UV油墨在网印应用的创新(上)

2007/8/10 15:04:24

UV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nm3、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330～400nm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。图1 油墨成份吸收UV能量的差别很大。上面的表说明了这点。颜料和树脂受较短的UV波长的影响，光引发剂对较长的吸收更显著(待续)

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