热收缩薄膜印刷用UV阳离子油墨的性能

    套筒型热缩膜市场的营业额到2007年预计将达到525亿美元，这被视为是低成本柔印市场的功劳。一直以来，由于雕刻凹版滚筒和溶剂回收装置价格昂贵，使得凹印印刷成本高出柔印很多，凹印的这一不足也限制了套筒型热缩膜市场的发展速度。

    阳离子UV油墨在印刷热收缩薄膜时，必须要用UV干燥系统固化油墨。印品质量，印刷速度、客户要求过去都无法由阳离子UV油墨实现。所以，人们通常选择凹印来印刷热收缩薄膜。这种专为套筒型热缩膜研究出的新UV自由基柔印技术，使得印品图文质量超过了凹印。这种白色不透明油墨对环境要求低，不但成本低廉，而且满足印版变形量、油墨流动性控制、印刷速度的要求。

    UV油墨化学组成的选择

    现今，丙烯酸盐〈自由基〉和阳离子是UV印刷中最主要的两种化学方法。阳离子UV油墨印刷多年使用于短版套筒型热缩膜的印刷；自由基油墨则因墨膜收缩量小而多用于纸类承印物．虽然，这两种方法很多应用形式，但这里讨论的是它们的基本化学组成。

    阳离子UV装置

    阳离子UV装置利用光引发剂在UV灯照射下，产生出酸性物质来催化发生聚合反应。阳离子剂诱发环氧基团进行连锁反应直至氧键断裂或生成玻璃状聚合物，键反应才中止。这一反应的速度慢于自由基缩反应．但其成份后固化程度高。UV灯所发出的红外线〈IR〉是控制反应速度和反应完全的关键。在进行阳离子缩聚反应必须要充分了解薄膜性质、避免油墨龟裂，保证油墨后固化完全。

    阳离子油墨的优势在于其反应类型为典型的环氧基团逐步开环聚合反应，这提高了油墨的有效成份含量，近乎是完全转化为墨膜。

    由于阳离子缩聚反应速度慢于自由基缩聚，所以需要较长的时间，墨膜在承印物交联、附着，以期降阺承印物所受的压力。阳离子固化物的墨膜收缩率小于5%。

    阳离子油墨的缺点

    反应速度比自由基聚合慢，并且需要高温固化。但低墨膜收缩率、高温固化，往往会造成墨膜边缘不平服、光滑。一般来说，选择800w以上的UV光源，才能保证阳离子油墨快速完全的固化，如低于此温度，墨膜的耐久性、粘附性明显下降，气味变大。

    阳离子缩聚反应会受大气湿度的影响而终止是它的另一弱点。高湿天气会导致油墨性质参数的不断变化。因此，温湿度控制系统是阳离子UV印刷必备的装置。

    对阳离子油墨来说，成份的选择也是一个难题。首先，阳离子油墨基本成本的价格本身就高于自由基的。再则，由于?性物质延缓甚至抑制反应的进行，所以油墨中此类物质的含量不能过高。?性同样不能过量使用，否则，它会使油墨黏度增大变成胶凝。

    为此，油墨工程师必须严格控制油墨成份中颜料的类型，他们往往要对颜料进行表面处理，使其PH值达到中性。所以，有许多颜料因无法满足UV油墨流动性和粘稠度的要求而不能使用。

    同样，对分散剂也有很高要求。尤其在一些被报导阻碍阳离子油墨的反应后，分散剂种类有了更严格的规定。这又限制油墨中颜料的添加量，致使印刷墨层厚却色彩表现力差，图文色彩不鲜艳。

    此外，阳离子引发剂还所含的重金属元素，它会释放出少量的苯类物质，既污染了环境，更危害了工人健康。然而，这种新自由基UV技术却可以做到不含重金属元素、无苯类物质生成，而印刷速度只是略微降低。

    自由基UV油墨装置

    自由基UV油墨装置同样是利用UV灯照射光引发剂来诱发丙烯酸?的连锁缩聚反应，直至自由基与颜料、氧气、添加剂或其他自由基反应，或玻璃化而终止链锻反应。一般情况下，油墨在UV灯照射下完成固化后会有少部分二次分裂，可其实很少有真正的后固化工序。所以，在油墨在承印物上冷却、附着时，会出现黏着、划痕等现象。UV灯所发出的红外线〈IR〉则可以加快固化速度，这一点自由基反应的确稍差于阳离子反应，但还是有其他方法可以得到理想的固化效果的。

    自自基油墨的固化无太高温要求，低能光源下，即可快速固化，这就很大程度的减少了承物的受热，避免了热收缩膜在印刷过程中的收缩，而它对于油墨成份的要求也没有阳离子油墨那样苛刻。这样，多样颜料选择足以保证油墨在YAG网纹辊上有良好的流变性。此外，高颜料填充使得油墨可挥发成份减少，降低收缩率和气味。由于自由基油墨在成份选择上无过多限制，所以它可以印刷咸性较强的承印物和与碱溶性、水溶性柔印油墨联合印刷。

