组成UV油墨的成分及其作用UV油墨的主要成分是聚合性预聚物、感光性单体、光引发剂、辅助成分是着色颜料、填料、添加剂(流平剂、阻聚剂)等 1、聚合性预聚物 聚合性预聚物是决定UV光油涂层性能的重要成分,是UV油墨中的最基本成分,是成膜物质,性能对固化过程和固化后墨膜的性质起着重要作用一般根据骨架结构来分类骨架结构影响涂层硬度、耐摩擦性、附着性、耐光性、耐化学品性和耐水性等 预聚物从结构上看,齐聚物都为含有“C=C”不饱和双键的低分子树脂,如含有丙烯酸酰基、甲基丙稀酰基、乙烯基、烯丙基等等主要有环氧丙烯酸酯树脂、聚氨酯丙烯酸酯树脂、聚酯丙烯酸酯树脂、聚醚丙烯酸树脂、聚丙烯酸丙酯、不饱和聚酯树脂等几种树脂类型而在同样的条件下,光固化速度丙烯酰基最快,故齐聚物大都为丙烯酸树脂 2、感光性单体(活性稀释剂) UV油墨和UV光油在涂布时需要有适应涂布机的粘度,一般是通过添加20%~80%的单体来降低预聚物的粘度,同时单体自身发生聚合,成为固化膜的一部分 活性稀释剂也叫交联单体,是一种功能性单体,其在油墨中的作用是调节油墨的粘度、固化速度和固化膜性能活性稀释剂结构上也含“C=C”不饱和双键,可以是丙烯酰基、甲基丙稀酰基、乙烯基和烯丙基。
鉴于丙烯酰基光固速度最快,因此目前使用的活性稀释剂大多是丙烯酸酯类单体由于含有丙烯酰基的数量不同,可分为单官能团、双官能团三类,各类官能团活性稀释剂的释放效果和固化速度都不同一般来说,官能度愈多,固化速度愈快,但稀释效果愈差 传统的活性稀释剂,如苯乙烯、第一代丙烯酸酯单体等,他们的毒性很强,有些丙烯酸酯类单体对皮肤有很强烈的刺激作用为了减少活性稀释剂对皮肤的刺激性,通常有两种方法:一是采用环氧乙烷,环氧丙烷和已酯开环聚合增加单体分子量;二是改变单体酯基结构;还有一种就是改变以前使用醇酯化方法在采用醇加成到丙烯酰基上,使多官能度单体皮肤刺激性大大降低,如新戊二醇二丙烯酸酯采用酯化合成时,PH值(皮肤刺激性指数)为4.96,而采用加成法合成时,PH值降为0.3 最近,开发出了一些性能很好的单体,如:烷氧基丙烯酸酯、碳酸单丙烯酸酯、咪唑基单丙烯酸酯、环碳酸酯单丙烯酸酯、环氧硅酮单体、硅酮类丙烯酸酯以及乙烯基醚类单体等选择单体时,要遵循以下原则: a、粘度低,稀释效果好; b、固化快; c、在材料上有良好的附着性; d、对皮肤刺激性小,毒性小; e、在涂层中不留气味 3、光引发剂 光引发剂是能吸收辐射能,经过化学变化产生具有引发剂聚合能力的活性中间体的物质,也是任何UV固化体系都需要的主要成分。
光引发剂可分为夺氢型和裂解型;夺氢型是需要和一含活泼氢的化合物(一般称助引发剂)相配合,通过夺氢反应,形成自由基,是双分子光引发剂;裂解型是光引发剂受激光发后,分子内分解为自由基,是单分子光引发剂 (1)夺氢型:以二甲苯酮(BP)为例,单独使用二苯甲酮时,不能使烯类单体进行光聚合,要其成为光引发剂需求是不同的其反应机理是不同的烷基和芳基,从醇和醚中提取氢原子时,氧气很容易淬灭激发态的二苯甲酮而从胺中提取氢原子时,由于酮形成激发态后马上与胺形成激发态的络合物,避免了向氧分子的能量转移,所以胺体系不易为氧气淬灭,与醇醚体系相比,也减少了向单体发生能量转移的可能型因此,在实际应用中,一般采用胺体系除二苯甲酮外,这类光引发剂还有蒽醌类合硫杂蒽酮类,如常用于UV油墨中的有2-异丙基硫杂蒽酮 (2)裂解型:以安息香醚类为例,安息香醚曾是实际应用最广的一种光引发剂,其特点是激发态克直接分解成总自由基生成的游离基都可以引发单体聚合安息香醚的激发态寿命短,不易为氧气淬灭,也不能为苯乙烯所淬灭,所以可用于苯乙烯的聚合但安息香醚即使不见光也有不同程度的热分解,贮存稳定性不好,一般要加稳定剂和阻聚剂,目前常用的是安息二甲香醚。
