探討UV印刷品質(zhì)差異分析

摘要
由于島內(nèi)的印刷生產(chǎn)方式、油墨、技術(shù)日新月異，然后考慮到未來環(huán)保的趨勢，使得在印刷機上須考量高速、高品質(zhì)及無污染，故本文乃針對uv油墨做探討。本文除探討油墨外，也包括了印刷機、干燥機之間相互關(guān)系的探討，找出最適印刷過程之品質(zhì)評估。
一、前言
印刷品質(zhì)隨著印刷技術(shù)之進步，逐步朝向快速化。然而在快速化的過程中，一些問題就發(fā)生，如干燥方面。uv油墨比起其它的傳統(tǒng)油墨擁有較好之干燥條件，所以其被印材料范圍廣及各種版式皆可使用uv油墨。由此看來，在未來的印刷趨勢中uv油墨將占各種油墨中之一大席位。正由于uv油墨適用范圍廣，故針對輪轉(zhuǎn)平版之速度快、生產(chǎn)量大，以及網(wǎng)版之被印材料范圍廣，此兩種版式做探討。如何有效得到最適之品質(zhì)［圖一］，必須與成本、品質(zhì)及產(chǎn)品價值做分析。
圖一
二、uv油墨［紫外線油墨］的源起
一、uv油墨發(fā)展史
利用紫外線來照射油墨，使其在短短的數(shù)秒內(nèi)就完全干燥硬化的構(gòu)想，在1994年已有人提出。直到1960年油由英國的一家公司開發(fā)成功。uv油墨起初未受到重視，原因由于uv油墨所強調(diào)的特點是快干和不含溶劑的全固態(tài)成份。在當(dāng)時，與其它油墨相比根本沒有較好的條件。但uv油墨在網(wǎng)版卻是大受歡迎。由于網(wǎng)版印刷，其印刷速度不比其它版式印刷之速度快，嚴(yán)格說來相差一大截，且印出之墨膜又特別的濃厚，自然所需時間也就較長，主要原因就是＂溶劑″此一東西。且溶劑在網(wǎng)版所帶來之缺點，如油墨塞網(wǎng)了印不出來，只因溶劑在網(wǎng)目內(nèi)蒸發(fā)干掉的關(guān)系；油墨太硬不好印及油墨太稀又不能印，皆溶劑所致。總之業(yè)者一提起＂溶劑″所帶來之問題都會很傷腦筋。于是uv油墨兩大特點解決網(wǎng)印業(yè)者所困擾的問題，且業(yè)者還嫌uv油墨發(fā)展過于遲緩。
二、uv油墨的特性
［1］簡便與庫存少：新的uv印墨只須具備四基本色即可混成所需之顏色，且其印刷墨膜厚度薄，所需墨量減少，故十分簡便因此庫存可減少。
［2］不透明度易控制：可依標(biāo)準(zhǔn)比例加入顏料或色素于延伸基內(nèi)達到你所要的明度。
［3］配色能力：色素之加入延伸基可獲適當(dāng)?shù)酿ざ取⑸{(diào)及明度，則可配出極豐富之色彩來，只要將基本色兩種或兩種以上混合而可獲得各種所要顏色。
［4］墨量省：由于其成分中不含溶劑，故只需傳統(tǒng)的三分之一到二分之一之間，用墨量即可獲得預(yù)期之效果。
［5］上墨輥及印版不被阻塞：未經(jīng)照射過的印墨，即使在墨輥或印版上可以在至少48小時內(nèi)不會干燥，因此不必?fù)?dān)心輥上結(jié)皮或印版阻塞。
［6］省油墨：只有傳統(tǒng)油墨熱風(fēng)爐電費的四分之三到五分之一之間即可干燥。
［7］光澤度：uv印墨之光澤度十分討好，也可以特別的處理達到特別效果。
三、uv油墨與傳統(tǒng)油墨比較
uv油墨和傳統(tǒng)油墨最大的不同點，可算是它的構(gòu)成分子。它是全固態(tài)的組織形態(tài)，不含溶劑。且它的媒介劑、顏料、樹脂和其它化學(xué)劑都和傳統(tǒng)油墨不同。傳統(tǒng)油墨都含有溶劑［40%-60%］，需待溶劑完全蒸發(fā)掉后，才會留下調(diào)合劑、顏料和添加劑所混合而成之油墨干膜。而uv油墨的顏料和樹脂系統(tǒng)，則不像傳統(tǒng)油墨一般有著那么高的亮光度和不透明度。
四、uv油墨之優(yōu)缺點
