UV 油墨的定义和分类及其应用

1.紫外线固化干燥（UV）油墨概述

紫外线固化干燥柔版油墨，简称 UV 油墨，UV 油墨本质上是一种液态油墨，在一定波长的紫外线照射下可由液态变为固态。

比较 UV 油墨和传统油墨的成分，会发现两者有很大不同。不同之处在于，UV 油墨的成膜是单体到聚合物的化学反应；而传统油墨的成膜是物理作用，树脂已经是聚合物，溶剂也是聚合物，能将固态聚合物溶解成液体。它有助于将油墨涂覆在基材上，然后挥发或吸收溶剂，使液态聚合物恢复到原来的固态。UV 油墨主要由颜料、预聚物、活性稀释剂、光引发剂和添加剂组成。

印刷业的快速发展不仅要求高质量、高效率、低成本，还要求对环境无污染。UV 油墨可以在任何承印物上印刷，印刷品的质量优于溶剂型和水性柔版印刷油墨。UV 油墨在国外已得到广泛应用。在胶版印刷、丝网印刷、柔性版印刷和凸版印刷中，UV 油墨的消耗量逐年增加。欧美和日本 UV 油墨的年增长率为 9% 至 12%。

 

2. 紫外线光固化油墨的特点

紫外线是一种电磁波，波长比可见光短，不同波长的紫外线具有不同的能量。一般来说，用于固化紫外光固化油墨的紫外光波长为 250~400nm。工业上常用的紫外线光源是高压汞灯和金属卤化物灯，它们分别在 200~300nm 和 300~400nm 范围内效率最高。因此，高压汞灯常用于无色紫外线固化油墨，而金属卤化物灯常用于有色紫外线固化油墨。

紫外光固化油墨不同于其他类型油墨的根本特点是，油墨层在强紫外光照射下固化成膜，成膜物质由光引发剂引发，发生快速聚合反应，在几秒到几十秒内完成。如果不受强紫外线照射，即使加热，油墨也会长期处于粘稠状态，无法固化。紫外光固化油墨的主要优点是：a. 可一次性固化较厚的墨层，最大墨层厚度可达 100~150μm；b. 固化时间短，能耗少，节省印刷场地和空间，生产效率高；c.不含有机溶剂，固化膜几乎达到 100%，无有机溶剂挥发，减少环境污染； d. 适用于热容量大的承印物印刷； e. 印品精美，质量好，档次高，固化墨膜具有良好的耐热性、耐溶剂性和抗划伤性。

 

3. 紫外线光固化油墨的成分特点

紫外线固化油墨，又称紫外线干燥油墨或 UV 油墨。这是一种能吸收一定波长光能的油墨，在紫外线照射下产生光化学反应，迅速完成从液态到固态的转化。

这种油墨中没有溶剂，只有在紫外线照射的条件下才能迅速发生光化学反应，从而达到快速干燥的目的。正是由于这一特点，它克服了油墨在印刷机上容易发生性能变化的问题，也解决了油墨转印到承印物表面后快速干燥的问题。这种油墨不仅能满足高速、多色同时印刷的要求，还能为非吸收性材料的印刷提供方便。

与其他油墨一样，UV 光固化油墨也是由颜料、粘合剂和辅助材料组成，但由于它需要依靠光化学反应来干燥油墨，因此对油墨粘合剂的使用有特定的要求，即使用光固连结料。光固化粘合剂主要由感光树脂或预聚物、交联剂组成、 光引发剂 和其他物质。

1) 颜料

UV 光固化油墨对颜料的要求是混合性好，混合后的 UV 光固化油墨在有效贮存期内不能胶化；颜料配合使用时，光固化油墨中每种颜料的用量必须准确；油墨中颜料的浓度要高，颜色要鲜艳，分散性要好，着色力要足；要选择对紫外光谱吸收率低的颜料，以免妨碍光固化油墨的固化速度；颜料在紫外光下或固化反应时要求不变色。

不同颜料对紫外线光谱的吸收和反射能力不同，因此光固化油墨的固化速度也因颜料不同而不同。透明度好的颜料由于紫外线透过率高，固化速度较快；炭黑对紫外线的吸收能力较强，固化速度最慢；白色颜料反射率高，也会阻碍固化。

根据上述原理，紫外光固化油墨中使用的颜料一般包括二氧化钛、联苯胺黄、酞菁蓝、永固红、桃红、宝石红、耐光深红、炭黑等。

2) 光固化粘接材料

在紫外线光固化油墨中，光固化粘合剂尤为重要。对它的要求是：光固化粘合剂的颜色要浅，透明度要好；光固化活性要高，在紫外线下能瞬间干燥；成膜后的光泽度要好，附着力要强，韧性和抗冲击性要好；光固化粘合剂的酸值不能太高（一般在 20 以下），否则油墨存放时容易凝胶；与颜料的润湿性要好。对于紫外光固化粘合剂，不能只选择一种光固化树脂，大多使用两种或两种以上的光固化树脂或预聚物和交联剂。例如，可以使用一种或多种丙烯酸树脂作为基料。最常用的材料是以聚氨酯、环氧树脂或聚酯树脂为基础的三官能结构。

在实际应用中，很大一部分实际上并不是树脂，而是不饱和化合物（也称为活性单体）的酯类，例如 TMPTA CAS 15625-89-5, NPGDA CAS 2223-82-7, HDDA CAS 13048-33-4, 伊博马 cas 7534-94-3等。不过，它们可以与光固化树脂结合使用，以促进光聚合固化。三羟甲基丙烷三丙烯酸酯是一种高活性、低粘度（一般为 0.05～0.15Pa-s，25℃）的稀释剂，可提供硬度和亮度，并能提高固化速度，特别适用于需要较低粘度和较高活性的配方。

