UV-vernis

Bij het druk- en lakproces wordt een vernis (of lakverf) op het oppervlak van het drukwerk aangebracht om een droge film te vormen. De functie is vergelijkbaar met die van lamineren, voornamelijk om de gladheid en glans van het gedrukte oppervlak te verhogen. Drukwerk dat gelakt is, is levendiger en heeft een dikkere textuur, waardoor het mooier wordt en beter zichtbaar. Tegelijkertijd heeft het drukwerk na het verglazen ook functies na het drukken, zoals waterdicht, vochtbestendig, wrijvingsbestendig en chemicaliënbestendig, waardoor de levensduur van het drukwerk kan worden verlengd. Papierverglazing heeft de volgende processen doorlopen: verglazing met verf op waterbasis, verglazing met olie op basis van oplosmiddelen, plastic laminering en UV-glazing met olie. Hoewel plastic laminering betere prestaties levert, kan het papier na laminering niet worden gerecycled en hergebruikt, en tijdens de verwerking na het drukken kunnen processen zoals hechten en bronzen niet worden uitgevoerd.

Toen UV-vernis in de jaren 1980 verscheen, werd het daarom geleidelijk vervangen door het UV-vernisproces, dat nog betere prestaties levert. Omdat het UV-vernisproces de voordelen heeft dat het eenvoudig, handig en goedkoop is, en omdat UV-vernist papier geen invloed heeft op recycling en hulpbronnen kan besparen, voldoet het aan milieueisen en is het de steunpilaar van groene verpakking. Het wordt veel gebruikt in verschillende boeken, catalogi, verpakkingen en decoratief drukwerk en is concurrerender dan het traditionele lamineerproces in de technologie voor oppervlakteglansbehandeling van drukwerk.

Vernissen met vernis heeft betere oppervlakte-eigenschappen dan lamineren of kalanderen en kan voldoen aan de hoge eisen van verpakkingsdozen op het gebied van slijtvastheid, glans en vlekbestendigheid. De resultaten zijn vergelijkbaar met het lamineren van BOPP-folie op hoogwaardig drukpapier. Daarom is het lakken van papierproducten met UV-lak inderdaad de beste keuze.
Volgens het filmvormende mechanisme kunnen vernissen worden onderverdeeld in drie hoofdcategorieën: oplosmiddel-verdampbare, emulsie-aggregerende en vernette uitharding, die respectievelijk overeenkomen met vernissen op basis van oplosmiddelen, emulsielakken op basis van water en UV-vernissen. Volgens het substraat kunnen vernissen worden onderverdeeld in papiervernissen, plastic filmvernissen en houtvernissen. Volgens de droogmethode kunnen vernissen worden onderverdeeld in natuurlijke droging, infrarooddroging en UV-uitharding. Onder hen is de classificatie volgens het filmvormende mechanisme wetenschappelijker, omdat het de belangrijkste kenmerken van verschillende soorten vernissen kan weergeven en ook samenvalt met de technologische ontwikkelingsrichting van vernissen.
(1) Vernis op basis van oplosmiddelen wordt vervangen
Vroege glaceeroliën waren vluchtige oplosmiddelen en bestonden voornamelijk uit filmvormende harsen, oplosmiddelen en additieven. Filmvormende harsen waren vaak natuurlijke harsen zoals Cuba-harsen en harsharsen. Natuurlijke harsen kunnen een slechte transparantie van de film, vergeling en, in omgevingen met hoge temperaturen en een hoge vochtigheid, heradhesie veroorzaken. Met de ontwikkeling van de technologie voor polymeersynthese werden filmvormende harsen vervangen door synthetische nitrocelluloseharsen, aminoharsen en acrylharsen. Het gebruik van deze synthetische harsen heeft de filmvormende eigenschappen van glansvernissen effectief verbeterd. Vergeleken met natuurlijke harsen hebben synthetische harsen de belangrijke eigenschappen van goede filmvormende eigenschappen, hoge glans en hoge transparantie. Vanwege hun hoge viscositeit kunnen filmvormende harsen echter niet rechtstreeks op papier worden aangebracht. Organische oplosmiddelen worden gebruikt om de synthetische harsen op te lossen en te verdunnen in de organische oplosmiddelen, waardoor de viscositeit van de harsen wordt verlaagd om te voldoen aan de vereisten voor het aanbrengen van glacisvernis.
Nadat de vernis op basis van oplosmiddelen is aangebracht op het oppervlak van het drukwerk en is gedroogd met infrarood of hete lucht, is het oplosmiddel in de vernis vervluchtigd en blijft de filmvormende hars achter op het oppervlak van het drukwerk om een glanzende film te vormen. De vervluchtigde organische oplosmiddelen vervuilen het milieu en schaden de gezondheid van de gebruiker. Bovendien, als de organische oplosmiddelen niet volledig vervliegen, zullen sommige ervan achterblijven of in het papier dringen, wat secundaire vervuiling veroorzaakt. Veel gebruikte organische oplosmiddelen zijn benzeen, ketonen, alcoholen en esters. Deze oplosmiddelen worden in grote hoeveelheden gebruikt en zijn duur. Ze worden uiteindelijk verdampt, wat leidt tot verspilling van grondstoffen. Uiteindelijk blijft er alleen een hars achter op het oppervlak van het geprinte product en het lijkt erop dat het organische oplosmiddel niet veel bijdraagt aan de uiteindelijke film. Organische oplosmiddelen spelen echter een zeer belangrijke rol in het filmvormingsproces. Een reeks processen zoals oplossen, verdunnen, dispergeren, bevochtigen, egaliseren en drogen zijn direct gerelateerd aan het type en de hoeveelheid. De organische oplosmiddelen in de vernis zijn niet ongevaarlijk, maar ze zijn ook erg nuttig. De beste manier om het conflict tussen de twee op te lossen is het vinden van een vervangend product. Natuurlijk denken mensen aan water, 's werelds meest overvloedige en zuinigste bron. De voordelen van water - overvloedig, goedkoop en gemakkelijk te verkrijgen, niet brandbaar en niet explosief - zijn de drijvende kracht geworden achter de race om vernissen op waterbasis te ontwikkelen.
(2) Vernissen op waterbasis hebben ook nadelen
In de wereld van vandaag, waar het bouwen aan een harmonieuze samenleving en de roep om groene materialen aan de orde van de dag zijn, zijn mensen aandacht gaan besteden aan de VOC (vluchtige organische stoffen) om hen heen. Het VOC-gehalte in vernis op basis van oplosmiddelen is over het algemeen hoog, over het algemeen 40% tot 60%, en het meeste vervluchtigt tijdens het filmvormingsproces, waardoor het milieu wordt vervuild. Vernissen op waterbasis hebben een zeer laag VOC-gehalte en worden over het algemeen geprefereerd door collega's in de drukindustrie. De filmvormende hars in vernissen op waterbasis is een hoogmoleculaire verbinding. Omdat olie en water elkaar afstoten, kan de hoogmoleculaire hars niet direct in water worden opgelost. Het kan alleen worden gedispergeerd in water in de vorm van deeltjes om een uniforme en stabiele emulsie-achtige vernis te verkrijgen. Het polymerisatieproces, dispersieproces en de deeltjesgrootte van de hoogmoleculaire hars bepalen de stabiliteit van de emulsieachtige vernis en de uitgebreide prestaties van de film.
Over het algemeen zijn er twee methoden om waterdispersies te maken. De eerste is de directe dispersiemethode, waarbij de hoofdhars (zoals styreen-butadieen blokcopolymeren, ethyleen-vinylacetaat copolymeren, etc.) gedispergeerd wordt in water onder hoge afschuifkracht door mechanisch roeren in aanwezigheid van een oppervlakteactieve stof. Als de harsdeeltjes echter niet voldoende klein en ongelijkmatig worden vermalen, het type en de hoeveelheid oppervlakteactieve stof niet goed worden gekozen of het emulgeerproces niet goed wordt uitgevoerd, zal het resulterende dispersiesysteem thermodynamisch instabiel zijn en na verloop van tijd ook bezinking en vlokvorming van de deeltjes ondergaan.

