UV油墨是一種新型的環(huán)保型油墨,它具有快速干燥,生產(chǎn)效率高;無溶劑排放,不污染環(huán)境;能耗低; 適用于多種基材,特別可用于對熱敏感的基材(如紙、塑料等);印品性能優(yōu)異;加之UV固化設備投資低,占地面積小等優(yōu)點,一直受到世界各國的重視,獲得迅速的發(fā)展,特別在印刷包裝工業(yè)和電子工業(yè)中得到了廣泛的應用(見表一)。 * 北美和歐洲為2002年統(tǒng)計數(shù)字,日本為2001年統(tǒng)計數(shù)字。 * 電子化學品中還包括光刻膠、干膜。 表一 北美、歐洲和日本的UV油墨生產(chǎn)統(tǒng)計*(t) 由于UV油墨完全符合“5E”特點:Efficient (高效)、Enabling (適應性廣)、Economical (經(jīng)濟)、Energy Saving (節(jié)能)、Environmental Friendly (環(huán)境友好),是一種綠色工業(yè)產(chǎn)品,因此不但在發(fā)達國家而且在發(fā)展中國家也都在大力推廣應用。 我國早在上世紀七十年代初,上海和天津兩大油墨廠開始研制印刷用UV油墨,但限于當時原材料缺乏,光源和固化設備不能配套,故未能產(chǎn)業(yè)化。直到改革開放后,由于印刷包裝工業(yè)和電子工業(yè)發(fā)展,引進了多條國外UV固化生產(chǎn)線,需用各種UV油墨;國內(nèi)企業(yè)通過消化吸收,不但能生產(chǎn)UV光源和UV固化設備,而且組裝各種生產(chǎn)線,UV油墨需求市場迅速擴大,從而促進了國內(nèi)UV油墨的研發(fā)和生產(chǎn);而上世紀末UV油墨需用的原材料:活性稀釋劑、低聚物和光引發(fā)劑迅速國產(chǎn)化,又為UV油墨的生產(chǎn)提供了物質基礎,從上世紀末以來,我國UV油墨生產(chǎn)得到了前所未有的大發(fā)展。自1998年中國感光協(xié)會開始統(tǒng)計,當時國內(nèi)UV油墨產(chǎn)量僅1030噸,到2004年已達到9056.5噸,為1998年的8.8倍,增長速度之快遠遠超過了我國持續(xù)高速發(fā)展的國民經(jīng)濟發(fā)展速度(見表二)。UV油墨的品種也從最初的4-5種,增加到現(xiàn)在20多種,高檔的UV膠印油墨、絲印油墨、光盤油墨、光成像PCB油墨都已大量生產(chǎn),更為可喜的是已有少量的UV絲印油墨、PCB用UV油墨和光盤油墨出口。行業(yè)中還涌現(xiàn)出一批有一定規(guī)模和研發(fā)力量的骨干企業(yè),如杭州杭華油墨化學公司、深圳美麗華油墨涂料公司、廣州旭威精細化工研究院 、中山中益油墨涂料公司、番禺廣信絲印材料公司、深圳容大電子材料公司、富士化研(昆山)公司、北京力拓達科技公司等,成為今后我國UV油墨持續(xù)發(fā)展的排頭兵。 表二 1998-2004 我國UV油墨生產(chǎn)統(tǒng)計匯總表 UV油墨是由低聚物、活性稀釋劑、光引發(fā)劑與顏料、填料及各種助劑經(jīng)分散研磨而制得,它利用紫外光(UV)使光引發(fā)劑產(chǎn)生自由基或陽離子,引發(fā)低聚物和活性稀釋劑發(fā)生聚合和交聯(lián),使液態(tài)油墨迅速干燥。UV油墨按用途可分為兩大類,即用于印刷包裝工業(yè)的UV印刷油墨和用于電子工業(yè)的UV油墨。 