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內(nèi)容摘要:本文先簡要的介紹了紫外線固化柔性版印刷油墨(簡稱UV柔印油墨)的市場情況和它與其它印刷技術(shù)相比的優(yōu)點，然后講述了UV柔版油墨配方設(shè)計的一些基本原理以及油墨的一些特性要求。 重點講述了樹脂的化學(xué)特性和單體對油墨黏度，流變性和印刷質(zhì)量的影響。并且論證了選擇良好的顏料、樹脂、助劑組合的重要性。 在過去的幾年中，UV柔印油墨的產(chǎn)量一直持續(xù)穩(wěn)定的增長，并由窄幅面印刷向?qū)挿姘l(fā)展?！　”疚南群喴慕榻B了紫外線固化柔性版印刷油墨(簡稱UV柔印油墨)的市場情況和它與其它印刷技術(shù)相比的優(yōu)點，然后講述了UV柔版油墨配方設(shè)計的一些基本原理以及油墨的一些特性要求。 　　重點講述了樹脂的化學(xué)特性和單體對油墨黏度，流變性和印刷質(zhì)量的影響。并且論證了選擇良好的顏料、樹脂、助劑組合的重要性。最后給出了一些配方設(shè)計的指導(dǎo)方法,并對相應(yīng)配方的流變行為和總體特性進行了檢測。 　　在過去的幾年中，UV柔印油墨的產(chǎn)量一直持續(xù)穩(wěn)定的增長，并由窄幅面印刷向?qū)挿姘l(fā)展。90%的柔版油墨應(yīng)用在標(biāo)簽印刷領(lǐng)域，主要是用在一些塑料底材上，如：聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等。其原因主要是印刷成本和印刷數(shù)量的關(guān)系。UV柔印油墨具有快速固化, 油墨在印刷機上穩(wěn)定(可以方便關(guān)機,沒有在機器上結(jié)皮的危險)的特點，這樣一來就可以實現(xiàn)連續(xù)快速的生產(chǎn)(同時可以完成對最終產(chǎn)品的剪切,傳統(tǒng)的柔印油墨因為需要很長時間來干燥，所以無法同時實現(xiàn)兩個步驟)。 　　在印刷機械方面，海德堡(Heidelberg)公司發(fā)展了可以在一條生產(chǎn)線上同時使用多種不同的印刷方式的印刷機，這樣就可以在一條生產(chǎn)線上同時使用多種不同的印刷方式，來獲得滿意的效果，如：絲印可以獲得厚的墨層和好的遮蓋力，柔版印刷和凸版印刷可以用來印刷圖片和畫片。燙金印刷也很常用。UV柔印油墨的印刷效果比常規(guī)水基柔版油墨的好，這得益于油墨本身很多先進之處，能取得與膠印相同的印刷效果。 　　UV柔印只是在近3-4年才引入國內(nèi), 雖然無論對國內(nèi)的油墨制造商還是印刷商, 這還是一個新技術(shù), 但在國內(nèi)已經(jīng)有了幾十條UV柔印線。UV 柔印的增長主要來源于標(biāo)簽和包裝業(yè)。據(jù)估計UV 柔印的使用年增長率在30-40%。 　　UV柔印油墨主要還依賴于進口, 壟斷UV柔印油墨的是幾家歐美油墨商, 受高速增長的誘惑, 國內(nèi)的一些UV油墨廠商顯示出對UV柔印油墨配方技術(shù)的極大渴望。國內(nèi)的一些UV油墨廠商已向舒飛士公司要求提供原料和配方技術(shù)。 　　UV柔印比凸印快幾倍, 這是一些大的包裝印刷用戶采用UV 柔印的主要動力。靈活性是另外一個原因。柔印使所有的步驟可在一條印刷線上完成, 這降低了次品和調(diào)整的時間。 將不同的印刷方法組合來取得獨特的印刷效果愈來愈流行, 這使得一些豪華產(chǎn)品的包裝印刷難以被仿冒。 　　據(jù)預(yù)測，UV柔印將會在未來2-3年中在一些高端包裝和標(biāo)簽上會普及使用。 柔版印刷工藝 　　柔版印刷是凸版印刷的一個分支，柔版印刷在印刷原理上和凸版印刷相似，只是在印版、油墨的組成和壓印過程上不同于傳統(tǒng)的凸版印刷，圖1對柔性版印刷原理進行了簡單的介紹。 　　