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1、EB 油墨概述1. EB 油墨的组成EB 油墨的组成与一般油墨相像，主要由颜料、连结料、关心剂等物质组成。颜料是油墨的呈色物质，打算了油墨颜色质量的好坏。EB 油墨的颜料在电子束照耀下， 应不发生颜色的变化。要求其浓度高，颜色明媚，同时要具有良好的分散性和足够的着色力。EB 油墨多用于食品包装，因此颜料还必需安全无毒。EB 油墨连结料的主要成分是丙烯酸类的预聚物和参与反响的活性单体。使用不同的预聚物含有不饱和官能团的低分子聚合物配成的油墨其表现的物理性质也不尽一样。常用的预聚物有环氧丙烯酸树脂、聚酯丙烯酸树脂、丙烯酸聚氨酯、氯化聚酯丙烯酸树脂等。EB 油墨连结料中的活性稀释剂单体具有调整预聚物
2、黏度，调整油墨的黏着性，增加墨膜的强度并加快固化速度等作用。活性稀释剂单体的品种有很多，通常可分成单官能团、双官能团以及多官能团活性稀释剂三类。在实际应用中，EB 油墨一般使用多种单体结合来获得满足的固化速度、黏度、附着力、弹性、硬度、抗冲击强度、耐溶剂性等性能。2. EB 油墨的固化机理一般油墨的枯燥，是油墨中的连结料被承印物吸取和挥发，固态物质保存在承印物外表而形成膜层的过程。EB 油墨的固化则需要特地的固扮装置。EB 油墨的固化机理和UV 油墨根本相像，都属辐射固化形式，不同的是 EB 油墨不需要光引发剂，它以电子束为辐射源，诱导经特别配制的 100%反响性液体快速转变成固体。具体的固化
3、机理描述如下。丙烯酸类的树脂具有高度不饱和性，当受到高能电子束照耀时，分子由基态变为激发态， 不饱和双键被翻开，产生游离基或离子。然后，通过游离基的引发，自由基与 C=C 双键反响，形成增长链并使低聚物与单体分子间发生交联聚合，生成网状的聚合物使油墨快速固化结膜。在整个过程中，电子辐射好比一种特别的引发剂作用于链的引发阶段，聚合一旦开头， 随后各步骤的反响与辐射无关，反响按通常的聚合反响动力学规律进展。由于辐照的电子能量较高，上述反响常常伴随分子降解、分子离子重排等负反响。因而EB 固化的涂层产生了更大的支化度和更高的交联密度。EB 固化需要专用的固化设备，其工作原理为：电子从一组线形阴极板发
4、出后，经过垂直均匀电场加速，在辐照箱下得到帘状电子束。由于辐照制品距电场较近，因而其加速电压不高低于 500kV，但由于输出电流大，因而功率较高。直线阴极枪远比扫描型设备紧凑，更易安装到生产线上，也更易屏蔽。图1 描述了辐射装置的可能配置。在卷筒纸印刷中，承受电子加热的钨带作为电子束发生源。空气中的氧气会抑制墨层中游离基的活性，不利于链增长的聚合反响，所以，电子束枯燥需要在惰性气体的环境里进展，固化处理室内必需布满活性较小的气体，通常是氮气。图 1 电子束管MEC的工作原理3. EB 固化技术的特点：EB 固化与传统的固化技术相比，有着独特的优势。(1) 固化速度快、质量好。EB 油墨在电子束
5、照耀下通常只需 1/200 秒即可固化，比 UV 油墨的固化速度还要快，使印刷、涂布上光和复合等工艺的高效联机作业成为可能，有利于进展规模生产。电子束的穿透力量强，可使油墨彻底固化。因油墨交联反响形成了高分子立体网状聚合物，颜料浓度高，印品外观秀丽，具有很强的光泽度和立体感。墨层外表还具有很强的耐化学性能和耐摩擦性能。(2) 环保、安全。EB 油墨固化后的固含量接近 100%，从其成分来看，通常不含 VOC有机挥发物，对环境、包装物没有污染，没有或气味很小，对工作人员危害小。(3) 能耗低。EB 固化能耗为 UV 固化的 5%，传统热固化的 1%。(4) 固化产生热量少。固化所需的 EB 能量
