如何选择、使用上光油

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上光是继腹膜之后发展起来的又一种整饰、保护印刷品的印后加工工艺。与覆膜相比，上光后的书籍封面不会卷曲上翘；上光后的纸印刷品可生物降解，不会产生像塑料薄膜那样的二次污染；能联机上光，在凹印机、胶印机和柔性版印刷机上增加上光装置后，可进行连线操作，提高加工精度和速度；而局部上光，则可突出显示印刷品所要传递的信息；选用特殊的上光材料还能进行特殊效果处理，如：珠光、布纹、皱纹和雪化效果等。所以上光工艺在诸多方面优于覆膜工艺，并且适用面广、易于普及推广。
一、上光油的分类
上光油的成膜过程就是涂覆在纸张上的上光油由液体转变成固体的过程。按成膜机理不同，可将上光油分为溶剂挥发型、乳液凝聚型和交联固化型三大类。分别对应于溶剂型上光油、水性乳液型上光油和UV上光油；按承印材料不同，可将上光油分为纸张上光油、塑料薄膜上光油和木材罩光油等；按干燥方法不同，可将上光油分为自然干燥型、红外线干燥型和UV固化型。其中，按成膜机理分类是比较科学的，它能集中反映各类上光油的主要特点，也与上光油的技术发展方向相吻合。
二、上光油的分析比较
当前，伴随着高分子材料合成技术的发展和人们环保意识的增强，上光油已经脱离了“油”范畴。以水作分散介质的水性上光油应运而生，如水性分散体，水溶性树脂、高分子乳液已大量应用于上光油，早期的上光油用苯、醚等有机溶剂，环境污染严重，已逐步淘汰，水性上光油、UV上光油现已成为市场主角，新一代上光油的性能和环保意义又上了一个新台阶，水性UV上光油必将引领上光油的市场走向，成为上光油技术发展的方向。
1、溶剂型上光油将被取代
早期的上光油为溶剂挥发型，主要由成膜树脂、溶剂和助剂组成。成膜树脂常为天然树脂，如古巴树脂、松香树脂等。天然树脂会使膜层透明度差、易发黄，在高温、高湿的环境中会发生回粘现象。随着高分子合成技术的发展，成膜树脂改用人工合成的硝基树脂、氨基树脂及丙烯酸树脂等。这些合成树脂的使用，使上光油的成膜性能得到有效改进。与天然树脂相比，合成树脂具有成膜性好，光泽度和透明度高等显著特点。但是，成膜树脂由于黏度大，不可能直接涂布在纸张上，要借助有机溶剂，把合成树脂溶解，稀释在有机溶剂中，降低树脂黏度，改善上光油的涂布适性。
溶剂型上光油被涂布在印刷品表面后，经烘干道，上光油中的溶剂被挥发掉，而成膜树脂被留在印刷品表面成为亮光的膜层，挥发掉的有机溶剂对环境造成污染，对操作者的身体也会造成伤害，而且，如果有机溶剂挥发不彻底，部分残留或渗透进纸张中，还会造成二次污染。常用的有机溶剂有苯、酮、醇和酯类，这类溶剂用量大、成本高、最终被挥发掉，造成资源浪费，最后留在印刷品表面的只是树脂。似乎有机溶剂对最后的膜层没有什么“贡献”，但有机溶剂在成膜过程中起到很大的作用，溶解、稀释、分散、润湿、流平、干燥等一系列过程都与它的品种和用量有直接的关系。
上光油中的有机溶剂害处不小，但作用又非常大，为了解决二者之间的矛盾，最好的办法是寻找替代产品。人们自然就会想到世界上最经济、最丰富的水。水资源丰富、价廉易得、不易燃烧的优越性成为人们竞相开发水性上光油的动力。
2、水性上光油亦有不足
在构建和谐社会、呼唤绿色材料的今天，人们已经开始关注身边的VOC（挥发型有机化合物），溶剂型上光油中的VOC含量普遍偏高，一般在40％－60％之间，且有一半左右成膜过程中挥发掉，水性上光油的VOC含量很低，受到印刷界同仁的普遍青睐。
