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UV油墨的革新

2022-04-28 来源:儋州农业机械网

UV油墨的革新

随着数码印刷的最新发展,有人设想网版印刷将会被淘汰,但UV固化网印油墨在技术上的突破正在不断确立新的使用性能标准,并且提升了数码印刷与网版印刷在速度和通用性方面竞争的门槛。目前,UV网印油墨能用于多种特殊产品,使产品具有多样化和装饰性外观,这些都超越了数码4色印刷。

在UV 油墨发展初期,配制油墨的化学原材料的选择性很小,限制了油墨的开发和油墨的适用范围。在过去10 年中,UV 油墨的功能得到扩展,原材料供应商对油墨市场表现出更大的兴趣,今天的油墨制造商可以在数千种原材料中选择。这些状况的改善,原材料供应商与油墨制造商的合作努力催生了许多专用于网版印刷的新的、革新的油墨。本文将介绍最新一代的UV 油墨,并探讨为打破传统使用性能的限制它们是如何配制的,还将讨论扩大UV 油墨通用性的问题,包括改善单体、齐聚物和光引发剂,认识和扩大油墨附着材料的范围。油墨的革新将涉及到新的特种UV 油墨、它们的使用性能和应用。最新的进展如下:

● 可热成型UV 油墨

● 附着范围大、多种用途UV 油墨(可用于容器、POP 图像、旗帜、标牌印刷)

● 厚墨层UV 油墨,如特种闪光油墨,触变性特殊效果油墨,液体成型承印物油墨/静电油墨

● 磁性UV 油墨

● 阻燃UV 油墨

● 高遮盖力UV 油墨

● 耐水UV 油墨

● 特种效果仿金属UV 油墨

● 长效发光UV 油墨

U V 油墨的组分和特性

为了解UV 油墨最新的技术进展和UV 油墨具体使用性能的提高,掌握油墨的化学基本知识是有帮助的。UV油墨的配方主要有单体和齐聚物。单体是低分子量的活性稀释剂,生成一种匀质溶液使油墨具有表面特性。单体分三种:活性低的单功能单体、中等活性的双功能单体和三功能单体。三功能单体的固化最快,生成的表面最硬。单体为100%固体,不像溶剂那样释放挥发性有机化合物。单体一旦固化,它们就成为墨膜的聚合物基体的一部分。单体赋予油墨的表面特性,齐聚物决定固化墨层的最终性能,包括挠曲性、耐气候性和耐化学性。齐聚物的分子量高,形成UV油墨的主要化学主体。它有几个种类,有环氧丙烯酸盐、聚酯、聚氨酯和其他种类。固化时,它们在分子级链接的方式不同。丙烯酸类型在网印油墨中最常用,因为它的功能广泛。

光引发剂是UV 固化起始和完成的重要组分,它们吸收光源聚集在印刷品表面上的UV 能量,UV能量引起光引发剂分裂成活性物质,接着这些活性物质再引发化学反应,即聚合反应,聚合反应将液体油墨转化成固体墨层。网印油墨常用的光引发剂有两种:自由基光引发剂和阳离子光引发剂。UV 光没有足够的能量使墨层内的活性分子相互作用生成自由基,因此,要在配方中添加自由基光引发剂。当光引发剂分子曝露于一定波长的UV光时,它们吸收光生成自由基,引发交联反应,结果发生瞬时聚合。自由基光引发剂使用最为普遍,用于90% 以上UV 网印油墨。

用阳离子光引发剂配制的UV 油墨一般含有与自由基光引发剂配制的油墨不同的单体和齐聚物,但这些油墨的真正区分在于光引发剂反应的方式。阳离子光引发剂一般是芳基四价硫化物盐,当曝露于UV 光时生成一种酸催化剂,这种酸催化剂激发聚合反应。与自由基的化学不同,在移开UV 光后阳离子反应还会继续。阳离子光引发剂在网印UV油墨中只占5%~8%。

油墨固化后的物理状态受光源结构的影响很大,固化油墨层的最终性能取决于以下4个主要因素:

1. UV 辐射,用mW/cm2 表示

2. 光谱输出量,UV 光的波长单位为nm

3. UV 能量,用mJ/ cm2 表示

4. 红外能量或热量

最新的UV 油墨的遮盖力更强,厚墨层也能固化,理解什么是UV 曝光和它怎样作用于油墨已不再重要。在UV 网印油墨与UV 灯之间有许多相互反应,所有这些反应都对成品油墨的使用性能产生影响,决定固化装置的最佳构造。

固化过程的两个关键因素是辐射量和能量,印刷者经常测量但又时常误解。辐射量是达到油墨表面的辐射功率,辐射量峰值是最高的功率值,它发生在UV 光的焦点上,如果固化装置的反射器不能很好地聚光,辐射量低于最佳值,结果是固化速度降低或者油墨层固化不足。

UV 能量是辐射量与时间两个独立变量的乘积,每秒1 瓦特的辐射量等于1 焦耳的辐射能量。一般在没有表示辐射量时提到辐射能量,两者组合合适才能产生最好的固化条件。当固化颜料含量高、不透明油墨或厚墨层时,较高的辐射量对固化的影响要比能量大。

油墨配制者与光引发剂供应商一起研发出与中压汞蒸汽灯的UV 输出相匹配的油墨,这种灯用在网版印刷大多数的固化设备中。设计用于颜料油墨的光引发剂一般吸收330~400 nm 的波长。对于油墨配制者,必须考虑到光引发剂吸收曲线的两个不同性质。

1. 吸收哪一段波长的光?

