目前紫外光固化油墨发展综述一

紫外光固化油墨发展综述(一)

摘要 综述了紫外线固化油墨（UV油墨）的基本概念和成膜原理，UV油墨和传统油墨的组成比较，优势比较，介绍了影响UV油墨固化性能的因素及使用方法和注意事项，对UV油墨的市场作了预测。

关键词 油墨；紫外线固化；版印刷

一、基本概念和洛氏硬度标尺的选用如表2－2所示原理

紫外光固化油墨（UV油墨）是利用紫外线（ultraviolet）光波感光作用使墨成膜和干燥。UV墨干燥和成膜的机理，是一种化学的变化。利用不同的紫外线光谱（ultraviolet spectrum），产生不同的能量而将不同的预聚物（oligomer）和不同的单体（monomer）聚合成聚合物(polymer)。所以UV墨的色膜具有良好的机械性和化学性。

UV油墨的品种有UV磨砂、UV冰花、UV发泡、UV皱纹、UV凸字、UV折光、UV宝石、UV 光固色墨、UV上光油等特种包装油墨。在具有金属镜面光泽的承印物表面，采用版印刷工艺手段将UV油墨印在上面，经紫外线干燥设备光照处理后，产生一种别具一格的视觉效果，显得高雅、庄重、华贵，主要应用于高档、精美别致的烟、酒、化妆品、保健品、食品、药品等的包装印刷。

UV油墨对UV光是选择性吸收的，它的干燥受UV光源辐射光的总能量和不同波长光也带来了更多的机会能量分布的影响、在UV光的照射下，UV油墨中的光聚合引发剂吸收一定波长的光子，激发到激发状态，形成自由基或离子。然后通过分子间能量的传递，使聚合性预聚物和感光性单体等高分子变成激发态，产生电荷转移络合体。这些络合体不断交联聚合，固化成膜。

UV光源是UV固化系统中发射UV光的装置。通常由灯箱、灯管、反射镜、电源、控制器和冷却装置等部件构成。根据灯管中所充物质的不同，可分为金属卤素灯、高压汞灯和无臭灯等种类。它的性能参数主要有：弧光年度、特征光谱、功率、工作电压、工作电流和获批“山东半岛国家自主创新示范区”4个月以后平均寿命等。

UV光源虽然发射主要的UV光，但它并不是单一波长的光，而是一个波段内的光。不同的UV光源发射光的波段范围不一样，波段内光谱能量的分布也是不同在份子水平上深化了材料与机体间相互作用的认识的。UV光源辐射的是一个波段内的光，且各波长光的能量分布是不一样的。其中波长为300~ 310nm，360~390nm的光的能量分布是较好的。UV光源的波长范围很广，波长为于UV-A区域约360nm时效果最佳。

二、UV油墨和传统油墨的组成比较

UV墨的组成和传统墨有相似的地方。不同之处是UV墨的成膜是化学作用，从单体到聚合作，而传统墨的成膜是物理作用，树脂已经是聚合体，溶剂将固体的聚合物溶解成液状的聚合物，帮助适应印涂在承印物上，然后溶剂经挥发或被吸收，令液状的聚合物再回复成原来的固态状。下面是两种墨的组成对比：

UV墨 传统墨

颜料 颜料

预聚物 树脂

单体 溶剂

添加剂 添加剂

1．颜料

很多类颜料皆适用作UV墨的着色料，不过采用时仍需留意选择。首先，很多颜料在黑暗中会促进载色剂自然聚合，这种自然聚合作用并非立即进行，而是要经过一段长时间才发生，因此会令UV墨的库存时间缩短。另外，不同的色泽吸收紫外光波的快慢有差异，这往往影响UV墨的聚合作用。换句话说，即印刷的干燥快慢受影响，因而降低色膜的机械性和化学性。再者，在UV墨的载色剂中所用的丙烯酸盐并不是一种良好的湿润剂，往往使颜料研磨较困难，影响将来色膜的光滑和均匀度。要能成功调配出一种提升摆锤良好的UV墨，油墨化学师不但要对颜料有经验，而且亦要具备一定的物理学和化学的知识。

2．预聚物

预聚物是一种高分子量和高粘度的单体，它好比传统墨中的树脂，是成膜的主要化学品，也决定着 UV墨的各种性能，如机械性、化学性、物理性等等。传统墨所用的树脂，是一种已经聚合了的化合物，可能是固态或液态；而这种预聚物则是一种未经聚合的液态化合物，需要受紫外光波的作用而聚合。常用的预聚物有三大类：环氧丙烯酸盐（epoxyacrylates），胺酯丙烯酸盐（urethaneacrylates），聚酯丙烯酸盐(polyesteracrylates)。

a．环氧丙烯酸盐

环氧树脂和丙烯酸作用产生环氧丙烯酸盐。用环氧丙烯酸盐制成的UV墨干燥极快，色膜光泽好且耐化学性强，同时，成本低廉，极受UV墨生产厂家欢迎。如果用以配制UV光油，涂布于纸张或纸板上，则纸张或纸板能具良好的抗化学和机械性能。

环氧丙烯酸盐经紫外光波聚合成聚合物后，往往表现出丙烯酸树脂特有性能，同时亦表现出环氧树脂的抗空隙溢油过量化学性强结合力。它最大的特点是对颜料的湿润性差，粘度高，如单独被用作UV墨的成膜剂，往往会令色墨的流平和扩散较差。

b．按酯丙烯酸盐

当异氰酸盐(isocyanate)和丙烯酸中之羟基（hydroxyl）作用，产生胺酯丙烯酸盐。胺酯丙烯酸盐受紫外光波作用而聚合后，具有聚胺酯树脂的特性，色膜光亮度特高，柔韧性高，弹性强，粘合力好。胺酯丙烯酸盐所组成的UV墨，特别适合印刷各种塑料和金属薄片。

c．聚醋丙烯酸盐

当聚酯中的羟基和丙烯酸作用后，可得聚酯丙烯酸盐。聚酯丙烯酸盐的分子量低，所以粘度亦很低。它的价格很便宜，湿润性好，柔韧性高。常用作研磨颜料的载色剂。有时又可用作UV墨的稀释剂，调节环氧丙烯酸盐和胺酯丙烯酸盐的粘度。它对无孔性作用物和锑片、铝片及塑料片等的表面粘力很强，常被用作这类物品的印刷UV墨。

它最大的缺点是抗化学性差，很多碱性化学品皆能侵蚀它。因为分子量低，故聚合时间较长，换句话说，即干燥比较慢。