小知识：UV印刷油墨的特点与配方设计

UV油墨有纸张油墨、塑料油墨、金属油墨、磨砂油墨和特种油墨等,主要有以下特点:①瞬间固化,印刷速度快。UV油墨干燥时间只需零点几秒至几秒,网点扩大小,油墨几乎无渗透,油墨消耗量少,印刷品色强度、清晰度和稳定性都明显好于普通胶印油墨。印刷过程中无需喷粉就可防止背面蹭脏,高速印刷时不会出现粘脏或糊版等问题,既降低了收纸机的功率消耗,又改善了操作环境。油墨固化后可立即进行后续加工,节省场地,生产效率高,利于做短版活,适于大面积实地印刷、密度要求较高的印刷品。UV油墨适于高档香烟、酒、医药品、化妆品、食品等不容许有粉尘污染的包装印刷,以及后有覆膜工序要求的包装印刷。②具有良好的附着牢度,承印材料范围广,通常金银卡纸、薄膜、镭射纸、合成纸、金属箔、塑料等许多非吸收性材料基本上都可以采用UV印刷工艺,解决了普通胶印油墨在非吸收性材料上附着牢度较差的问题。③待机时间长,无需清洗,UV油墨未经紫外光照射不会固化,印刷过程中需要等待。UV油墨最主要的应用领域是高档香烟、酒、保健品及化妆品包装的印刷,其份额约占一半以上;其次是各类商标、票据等印刷;一些特别材质或特殊用途的产品如磁卡、塑料片材等制品的印刷就要用到移印油墨。UV印刷油墨主要由预聚物、活性稀释剂、光敏剂、颜填料和各种助剂组成,各组分的特性和功能下。

1.1 聚物

预聚物或光固化树脂与UV印刷油墨的作业适性和质量适性诸如油墨在印刷机上的传递转移性、印膜的固化速度、印刷网点的再现性、印膜的光泽、附着力、耐磨耐抗性等密切相关。目前在油墨中使用比较多的光固化预聚物有两类:一是不饱和聚脂类,通常是一饱和或不饱和的二元醇与不饱和或饱和的二远酸(酐)经缩聚而成的分子链中具有不饱和双键的线型高分子化合物;二是丙烯酸树脂类,如聚酯烯酸酯、聚醚丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯等。

1.2 活性稀释剂

活性稀释剂在UV印刷油墨的组成体系中兼有固化交联和溶剂稀释的双重功能,其分子中含有可被光敏自由基引发并能进一步预聚物反映交联的活性官能团(如双键),保证了UV印刷油墨合理的固化干燥并兼顾其它印刷质量适性;同时这类黏度液态化合物有具有对预聚物良好的溶解和稀释性,赋予了油墨良好的流动性从而满足了印刷作业适性。UV印刷油墨常用的活性稀释剂主要有两类,一类是单官能团化合物,这类化合物分子结构中含有一个乙烯基,如用于饱和聚酯的苯乙烯;另一类为双官能团或多官能团的化合物,分子结构中含有两个或多个乙烯基,主要为多元醇的丙烯酸酯类化合物。

1.3 光敏剂

根据爱因斯坦光化当量定律,光子的能量与波长成反比,紫外光通常是波长位于200nm～400nm范围的连续波谱,对应的光子能量为598～299KJ/mol,为了使油墨体系在此范围内快速高效地发生光固化反应,UV印刷油墨体系中除预聚物和活性稀释剂外,还需加入容易被光分解或激发的化合物,称为光敏剂(或增感剂)。由此引发聚合诱导期,提高油墨的干燥速度。光敏剂通常比预聚物和活性稀释剂吸收波长更长的光,分解产生自由基;或者是光激发引发二次反应产生自由基,二者都引发光聚合。其中羰基化合物是UV油墨中主要采用的光敏剂,包括酮类和安息香及其醚类,它们的共同特点是分子结构中都含有羰基,且芳香酮基;区别在于安息香类本身通过光化学作用后,可以引发烯类组分进行聚合,所以既是光敏剂,又是引发剂。二苯甲酮类通过光化学作用后,往往需要再与其它分子作用后,才能引发烯类组分进行聚合。所以严格而言它只是光敏剂,而不是理想的引发剂,要进一步引发烯类组分进行聚合,必须与其它化合物配合使用。尽管如此,这二类光敏剂的共同特征是芳香酮基中的羰基首先进行光敏作用。

1.4 颜填料

颜料是UV印刷油墨必不可少的组分,颜料粒子分散在联结料中用于印刷油墨色彩的表达,颜料的加入会改变油墨的流变性能,同时也会对印膜的光泽产生较大的影响。对UV印刷油墨,颜料的加入会造成UV光的吸收、反射或散射,而反射和散射会减弱油墨体系对UV光的吸收量,降低光敏剂的光引发效率,导致油墨固化干燥速度变慢。UV油墨常用的彩色颜料有联苯胺黄、汉沙黄、酞箐蓝、酞箐绿、永固红、大红粉等,消色颜料有钛白粉、高色素炭黑等。对于套印油墨要求后色序墨层有足够的紫外光透射率,保证下面墨层有足够的紫外光照射量,避免出现表墨干而底墨不干的印刷故障。

1.5 辅助剂

为了改善UV印刷油墨的印刷适性和质量适性,在UV油墨配方组成中除以上所述的四个组分外,还需要加入辅助剂。UV油墨采用的辅助剂具有用量少、品种多和专一高效的特点。在此择其主要品种进行概述。①阻聚剂:为了防止UV印刷油墨在贮存期内发生交联,提高油墨的储存稳定性而加入的辅助剂。常用阻聚剂有对苯二酚、对甲氧基苯酚、对苯醌等,这些阻聚剂不会抑制光聚合反应,只是为了防止热聚合反应才添加的。②消泡剂:这种辅助剂是用以消除油墨在制造和使用过程中产生的气泡,主要是针对底黏度的稀薄油墨品种,如用于凹版印刷、柔性凸版印刷的UV油墨。常用的消泡剂有有机硅油类(F810、FN)、有机硅丙烯酸酯(R2500)等。③流平剂:用以改善油墨层的流平性,减少印膜缩孔,有助于印膜光泽的提高。常用的流平剂有有机硅丙烯酸酯(R2100、R2200)、硅酮(得谦457)等。④抗冲剂:用于金属卷材印刷的UV印刷油墨,印刷完成后因印品还要进行剪切、弯曲、冲压等机械加工,印膜在机械加工过程中往往出现碎裂掉膜等故障,为了改善油墨抗压力加工的性能,通常采用加抗冲剂的做法。常用的抗冲剂如(甲基)丙烯酸磷酸酯(PM—1、PM—2、EB168、SR9008)。UV印刷油墨采用的辅助剂除上述列举的几种外,还有许多品种,如为了改善油墨的流变性、提高油墨的抗水性、增强油墨的耐磨性等通常加入蜡进行改性,随着科技的进步,UV印刷油墨用的辅助剂会不断的推出。

1.6 UV印刷油墨配方设计

现代UV印刷油墨的配方设计是按照印刷对产品性能的具体要求,结合油墨各结构组分的特性与功用以及各组分的选择原则,利用现代先进的生产设备和分析仪器,对油墨各组分进行优化选择和合理复配,最终形成一支具有良好印刷适性的UV印刷油墨。尽管由于印刷方式、印刷设备、印刷对象及印刷品性能要求等与油墨性能相关因素的多变性,致使UV印刷油墨配方千变万化,数量众多,但万变不离其宗,UV印刷油墨配方设计的基本原则是不变的。