    自由基油墨的缺点

    自由基油墨反应快，可迅速将所有成份固化在一起，这会使承印物受压增大。在印刷热收缩膜时，过大的压力和固化UV灯的少量热能会导致薄膜的收缩变形。而收缩也会是使自由基UV油墨同其它UV油墨一样柔性下降，亲和性、黏附性变差。自由基油墨还极易被氧化。不过，这一点可以采取高能光源、高效成份亦或是选用可吸收氧气的引发剂〈如，2.4，二元胺和三元胺类〉。要说明的是，这是在空气条件相对稳定、无太大起伏的条件下，得出的实验结果。若用于实际生产中，还需要进一步论证。

    新技术

    低墨膜收缩和良好的柔性使得自由基油墨的适合印刷高收缩率薄膜。

    速度

    干燥速度快。高黏附性使自由基油墨可以瞬间黏附于承印物并在低能光源照射下迅速固化；在这一过程中，承印材料不受热。而阳离子油墨却因固化能量要求高而无法高速印刷。这恰恰解决了UV柔印生产力低于凹印的问题。适当的固化装置和压力设定，自由基油墨将冲出这一瓶颈。

    收缩

    这种新油墨可以迅速结合固化在承印物上。由于速度过快导致墨膜自身产生内应力，不过不足以使它变破裂。这种内应力与收缩薄膜的生成道理一样，薄膜预热拉伸后冷却，薄膜内部保留拉伸〝记忆张应力″，当再次加热时，发生解取向，卷曲恢复至原有状态。自由基油墨墨膜也存在这种〝记忆张应力″。当收缩薄膜印品被加热时，这一特性是凹印和水性柔印油墨无法比拟的。所以，这种新技术与高收缩率PETG材料配合印刷的方法在收缩套筒标签市场中的使用率已达到了75%。

    图文质量

    这种新型油墨的印刷质量，印品质量好于用150~175LPI感光树脂版柔印的质量。这种油墨的用墨量是凹印油墨的一半。与通过低黏度油墨、双倍墨层厚度来得到高质量网点再现率的凹印不同，这种新型柔印油墨是通过薄墨层、色彩鲜艳的小网点迅速固化来得到与凹印相同质量的图文。不透明的白色也能做到很好的不透明效果，可以联合水性油墨一起使用以弥补水基油墨在这一点上的不足。

    成本

    柔印成本低于凹印中要在印刷方面，感光树酯版--雕刻凹版滚筒，无需溶剂回收装置、环境要求低UV灯干燥--传统套筒烘干机。此外，柔版的劳动强度相对较低，长、短版之印件转换快。但如果你仔细考虑就会发现，UV油墨的所选颜料价格是凹印油墨的两倍。这样算来，两种印刷成本相差不大。

    固化的概念

    若想从根本解决承印物在印刷时收缩〈除油墨性质外〉的问题，就必须避免固化时，UV灯使承印材料收缩。方法很多，但都不适于薄膜印刷和解决由印刷压力产生的热量。

    冷却辊

    冷却辊是降温高速印刷收缩的最佳选择，虽然也有一些其它方案，但都有速度低、废物量高等问题。

    低能光源

    我们接下来就要确保墨膜与承印物牢固黏接并且有良好的表现力，当然油墨不能过分固化。因此，不能所有颜色的油墨都使用同一光源，浅色油墨的光照干燥时间要稍长些，还有一些油墨自身能够完全吸收UV灯的热量，如炭黑墨，所以无需冷却。在四色印刷前加印一层膜层很薄的黑墨层可以有效地吸收热量而得到光亮、密实的黑色。这是一个很有效的方法。

    掺杂光源

    掺杂光源是一种提供足够固化能量的低能光源。这时要求高速运作的UV装置来说，是个不错温度计可以精确的给出你当前工作状态的能源印速比。如果没有，你可以将UV热致色变油墨与色梯表相比来得到控制温度。

    冷UV油墨

    光源系统是这一新技术的动力，二向色反射镜、冷镜、红外滤镜对光源进行反射、过滤，留下可用光。这种新专业光源已经在套筒型热收缩膜印刷工业中应用了。这种低能光源可以提供油墨完全固化的能量，真正实现了低能、高速印刷。

    结论

    套筒型热收缩膜的应用对UV印刷既是挑战又是机遇。随着各项技术的不断发展，特种自由基UV装置已可以得到理想的热收缩薄膜印刷效果，加速了收缩套筒工业发展前进的脚步。低成本、良好的表现力也将自由基UV技术推向了潮流之巅。