选择光引发剂应遵循的原则: a、对UV范围的光量吸收效率高; b、相对稳定性好; c、成本低 4、其他助剂 助剂主要是用来改善油墨的性能,UV油墨中常用的助剂有稳定剂、流平剂、消泡剂、分散剂、蜡等 (1)稳定剂:稳定剂是用来减少存放时发生热聚合,提高油墨储存稳定性常用对苯二酚、对甲氧基苯酚、对苯醌、2,6-二叔丁基甲苯酚等 (2)流平剂:流平剂是用来改善油墨层的流平性,防止缩孔的产生,使墨膜表面平整,同时也增加了油墨印刷的光泽度 (3)消泡剂:消泡剂是用来改善油墨层的流平性,防止缩孔的产生,使墨膜表面平整,同时也增加了油墨印刷的光泽度 (4)分散剂:分散剂能使油墨中的颜料于连结料很好低润湿,使颜料在油墨中有很好的分散性,缩短油墨制造时的研磨时间;降低颜料的吸油量,以制造高浓度的油墨;防止油墨中颜料颗粒的凝聚合沉淀分散剂一般是表面活性剂 (5)蜡:蜡主要作用是改变油墨的流变性、改善抗水性合印刷性能(如调节粘性),减少蹭脏、拉纸毛等弊病,并可在干燥后的墨膜表面形成一光滑的蜡膜二提高印刷品的耐磨性等在UV油墨中,蜡还起阻隔空气,减少氧阻聚作用,有利于表面固化。
但在油墨中加入过量的蜡和选错蜡的品种,会降低油墨的光泽,破坏油墨转移性能,延长干燥时间国内UV油墨市场扫描国内UV油墨的现状 UV油墨从用途上可分为两大类:UV印刷油墨和UV印刷电路板油墨其中,用于印刷业的UV印刷油墨目前遍及平印(胶印)、凸印(包括柔性-版-印刷)、凹印、网印以及喷墨印刷的各个领域;而UV印刷电路板油墨主要用于电子-行-业-印制电路板(简称PCB)1.UV胶印油墨 UV胶印油墨的固含量较高,而且其在固化之前颜料与连结料的比率与普通胶印油墨相仿,因此最先在胶印中得到应用胶印中使用UV油墨,可以免去喷粉,并避免了由于喷粉而给印后加工所带来的麻烦UV油墨还可以防止油墨结皮现象的产生,解决了胶印机停机时的后顾之忧,同时又能得到较高的油墨固化速度UV胶印油墨具有色彩鲜艳、耐磨性好的特点,因此非常适合包装印刷以及书刊封面和唱片套印刷UV胶印油墨固化无渗透问题 在国外,UV油墨的最大市场是胶印油墨成为仅次于UV网印油墨的第二大UV油墨,并与UV网印油墨的差距越来越小随着UV胶印油墨的优势被我国印刷业逐渐认识,其产量在不久的将来将超过UV网印油墨,成为第一大UV油墨2.UV凸印油墨 UV凸印油墨主要用于标签印刷,同时也用于包装印刷,如软管印刷等。
在柔性-版-印刷中,人们更注重更高的性能、更强的摩擦性、更好的印刷品质量和更鲜艳的颜色用UV柔性-版-印刷油墨印刷的产品墨色鲜艳,印刷品的耐抗性好,比采用水性油墨印刷提高了一个档次因此,UV柔性-版-印刷油墨主要用于高档产品印刷 当水基UV油墨出现后,解决了UV油墨无法达到水性油墨在食品包装品中的安全性要求的问题,使得UV油墨同样可以用于食品包装印刷3.UV凹印油墨 在凹-版-印刷领域,已经有选择地使用了UV油墨,它不会有溶剂型油墨的挥发污染,只是技术和成本相应地被提高随着环保呼声越来越高,以及对包装印刷品,尤其是食品包装品安全性要求越来越严格,UV油墨将成为凹-版-印刷油墨的一种发展趋势4.UV网印油墨 UV油墨在丝网印刷中的优势非常明显,由于它无溶剂,只能在UV光下才能固化,在网-版-上不会因溶剂挥发而产生令人头疼的堵网问题,并且又能使丝网-版-印出25~30μm厚的墨膜,在UV光的照射下瞬时固化 丝网印刷由于其印刷品墨层较厚,油墨干燥困难,若无干燥装置,印刷品很难堆积收集,实现自动化程度高的高速印刷也就非常困难,采用了UV油墨,这一切成为可能,如在光盘印刷中,全部采用UV油墨,提高了生产效率。