水性上光油中成膜树脂属高分子有机化合物，由于油水相斥，高分子树脂不能直接溶于水中，只能以粒子形态分散于水中，才能得到均匀稳定的乳液状上光油，其高分子树脂的聚合工艺，分散工艺和树脂粒径大小决定着乳液状上光油的稳定性和膜层的综合性能。
一般说来，水分散体有两种制备方法。
第一种是直接分散法，方法是在表面活性剂的存在下，把主体树脂（如苯乙烯－丁二烯嵌段共聚物、乙烯－醋酸乙烯共聚物等）在高速剪切力的机械搅拌中，分散于水中，如果树脂被简单地粉碎成微小颗粒直接分散于水中，树脂小颗粒与水的密度不同，受重力作用会下沉，树脂颗粒之间还会互相碰撞而粘连形成块团，这种单纯的树脂小颗粒和水的混合物不稳定、易分层，不易形成均匀稳定的分散体系。但在有表面活性剂的环境中情况就不一样了，因为表面活性剂是由极性亲水基团和非极性亲油基团两部分组成，表面活性剂的亲油基团会吸附在树脂颗粒表面，而亲水基团则朝外。如果采用表面活性剂是阴（阳）离子表面活性剂，那么，在树脂颗粒的表面就会带上一层负（正）电荷。由于树脂颗粒之间存在这种同号电荷的静电排斥力，树脂颗粒间就难以碰撞成打颗粒，树脂颗粒就能稳定分散在水中。但是，如果树脂颗粒没有被粉碎成足够小且不均匀，表面活性剂的品种和数量选用不合适或乳化工艺不当，则所形成的分散体系为热力学不稳定体系，随着时间的延长也会发生颗粒沉降、絮凝现象。所以说由第一种分散方法得到的分散体系其稳定性会随时间的推延而劣化，用这种方法得到的水性上光油其质量是有一定时间限制的。
第二种乳液聚合法。乳液是热力学稳定体系，其稳定性不会随时间延长而变化。在由乳化剂配制的乳状液中，乳化剂是以胶束形式存在于溶液中的，而单体是在引发剂的引发下进行聚合反应成乳胶颗粒。乳液聚合过程分两个阶段进行，最初乳胶颗粒核是在表面活性剂的胶束中形成，完成第一阶段成核过程。乳胶粒表面吸附一层乳化剂分子，乳化剂的亲水基团都朝外，使其表面带上同号电荷，彼此带同号电荷使乳胶粒稳定地分散在水中。在引发剂的引发下，每个乳胶粒都进行着化学聚合反应，都相当于一个进行间断引发本体聚合的小反应器，而单体珠滴作为储存单体的仓库，源源不断地通过水相扩散到乳胶粒中参加聚合反应，以补充聚合反应对单体的损耗，使乳胶聚合反应得以进行下去，完成第二阶段乳胶粒成长过程。利用乳液聚合法制备的水性分散体系为热力学稳定体系，其粒径小、粒径分布窄，稳定性不会随时间的延长而劣化。与直接分散法相比，用乳液聚合法生产的乳液配制成水性上光油膜层致密性好，光泽度高。
用乳液聚合法生产水性上光油时，单体一般选用丙稀酸酯类。丙烯酸酯单体不但能单独聚合，也能与其他单体共聚，如苯乙烯、醋酸乙烯酯等。丙烯酸酯聚合物具有耐水、无色、光亮、与纸张黏结牢固等特点。选择不同的单体共聚，可以得到软硬不同、膜层性能不同的共聚树脂。乳液聚合反应的工艺是决定上光油性能的关键。上光油乳液聚合工艺一般是将丙烯酸酯或不饱和烯烃类做单体，以阴离子或非离子型表面活性剂作为乳化剂，以过硫酸盐作引发剂，在一定温度下进行自有基乳液共聚，然后加入少量的助剂，经氨水中和后过滤得到。
用乳液聚合法制得的水性上光油属于乳液凝聚干燥类涂料，在红外线或吹风的作用下就能迅速干燥，水分在蒸发和渗透进纸张后，彼此孤立的乳胶粒互相扩散、积聚、在纸张表面留下一层光亮的聚合物膜层。水性上光油的特点是使用方便、价廉、环保，但不足之处也较明显，如耐水性相对较差、光泽度相对较低等。

