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UV胶印技术综述

时间:2022-04-28 来源网站:孝感化工机械网

UV胶印技术综述

随着社会经济的不断发展,人们的消费观念也在不断变化,人们对商品的需求, 已经由过去单一实用的观念逐渐向美观、实用、具有超前意识的新观念转变。所以人们在选购商品时, 已经把商品包装作为选购商品的参考因素。当前商品包装呈现出精致化和高品质化等特征, 这就为UV印刷提供了发展应用空间。近几年来,UV印刷在商品包装印刷过程中扮演着越来越重要的角色, 令那些传统胶印市场中的竞争者刮目相看。UV印刷相对于传统印刷的优缺点见表l。

本文将就UV平版印刷的原理、UV印刷的相关材料以及UV印刷的现状和发展前景等进行探讨。

1 UV的含义

uV是英文Ultra-VioletRays的缩写, 中文翻译为紫外光线, 是电磁波谱中肉眼看不见的波长在lO0-380nm的一段电磁波辐射。人们通常按照UV光线的性质不同将其细分为以下几段: 真空紫外线(VaeuumUV ), 波长为100~200nm; 短波紫外线(UV—C),波长为200-290nm; 中波紫外线(UV-B), 波长为290-320nm; 长波紫外线(UV—A ), 波长为320-380nm。而在目前常用的是长波UV (UV—A )。

长波紫外线(UV—A )是最普通的也是对人类无大害的紫外线波谱段,通常照射到地球上日光中98%的紫外线为uV—A, 它的能量比较低。它对人体最大的伤害就是造成皮肤损伤老化。中波紫外线(UV—B)是最典型的破坏性紫外线, 它有足够能量损害生物组织,譬如烧伤皮肤或引起皮肤癌, 照射到地球上日光中不足2% 的紫外线为UV—B。以上两种光线对UV油墨固化不具有明显的作用, 因此,一般运用于UV印刷的UV灯管在此区间的能量分布是不被重视的。短波长紫外线(UV—C )是目前主要用于UV印刷领域的紫外线波谱段, 它具有促使墨膜硬化的作用。

2 UV印刷的发展过程

UV固化技术应用于工业生产大约开始于上个世纪60年代早期, 当初人们将它应用于木材表面的涂料层硬化, 而uV硬化技术应用于印刷生产是一个长期的不断探索的过程。在上个世纪60年代以前的印刷一般都采用单色或两色印刷, 并且印刷速度比较慢,油墨的干燥性能还并不为人们所特别要求。在60年代以后随着四色印刷机的出现和印刷速度的提高,对油墨的干燥性能提出了更高的要求。使用低速油墨极容易造成纸张背面透印、搭粘等印刷故障。因此, 人们尝试使用不同干燥类型的油墨,譬如:uV固化油墨、红外线干燥油墨等,其中以紫外线油墨最为理想。但由于UV油墨在使用,性、印刷适性尤其是成本方面存在问题,所以直到8O年代还没有实现真正意义上的广泛使用。

UV固化技术早期曾运用于柔版印刷并获得成功, 目前UV柔印主要应用于标签和包装业。上世~_ E90年代末,在美国,UV技术在胶印领域已得到广泛应用,人们将uV上光工艺用于特殊承印物上,突破了传统的设计思想的束缚。在英国,60%-75% 的彩色折叠纸盒采用UV印刷。1995年全球范围内共有30000家印刷企业(包括柔印企业)运用了UV干燥技术, 而到1998年就:~-42000家印刷企业(包括柔印企业)使用了这一技术, 年增长率在10% 左右。而如今, 随着人们对uV专业技术了解的深入, 高档耐腐蚀的印刷设备以及相应的印刷材料(如高质量的uV油墨、特殊橡皮布和洗车水等)的出现, 为uvsF-版印刷技术的推广创造了条件。

3 UV固化原理简介

uv固化是一种利用紫外线中的200-450nm光子源照射到化学物(油墨或上光油)上, 而该化学物中所包含的光引发剂受到UV光源的刺激成为自由基, 促进单体和低聚物双键打开后再聚合,反应反复进行, 分子量迅速变大,形态则由液态变为固态,使油墨或上光油瞬间固化。

UV固化属于化学固化型, 当UV光照射在印刷油墨上时, 这个化学反应便开始了。在这个过程里,UV油墨里的光引发剂被激发为游离态基团, 这些游离基极其不稳定, 不断地寻找“聚合伙伴”, 而这些“聚合伙伴” 就是油墨里所含的低聚物和单体, 当它q-I接触到一起就自然地发生聚合反应,在这个结合过程中, 所有的颜料和其它的添加剂便和这些聚合物相互混合在一起,最后形成一个固化结构, 也就是形成稳定的且外表均匀一致的固化膜。

图3(a)表示具有粘性的液体状油墨, 图3(b)表示光引发的活性基团接受外来能量跃迁为激发态, 此时的油墨仍然处于液态。

图3(C)表示自由基团之间相互结合, 由小分子形成大分子, 油墨仍然处于液态,但已开始凝固。图3(d)表示油墨已经凝固, 此时小分子之间已经相互链接, 并且失去其自由性。

