UV-Lackierung
Beim Druck- und Lackierverfahren wird ein Lack (oder eine Lackfarbe) auf die Oberfläche des Druckerzeugnisses aufgetragen, um einen trockenen Film zu bilden. Die Funktion ähnelt der des Laminierens, hauptsächlich um die Glätte und den Glanz der gedruckten Oberfläche zu erhöhen. Lackierte Drucksachen sind lebendiger und haben eine dickere Textur, was sie verschönert und den Betrachtungseffekt erhöht. Gleichzeitig verfügen die Drucksachen nach der Lackierung über Nachbearbeitungsfunktionen wie Wasserdichtigkeit, Feuchtigkeitsbeständigkeit, Reibungswiderstand und Chemikalienbeständigkeit, wodurch die Lebensdauer der Drucksachen verlängert werden kann. Die Papierglasur hat die Verfahren der Lackglasur auf Wasserbasis, der Ölglasur auf Lösungsmittelbasis, der Kunststofflaminierung und der UV-Glasur-Ölglasur durchlaufen. Obwohl die Kunststofflaminierung eine bessere Leistung aufweist, kann das Papier nach der Laminierung nicht recycelt und wiederverwendet werden, und bei der Weiterverarbeitung können Prozesse wie Kleben und Bronzieren nicht durchgeführt werden.
Als der UV-Lack in den 1980er Jahren aufkam, wurde er daher allmählich durch das UV-Lackierverfahren ersetzt, das noch bessere Eigenschaften aufweist. Da das UV-Lackierverfahren die Vorteile hat, dass es einfach, bequem und kostengünstig ist, und weil UV-lackiertes Papier das Recycling nicht beeinträchtigt und Ressourcen geschont werden können, erfüllt es die Umweltanforderungen und ist die Hauptstütze für umweltfreundliche Verpackungen. Es findet breite Anwendung in verschiedenen Büchern, Katalogen, Verpackungen und dekorativen Druckerzeugnissen und ist bei der Oberflächenglanzbehandlung von Druckerzeugnissen wettbewerbsfähiger als das traditionelle Laminierverfahren.
Das Lackieren mit Lack hat bessere Oberflächeneigenschaften als das Laminieren oder Kalandrieren und kann die hohen Anforderungen von Verpackungskartons in Bezug auf Abriebfestigkeit, Glanz und Fleckenbeständigkeit erfüllen. Die Ergebnisse sind vergleichbar mit dem Laminieren von BOPP-Folie auf hochwertiges Druckpapier. Daher ist die Lackierung von Papierprodukten mit UV-Lack tatsächlich die beste Wahl.
Nach dem Mechanismus der Filmbildung lassen sich Lacke in drei Hauptkategorien einteilen: lösemittelverdunstende, emulsionsaggregierende und vernetzend härtende Lacke, die jeweils lösemittelbasierten Lacken, wasserbasierten Emulsionslacken und UV-Lacken entsprechen. Nach dem Bedruckstoff lassen sich die Lacke in Papierlacke, Kunststofffolienlacke und Holzlacke unterteilen. Nach dem Trocknungsverfahren lassen sich Lacke in natürliche Trocknung, Infrarottrocknung und UV-Härtung unterteilen. Die Klassifizierung nach dem Filmbildungsmechanismus ist wissenschaftlicher, da sie die Hauptmerkmale der verschiedenen Lacktypen widerspiegeln kann und auch mit der technologischen Entwicklungsrichtung von Lacken übereinstimmt.
