紫外光固化油墨_UV油墨_发展综述.pdf

中国包装报/ 2003年/ 04月/ 07日/ 紫外光固化油墨( UV 油墨)发展综述 庾晋 子荫 UV油墨, 顾名思义, 是一种特别配方的油墨,利用紫外线( ULTRVIOLET)光波感光作用,使 墨成膜和干燥。UV 墨干燥和成膜的机理, 是一种化学的变化。利用不同的紫外线光谱 ( UL- TUAVIOLETSPEC- TU UM) ,产生不同的能量而将不同的预聚物( OLIGOMER)和不同的单体 ( MONOMER) , 聚合成聚合物( POLYMER)。所以 UV 油墨的色膜, 具有良好的机械性和化学性。 UV油墨包括 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, 采用丝网印刷工艺手段将 UV油墨印在其表面上, 经紫外线干燥设备光照处理后,产生一种感觉别具一格的视觉效果,显得 高雅、庄重、华贵。产品主要应用于高档、精美别致的烟、酒、化妆品、保健品、食品、药品等包装印 刷。 UV油墨对 UV 的光是选择性吸收的, 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:弧光长度、特征光谱、功率、工作电压、工作电流和平均寿命等。 UV光源虽然发射的主要是 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 能量分布较好。 UV油墨和传统油墨组成比较 UV墨的组成和传统墨有相似的地方。不同之处是 UV 墨的成膜是化学作用,从单体到聚合 体;而传统墨的成膜是物理作用,树脂已经是聚合体,溶剂是将固体的聚合物溶解成液状的聚合物, 帮助适应印涂在作用物上,然后溶剂经挥发或被吸收, 使液状的聚合物再回复成原来的固态状。 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。首先,很多颜料在黑暗中会 促进载色剂( VEHICLE)自然聚合,这种自然聚合作用,并非立即进行,却要经一段长时间才发生, 因此会令 UV 墨的库存时间缩短。另外, 不同的色泽对吸收紫外光波的快慢有差异, 这往往影响 UV墨的聚合作用。换句话说, 即印刷的干燥快慢受影响,因而降低色膜的机械性和化学性。再 者,在 UV 墨的载色剂中所用的丙烯酸盐( ACRYLAT ES) ,并不是一种良好的湿润剂( WETT IN- GAGENT) ,往往使颜料研磨较困难, 影响将来膜的光滑和均匀度。要能成功调配出一种良好的 UV墨,油墨化学师不但要对颜料有经验,而且亦要具备一定的物理和化学知识。 2、预聚物( OLIGOMER) 预聚物( OLIGOMER)是一种高分子量和高黏度(H IGHVISCOSIT Y)的单体,它好比传统墨组 合中的树脂,是成膜的主要化学品; 亦是决定 UV墨的各种性能, 如机械性、化学性、物理性等。传 统墨所用的树脂,是一种已经聚合了的化合物,可能是固态或液态; 而这种预聚物则是一种未经聚 合的液态化合物,需要受紫外光波的作用而聚合。常用的预聚物有三大类: ( a)环氧丙烯酸盐( E- POXYACRYLATES) ; ( b)胺酯丙烯酸盐( URETHANEACRYLATES) ; ( c)聚酯丙烯酸盐。 ( a)环氧丙烯酸盐 环氧树脂和丙烯酸作用, 则产生环氧丙烯酸盐。用环氧丙烯酸盐制成的 UV 墨, 干燥极快,色 膜光泽而耐化学性强。同时, 成本低廉,极受 UV 墨生产厂欢迎。如果用以配制 UV 光油, 涂布于 纸张或纸板上, 则纸张或纸板能具良好的抗化学和机械性能。 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。它最大的缺点是对颜料的湿润性能差、黏度高,如单独被用作UV墨 的成膜剂,往往会令色墨的流平( RHEOLOGY)和扩散( DISPERSING)较差。 ( b)胺酯丙烯酸盐 当异氰酸盐( ISOCYANATE)和丙烯酸中之羟基( HYDROXYL)作用, 产生胺酯丙烯酸盐。胺 酯丙烯酸盐受紫外光波作用