在丝网印刷中,采用一些装饰性UV油墨还可以产生一些特殊效果,提高产品档次,而这些特殊效果是其他印刷方式很难或不能达到的目前,常用的有以下几种类型油墨:UV网印仿金属蚀刻油墨、UV网印皱纹油墨、UV网印珊瑚油墨、UV网印冰花油墨、UV网印折光油墨、UV网印结晶纹路油墨等 另外,随着网印与凹印、胶印、柔性-版-印刷等相结合的组合印刷机的发展,网印UV油墨又找到了另一个用武之地5.UV喷墨油墨 UV喷墨油墨的优越之处在于它不但结合了UV技术传统的在经济和技术上的优势,还突出表现了它在使用和操作上的优点,主要表现在以下几点1) 没有挥发性有机物;(2) 低能量需求;(3) 快速固化;(4) 适合于各种各样的软、硬基材;(5) 固化之前不干燥;(6) 不堵塞喷头,无须清洗喷头;(7) 油墨组成稳定;(8) 良好的打印质量—光亮、耐摩擦、耐水、耐光;(9) 无油墨浪费 因此,UV喷墨油墨目前发展非常快,大有取代传统喷墨油墨的趋势6.UV印刷电路板油墨 在电路板生产过程中,有一部分工作需要通过印刷来完成,因此称为印制电路板印制电路板用的UV油墨主要有抗蚀用(包括耐电镀)UV油墨、阻焊用UV油墨以及字符标记用UV油墨,它们都是采用丝网印刷方式进行印刷的。
目前主要的几种环保油墨 目前,环保油墨主要有水性墨、UV墨、水性UV墨和一些醇溶性墨 (1)水性油墨:水性油墨与溶剂型油墨的最大区别,在于其使用的溶剂是水而不是有机溶剂,明显减少VOC排放量,能防止大气污染,不影响人体健康,不易燃烧,墨性稳定,色彩鲜艳,不腐蚀版材,操作简单,价格便宜,印后附著力好,抗水性强,干燥迅速,故特别适用于食品、饮料、药品等包装印刷品,是世界公认的环保型印刷材料,也是目前所有印刷油墨中唯一经美国食品药品协会认可的油墨2)紫外光固化油墨:紫外光固化(UV)油墨是指在紫外线照射下,利用不同波长和能量的紫外光使油墨成膜和干燥的油墨利用不同紫外光谱,可产生不同能量,将不同油墨连结料中的单体聚合成聚合物,所以UV油墨的色膜具有良好的机械和化学性能UV油墨的主要优点有:(1)不用溶剂;(2)乾燥速度快,耗能少;(3)光泽好,色彩鲜艳;(4)耐水、耐溶剂,耐磨性能好UV油墨中光引发剂是一种易受光激发的化合物,在吸收光照后激发成自由基,能量转移给感光性分子或光交联剂,使UV墨发生光固化反应目前UV墨已成为一种较成熟的油墨技术,其污染物排放几乎为零除了不含溶剂,UV墨还有如不易糊版,网点清晰,墨色鲜艳光亮,耐化学性能优异,用量省等优点。
3)水性UV油墨:水性UV油墨是目前UV墨领域研究的新方向普通UV墨中的预聚物黏度一般都很大,需加入活性稀释剂稀释而目前使用的稀释剂丙烯酸酯类化合物具有不同程度的皮肤刺激性和毒性,因此在研制低黏度预聚物和低毒性活性稀释剂的同时,另一个发展方向是研究水性UV油墨,即以水和乙醇等作为稀释剂目前水性UV墨已研制成功,并在一些印刷中获得应用此外,主要在柔印中发挥作用的醇溶性油墨也是一种公害甚小的油墨,主要应用于食品、药品、饮料、烟酒及与人体接触的日用品包装印刷等方面UV油墨-柔印油墨新宠 UV柔印油墨在国内外受到普遍重视和青睐,主要在于其具有以下一些的特点: UV柔印油墨安全可靠,无溶剂排放、不易燃、不污染环境,使用于食品、饮料、烟酒、药品等卫生条件要求高的包装印刷品柔印UV油墨在国外食品包装领域已应用多年,没有出现任何问题 UV柔印印刷适性好,印刷质量高,印刷过程不改变物性,不择发溶剂,激度稳定,不易糊版堆版,可用较高粘度印刷,着墨力强,网点清晰度高,阶调再现性好,墨色鲜艳光亮,附着牢固,适合精细产品印刷 UV柔印油墨可瞬间干燥,生产效率高,适应范围广,在纸张、铝箔、塑料等不同的印刷载体上均有良好的附着力,产品印完后可立即叠放,不会发生粘连。
UV柔印油墨物理化学性能优良。