UV上光——材料及工藝指標

近些年來，uv（紫外線）上光技術在印刷領域正得到不斷的普及。那么什么是uv呢？uv對于印刷有什么用處？使用uv技術對于印刷有什么好處呢？等等。下面我們帶著這些問題來走近uv。
uv是英語中紫外線ultraviolet的縮寫。紫外線是電磁波譜中的一個波段。波長100nm到400nm的波均稱為紫外線。我們一般所說的uv在印刷中實際上就是紫外線固化的簡稱，即印刷品在印刷結束后，在紫外線照射下干燥的過程。
一、ｕｖ上光的優缺點：
優點
①配方內無溶劑，故無溶劑揮發帶來的問題；
②室溫下能快速固化；
③降低能耗。固化速度快，使單位面積所需要能量減少；
④可涂布熱敏基材；
⑤涂布過程簡單易行；
⑥節省場地，比紅外熱干燥箱短得多；
⑦成品可立即堆放；
⑧涂層性能優異。
缺點
①若不使用有害的單體，常很難配制粘度非常低的涂料；
②價格昂貴；
③對皮膚有刺激；
④ｕｖ光源會產生臭氧；
⑤涂層附著力低，有收縮性。
二、uv上光油的化學構成。
uv上光油的化學成分主要有輻射預聚物、稀釋劑和光引發劑：
1.輻射預聚物。預聚物是有剩余不飽和性分子的化學體系。這種分子當處于某種條件時能與其他不飽和分子交聯，由液態變成固態涂層。要求這些不飽和分子在交聯之前必須穩定，互相不起反應。
預聚物種類:
1)　環氧丙烯酸酯；
2)　丙烯酸酯化的油；
3)　丙烯酸氨基甲酸酯;
4)　不飽和聚酯;
5)　聚酯丙烯酸酯;
6)　聚醚丙烯酸酯等。
2.稀釋劑。稀釋劑也是含不飽和分子的化學體系。用它可調節粘度，同時又是成膜物質。有些情況可代替預聚物，為了使粘度達到需求范圍，常要在預聚物和稀釋劑的混合物中加入少量的揮發性有機溶劑，但最多不超過5%-10%。
稀釋劑分活性和非活性兩種。非活性稀釋劑有溶劑和增塑劑兩類。溶劑類主要是揮發物。增塑劑是使固化后的涂層產生一定的柔性，不但降低粘度而且還有利于涂布和流平。活性稀釋劑加入到預聚物中可改變粘度、粘著性、柔性和硬度。活性稀釋劑可分為單官能團和多官能團兩種。
單官能團活性稀釋劑，如：丙烯酸-2-乙基乙酯，易燃，易揮發，對皮膚有刺激。多官能活性稀釋劑揮發性低，閃點高，對皮膚刺激性小。
活性稀釋劑的作用如下：
①調節粘度和流平性；
②與光引發劑體系決定固化速度；
③與高分子量預聚物分子連接到一起，加速固化；
④增進和改善固化涂層的性能。
３.光引發劑。光引發劑的定義是吸收輻射能，經過化學變化產生具有引發聚合能力的活性中間體的分子。
光引發劑不參與固化，因此光引發劑濃度較低，其用量要求：引發劑其本身或其光化學產物，必須不對固化后聚合物的化學和物理性能產生不良影響。通常用二苯甲酮類。
光引發劑在引發聚合的過程中，還有兩種物質是不可缺少的。光敏型，是指吸收光能后，將能量轉移給光引發劑分子引發聚合的化學反應，而光敏劑恢復到其初始非活性狀態。另一種稱為光活性劑或光增效劑（通常為胺類），主要是增強光引發劑的活化速率，它本身不吸收輻射，也不引發聚合，但能提高固化速率。
三、uv上光固化的化學過程。
光固化材料的基本組成有預聚物、稀釋劑、光引發劑、助劑、顏料。光的固化化學過程是光引發劑吸收光子能量而激發，形成游離基，這些游離基引發預聚物和稀釋劑聚合（引發分子鏈增長）。
四、在印刷品表面的uv光油的工序：
1.除粉。一般印刷機上都有除粉裝置，印刷墨色較大時常用噴粉來解決蹭臟問題。但是噴粉粘在油墨表面象砂紙一樣，涂上uv光油以后并沒有光澤。因此需除粉。清除方法：先用毛刷滾掃，毛刷滾動方向與紙張移動方向相反；將粉掃起來，再經吸風道吸到室外。當粉與油墨混在一起成顆粒狀，掃不下來的時候，可用兩個光輥對壓紙表面，將粉墨顆粒壓平。
2.電暈處理。有些印刷材料，如pp或pet對uv光油親和性不好，有些油墨含蠟多對uv油也不親和，可采用經高壓放電處理改善親和能力，就能很均勻地與uv油附著。
3.打底油。對滲油的紙張，應先上乳白色底油，將紙張毛孔封住，提高白度，再上uv油效果最佳。如表面涂布層較薄的白板紙，若直接涂uv光油。油會很快滲入底層，上不出光來，反而將底層灰底色反應出來，使上光后紙面發青。若先打一層底，再涂uv油就可解決此問題。底油一般是熱干燥型的。