不饱和聚酯是一种具有不饱和双键线性结构的高聚物。任何可与这种高聚物交联和共聚的单体都称为交联剂，也称为 "架桥剂"。聚酯通过交联形成网络结构。交联剂的主要功能有两个：在光聚合中交联和固化；作为稀释剂，它可以降低体系的粘度，提高树脂的流动性。理想的交联剂也是理想的活性稀释剂，可根据以下原则进行选择。与树脂有较好的混溶性，能溶解和稀释不饱和聚酯，能参与光固化反应；具有良好的光敏性和优异的光固化活性；能改善固化后薄膜的物理性能；挥发性低、无味、无毒；来源丰富、价格便宜。要选择合适的交联剂，还需要考虑树脂本身的特性，综合各种因素，相互借鉴，才能取得更好的效果。

在聚合体系中，除单体外，还添加了一种易被光分解或激发的化合物，称为光敏剂（也称敏化剂）。由此产生的光聚合称为光敏化光聚合。用于增强光聚合的光敏剂通常会吸收比单体波长更长的光，并分解产生自由基；或者光激发引起二次反应产生自由基，这两种反应都会导致光聚合。

紫外光固化油墨中常用的光敏剂主要有两大类：酮类，如二苯甲酮、联苯甲酰、朱赤酮、对苯基二苯甲酮、卤代苯乙酮等；安息香及其醚类，如安息香、安息香甲醚、安息香醚、安息香丁醚、α-甲基安息香、α-苯基安息香等。它们的共同特点是都含有Ⅴ基和芳香酮基。它们之间的区别在于，安息香本身可以通过光化学作用引发烯烃单体，因此既是光敏剂又是光引发剂；而安息香在光化学作用后往往需要与其他分子发生作用。为了引发乙烯单体的聚合，它严格来说是一种光敏剂，而不是良好的光引发剂，通常需要与其他化合物配合使用。尽管如此，这两类物质的共同特点是基团中含有芳香族酮基，首先进行光敏化。紫外线固化油墨中光敏剂的用量一般为 1% 至 10%（质量分数），最好为 3% 至 6%。光敏剂用量过少时，光的 "架桥 "速度会减慢，不利于应用。另一方面，如果光敏剂用量过多，光固化速度不一定会提高，这不仅在经济上不合理，而且会降低固化结膜的强度，影响墨膜的性能。

在自由基聚合过程中，由于某些少量物质的存在，单体和不饱和树脂的聚合不能发生，这就是所谓的聚合抑制，造成这种现象的物质称为聚合抑制剂。01%〜0.20%。 阻聚剂不应该抑制光固化反应，只是为了防止热聚合反应才加入的，因此，不饱和聚酯的用量为 0.

3) 辅助

蜡通常用作油墨的辅助剂，以提高油墨的耐摩擦性并降低粘度。在油墨中使用蜡的基本要求是高熔点和微晶。可用于油墨的蜡有微晶蜡和聚乙烯蜡。此外，还可添加少量叔胺、膦的衍生物等作为辅助剂。

4.紫外线固化油墨的技术指标和印刷适性

1) 紫外线固化油墨的规格

颜色与标准样品相似；细度为 15～25μm；流动性为 20～35mm；着色强度为 90%～110%；粘度为 15～25（32℃）；冲击强度为 29.4N m；1～2s。

2) 紫外线固化油墨的可印刷性

油墨的混合。光固化油墨可以相互混合，但不能与普通油墨混合。从原来的油墨换成光固油墨时，应在印刷前进行清洗。

油墨清洗。适用于清洁溶剂的光固化油墨专用产品。在印刷过程中，如果清洁溶剂残留在墨辊、橡皮布和水辊上，就会成为油墨干燥不良和着墨不良的原因，因此必须彻底清除。

辅助材料。辅助材料中有降粘剂、干燥剂和硬化剂。降粘剂用于降低油墨的粘度，添加量应在 5% 以内。干燥剂用于提高光固油墨的同化速度，添加量应在 2% 以内；固化剂的最大添加量为 10%，超过此值则无效果。本助剂为光固化油墨专用产品，一般助剂不能使用。

5.使用 UV 光固化油墨的要点

由于 UV 油墨的干燥特性，它的应用范围非常广泛，尤其适合在非吸收性材料上印刷。如果不考虑价格因素，UV 光固化油墨可用于各种印刷方式的印刷机，印刷材料包括纸张、塑料和塑料薄膜、铝箔、金属等。

使用紫外线光固化油墨印刷时，印刷机各色组的出纸部分应配备紫外线光照射装置，灯管的长度和功率应根据印刷幅面确定。一般情况下，灯管与印刷品之间的距离约为 20 厘米或更短。一般配有专用的印刷墨辊和橡皮布。

在使用 UV 油墨的过程中，不能与一般油墨混用。在印刷中，由原来的油墨转换为 UV 光固化油墨时，应将原来的油墨清洗干净，然后换成 UV 光固化油墨，同时必须使用特殊的辅助剂来调整油墨的适应性。如降粘剂、固化剂、干燥剂等。专用降粘剂的作用是降低 UV 光固化油墨的粘度，其添加量应控制在 5% 以内，否则会降低油墨的硬度；涂膜硬化剂的作用是提高墨层的强度，其最大限量为 10%；催干剂的作用是加快油墨的固化速度，其添加量应控制在 2% 以内。

印刷中途或印刷结束时，必须清洗墨辊、橡皮布、印版、水辊和润墨器。应使用紫外光固化油墨专用清洗溶剂，清洗必须彻底，以免上墨不良或油墨干燥不良。

UV 光固化油墨的使用和贮存应避免阳光直射，应贮存在 20 ° C 的暗处，贮存期不宜过长，一般有效期为 6 个月。

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