uv即是電磁波的一種型式，而uv油墨乃是利用uv之輻射能量來達到其干燥效果。而uv干固系統(tǒng)有許多種，但其原理都系于感光劑吸收高強度紫外線［uv］后所引起的化學(xué)反應(yīng)。而其感光劑則是一種具有特殊反應(yīng)能力的化學(xué)產(chǎn)品，可以將光能轉(zhuǎn)換成化學(xué)能而使不同混合物瞬間固態(tài)化。但最重要一點乃是所使用uv光線之能量是家用日光燈之六百倍，所以在環(huán)境下不會因陽光照射而馬上干固。
［1］優(yōu)點
1、不含揮發(fā)性的有機物：多數(shù)uv產(chǎn)品含有很少或是完全不含有機溶劑。
2、提高制成品的品質(zhì)：經(jīng)由聚合物高密度交聯(lián)結(jié)合［crosslinked］所產(chǎn)生的組成結(jié)構(gòu)，不但具有高度的堅韌性［toughness］，也因而得到抗污［stainresistance］、抗磨損［abrasionresistance］以及抗溶劑［solventresistance］的特性。
3、能量需求低：一個典型的輻射干固生產(chǎn)線消耗的能量，只有用熱能干燥所需的25%。
［2］缺點
1、＂視線所及″式的干固：uv的產(chǎn)品通常只會在uv直接照射下干固。2、對干固含有顏料系統(tǒng)的困難：uv對穿透較厚和含有顏料的涂料有困難。一般而言，只有eb才有較好的效果，近期在化學(xué)和光能上的研發(fā)，已使uv對產(chǎn)品的效果有所改進。
3、原料價格過高：目前原料價格偏高是由于市場較小，再加上高金額的研究費用，才造成產(chǎn)品單位價格高于傳統(tǒng)性的產(chǎn)品。在此須注意，uv產(chǎn)品是百分之百的實體，而不像傳統(tǒng)性油墨、涂料和粘著劑含有揮發(fā)性溶劑。
4、干固設(shè)備［curingunit］：費用過高基本設(shè)備投資價格高。
5、uv產(chǎn)品可能的危險性：多數(shù)uv的產(chǎn)品在沒有干固前，可視為皮膚刺激物。但是這些產(chǎn)品，由于揮發(fā)性低，在操作使用時若能保持穿戴護膚手套和護目眼罩的習(xí)慣，就會減少這類問題。
6、黏固性不佳：一般而言，和傳統(tǒng)性產(chǎn)品相比，對一些物料包括鋼片和鋁片的粘固性不佳，作化學(xué)上的改進和作后烘焙處理［post-baking］，可以消除一些粘固性不佳的問題，同時也可降低在干固過程中由于收縮［shrinkage］所帶來的壓力［stress］。
三、影響uv印刷品質(zhì)之因素探討
在印刷前需考慮的第一步，便是設(shè)計。而設(shè)計應(yīng)先想到印墨，因為任何印刷品，都是印墨在紙張或他種承印材料的固化皮膜所顯示的效果。
一、油墨方面
［1］uv油墨保存期限不長：目前uv油墨保存期限都不長，原因是uv油墨較易產(chǎn)生膠化變質(zhì)的現(xiàn)象。
［2］uv油墨之墨膜厚度、透明度：油墨墨膜厚度太厚，也會影響uv光線照射的速度，造成油墨硬化不易。至于油墨之透明度，透明性的uv油墨要比不透明的uv油墨干固快得多了。油墨中，uv光線照射的速度不但較快，同時也較均勻的關(guān)系，舉例：目前硬化速度最快的顏色，算是彩色四色印刷中的藍(lán)色，其次是洋紅和黃色。黑色油墨的硬化速度十分的慢，最難硬化的要算是不透明的白色了。不但如此，不透明白色在uv光線的照射下，還會有發(fā)黃的趨向。
二、印機方面
在網(wǎng)版方面其版式依被印物之不同，而有不同之印機。［如圖2］
圖二
本文所探討的主要是網(wǎng)印平版。分開印前與印后，針對在印刷時可能發(fā)生之因素。
［1］刮刀
1、硬度刮刀刀面之硬度單位，一般用jis［日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)］之硬度計來計測之。如刮刀刀面之硬度愈大，則刀面與版面之接觸愈小，所以適合印刷高者，切線較銳利細(xì)小，印墨較薄之印刷品。反之，刮刀刀面愈軟，接觸面積愈大，也就適合印墨量厚且粗獷、單調(diào)的印紋圖案。區(qū)分如下：特軟45度至55度、軟性55度至65度、中等65度至75度、硬性75度至85度。
