油墨、UV光碟油墨、UV折光油墨、UV立体光栅油墨、UV皱纹油墨、UV刮刮乐油墨、UV弹性油墨、UV反光油墨、UV印刷电路板油墨等等。UV油墨印刷工艺与常规印刷不同，其主要特点如下：

胶印

UV胶印用的PS版、胶辊、橡皮布等均与普通胶印不同。印刷机组上必须安装整套UV油墨干燥装置，通常包括紫外干燥装置、电柜、水冷装置、排气装置；UV油墨因其腐蚀性强，对胶辊的要求极高，选择印刷机的墨辊必须与UV油墨相适应；不能常常变换使用UV油墨和一般油性油墨，如果需要变换必须清理干净；UV油墨的水墨平衡宽容度很窄，印刷中容易造成油墨乳化，易脏版，影响印刷品质的稳定性；UV油墨印刷后粘度高，缺乏流平性，会出现墨膜表面粗糙的现象；印刷速度不能太快，控制在5000～8000印／小时；四色UV油墨干燥难易程度不同而导致一般UV彩色印刷的顺序为黑、青、黄、洋红。

柔印

UV柔印油墨较胶版印刷油墨需要更低的粘度，UV柔印油墨的使用粘度略大于水基墨或溶剂型柔版墨，当承印物为纸张等渗透性底材时，为了防止渗透经常采取施加涂底层的对策；使用UV柔印油墨时网纹传墨辊的网角最好是30°或60°；胶辊必须能抗紫外油墨；版材最好选用抗紫外油墨性较好的版材。

丝印

目前使用UV丝印工艺最多的当属仿金属蚀刻、冰花纹理、折光等，所印制的包装盒色彩艳丽、典雅华贵，深受消费者的喜爱。要很好地体现丝网UV印刷效果，在印刷过程中原稿的设计、丝网的选择、网框的选择及绷网、感光胶膜的厚度、印刷网距等印刷工艺参数的确定都有其独特的工艺方法；另外UV灯的波长、功率、干燥时间等对最终效果也有重要影响；特殊效果的印刷图案要距离压痕、模切位置2～3mm，以免模切时破坏砂墨；考虑到砂墨的透明性，文字不要与砂墨做陷印，可直接印刷在金、银卡纸上；大面积的实地与细小文字同色时，要想减少文字边缘锯齿效果，应分别选用不同网目的丝网分开制版。

凹印

目前凹印在UV印刷中起到越来越重要的作用，因为其印刷墨膜厚度介于丝印与胶印之间，随着“丝印转凹印”工艺流程的改进，使以前只有用丝印才能印刷的仿金属蚀刻、冰花纹理、折光效果变成凹版UV印刷，这样一来既克服丝印速度慢、效率低的缺点，又体现了凹印在长版活的优势。

五、影响UV油墨固化品质的因素及质量控制方法

UV油墨保存非常重要，因为它容易产生胶化变质。不同的油墨厂的UV油墨不宜相互掺和使用。在印刷中注意UV光源、辐照距离和光固化时间三者的参数选择。UV光源选择既要考虑到体系所含有的颜料对UV光的吸收特性，又要兼顾到引发剂的UV吸收特性，UV灯管功率越大固化越快，但过大易造成UV油墨脆化。辐照距离越小光照越强，光引发剂生成自由基的速度越快，墨膜的固化速度就越快。UV油墨中颜料能够吸收一部分辐射能量，结果会降低具有颜色体系的固化速度。通过多种光引发剂的配合使用，并通过调整各种光引发剂的配比以获得固化速率快且性能优异的墨膜。

在实际生产中，时常出现由于承印材料的表面平滑度不好而导致油墨转移率下降，出现印刷不平实现象。此时，机台操作人员通常会加大下墨量，以期印刷效果有所好转。这种情况最容易导致油墨固化不彻底、附着力差等问题。一旦遇到承印材料的表面平滑度不好时，最好是先用冲淡剂打底，然后再印刷。印刷速度慢，固化时的光照时间就长，固化效果自然就好。如果正常印刷速度下不能干燥印刷品时，就必须考虑更换UV灯了。UV灯必须安装灯罩，以反射并集中焦点于印刷物的方向。对反射罩还必须随时清洁与保养。一些纸张的粉屑或喷粉的灰尘如果附着在反射罩上，都会影响UV灯的反射功效，如果UV灯长时间不使用，还应将UV灯罩关上以防止灰尘进入。

在UV印刷工艺操作中一定要注意UV油墨固化与UV光油固化要有所区别。UV光油是透明体，紫外光线从上层照到下层没有任何障碍，因此固化所需要的紫外光强度较弱。固化UV油墨需选用聚焦型反射器，用高功率灯快速固化；而固化UV光油则可用散光、平行光型反射器，采用低功率灯慢速固化效果比较好。

六、UV油墨的发展趋势

目前UV油墨印刷中仍存在一些缺陷，尚需加以改进。主要的发展方向有：开发低刺激活性单体，避免油墨生产者和使用者发生过敏反应或被灼伤；开发UV光固化色墨用光引发剂，提高引发效率，有利于色墨深层固化；开发阳离子及阳离子自由基UV光固化体系，因为阳离子光固化体系较自由基光固化体系，具有不受氧阻聚影响，表面固化性好，对人体皮肤刺激性小，固化后墨层内应力小体积收缩小、柔韧性和附着性好等优点；开发具有无刺激、无污染，更安全等特点的水性UV油墨；改进油墨对承印物的附着性，研究开发固化收缩小、附着力强的UV油墨。(湖南工业大学包装与印刷学院钟泽辉)