印刷過程中圖像的傳遞是通過一個由光化學(xué)反應(yīng)得到的柔性感光樹脂版(Printing plate)或是一個刻有圖案的橡皮棍來完成的。 　　油墨在一個儲墨槽中，通過網(wǎng)紋傳墨輥(anilox)將一定量體積的油墨輸送到印刷版上。網(wǎng)紋傳墨輥(anilox)是由鉻合金組成，表面鍍有陶瓷耐磨層或經(jīng)離子噴涂的陶瓷耐磨層，傳送的油墨量由傳墨輥表面的線數(shù)決定。粗的網(wǎng)紋傳墨輥(anilox)的表面每英寸有大約120線，而用于印刷精細圖案的傳墨輥每英寸可以達到500-900線。 柔版印刷油墨的技術(shù)要求 　　高質(zhì)量的油墨有很多重要的參數(shù)，最重要的特性是良好的顏料潤濕性。像膠印油墨那種粘度很高的體系，顏料的絮凝不會構(gòu)成問題。但對于柔印油墨，由于粘度非常低，顏料很容易絮凝甚至沉降，這就意味著適合用于膠印油墨的樹脂不一定適用于柔印油墨。 　　當(dāng)然顏料潤濕并不是唯一要考慮的因素。要同時達到良好的流變性、反應(yīng)活性、附著力、抗病菌性同樣也是很困難的。 ◆ 相對較低的粘度：標(biāo)準(zhǔn)的UV柔印油墨在2500s-1的剪切速率下的粘度為0.15-1.5Pa.s，印刷速度由施工的條件(在露天或密閉的房間內(nèi))決定，并且也決定了最終使用的油墨的粘度大小。如果粘度過高，油墨會在網(wǎng)紋傳墨輥與刮墨刀之間處堆積，這樣一來印刷出的圖案就會有一些不連續(xù)的油墨堆積的污點。如果油墨的粘度很低，則問題會小一點。然而由于柔性版印刷本身的過墨量很小，油墨的傳送會受到影響。 　　油墨的反應(yīng)活性的要求也會影響油墨的粘度，因為大部分高官能團的產(chǎn)品粘度都很高。為了提高油墨的反應(yīng)活性而不影響粘度，光引發(fā)劑的量就必須提高，但這同時又會影響氣味和油墨的成本。因此配方設(shè)計人員必須找到油墨粘度和其它特性最佳的結(jié)合點。 　　UV柔印油墨由于粘度比溶劑型和水性柔印油墨要高，所以與溶劑型和水性柔印油墨相比，使用UV柔印油墨可以取得更接近膠印和凹印的印刷效果。有些時候UV柔印油墨的粘度可以達到2.5Pa.s。 ◆ 顏料潤濕性和顏色強度：柔印油墨需要相當(dāng)高的顏料含量，經(jīng)常是在15%到20%，這就使印刷時最厚的墨膜不超過1微米成為可能。這對于印刷材料和每平米的印刷價格來說都很重要。在網(wǎng)紋傳墨輥表面的孔隙密度很低時，非常高的顏料含量會造成有很多細小而不連續(xù)的印刷點出現(xiàn)。 　　粘度的大小和顏料潤濕的好壞關(guān)系非常密切；顏料潤濕不好，就體現(xiàn)不出牛頓流體的特性，油墨也會出現(xiàn)相應(yīng)的流動困難。此外，由于顏料沒有分散好，顏色強度也會變?nèi)酢?◆ 流變性：具有良好流動性的油墨，光澤也會很好。牛頓流體具有粘度不隨剪速率變化的特點，這不僅決定油墨輸送能否良好，而且對于油墨在墨輥上的傳遞也同樣重要。在油墨通過網(wǎng)紋輥時擠出的氣泡會進入剩余的油墨。這樣一來過多的氣泡會使油墨的牛頓流變性產(chǎn)生偏移，并導(dǎo)致印刷故障。 ◆ 反應(yīng)活性：目前常用的印刷速度為350m/min，因此提高了對油墨固化速度的要求。 ◆ 在各種底材上的附著力：由于UV柔印油墨主要用于印刷各種很柔軟的標(biāo)簽和包裝，所以油墨必須在各種軟質(zhì)底材如：PP，PE，PET，PVC，和PA上具有良好的附著力。 ◆ 其它要求：油墨要具備抗劃傷性，耐化學(xué)性和抗細菌性。油墨制造商們在開發(fā)新的油墨品種時經(jīng)常會面對一個很困難的問題就是如何在涂膜被細菌侵蝕后，仍具有很好附著力。另外法規(guī)方面的要求也要考慮，尤其在食品包裝方面的應(yīng)用上。所選用物質(zhì)和其特性 　　UV柔印油墨通常的制造方法是兩步法：將樹脂和一定含量的顏料一起在三輥機上研磨，在研磨過程中經(jīng)常會加一些單體，有時也會加一些分散助劑，做成色漿。