4.uv上光。涂布uv光油。
5.冷卻。用風扇吹經uv固化后的印刷品，使其表面溫度降低。其目的一是避免紙張變形，二是阻止后固化繼續。
五、我們目前比較常見的uv上光的方式主要有以下四種：
三輥式涂布原理。
三輥式涂布原理如圖所示。ｕｖ光油流入輥ｍ和ｒ形成的醋槽內，經ｍ一ｒ擠壓均勻，光油附著在ｒ上，ｒ與ｍ擠壓將ｒ上的油涂布到紙上。刮刀將壓印輥ｍ上的多余光油刮入下面接油槽內，重新使用。涂布量由ｍ與ｒ之間的壓力決定。此機特點是上光速度快，機器結構簡單，價格便宜，操作技術性不高。缺點是不適宜薄紙，因為薄紙易粘在輥ｒ上反卷回去。也有些設計，加氣刀可使紙與輥ｒ剝離，使薄紙不被輥ｒ卷走，但使用起來都不理想。再有就是涂布量不易控制，涂層過厚，光油涂布量不易調節，只能靠加熱油或添加稀釋劑來控制上光厚度。
叼牙式上光機構原理。
叼牙式上光機構原理如圖所示。墨棍ｍ從油槽中將油帶到壓印輥ｒ上，ｒ與叼紙壓印筒ｌ對壓，將光油轉移到紙上，實現涂布。優點：薄厚紙均適宜，一般８０g/㎡單面銅紙至４５０g/㎡白板紙均可。操作簡便，結構簡單易維修。由于輥ｒ和ｌ之間壓力大，因此勻墨效果好于三輥式。缺點：速度慢，一般２５００張／時；操作人員多，最少需４人；涂布量不易控制。
四輥式網紋輥上光機結構。
四輥式網紋輥上光機結構如圖所示。比較三輥式涂布機，四輥式多了一個網紋輥（計量輥），相應多了一把刮刀。增加一個網紋輥的目的是定量地控制涂布量，保證產品上光層膜層厚度的一致性。一般長版包裝用此種機型，比如煙、酒、肥皂、牙膏、膠卷等產品包裝盒需要定量控制產品質量，保證產品質量的一致性。再如某一品牌肥皂盒不同時期生產，但擺在同一柜臺，若用三輥式上光機上光就會出現盒表面光亮度不同，而用網紋輥上光機上光，就分不清是哪批生產的產品。
用膠印機上光。
用膠印機上光的方法及特點如下：
1上光油置于水槽內，通過水輥涂布。
2將水輥的水絨套取下，用膠輥傳光油，目的是減少傳油量。
3調節水輥上水量，即調節上油量。
4將水槽加寬，使全部墨輥都在水槽上面。因為光油粘度低，水輥上的油向下滴油會掉在下面的紙上。
5裁切橡皮布與印品寬度一樣或略小于印品寬度。
6可涂布ｕｖ油、水性光油，但不能涂布溶劑型熱干燥光油，否則粘滾。
7用普通ｐｓ版、普通橡皮布即可。
8涂布油層厚度不宜過大，否則出現麻點。
9不能局部上光，因為ｕｖ油對ｐｓ版無水墨分離特性。
10通過割橡皮布可簡單局部上光。
11需要涂層薄時可用墨槽上光。
若車間溫度低于２０℃，可通過添加稀釋劑調節涂布厚度。
六、uv上光油的正確使用
uv油是不結膜物，就像食用油放在空氣中表面不會結一層干燥膜。uv油見到紫外光，如陽光、電焊弧光、曬版燈光立即固化。一般日光燈、白熾燈、鈉光燈等照明光源不會引起固化。uv油內含光引發劑、稀釋劑，對人體皮膚有一定刺激作用。
鑒于uv油具有以上特性，使用時應注意以下幾點：
①uv油正常使用溫度為50℃~55℃，使用時用恒溫水浴將油循環加熱，使粘度達到設計使用要求，有利于流平和快速固化。
②uv油經過uv燈輻照區域，溫度為50℃~60℃時，固化快，附著力強。但并非uv燈下溫度越低越好。
③上光機擺放在陽光不能直射的位置，否則uv光油固化在涂布輥上，若不能避開陽光直射，應用紅黑窗簾擋住光線。
④上光時uv油會將上光材料上的油墨散到uv油中，使上光油著色，其經過濾沉淀后還可使用，不必廢掉。
⑤上光操作時，uv油碰到皮膚應立即用肥皂水洗掉，否則會出現皮膚紅腫、起泡。
⑥uv油使用粘度隨上光機種類而異，應根據機型選用專用上光油。若達不到上光機需要的粘度，可用稀釋劑減粘或用增粘劑加粘。這種方法會損失uv光油固化速度、亮度、附著力等。
⑦uv油流到傳動軸轉動部分，在高溫下會粘在軸上，影響傳動，因此注意清洗軸頭。
根據承印物表面的性質，選用專用的光油，如金卡紙油、pet專用油等。
七、uv固化的時間