4 UV平版胶印油墨

目前使用的uv胶印油墨主要有塑料uV油墨、uV金银油墨、磨e).uv油墨、纸张uV油墨等几种。

无论哪一种胶印UV油墨, 一般都是由低聚物(齐聚物)、光引发剂、聚合单体以及添加剂等组成。其中,低聚物是构成UV油墨连结料的主体部分。

单体有甲基丙烯酸树脂和丙烯酸树脂等。

光引发剂是一种易受光激发的化合物, 在吸收光子激发后生成自由基, 该自由基与单体结合形成的化学物又成为新的自由基,再与别的单体结合, 这种反应不断进行, 使UV油墨发生光固化反应,最终形成坚硬的墨膜。

5 UV光源系统

用于印刷领域的UV光源系统包括UV灯管、反射罩、能量控制装置、温度控制装置(或称冷却装置)等部分。UV灯分为水银灯和金属卤素灯。uV灯的玻璃部为石英玻璃, 这种材料足以让90%以上的UV光通过, 并且能承受1100℃ 的高温。

光源反射罩的功能是将UV电磁波反射回来, 以增强UV光源的利用效率,通常UV光源只有大约45% 的光线能够达到纸张的表面发生作用, 其余55% 的散射光线被浪费掉,使用光源反射罩能够充分利用散射光的能量。通常的光源反射罩的形状多种多样,有椭圆形的、抛物线形的, 也有其它几何形状的, 通过计算机计算出其最佳形状。光源反射罩表面的粗糙度一般采用UV光波长的一半,这样可以实现所有散射的光线都能反射到承印物的表面。光源反射罩一般由具有很高反射效果的材料做成,金属铝是比较理想的一种, 它的反射率能够达到90% 。光源反射罩另一个重要功能是维持灯管的工作温度。

UV光源系统的能量控制装置的主要功能是控制UV灯管所发射出的uV能量的稳定, 从而确保UV油墨的硬化效果。不同的印刷速度要求对应不同的UV输出能量。它允许人们通过电子设备或电光设备对紫外灯光照射强度进行无级调节和控制, 并对紫外灯的发光状态进行监视。为了实现能量的最高转化率,人们可以调节紫外灯光照射强度,让UV灯与附加设备之间达到最优化的匹配。

冷却装置的作用是降低由于UV光源发出的光线(红外部分)导致系统温度升高, 这种温升很容易让传输带的温度达到60℃ ,从而会引起承印材料发脆甚至着火, 给以后的套印和印品后处理工作带来麻烦,也限制了对一些热敏材料如塑料、铝箔等的印刷处理。此外,如果UV设备长期在高温中运作将会缩短其使用的寿命,所以人们在选择UV干燥装置时,通常十分关心发射器和传输带的冷却问题。

UV印刷所使用的材料除了普通纸张和玻璃卡纸外, 较常用的还有塑料以及金属类非吸收材料。

塑料按受热后的性能变化可分为热塑性塑料和热固性塑料两大类。热塑性塑料是可反复受热软化(或熔化)和冷却凝固的塑料,在化学上一般称为线性高分子化合物:热固性塑料是逐步加热成为熔化状态, 继续加热则由熔化状态变成凝固状态,成为不溶及不熔的塑料, 一般具有网状的体型结构,在化学上一般称为网状高分子化合物,充当承印材料的塑料既有热塑性塑料也有热固性塑料。目前, 常用的塑料印刷品有超市塑料包装袋、饮料包装、日用品包装等。

金属承印材料一般为镀锡的铁板或铝板, 这也就是我们通常所说的印铁, 由于承印材料是硬质的金属承印物, 极易磨损印版, 所以通常采用平版印刷,通过橡皮滚筒转移图文。该机必须配备UV固化设备。

7 UV印刷的优势

1)干燥速度快。UV油墨或上光油经UV光线照射后立即固化, 其干燥速度通常为0.3~2s,因此适合高速印刷或马上对印刷品进行后处理的产品, 可缩短作业周期,提高劳动生产率。

2)由于UV油墨或上光油不需要使用有机溶剂(相对凹印而言), 这样可以节约石油资源,同时减少了对我们生存环境的破坏,节省了因净化空气而造成的费用。工人的工作环境和健康问题得到了改善。

3)耗墨量小。对于同一幅印刷品使用UV油墨印刷, 一般只需用红外干燥油墨用量的1/3~1/2,即可以达到同样的印刷效果。

4)它相对于热风干燥或红外线干燥来说具有耗能低等特点, 同时受UV光照射后的印刷品表面温度上升幅度小。

5)UV油墨或上光油, 在紫外线照射之前不会固化,可以减少清洗印版和橡皮布的时间。uV油墨不受承印物种类的限制, 可在廉价的纸张上印刷, 也可以在非吸收性材料如塑料、金属、陶瓷以及玻璃等材料上印刷。

6)占地面积小, 设备简单,uV装置只需配备紫外光线不需要红外装置那样的长烘道。

7)因为uV油墨是经紫外线照射后引发聚合反应而固化的,所以整个墨层为一网状交联结构, 墨膜致密、坚硬, 耐摩擦、耐刮, 印品光亮、质感好。

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