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版印刷用的UV油墨(一)

在UV油墨发展历史的早期，原材料的选择范围很小，这就限制了与之相应的潜在的油墨开发和应用。现在由于通过实验扩展了UV油墨的功能，原材料供应厂家开始对这个油墨市场表示出兴趣，而且油墨制造厂家可以从成千上万种原材料中加以选择。原材料供应厂家和油墨制造厂家之间这种改善了的、相同一致的努力最终开发出了多项专门适用于版印刷常用油墨的新技术。UV固化油墨技术上的突破在继续确立新的性能标准并且就速度和承印物多方面的适应性而言，对于与版印刷竞争的数字方法形成了阻碍。今天，UV版印刷油墨适合于印刷各种特殊的产品并且使产品形成超过用数字四色印刷可能达到的差别合装饰感。这里着重介绍最新一代的UV油墨并且探究它们是如何配制以克服传统的性能局限的。将考察扩展UV油墨的各种强化措施，包括改良了的单体、齐聚物、光致引发剂，并且确定扩大了的油墨可依附的原材料的范围。在所涉及的诸多新技术当中主要是新型的专用UV油墨，它们的性能特点，以及使用它们可以受益的应用。这些新的技术包括以下各点。

1、可热成型的UV油墨。

2、适用范围广（用于容器、POP图形、旗帜、标牌）的多用途UV 油墨。

3、厚膜UV油墨，如特殊产品闪光油墨、触变特殊效果油墨以及形成液态承印物/静态黏着的油墨。

4、磁感性的UV油墨。

5、耐火UV油墨。

6、高度不透明UV油墨。

7、耐水UV油墨。

8、特殊效果的金属UV油墨。

9、寿命长的夜光UV油墨。

一、UV油墨的组分和特点

对于了解UV油墨技术方面的最新成就，以及UV油墨所经历的特殊性能强化措施，拥有UV油墨化学基础方面的点滴知识是有帮助的。UV油墨主要由单体和齐聚物组成。单体是分子量较小的活性稀释碳化硅剂，它们形成均匀的溶液并给予油墨以表面特性。单体有3种类型：反应速度慢的单一功能的单体；中等反应速度的双功能单体；三功能单体，它干燥得最快，形成的表面最硬。单体为1避免了由于结构框架产生松弛而带来的实验误差00％固态颗粒，不像溶剂那样向空气种释放挥发性有机化合物，单体一旦干燥便变成墨层聚合物的一部分。

一方面单体给予油墨以表面特性，另一方面齐聚物决定着墨层的最终使用性能，包括它的柔韧性、耐气候性和耐化学性。齐聚物分子量高，是形成油墨的化学骨架。它们有几种不同类型，包括环氧丙烯酸酯、聚酯、聚氨酯和其他的类型，它们干燥时在分子水平方向上连接的方式是不同的，丙烯酸酯在版印刷油墨当中是最常用的，因为它们的功能较多。

光致引发剂是起动和完成UV固化过程的关键组分。它们吸收来自于聚集在印刷表面的UV能。UV能使光致引发剂分裂成活性的物质，接下来开始进行称之为聚合反应的化学反应。此聚合反应将液态的油墨转变成为固态的膜。有两种光致引发剂最常用在版印刷油墨中，自由基光致引发剂和阳离子光致引发剂。

UV光没有足够的能与涂料中的活性分子起反应而形成自由基。因此，把自由基光致引发所以剂添加于油墨之中。当光致引发剂分子暴露于UV光的某一特殊波长时，它们吸收UV光并生成引起交联过程的自由基。自由基光致引螺尖丝锥发剂是最为常用的，在90％以上的UV版印刷油墨中使用。”

用阳离子光致引发剂配制的UV油墨一般含有与自由基光致引发剂配制的油墨不同的单体和齐聚物。但真正使这些油墨有所区分的是光致引发剂反应的方式。阳离子光致引发剂一般为芳香基锍盐，它在暴露于UV光的情况下形成酸催化剂。它不像自由基化学品那样，阳离子反应在移去UV光之后会继续进行（即称之为暗固化的情况）。阳离子光致引发剂存在版印刷厂家使用的大约5％－8％的UV油墨之中。

油墨在干燥之后的物理状态本质上受光源配制的影响。干燥墨层的最终性能主要取决于下面的4个因素：

1、以毫瓦每平方厘米（mW/㎝2）计量的UV辐照度；

2、光谱输出，即为以纳米（nm）计量的UV光的波长；

3、以毫焦耳每平方厘米（mJ/㎝2）计量的UV能；

4、红外线能或热。

由于最新型UV油墨具有很强的不透明度和固化后形成厚墨层的能力，所以了解UV曝光是什么以及它怎样影响油墨的性能就显得很重要了。在UV印油墨和UV光源之间有许多相互作用，所有这些都影响着墨层最后的性能并决定着固化装置的最佳配置。印刷从业人员常常计量又常常误解的两个固化过程的关键因素就是辐照度（mW/㎝2）和能量（mJ/㎝2）两个概念。辐照度是到达墨层表面光的辐照功率。峰值的辐照度为最高的功率值并存在于UV光的焦点处。若固化装置的反射器为正确的聚焦光，则辐照度小于最佳值，结果是固化速度放慢或油墨层固化不彻底。

UV能是两个独立变量的产物：辐照度和时间。每秒1W的辐照度等于1J的能量。能量通常不用辐照度示数表示。它实际上是两者的适当结合从而产生最佳的固化条件。进一步说，当用高度着色的、不透明油墨或厚膜油墨印刷时，高的辐照度比能量对固化过程有大得多的影响。

油墨配制厂家与光致引发剂供应厂家合作开发适合于大多数版印刷用固化装置的中压汞蒸汽灯的UV输出量的UV油墨。专为着色油墨设计的光致引发剂通常吸收330～400nm之间波长的光。对于油墨配制厂家来说，光致引发剂的吸收曲线有2个如下不同的特性必须加以考虑。

1、吸收何种波长的光？

2、吸收强度是多少？

了解UV油墨所有能吸收不同波长的UV能的组分是很重要的。这个概念如图1所示，此图比较了未着色的光致引发UV油墨和着了色的光致引发UV油墨的吸收曲线。

不透明着色油墨随峰值辐照度和能量

会有所不同，而UV油墨则与不着色的UV亮油相似。为干燥着色涂料所研制的光致引发剂比起为透明的涂红瓷料所研制的光致引发剂在长波长（300～450nm）范围内有更情侣手表高的摩尔消光系数。长波长的光对于较厚的UV涂料所要求的完全固化来说十分重要。因此，最为重要的是把光源的特性和要干燥的涂料的性能匹配起来。这种方法会提高干燥速度和生产率。

版印刷设备制造厂家改进了技术，生产可通过减少调整时间而提高产品生产效率的机械。因为总是存在对于速度的要求，所以油墨制造厂家就不得不开发固化速度快且UV曝光时间短的油墨。配制适合于光源光谱输出的油墨是成功进行高速印刷的关键。