從理論上可以嚴格計算出單位體積內，uv固化材料需用多少個光子可以固化，而光化學反應速度基本不用多少時間。但在uv油或油墨中添加了阻聚劑延緩了光化學反應后的分子聚合時間（即固化時間）與光引發劑和阻聚劑有直接關系。
一般uv光油或油墨配方時將固化時間選定在0.1~0.2s以內。但具體時間在配方確定后，從工藝上與以下幾個因素有關：
①涂層厚度。涂層表面固化很快，但表層固化后強烈地吸收紫外線，紫外線強度以指數衰減，降低固化速度。因此涂層薄固化快，反之則慢。
②紫外線強度。強度大則固化時間短，反之則長。
③添加溶劑。uv光油中添加稀釋劑，如乙醇會降低固化速度。
④環境溫度。涂層溫度在50℃~70℃時為較理想的環境溫度。uv汞燈中含有大量可見光和紅外線成分，為涂層表面提供了環境溫度。因此在設計固化機時并非材料表面溫度越低越好。
⑤氧氣少固化速度快。氧氣對紫外線有強烈吸收，在涂層表面充氮氣會加速固化速度。
具體固化時間的選定與以下幾方面有關：
根據涂布機的特點，如絲印機，印刷速度約600~2000張/時，用350目網涂uv光油，用功率密度80w/cm燈管一支即可達到要求。用四色膠印機印刷uv膠印油墨，用功率密度80w/cm燈管三支，印刷速度達7000張/時。柔印機、凹印機涂布uv光油，網線數為165線網紋輥，用120w/cm燈管一支，固化速度達80w/min。一般選擇固化速度比涂布速度要快一些。
根據印刷品材料耐溫性。不耐溫材料固化速度要快，以免材料變形，如塑料薄膜，速度快到其表面受光照后涂層恰好固化，但溫度尚未傳到下面就離開光線，使材料基層不變形。白板紙易脫水，也需固化速度快。
八、uv上光油的粘度的調整
uv光油含量一般要求在92%～98％，其中溶劑很少。從配方中解決粘度高低不當的問題，粘度高易實現，只需加入增粘劑，反之比較難。改變使用環境溫度也可調整粘度，一般將輥和儲油箱加溫到55度，可降低粘度。另一個方法是添加稀釋劑，但此辦法不太理想，稀釋劑阻礙固化，影響光膜亮度，且中間體不參與固化，最后浪費掉造成環境污染。
九、一般uv上光膜層厚度：
膜層厚度與以下幾方面有關：
1.與紙張表面光澤、密度有關。紙張光亮、密度大、不滲油則需要膜層薄反之則厚。
2.與客戶的要求有關。如僅需覆蓋油墨則要薄，如要立體效果則需要厚些。
3.與上光機有關。用膠印機、凸印機涂布不可能太厚，因為壓力大，而用三輥式上光機涂布不可能薄，因為壓力小，用凹印機、柔印機涂布可定量調節厚度。
4.與涂布機運轉速度有關。如柔印、凹印機上光時速度高，油稀，網紋輥網目數高涂布膜層就薄。如果使用低網目，粘稠的油尚未流平就固化，上光層是點狀不是膜層。
根據以上因素調整膜層厚度。一般銅板紙表面油墨為1～4g/平方米，膜厚1～4微米；白版紙表面用油墨3～12g/平方米，厚度3～12微米。
十、uv上光的耗油量
uv光油用量可根據以下幾個方面因素確定：
１.上光機方式結構。如最簡單三輥式上光機，由于輥壓力小，無勻墨輥，因此光油涂布量比較大，常常涂布量遠遠超過需要量，一般涂布量6g/㎡以上。而用網紋輥上光，涂布量為2 g/㎡以下。叼牙式上光機涂布量2～8g/㎡。絲網機涂布量可打50 g/㎡。一般局部立體藝術上光，上光膜層厚度約0.5㎜，用手觸摸有立體感。膠、凸印刷機涂布上光1～3 g/㎡。
2.紙張表面光亮度。uv上光應說是錦上添花，但只適用于表面光亮度高的紙張，或表面對光油吸收性差的材料。如果材料表面粗糙，光油涂上去后立即就會滲到下層去，就不會在表面上形成一層光亮的膜，也就沒有上光的意義了。紙面的材料只有銅版紙、白板紙能涂布uv油。銅卡（玻璃卡）涂油量2～3g/㎡效果就很理想。一般銅版紙涂的油約3～5 g/㎡，而白紙板涂油量約5～12 g/㎡。


跨界營銷已成未來印刷電子的發展趨勢
八家航空公司暫停去哪兒網機票代理
不同結構X展架尺寸標準，拿走不謝！
印刷設備制作ICC特性文件的注意要點
三種常見的紙箱印刷工藝
數碼印刷市場存在的突出問題
電腦控制橫切機有哪些注意事項？
印制合約書參考范本