2. 吸收的强度是多少?

UV 油墨的所有成分都吸收UV 能量,但吸收的波长不同,了解这一点很重要。在图1中说明了这一概念,并将无颜料UV 油墨与颜料油墨的吸收状况加以比较。

不透明的颜料油墨与非颜料UV光油相比较,对UV 辐射和能量的峰值以及UV 光谱的反应不同。为颜料涂料固化而研发的光引发剂一般在较长波长(300~450 nm)之间的光衰减系数比透明涂料高,较长波的光是厚UV涂层达到完全固化所必需的,因此灯泡的特点与要固化的涂料的性能相匹配至关重要。这一方法使固化速度和整体生产力达到最佳化。网版印刷的设备制造商也改进了技术,制造的机器生产量提高,安装时间缩短。因为对速度的需求,油墨制造商不得不开发UV 曝光少、固化速度快的油墨,配制与灯的光谱输出相匹配的油墨是高速印刷成功的关键。

U V 油墨的最新应用

最新的进展使得油墨制造者生产出了具有良好的黏附性、延长性、柔软性和耐水性能的UV油墨。这些油墨技术的最新进展对以下市场和应用产生重大影响。

P O P 和展示招贴画

市场上有多用途的POP油墨,与多种承印材料附着牢固,其中有纸、卡纸、苯乙烯、可拉伸聚氯乙烯,甚至黏附更困难的聚烯烃。仅在过去几年中,单组分UV 油墨问世,它能附着在聚烯烃材料(PE、PP)上,满足旗帜和类似应用所要求的柔软性和耐水性,这一新型油墨无需添加剂,减少了双组分催化固化油墨相关的油墨浪费,还减少了油墨的储存量,保持成本有较高性价比。

容器装饰

容器印刷的UV 油墨技术进展最大,容器市场特别需要稳定、容易使用的UV 油墨(图3),以前市场上充斥着添加剂和多种印刷容器塑料的油墨系统,现在HDPE、LDPE 、PET、PVC 、PP 和其他塑料容器都能用单组分、无添加剂油墨进行装潢,这些油墨的遮盖力更强,同时耐化学性能大为改善,它们不需要添加剂或催化剂。

吸湿塑料应用

多功能单体是UV 油墨技术的最新进展之一,油墨生产商正以此克服在吸湿材料如聚乙烯和HDPE 材料上印刷的困难。这些承印材料吸收潮气,在油墨与承印物之间形成细微的阻断水层,妨碍油墨的附着,所以这些材料的印品有被磨损或被风雨、砂砾损坏的危险。用新单体配制的油墨显著提高了在吸湿材料上的耐水性,固化速度快,光泽好,色彩牢固,提供的印刷品几乎是防水的。

热成型

用于热成型用途的UV 油墨也比较新,它具有较好的黏附性和柔韧性,可以经受热成型过程中的拉伸。热成型U V 油墨可真空成型,拉伸深度为20 cm(8 英寸)或更多(图4)。改进配方的油墨可在多种承印材料如苯乙烯、聚碳酸酯、丙烯酸树脂、PETG、PVC 以及一些金属上经受热弯曲、拉伸和其他后加工工序。

液体承印材料

热成型UV 油墨中使用的高延展性树脂和单体也能够制成新型厚膜UV 油墨,其中配方主要是液体承印材料。换句话说,这些油墨既可用作成像材料,也可用作承印材料 。

根据所用油墨的具体配方,印刷品可用于生产压敏图像或静电吸附图像。这种无承印材料的方法无需昂贵的材料和模切费用,同时减少了合同周转时间。

厚墨层应用

对光引发剂反应的进一步理解使油墨配制者创造出无数种特种UV油墨,其中包括颜料含量高、能形成厚墨膜的油墨。他们曾经被认为不可能固化而现在已成为现实。今天,通过60 目/ 英寸粗丝网、300 μ m 或更厚感光胶层印刷的UV 油墨都能固化。目前厚墨层油墨产品有用于滴塑的触变型涂料和油墨,它们的使用可望会有更大的普及。

磁性产品

由新的厚膜技术而来的另一种油墨产品是能接受磁性的UV 油墨,适宜POP 应用,能印在许多种承印材料上,使它们具有磁性。 油墨不会使图像转变成实际的磁体,只使油墨印刷的图像固定在磁性表面上,这种油墨适合应用在报摊、陈列架、搁板等图形容易更换的地方。

特殊效果图像

厚墨层UV 油墨技术诞生了许多新的特殊效果的油墨。闪光UV 油墨含有发光大颗粒物质,在印刷图像上产生发光效

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