近幾年，隨著鋁箔復(fù)合紙、轉(zhuǎn)移紙、滌綸復(fù)合紙等新型包裝材料的出現(xiàn)，UV固化工藝在印刷工業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用。印刷廠家紛紛對傳統(tǒng)膠印、柔印、網(wǎng)印設(shè)備進(jìn)行UV改造，以適應(yīng)這種潮流。UV印刷工藝本身的表現(xiàn)也的確很出色，主要表現(xiàn)在：①環(huán)保，不含有機(jī)揮發(fā)物；②具有良好的印刷適性，停機(jī)不干固，見UV光后瞬間固化，無須噴粉，網(wǎng)點(diǎn)再現(xiàn)“銳度”高，色彩穩(wěn)定；③UV涂層固化后具有良好的表面性能，光澤度高，附著力強(qiáng)，耐摩擦，耐酸堿。
一、UV油墨的固化
1．UV油墨固化機(jī)理
UV油墨有兩種固化形式，一種為自由基聚合反應(yīng)，即油墨中的光引發(fā)劑在吸收UV光后生成自由基，使單體、低聚體活化，并在瞬間發(fā)生聚合反應(yīng)。目前多用于標(biāo)簽、折疊紙盒印刷。另一種為陽離子聚合反應(yīng)，陽離子在聚合反應(yīng)中充當(dāng)“催化劑”。與自由基聚合反應(yīng)不同的是，陽離子聚合反應(yīng)有滯后性，不是在瞬間聚合，且固化時不產(chǎn)生異味，墨層附著力較自由基聚合要強(qiáng)，多用于食品塑料包裝和金屬包裝的印刷。
2．UV油墨的固化與UV燈管
UV油墨固化通常使用兩種UV燈管，一種為高壓水銀燈，一種為金屬鹵化物燈，兩種燈管發(fā)出的UV光的波長見圖1和圖2。
高壓水銀燈在200～230nm的波長范圍內(nèi)固化效率最高，金屬鹵化物燈的最高效率范圍則處在300-400nm的波長內(nèi)。由于油墨中的顏料也吸收UV光，所以，UV油墨固化常使用金屬鹵化物燈，而UV光油固化則使用高壓水銀燈。另外，油墨中光引發(fā)劑的吸收波長同UV燈管的配合也很重要。如果某一光引發(fā)劑在250nm的波長時可以被激發(fā)，而UV燈管并不能釋放此波長的UV光，則油墨就無法固化；如果UV燈管能夠釋放此波長的UV光，而油墨中的顏料恰好可吸收此波長的UV光，則UV油墨的固化就會不徹底。因此，油墨制造商在選擇顏料時，一定要盡可能地避免所選顏料與光引發(fā)劑爭奪UV光。在UV油墨所使用的顏料中，黑色顏料能吸收所有波長的光，所以黑墨最難固化，其次是青墨，而黃墨和品紅墨相對來說較容易固化。所以UV油墨的印刷色序通常為黑，青、品紅、黃。
UV燈管的功率通常分為高、中、低三檔。選擇合適的功率，一方面可以避免由于印刷速度提高而固化不徹底，另一方面又可以防止固化過量而導(dǎo)致墨層脆化。
二、UV固化中的熱量管理
在UV固化中，人們常提到冷UV技術(shù)，即排熱技術(shù)。 UV油墨、UV光油在固化時，本身釋放的熱量極少，絕大部分熱量是由UV燈管釋放的大量紅外線所致。UV燈管的溫度過高，一方面會降低其本身的發(fā)射功率，另一方面，熱量到達(dá)承印材料，會導(dǎo)致承印材料收縮變形，引起套印不準(zhǔn)。圖3為幾種常見的減熱方式(圖中的平板反射鏡、透鏡由石英材料制作)。
為了更好地解決熱量排放問題，現(xiàn)在人們多采用雙色鏡法，冷空氣循環(huán)法和冷卻輥法來實(shí)現(xiàn)熱量轉(zhuǎn)移，見圖4和圖5。
雙色鏡法是在反射罩的表面涂布一層雙色涂料，它能吸收紅外線，反射UV光。被吸收的紅外線產(chǎn)生的熱量由循環(huán)冷空氣帶出。
冷卻輥法是在固化時讓印品通過一充滿循環(huán)水的冷卻輥來達(dá)到降溫的目的。印刷一些對溫度比較敏感的承印材料，通常將上述兩種方法結(jié)合起來使用。實(shí)際生產(chǎn)過程中．在能夠保證墨層厚度及印刷速度的前提下，應(yīng)盡可能采取低功率固化，以避免溫度過高。這里需要說明的是，人們總希望UV燈管不產(chǎn)生熱量。其實(shí)，一定的熱量對于UV固化的順利進(jìn)行是必須的。