6、范围为 150300keV，是一种冷加工方式。特别是对热敏性的薄膜等基材，可避开过多的热量使其变形而导致印刷质量下降和故障的产生，且电子束对塑料薄膜基材也没有什么负面影响。这就为其在软包装印刷领域供给了应用空间。(5) 削减清洗，存放便利。EB 油墨在存放过程中不需要隔绝空气，墨斗里的EB 油墨即使存放一个晚上，也不会消灭结皮、硬化现象，削减了铺张。一般 EB 油墨的保质期为 1 年。(6) 可转制成 UV 油墨。EB 油墨在组成上和 UV 油墨根本相像，假设在 EB 油墨中参加肯定量的光引发剂，就可进展 UV 固化。固然，作为一种进展中的技术，EB 固化也存在着一些缺点。如近年来EB 固化设
7、备虽然在价格上有很大程度的降低，但是其设备一次性投入仍旧较大；EB 油墨的价格仍比一般油墨的价格高；EB 固化仅适用于平面的涂层固化，因而固化产品的几何外形受到限制；固化要求严格的惰性气体环境；EB 油墨良好的耐抗性，使其在印品回收时成为脱墨难、阻碍回收的一个因素。EB 固化技术的应用1. 总体应用状况20 世纪 70 年月初，美国福特汽车公司首次将EB 固化技术应用于汽车零部件和仪表涂层，为EB 固化技术的工业应用开创了先河。同一时期，Album 印刷公司在包装材料上使用了 EB 固化油墨和涂层。目前，得益于EB 固化的高品质及其设备价格的下降，EB 固化技术在印刷中已被广泛应用于柔性版印刷
8、、胶印和上光。在单张纸印刷机上，叼纸牙排会阻碍电子束装置产生的 X 光屏蔽。而在卷筒纸印刷机上， EB 固扮装置位于印刷机的末端，很简洁固定在卷筒材料上方。因而早期的EB 固化技术仅限于卷筒材料的印刷或上光。目前这一问题已经得到解决，EB 固化可应用于单张纸折叠纸盒、单张纸商业印刷等领域。EB 固化技术作为柔性版印刷的最正确选择，其最大的突破是在卫星式标签柔印机上的应用。在印刷中，油墨实现了“湿湿”套印而无须在每色印刷完成之后进展枯燥。利用 EB 技术，只需在最终机组通过一套 EB 固化系统就能将承印物进展即时、彻底枯燥。EB 上光用“单层”膜代替了传统的双层甚至多层构造，极大地节约了材料，降
9、低了本钱。资料说明，利用EB 上光就可以使生产本钱降低 10%左右。利用 EB 固化，使原来需要几分钟甚至几天才能彻底枯燥的涂层可在瞬时完成枯燥，实现了流水化作业，大大提高了生产效率，缩短了从印刷、存储、上光到装箱运输的时间，满足了当前高时效性的要求。EB 油墨这几年正处于稳步进展的阶段，技术的不断突破，特别是油墨附着力方面的改善，为 EB 油墨以后的进展奠定了坚实的根底。今后 EB 油墨应当向着连机固化单元组合方向进展，并不断降低固化设备的本钱，使其能在一般印刷机上进展印刷，并只需使用常规清洗剂即可清洗胶辊、橡皮布等。对EB 油墨中的预聚物也需做进一步的争论，以提高印品质量。EB 油墨在印刷
10、业的应用前景，最主要的还是取决于油墨本钱能否降低到一般油墨的水平。2. EB 固化产品多年以来，在能量固化产品领域，全球各大油墨生产商都在乐观研发产品。早在 20 世纪 80 年月，太阳化学研制了适合印刷牛奶纸盒的EB 胶印油墨；90 年月，为了将UV/EB 产品打进食品包装市场，太阳化学又领先在 UV/EB 产品的配方中用水代替丙烯酸盐单体。这些产品的固化不需额外的枯燥过程，有助于削减油墨气味、对皮肤的刺激及固化之后的残留物。富林特油墨公司推出了单张纸 EB 油墨，并获得 2023 年度InterTech 技术奖。东洋油墨推出的 EB 油墨，可以实现高速多色印刷，与一般油墨相比，颜料浓度高出