2、寬度簡單來說，刮刀寬度必須大于印紋寬度且小于網(wǎng)框?qū)挾龋绱瞬拍苓_到印刷要求。但是為要求品質(zhì)，且減少印紋失真之產(chǎn)生，刮刀寬度之考慮因素，還是有其取決之依據(jù)，就印紋寬度及網(wǎng)框?qū)挾戎觯謩e討論。
a、以網(wǎng)框立場而言：當(dāng)然刮刀之寬度必須小于網(wǎng)框，才能進行印刷。以理想的狀況來說，刮刀寬度是愈小愈好，也就是說其刮刀之左右兩端與枉框之距離愈大愈好，因為在這種狀態(tài)下網(wǎng)布在刮印之過程中，能柔軟的與被印物接觸，網(wǎng)布之伸張也較小。反之，刮刀與網(wǎng)框之距離太小時，便使網(wǎng)布過于僵硬，導(dǎo)致刮刀兩端網(wǎng)布之角度過大，造成形狀扭曲，此乃是印紋失真之主因。一般而言，刮刀每增加10寸，就有100micron的誤差，而刮刀之寬度以不超過網(wǎng)框尺寸之百分之五十為佳，如無法達此要求，至少刮刀之兩端距網(wǎng)框之距離須有5公分，以保障印刷品質(zhì)。
b、以印紋立場而言：一般要求刮刀寬度必須大于印紋寬度2至10公分，基于刮刀寬度愈小愈好之理由，也必須視印紋之大小加以取舍。倘若有使用回墨刀時，回墨刀之寬度應(yīng)比印刷用刮刀之寬度再寬一些，則可使印刷刮刀兩端所溢出之印墨完全運回。
3、刮印速度與角度刮印速度與角度，主要影響著油墨透過網(wǎng)布到達被印物之多寡。刮印速度快則透墨少且薄，刮印速度慢則透墨多且厚。但如果刮印速度過快，油墨之厚度不夠，易發(fā)生印紋不清楚之情形，而太慢則容易造成滲墨，使印紋不夠鮮銳。一般印刷刮印速度大約每秒60至200公分之間，視當(dāng)時條件而決定。而刮印之角度，也同樣影響著出墨量，角度小則出墨量大，角度大則出墨量小，通常采用之角度為45度至75度之間。刮印時必須注意速度要求均一，且角度也要前后一致，才不會在同一印刷品中產(chǎn)生印墨濃淡不同之現(xiàn)象。
4、刮印壓力：首先必須了解一個觀念，網(wǎng)版印刷絕非靠著刮刀的壓力將印墨壓到被印物上，而是靠著刮刀推動印墨，在印墨內(nèi)部產(chǎn)生液壓作用，推使通過網(wǎng)目，并由被印物與油墨間之黏力，使達成印刷之目的。所以印壓應(yīng)在盡可能的范圍內(nèi)愈輕愈好，且刮刀面與被印物呈線接觸即可，否則即印壓過大。印壓不夠時，必然是無法印出印紋，而印壓過大時，不僅印墨之?dāng)D出量沒有增加，反而使刮刀尖端過份彎曲，以致版面與被印物呈面接觸，造成印刷不鮮明，且刮刀耗損大及版面之印膜會產(chǎn)生剝離現(xiàn)象。
［2］網(wǎng)布
網(wǎng)版印刷在被印體選擇性方面，由于本身速度慢所以大都是不易吸收印墨的物體居多，因此印墨發(fā)展走向兩個方向。一個是含有溶劑之印墨，等印刷完后，溶劑蒸發(fā)而使印墨固著在被印體上，但因溶劑有害人體健康，并造成公害問題，于是印墨就朝向另一方向發(fā)展，以光或熱來固著印墨，以減少公害之發(fā)生。但是以光或熱來固著印墨，所以墨膜的厚度必須很薄，因此需使用細(xì)薄的網(wǎng)布方可得到良好之效果，可是細(xì)薄網(wǎng)布的價格較貴，于是發(fā)展出一種經(jīng)過加壓壓光的網(wǎng)布，適用于uv印墨之干燥，稱之為uv網(wǎng)布。
1、優(yōu)點可使用一般目數(shù)的uv網(wǎng)布來取代高目數(shù)的網(wǎng)布，使得成本降低。
2、缺點網(wǎng)布經(jīng)輾平后，網(wǎng)孔形狀稍嫌不均勻，以致影響印紋邊緣的直線性，對于精細(xì)印刷也不宜。
三、干燥方面
由于uv干燥設(shè)備價格昂貴，且其損耗速度快，故針對其干燥過程中之設(shè)備做分析。
［1］ uv干燥之優(yōu)缺點
1、 減少空氣污染：因uv可干燥材質(zhì)不含溶劑有百分之百固體物，因此無污染之弊。
2、 節(jié)省空間：uv干燥裝置簡單安全，短時間及常溫下即可干燥，因此制造成本比傳統(tǒng)熱風(fēng)爐低。