三、影響UV油墨固化的因素
1．UV燈管的功率
UV燈管功率越大，UV油墨固化越快。但要避免UV燈管功率過大造成UV油墨脆化。
2．墨層厚度
墨層越厚，固化速度越慢。在實(shí)際生產(chǎn)中，時常出現(xiàn)由于承印材料的表面平滑度不好而導(dǎo)致油墨轉(zhuǎn)移率下降，出現(xiàn)印刷不平實(shí)現(xiàn)象。此時，機(jī)臺操作人員通常會加大下墨量，以期印刷效果有所好轉(zhuǎn)。這種情況最容易導(dǎo)致油墨固化不徹底、附著力差等問題。 一旦遇到承印材料的表面平滑度不好時，最好是先用沖淡劑打底，而后再印刷。
3．印刷速度
印刷速度慢，固化時的光照時間就長，固化效果自然就好。而印刷速度快，光照時間短，固化就可能不徹底。
4．其他
UV燈管數(shù)量．使用時間及其表面清潔程度，反射罩的清潔程度，燈管至承印基材的距離，光引發(fā)劑的激發(fā)波長是否與燈管的發(fā)射波長相匹配等也都會影響UV油墨的固化程度。
四、表面張力與UV油墨的附著性
在印刷鋁箔紙、滌綸卡紙或PET、PVC等基材時，時常會遇到油墨附著性差、不耐摩擦等問題。這除與油墨固化不徹底有關(guān)外，還可能是承印材料本身表面張力太低所致。一般來說，承印材料的表面張力比油墨的表面張力大1．0×x 10-2N／m．油墨就能夠附著在承印材料表面。油墨的種類不同，對承印材料表面張力的要求也不同。對于溶劑型油墨來講，如果承印材料的表面張力在3．8×10-2N／m以上，油墨就可以很好地附著：而UV油墨則要求承印材料的表面張力必須達(dá)到(4．O-4．2)×10-2N／m以上。在實(shí)際生產(chǎn)中常會遇到，承印材料的表面張力達(dá)到4 0×10-2N／m以上，而油墨的附著并不理想。這是因為，一方面，承印材料的表面張力比油墨大1．0×10-2N／m(假設(shè)大1．0×10-2N／m就能夠?qū)崿F(xiàn)良好附著)僅僅是油墨附著的必要條件，而不是充分條件。換句話說，要想使油墨在承印材料表面實(shí)現(xiàn)良好附著，承印材料的表面張力必須比油墨大1.0×10-2N／m；而承印材料的表面張力比油墨的表面張力大1．0×10-2N／m，不一定就能實(shí)現(xiàn)良好附著，還要取決于承印材料的極性。另一方面，如果用達(dá)因筆測試，還可能是達(dá)因筆被污染，不能準(zhǔn)確反映承印材料的表面張力。當(dāng)然，隨著承印材料(薄膜)存放時間延長，其中的爽滑劑可能會遷移至表面，造成承印材料表面張力下降。
五、UV印刷的發(fā)展
不可否認(rèn)的是，UV印刷工藝發(fā)展至今已相當(dāng)成熟，但筆者認(rèn)為，UV油墨可能會成為限制UV印刷工藝?yán)^續(xù)發(fā)展的瓶頸。理由是：
(1)UV油墨價格高。
(2) 由于附著性問題，相對于溶劑型油墨，UV油墨所能印刷的承印物范圍比較窄。因此，如何通過降低UV油墨的表面張力來提高其附著力并能夠?qū)崿F(xiàn)良好轉(zhuǎn)移，是油墨生產(chǎn)廠家面臨的大問題。
(3)在折疊紙盒印刷中，UV光油上的電化鋁燙印問題還沒有得到根本解決。
(4)柔版印刷中使用的網(wǎng)紋輥線數(shù)越來越高，這將帶來兩個問題：如何降低油墨黏度來提高其流動性?如何在較薄 的墨層條件下，達(dá)到所要求的顏色密度，
(5)UV印刷中的異味問題。
油墨生產(chǎn)廠家如果能在解決上述問題上多做文章，UV印刷工藝的發(fā)展定會百尺竿頭更進(jìn)一步。
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