11、 2.5 倍，适合PET、PP、PE、PS 等多种薄膜材料的印刷。富林特推出的Arrowbeam1300 混合EB 油墨，已经成功地应用于收缩套筒的印刷，这一油墨由高质量的可再生生物材料制成，并将VOC 挥发量降到了最低。在众多产品中最值得一提的还是太阳化学推出的具有低溶性的产品 SunBeam，一种低能提取 EB 涂布产品，由FDAFoodandDrugAssociation，食品药品协会认定可直接与食品接触，可以用在软包装、纸包装、多层牛皮纸袋和食品盒内部直接与食品接触局部的涂布。此外，太阳化学还推出了使用湿套印的 UniQure 电子束固化油墨。UniQure 油墨气味小、性能高、印品的
12、颜色饱和度更高，甚至可以与凹印看齐。太阳化学获得专利的 WetFlex 湿式柔印技术和 UniQure 电子束固化油墨，与杜邦的赛丽CyrelFAST 技术达成了合作，在质量和环保方面，共同制造了一个柔印的典范。EB 油墨的市场及应用前景分析产品质量、生产力量的提高，环保方面的法规、政策的出台促进了 EB 油墨的进展。目前，全球的能量固化油墨虽然只占整个油墨市场的缺乏 10%，但每年却以较高的速度增 长，势头强劲。INX 国际油墨公司的报告称，在过去的 10 年中能量固化油墨增长了 8% 10%。2023 年，北美的能量固化油墨市场至少增长了 6%，局部油墨巨头甚至到达了 10% 的增长率。依
13、据英国 Pira 询问公司的调查报告，在欧洲的包装市场，UV/EB 油墨和光油占整个胶印市场份额的 65%。EB 固化油墨也消灭了大幅增长的势头，并从传统印刷市场向的领域迈进。EB 油墨的应用主要集中在软包装、电子和安全领域。不过其设备的高本钱仍是较大的阻碍，因而生产商倾向于开发 UV 与 EB 固化相结合的操作形式，在机组之间安装UV 固化单元，而在印刷机末端安装 EB 固化单元。原材料本钱的上涨也影响了 EB 油墨的使用。由于原材料的纯度到达很高时才能获得低气味的 EB 油墨，而高度提纯的原材料的价格也较高，同时试验室对原材料和成品油墨的纯度分析也是要考虑的本钱因素之一。另外，EB 固化设
14、备运转和维护也需要大量的研发本钱；油墨产品的检测也需要肯定的本钱。2023 年的全球经济衰退影响了整个印刷油墨行业，能量固化油墨市场虽然也消灭相应的下降，但总体而言，却比传统油墨有着更好的表现，在包装领域，甚至有小幅增长。据统计，2023 年全球 EB 油墨市场份额约为 3000 万5000 万美元，虽然没有得到像UV 油墨那样的重视，但估量在 2023 年，EB 油墨市场将会有较快的增长。总体来说，北美、欧洲和亚太 3 个区域瓜分了大局部的 UV/EB 油墨市场，其中，欧洲市场进展趋于平缓，北美被誉为最有进展潜力的市场，而亚太地区市场刚刚起步。在美国， EB 油墨主要用于胶印的折叠纸箱/盒，欧洲主要用于食品包装。EB 固化技术在我国已经过20 多年的进展史，多个高校和争论机构对其的争论也取得了显著成绩。到目前为止，UV/EB 印刷油墨市场的最大挑战是原材料价格上涨，甚至消灭短缺。信任伴随国际 EB 技术的进一步推广应用和人们对环保的重视，EB 油墨的前景将越来越宽阔。
