紫外光固化油墨
1. 印刷方式
紫外光(ultraviolet)简称UV,UV固化油墨是通过紫外光激发产生自由基,再由自由基引发配方中的各种活性组分,迅速转化为固体的过程。紫外固化油墨与传统的印刷油墨、印刷方式及干燥方式相比,具有如下优点:
(1) 无挥发性溶剂排放,对环境无污染;
(2) 节省能源;
(3) 生产效率高;
(4) 瞬间干燥,网点扩大小,干燥过程无需喷粉;
(5) 占地面积小,可降低投资;
(6) 使用对温度敏感点额承印物印刷。
由于UV油墨在环境、技术、产品质量、印刷方式等方面具有其他任何传统油墨无法比拟的特点,因此自上世纪七十年代实现商业化、产业化以来,得到了迅速的发展。
UV固化油墨客根据印刷方式的不同分为:凹版印刷、平版印刷、丝网印刷、柔性版印刷、喷涂等,也可根据承印物分为:纸、金属、塑料、玻璃、复合材料等。UV固化油墨的共同特点是它们都含有主体树脂(低聚物、单体等),色粉、光敏剂(如369、907、TPO、TPO-L等)、助剂,而且都必须经过UV照射才能固化。
UV油墨根据印刷方式的不同,而有不同的黏度、墨层厚度、固化速度、见表(1):
表(1) 用于各种不同印刷方式的UV油墨的固化速度等技术指标
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印刷方式 |
颜料含量% |
黏度Pa·S/25℃ |
墨层厚度(微米) |
固化速度(m/s) |
|
凹版印刷 |
6-9 |
0.15-0.30 |
2-4 |
70-100 |
|
柔版印刷 |
12-18 |
0.25-2 |
2-5 |
60-150 |
|
丝网引刷 |
5-9 |
5-10 |
10-25 |
10-25 |
|
凸版印刷 |
12-16 |
10-15 |
3-8 |
50-100 |
|
干式胶印 |
14-18 |
12-18 |
1-4 |
50-100 |
|
湿式胶印 |
10-100 |
10-100 |
1-3 |
15-150 |
2. UV固化油墨的组成
UV固化油墨由低聚物、单体、光引发剂、颜料及助剂(分散剂、流平剂、填料)等组成。
2.1 低聚物
低聚物在UV固化油墨中的作用相当于一般油墨内的连结料,现有可供UV固化的低聚物很多,常用的低聚物有以下几类:
(1) 环氧丙烯酸酯(包括环氧丙烯酸酯);
(2) 聚氨酯丙烯酸酯(分为脂肪族和芳香族两大类);
(3) 聚酯丙烯酸酯(包括氯化聚酯和该性聚酯丙烯酸酯);
(4) 聚醚丙烯酸酯;
(5) 纯丙烯酸酯;
(6) 改性不饱和树脂。
2.2 单体
单体又称活性稀释剂,是一种功能性单体,它在油墨中的作用是调节油墨的黏度,固化速度和固化膜性能。大体可分为单官能团和多官能团两类,但官能团单体易燃、易挥发,对皮肤刺激性大,在油墨中已经很少使用。多官能团挥发性低,闪点高,对批发刺激刺激性叫xioa,在油墨中经常使用。近年来更出现了乙氧基、丙氧基改性的单体,使单体对皮肤的刺激性、毒性大大下降并增加了柔韧性,见表(2):
表(2) 活性稀释剂性能表
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活性稀释剂 |
缩 写 |
官能团 |
黏度mpa.s/25℃ |
皮肤刺激性 |
|
丙烯酸-2-乙基乙酯 |
EHA |
1 |
1.54 |
严重 |
|
丙烯酸羟乙酯 |
HEA |
1 |
5.34 |
严重 |
|
己二醇二丙烯酸酯 |
HDDA |
2 |
5-7 |
中等 |
|
新戊二醇二丙烯酸酯 |
NPGDA |
2 |
5-6 |
严重 |
|
二缩三乙二醇二丙烯酸酯 |
TEGDA |
2 |
18 |
严重 |
|
二缩三丙二醇二丙烯酸酯 |
TPGDA |
2 |
13-15 |
中等 |
|
三羟甲基丙烷三丙烯酸酯 |
TMPTA |
3 |
70-110 |
中等 |
|
季戊四醇三丙烯酸酯 |
PETA |
3 |
600-800 |
严重 |
|
乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯 |
EO-TMPTA |
3 |
40-80 |
低 |
|
丙氧化新戊二醇二丙烯酸酯 |
PO-NPGDA |
2 |
10-20 |
低 |
2.3 光引发剂和增感剂
光引发剂又称光敏剂,它是能吸收辐射能,经过化学变化产生具有引发聚合能力的活性中间体的物质。光引发剂可分为夺氢型和裂解型,夺氢型光引发剂一般和增感剂配合使用,常用的增感剂为叔胺类化合物,常用的光引发剂列于表(3):
表(3) 常用的光引发剂的种类与特点
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光引发剂 |
商品名 |
吸收峰μm |
最长吸收波nm |
优点 |
缺点 |
|
二苯甲酮 |
BP |
260 |
370 |
廉价,与叔胺配合有较好表干作用 |
有气味,挥发性大 |
|
安息香双甲醚 |
651 |
330-340 |
390 |
价格便宜,热稳定性好,光引发效率高 |
泛黄 |
|
α-羟基异丙基苯甲酮 |
1173 |
320-335 |
370 |
不泛黄,热稳定性好,光引发效率高 |
挥发大 |
|
α-羟基环乙基苯甲酮 |
184 |
325-330 |
370 |
不泛黄,热稳定性好,光引发效率高 |
|
|
异丙基硫杂蔥酮 |
ITX |
375-385 |
430 |
感光度范围宽与叔胺配合引发效率高 |