UV印刷油墨最常見的是UV膠印油墨和UV絲印油墨,還有UV上光油。 UV膠印油墨的使用,一改過去印品因油墨不能立即干燥而需噴粉的弊?。挥捎赨V油墨快速固化,減少了向紙張的滲透和擴散,印品色彩更鮮艷飽和,清晰度更佳;使用UV油墨沒有溶劑揮發(fā),既環(huán)保,也更安全。目前UV油墨已在凸印、柔印、凹印、絲印和移印等不同印刷方式中得到應用,特別在絲印中已開發(fā)出各種各樣具有特殊效果的UV油墨,如冰花油墨、磨砂油墨、折光油墨、皺紋油墨、錘紋油墨、珊瑚油墨、水晶油墨、發(fā)泡油墨等,它們都成了高檔煙酒、茶葉、保健品和食品包裝的重要印刷材料。牙膏和化妝品的軟管包裝大多已采用UV油墨絲印后再UV上光。飲料用易拉罐、糖果、點心等食品用的金屬容器的涂裝和裝飾,也大量使用UV油墨和涂料。各種廣告、指示牌、宣傳牌、旗幟等都是UV絲印油墨應用的領域。進入二十一世紀,大幅面UV噴繪設備和UV噴墨油墨開發(fā)成功,UV油墨又進入到數(shù)碼成像材料新領域,將成為戶外大型廣告和指示牌制作的生力軍。另外,紙張的UV膠印或絲印上光、局部上光,已成為書刊封面、明信片、廣告宣傳畫、外包裝紙箱、裝飾紙袋的重要裝飾方法。 電子工業(yè)上用UV油墨主要應用在印制電路板、光纖、光盤、磁卡等制作中。 印刷電路板(PCB)制造是UV油墨應用的一個非常成功領域:單面板和柔性板制作需用UV抗蝕油墨、UV阻焊油墨和UV字符油墨;雙面板和多層板制作需用光成像抗蝕和耐電鍍油墨、光成像阻焊油墨以及UV字符油墨。光纖制造中,除了使用各種UV光纖涂料和粘合劑外,還要涂覆UV光纖著色油墨,有12種不同顏色,以區(qū)別不同光纖和進行粘接用。光盤制造中,也需用UV涂料和粘合劑,最終再經(jīng)絲印或膠印UV油墨,印上圖案和文字,制成成品。磁卡、智能卡的文字圖案印刷, 電視機、電冰箱、空調等家電和電腦、手機所用鍵盤制作、鍵盤表面印刷、觸摸開關制作等都離不了UV油墨。各種銘牌、標牌的制作也需用UV油墨。 盡管UV油墨有不少優(yōu)點,但目前價格還較貴;有些原材料還存在一定的缺點:部分活性稀釋劑對人體皮膚和粘膜有一定的刺激性,有些光引發(fā)劑的光分解產(chǎn)物有臭味等,因此不適合在醫(yī)藥、食品和兒童玩具等包裝品上使用;UV油墨適合平面印刷和涂飾,對立體涂飾因光照不勻,造成光照差的部位干燥不佳,原涂層固化也比較困難等。為了克服上述存在問題,近年來人們在下列幾方面進行探索和研究,取得了很大的進展。 1.水性UV油墨的開發(fā):這是上世紀九十年代開始研制的一種新款的UV油墨,它兼有了UV油墨生產(chǎn)效率高、節(jié)能、環(huán)保和水性油墨無毒、安全的優(yōu)點,已成為國內(nèi)外UV固化材料研究的一個熱點。水性UV油墨的特點是用水作稀釋劑,調節(jié)體系粘度,既安全,又經(jīng)濟,也完全避免一般UV油墨用丙烯酸功能單體作稀釋劑引起的對皮膚的刺激性和氣味,而且設備、容器也易清洗。目前國外一些大公司如氰特、沙多瑪、巴斯夫、拜耳、科寧、汽巴、寧柏迪等公司都開發(fā)了用于水性UV體系的低聚物和光引發(fā)劑。美國麗色達、北京英力科技等公司已經(jīng)推出了水性UV絲印油墨。 2.UV噴墨油墨將獲得迅速的發(fā)展:噴墨打印是一種非接觸式印刷,不需印版,通過噴射墨滴到基材而形成圖像的過程。