(1) Lösungsmittelhaltige Lacke werden ersetzt
Die frühen Glasuröle waren flüchtige Lösungsmittel und bestanden hauptsächlich aus filmbildenden Harzen, Lösungsmitteln und Zusatzstoffen. Filmbildende Harze waren häufig Naturharze wie Kuba- und Kolophoniumharze. Naturharze können eine schlechte Transparenz des Films, Vergilbung und in Umgebungen mit hohen Temperaturen und hoher Luftfeuchtigkeit eine Wiederanhaftung verursachen. Mit der Entwicklung der Polymersynthesetechnologie wurden filmbildende Harze durch synthetische Nitrocelluloseharze, Aminoharze und Acrylharze ersetzt. Die Verwendung dieser Kunstharze hat die filmbildenden Eigenschaften von Lasurlacken wirksam verbessert. Im Vergleich zu natürlichen Harzen zeichnen sich Kunstharze durch gute Filmbildungseigenschaften, hohen Glanz und hohe Transparenz aus. Aufgrund ihrer hohen Viskosität können filmbildende Harze jedoch nicht direkt auf Papier aufgetragen werden. Die Kunstharze werden in organischen Lösungsmitteln gelöst und verdünnt, wodurch die Viskosität der Harze verringert wird, um die Anforderungen für das Auftragen von Lasurlacken zu erfüllen.
Nachdem der lösungsmittelbasierte Lack auf die Oberfläche des Druckerzeugnisses aufgetragen und mit Infrarot oder Heißluft getrocknet wurde, verflüchtigt sich das Lösungsmittel im Lack, und das filmbildende Harz bleibt auf der Oberfläche des Druckerzeugnisses zurück und bildet einen glänzenden Film. Die verflüchtigten organischen Lösungsmittel verschmutzen die Umwelt und schädigen die Gesundheit des Bedieners. Wenn sich die organischen Lösungsmittel nicht vollständig verflüchtigen, verbleibt ein Teil von ihnen oder dringt in das Papier ein, was zu einer sekundären Verschmutzung führt. Zu den häufig verwendeten organischen Lösemitteln gehören Benzol, Ketone, Alkohole und Ester. Diese Lösungsmittel werden in großen Mengen verwendet und sind teuer. Sie werden schließlich verdampft, was zu einer Verschwendung von Ressourcen führt. Am Ende bleibt nur ein Harz auf der Oberfläche des Druckerzeugnisses zurück, und es scheint, dass das organische Lösungsmittel nicht viel zum fertigen Film beiträgt. Organische Lösungsmittel spielen jedoch eine sehr wichtige Rolle im Prozess der Filmbildung. Eine Reihe von Prozessen wie das Lösen, Verdünnen, Dispergieren, Benetzen, Egalisieren und Trocknen stehen in direktem Zusammenhang mit ihrer Art und Menge. Die organischen Lösungsmittel im Lack sind nicht unbedenklich, aber auch sehr nützlich. Der beste Weg, den Konflikt zwischen beiden zu lösen, besteht darin, ein Ersatzprodukt zu finden. Natürlich denkt man dabei an Wasser, die reichlichste und wirtschaftlichste Ressource der Welt. Die Vorteile von Wasser - reichlich vorhanden, billig und leicht zu beschaffen, nicht brennbar und nicht explosiv - haben den Wettlauf um die Entwicklung von Lacken auf Wasserbasis vorangetrieben.
(2) Lacke auf Wasserbasis haben auch ihre Nachteile
In der heutigen Welt, in der der Aufbau einer harmonischen Gesellschaft und die Forderung nach umweltfreundlichen Materialien an der Tagesordnung sind, haben die Menschen begonnen, auf die VOC (flüchtige organische Verbindungen) in ihrer Umgebung zu achten. Der VOC-Gehalt in Lacken auf Lösungsmittelbasis ist im Allgemeinen hoch, im Allgemeinen 40% bis 60%, und der größte Teil davon verflüchtigt sich während des Filmbildungsprozesses und belastet die Umwelt. Lacke auf Wasserbasis haben einen sehr niedrigen VOC-Gehalt und werden im Allgemeinen von Kollegen in der Druckindustrie bevorzugt. Das filmbildende Harz in Wasserlacken ist eine hochmolekulare Verbindung. Da Öl und Wasser sich gegenseitig abstoßen, kann das hochmolekulare Harz nicht direkt in Wasser gelöst werden. Es kann nur in Form von Partikeln in Wasser dispergiert werden, um einen einheitlichen und stabilen emulsionsartigen Lack zu erhalten. Der Polymerisationsprozess, der Dispersionsprozess und die Partikelgröße des hochmolekularen Harzes sind ausschlaggebend für die Stabilität des emulsionsähnlichen Lacks und die umfassende Leistung des Films.