3、 節(jié)省人力：由于過程簡單，故省人力及提高生產(chǎn)力與省電費，因干燥僅需數(shù)秒，因此節(jié)省電費約60%。 4、 提高品質(zhì)：改良被干燥物的品質(zhì)和精度，并且具有耐物性、耐化性、無毒性，尤其在食品包裝及玩具印刷上最為講究。一種叫織物化及無光澤化的特殊效果也因uv干燥而得到。
［2］ uv放電管
1、 發(fā)射強度 uv發(fā)射強度與燈源種類、發(fā)射uv光波域、對色別及燈數(shù)在干燥上的關(guān)系及對印墨接著性與干燥速率均有密切關(guān)系。
2、 燈管壽命 如種類、瓦特數(shù)、使用次數(shù)與時間、瞬間啟動、冷卻情況、安裝位置、正確使用與保養(yǎng)。
［3］ 輻射器 是由反射罩、燈端固定座、冷卻系統(tǒng)及排氣系統(tǒng)所組成。
1、 反射罩
a、 廣射形［平形光形及散光形］
b、 聚光形：提高干燥效率，避免光源浪費及傷害人體。
2、燈端固定座 uv燈管正常發(fā)射其溫度八百度以上，所以須耐高溫及良好絕緣的陶瓷固定座。
3、冷卻系統(tǒng)　 主要功效即降溫，在uv照射中均是高溫狀態(tài)，不給予正常冷卻，燈管、輻射器、線路過熱而短路。
4、排氣系統(tǒng)、遮蔽與安全裝置 排氣系統(tǒng)主要使操作環(huán)境變得無熱無臭的舒暢空間。uv光可能造成皮膚及眼睛傷害，故加遮蔽以防uv光外 ，另外安全理由再加上快門裝置或反射罩回轉(zhuǎn)向上裝置。
四、uv印刷品質(zhì)差異之評估
在uv印刷之中，到底采用何種方式之印刷才是最適當(dāng)之品質(zhì)表現(xiàn)，故采用積點評價表。 針對uv網(wǎng)版平印及傳統(tǒng)熱固型輪轉(zhuǎn)平印來做分析。由于成本與品質(zhì)水準(zhǔn)由表一可得知，品質(zhì)和成本在整體關(guān)系相互并重，故在考量方面各以45%作為評價之分析比例。
［1］ 品質(zhì)
1、 解像力：網(wǎng)版之網(wǎng)布規(guī)格之關(guān)系，以致網(wǎng)印方面解像力較差。
2、 油墨色彩：uv油墨比傳統(tǒng)油墨［熱固］表現(xiàn)較差。
3、 光澤度：uv油墨比熱固型油墨佳。
4、 耐磨性：uv油墨干燥后形成之墨膜較熱固型油墨堅固。
5、 硬度：uv油墨較優(yōu)于熱固型油墨。
6、 干燥溫度：uv油墨無熱固型之紙張因熱而收縮．波浪之現(xiàn)象發(fā)生。
［2］ 成本
1、 空間成本：熱固油墨所占空間較大。
2、 設(shè)備成本：熱固方面較uv價格高。
3、 油墨成本：uv價格大于熱固油墨。
4、 油墨庫存：uv所需顏料較少即可得到豐富色彩。
5、 能量消耗：uv所使用之能量大概是熱固之一半。
6、 維修、耗材費用：uv所使用之材料耗損率高，以致成本提高。
［3］ 其它
1、 生產(chǎn)量
2、 環(huán)保問題
3、 操作性、安全性
［4］ 評估結(jié)果 由表一可知uv印刷較好，只要針對其缺失改進研究發(fā)展即可。
表一
五、印刷之未來趨勢
科技日新月異，再加上環(huán)保意識抬頭，uv印刷勢在必行。故針對未來uv印刷需改善進步，加以討論。
［１］油墨價格：油墨價格與傳統(tǒng)相比大致為3倍左右，且油墨有賴進口。島內(nèi)油墨廠商應(yīng)積極研發(fā)uv油墨。 　
［２］設(shè)備價格：本身uv干燥設(shè)備蠻昂貴，且易損材料如燈管、橡皮布等。所以除了研發(fā)新之干燥機，也針對易損材料找出替代。
六、結(jié)論
目前島內(nèi)采用uv油墨大柢只篇向網(wǎng)版業(yè)，而其它版事業(yè)，由于差異上之變因較不影響其印品品質(zhì)，且投資uv其設(shè)備，不但要添購新設(shè)備，uv印刷其發(fā)展將有很大的空間。
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