噴墨打印通過計算機編輯好圖形和文字,并控制噴墨打印機噴頭噴射墨滴獲得精確的圖像,完全是數(shù)字化成像的過程,是目前發(fā)展最迅速的一種數(shù)字成像方式,具有按需打印、高速度、高質量、色彩飽和等優(yōu)點。UV噴墨也是上世紀末發(fā)展起來的一種新技術,它結合了噴墨打印技術和UV固化技術各自的優(yōu)點,既有噴墨打印技術在使用上和操作上的便利,又有UV固化技術在經(jīng)濟上和技術上的優(yōu)勢,成為數(shù)字成像領域中一顆閃亮的新星。UV噴墨打印早已應用于數(shù)字噴碼標記和編碼工業(yè)上,如各種飲料、包裝和標簽上條形碼的印刷和數(shù)碼印刷,電纜電線、光纖、汽車膠管上的標記和數(shù)據(jù)印刷等。近年來,則在平臺式噴繪機領域——大幅面、小批量的廣告牌和戶外指示牌生產(chǎn)中獲得廣泛應用。雖然目前UV噴墨打印油墨在全球噴墨墨水市場的份額還不到1%,但網(wǎng)絡調查統(tǒng)計顯示,在所有噴繪方式中,UV噴墨油墨的增長率最高,預計到2010年UV噴墨油墨在噴墨市場中比重會超過10%,特別在平臺式噴繪機中,UV噴墨油墨將占據(jù)優(yōu)勢地位。UV噴墨打印技術除了在噴墨印刷上應用外,現(xiàn)在已擴展到膠印、柔印和絲印的計算機直接制版,印制電路板的數(shù)字化制作以及噴墨打印成像制作無源元件和電子材料,UV噴墨油墨將成為數(shù)字成像材料領域中一支生力軍。目前,氰特、沙多瑪公司都推出用UV噴墨油墨的低聚物;國外克里奧、色麗可、威特、3M等公司和國內(nèi)深圳潤天智、上海泰威、沈陽飛行船等公司相繼制造了UV平臺式噴繪機;色麗可、DIC、Flint、奧維斯、Toyo、3M等公司都開發(fā)了UV噴墨油墨,我國自己的UV產(chǎn)品也正在研制開發(fā)中。 3.雙重固化體系在UV油墨中的應用:由于UV油墨中含有大量顏料,它們會吸收、反射、散射紫外線,從而嚴重影響光引發(fā)劑的紫外線吸收,降低了光引發(fā)效率,導致油墨不能完全干燥,特別對厚涂層和立體涂裝光照較弱的部位,更易出現(xiàn)上述問題。目前可以采用雙重固化體系,即除了自由基光固化外,還可配合陽離子光固化、熱固化、氧化還原固化、濕固化、厭氧固化等方式,使光照停止,自由基光固化結束后,還可繼續(xù)進行后固化,保證油墨完全干燥。雙重固化體系已在光成像PCB油墨中應用。 4.EB油墨的推廣:電子束(EB)固化是利用電子加速器產(chǎn)生的高能電子束導致化合物分解,產(chǎn)生自由基、離子等反應活性很高的中間產(chǎn)物,從而引發(fā)聚合、交聯(lián),使液態(tài)油墨固化。由于它無需使用光引發(fā)劑,而且固化比較完全。因此EB油墨在歐美發(fā)達國家可以允許在醫(yī)藥、食品和兒童玩具等包裝材料上使用。目前美、歐、日有多臺電子束加速器用于印刷包裝,我國還剛起步,將在深圳和上海建EB生產(chǎn)線,相信不久EB油墨將在我國投入使用。 隨著科學技術的進步,UV固化技術的發(fā)展,各種新材料的開發(fā),可以預料將有更多、更新、品能更好、價格更低的UV油墨被研發(fā)出來,UV油墨的應用領域也將更為廣泛,UV油墨——油墨家族中的后起之秀,像盛開的朝陽花,將會開得更艷,造福社會。 作者:中國感光學會輻射固化專業(yè)委員會秘書長 金養(yǎng)智
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