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/㎡。
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