Im Allgemeinen gibt es zwei Methoden zur Herstellung von Wasserdispersionen. Die erste ist die direkte Dispersionsmethode, bei der das Hauptharz (z. B. Styrol-Butadien-Blockcopolymere, Ethylen-Vinylacetat-Copolymere usw.) in Wasser unter hoher Scherkraft durch mechanisches Rühren in Gegenwart eines Tensids dispergiert wird. Werden die Harzpartikel jedoch nicht in eine ausreichend kleine und ungleichmäßige Größe zerkleinert, werden Art und Menge des Tensids nicht angemessen ausgewählt oder wird der Emulgierprozess nicht ordnungsgemäß durchgeführt, ist das resultierende Dispersionssystem thermodynamisch instabil und es kommt im Laufe der Zeit zu einer Sedimentation und Ausflockung der Partikel.
Daher verschlechtert sich die Stabilität des mit der Direktdispersionsmethode gewonnenen Dispersionssystems mit der Zeit, und die Qualität des mit dieser Methode gewonnenen Glasuröls auf Wasserbasis ist nach einer gewissen Zeit begrenzt. Die zweite Methode ist die Emulsionspolymerisationsmethode. Wässrige Dispersionen, die mit der Emulsionspolymerisationsmethode hergestellt werden, sind thermodynamisch stabile Systeme mit kleinen Partikelgrößen und engen Partikelgrößenverteilungen. Ihre Stabilität nimmt mit der Zeit nicht ab.
Im Vergleich zur direkten Dispersionsmethode weist die nach der Emulsionspolymerisationsmethode hergestellte und zu einem Wasserlackfilm formulierte Emulsion eine gute Kompaktheit und einen hohen Glanz auf. Bei der Herstellung von Wasserlacken nach der Emulsionspolymerisationsmethode werden im Allgemeinen Acrylatmonomere verwendet. Acrylatmonomere können allein oder in Copolymerisation mit anderen Monomeren wie Ethylen und Vinylacetat polymerisiert werden. Acrylatpolymere sind wasserbeständig, farblos, glänzend und haben eine gute Haftung auf Papier. Durch Copolymerisation mit verschiedenen Monomeren können Copolymerharze mit unterschiedlicher Härte und Filmeigenschaften hergestellt werden. Der Emulsionspolymerisationsprozess ist der Schlüssel zur Leistung des Lacks. Bei der Emulsionspolymerisation für Lacke werden im Allgemeinen Acrylate oder ungesättigte Olefine als Monomere, anionische oder nichtionische Tenside als Emulgatoren und Persulfate als Initiatoren verwendet. Das Verfahren wird bei einer bestimmten Temperatur durchgeführt, um radikalische Emulsionscopolymere zu erzeugen. Anschließend wird eine geringe Menge an Additiven hinzugefügt, mit Ammoniak neutralisiert und gefiltert.
Das durch Emulsionspolymerisation hergestellte Lasuröl auf Wasserbasis gehört zu den durch Emulsionskoaleszenz trocknenden Beschichtungen. Es kann unter der Einwirkung von Infrarotstrahlen oder Heißluft schnell trocknen. Nachdem das Wasser verdunstet und in das Papier eingedrungen ist, breiten sich die isolierten Latexpartikel aus und lagern sich aneinander an, so dass ein glänzender Polymerfilm auf der Oberfläche des Papiers entsteht. Lacke auf Wasserbasis sind einfach zu verwenden, kostengünstig und umweltfreundlich, haben aber auch einige erhebliche Nachteile, wie z. B. eine relativ schlechte Wasserbeständigkeit, einen relativ geringen Glanz und einen hohen Energieverbrauch beim Trocknen und Entfernen des Wassers.