Daarom zal de stabiliteit van het dispersiesysteem dat wordt verkregen met de directe dispersiemethode na verloop van tijd afnemen en is de kwaliteit van de glazuurolie op waterbasis die met deze methode wordt verkregen beperkt tot een bepaalde periode. De tweede methode is de emulsiepolymerisatiemethode. Watergedragen dispersies die worden bereid met de emulsie-polymerisatiemethode zijn thermodynamisch stabiele systemen met kleine deeltjesgrootten en smalle deeltjesgrootteverdelingen. Hun stabiliteit verslechtert niet na verloop van tijd.

Vergeleken met de directe dispersiemethode heeft de emulsie die wordt geproduceerd met de emulsiepolymerisatiemethode en wordt geformuleerd tot een watergedragen vernislaag een goede compactheid en hoge glans. Bij de productie van watergedragen vernissen met de emulsiepolymerisatiemethode worden meestal acrylaatmonomeren gebruikt. Acrylaatmonomeren kunnen alleen worden gepolymeriseerd of gecopolimeriseerd met andere monomeren zoals ethyleen en vinylacetaat. Acrylaatpolymeren zijn waterbestendig, kleurloos, glanzend en hebben een goede hechting aan papier. Copolymerisatie met verschillende monomeren kan copolymeerharsen produceren met verschillende hardheid en filmeigenschappen. Het emulsiepolymerisatieproces is de sleutel tot de prestaties van de vernis. Het emulsiepolymerisatieproces voor vernis gebruikt meestal acrylaten of onverzadigde olefinen als monomeren, anionische of niet-ionische oppervlakte-actieve stoffen als emulgatoren en persulfaten als initiatoren. Het proces wordt uitgevoerd bij een bepaalde temperatuur om vrije radicale emulsiecopolymeren te produceren, waarna een kleine hoeveelheid additieven wordt toegevoegd, geneutraliseerd met ammoniak en gefilterd.

De door emulsiepolymerisatie bereide beglazingsolie op waterbasis behoort tot het emulsiecoalescentie drogende type coating. Het kan snel drogen onder invloed van infraroodstralen of hete lucht. Nadat het water is verdampt en in het papier is gedrongen, verspreiden de geïsoleerde latexdeeltjes zich en hopen met elkaar op, waardoor een glanzende polymeerfilm op het oppervlak van het papier achterblijft. Vernissen op waterbasis zijn gemakkelijk te gebruiken, goedkoop en milieuvriendelijk, maar ze hebben ook enkele belangrijke nadelen, zoals een relatief slechte waterbestendigheid, een relatief lage glans en een hoog energieverbruik tijdens het drogen en verwijderen van het water.