接下來用含有單體，引發(fā)劑和流平劑的低粘度混合物來稀釋色漿。 　　研磨過程中經(jīng)常用聚脂樹脂或是改性環(huán)氧樹脂作為研磨基料(見表1)。同時給出了在研磨或稀釋階段使用的一些特別有效的單體(見表1)。 實驗結(jié)果 ▲ 研磨樹脂的影響：研墨設(shè)備對顏料的分散效果有很大的影響?？梢詫误w和顏料混合用球磨機來研磨，或者也可以用三輥機來研磨樹脂和顏料的混合物。 　　研磨效果的好壞很大程度上取決于顏料的種類和細度等級。顏料研磨過程中沒有化學(xué)變化。 品紅柔印油墨 　　單純通過粘度與剪切率之間的變化關(guān)系來判斷油墨質(zhì)量的好壞有時是很困難的。但通過變薄指數(shù)(SI)就可以很容易發(fā)現(xiàn)哪個油墨的印刷適性最好。 　　針對紅顏料57:1，必須通過用聚酯丙烯酸脂如EbecrylTM 450，EbecrylTM 657或是EbecrylTM 870混合研磨，這樣才能得到最好的流變行為。環(huán)氧樹脂由于極性過高，因此會導(dǎo)致油墨在低剪切速率下粘度過高。 　　與聚酯丙烯酸酯相比，基于環(huán)氧丙烯酸酯的油墨在紙張上的光澤會低一點。但這并不是說環(huán)氧丙烯酸酯不能用于這類油墨中，而且環(huán)氧丙烯酸酯可以提高油墨的固化速度，并且價格較低不會增加成本。這種情況下可以通過添加其它的組份來保證顏料的潤濕。 黑色柔印油墨 　　對于黑色柔印油墨，為了提高油墨的反應(yīng)活性，可以在配方中適當(dāng)使用環(huán)氧樹脂替代聚酯樹脂。使用氧化的碳黑顏料在環(huán)氧樹脂中分散會有不同效果。經(jīng)常使用的環(huán)氧丙烯酸樹脂是基于雙酚A型的環(huán)氧樹脂。EbecrylTM 3702是一種脂肪酸改性的環(huán)氧樹脂。它是一種顏料潤濕性很好的連結(jié)料。 　　EbecrylTM 600在顏料潤濕性這方面不好，會使油墨流動性不良，以至不能用泵傳送。實際上，油墨的流動性不好，通過DPGDA稀釋后，光密度下降和著色力下降這些現(xiàn)象都說明了顏料有絮凝的情況。EbecrylTM 3701提供了較好的流變特性。盡管使用EbecrylTM 3701的油墨的光密度和透明度都很好，但是在各種底材上的光澤卻很低。 ▲ 單體和分散劑的影響：如果體系中降粘組份選擇不好的話，再恰當(dāng)?shù)念伭虾恳膊粫〉煤玫男Ч?。降粘組份包括用來調(diào)節(jié)粘度的單體，當(dāng)然單體還會起到協(xié)調(diào)其它方面性能的作用。此外光引發(fā)劑和助劑也是必不可少的。 　　通過研究品紅顏料4BY以相同的顏料含量分別通過低粘度的丙烯酸酯EbecrylTM 40和EbecrylTM 160稀釋發(fā)現(xiàn)，在不加分散劑的情況下，所有的油墨都是具有觸變性的，但是基于EbecrylTM 160的油墨印刷適性更好一些，還有光密度，光澤和透明性都會相對好一些。 　　當(dāng)在顏料的研磨階段中加入分散助劑后，油墨的牛頓流體特性變的明顯，光密度也變高了。實驗表明分散助劑與EbecrylTM 160配合作用的結(jié)果要比與EbecrylTM 40配合的好很多。在烷氧基化的新戊二醇衍生物中也同樣如此。雖然助劑不能像我們希望的那樣能最大程度解決存在的問題，有時還會出現(xiàn)相反的結(jié)果。但用EbecrylTM 160的油墨在紙張上的光澤要相對更好一點。 　　結(jié)論：在這篇論文中，我們概述了UV柔印油墨的一些重要特性。以流變性和顏料潤濕性為重點介紹了這些特性的評價方法。我們已經(jīng)可以發(fā)現(xiàn)樹脂，顏料，稀釋性丙烯酸酯和助劑之間的相互關(guān)系。可以通過調(diào)節(jié)各種組份來獲得最佳的油墨產(chǎn)品。  來源：機械BOOK