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3、UV上光油具有一定的环保性

UV上光油在紫外光的照射下，引发其中的化学活性物质发生化学聚合反应，可在瞬间由液态转变成固态。其特点是固化速度快，在几秒甚至几秒内就可完全固化，固化能耗低，印刷干燥工艺容易设计成自动流水线，连续操作性强，固化灯只需非常小的空间，可明显减少占地面积。

UV上光油主要由低聚物、单体和引发剂组成。低聚物是UV上光油的基本树脂，构成固化膜层的基本骨架。膜层的基本性能，如光泽度、耐摩擦性、柔韧性、附着力等性能主要由低聚物树脂所决定。当然，膜层性能也可通过单体进行一些调整。单体也称作活性稀释剂，它不仅起到稀释低聚物树脂、降低上光油黏度的作用，在固化过程中还参与光固化反应。这些活性稀释剂一般是含有可聚官能团的小分子，在固化过程中也参与聚合交联。

UV上光油的固化本质是光引发的聚合交联反应，光引发剂分子吸收紫外光能后，从基态跃迁到活泼的激发单线态，单线态上的引发剂分子结构处于不稳定结构，键易发生均裂，产生活性自有基。低聚物树脂和单体在这些活性自有基的促进引发下发生聚合交联化学反应，双键打开变成单键，分子链增长，低聚物和单体的分子内活分子之间聚合交联，形成了整体交联网络。上光油由液态变成固态，瞬间完成了光固化过程。

UV上光油属交联固化型涂料，在固化过程中，由于低聚物树脂分子之间发生了交联聚合化学反应，所形成的膜层更加牢固，膜层的综合性能得到进一步提高，表面滑爽，光泽度可达到90％（60°），耐摩擦、耐水性、耐化学性等技术指标都好于水性光油。

UV上光油中的活性稀释剂单体通常都参与化学交联反应，在上光过程中很少挥发。因此，UV上光油的VOC含量不高，具有一定的环保性。

4、水性UV上光油具有强大的生命力

水性上光油价廉、环保、但膜层综合性能低于UV上光油，光泽度、耐水性和耐摩擦性能明显偏低，若用做底层涂布材料是不错的选择。而UV上光油的单体有毒性、刺激性大，另外，UV上光油黏度大，使用厂家往往要加一定量的溶剂来降低上光油的使用黏度，由此也带来了环境污染，并影响上光效果，如膜层发雾、透明度降低，光泽度和固化时间也受到不同程度的影响。甚至有的厂家用苯、二甲苯等有毒溶剂作为上光油的稀释剂，更会影响操作者的身体健康。如果烘干、挥发不彻底，残留的有毒溶剂还会间接危害印刷品的使用者。另外，UV上光油在固化时收缩率较高，引起膜层对纸张的附着力下降。UV上光油往往很难兼顾柔韧与硬度这一对矛盾，一般是硬度过强导致膜层较脆，使上光后的印刷品不耐折。这是由于UV上光油中低聚物的分子量太大，导致黏度大，给使用带来了不便，对此，必须通过加入活性稀释剂单体来解决，而大量使用的分子活性稀释剂会导致交联密度增大，分子链缩短，膜层脆性随着增大。与此相反，水性UV上光油是水性分散体系，其黏度与树脂分子量无关，而只与树脂固含量有关。因而在水性UV上光油体系中，可大量使用高分子量的低聚物，并可用水来调节其黏度。

水性UV上光油主要由低聚物树脂、光引发剂、助剂和水组成。低聚物树脂主要是不饱和的聚酯和丙烯酸酯等，早期使用的低聚物树脂就是通常的光固化树脂，通过另加表面活性剂，并辅以高剪切力，把光固化树脂乳化成水分散体系。这种分散体系生产工艺简单，但体系稳定性差，易破乳分层，就像上述水性上光油中第一种直接分散法制得的分散体系一样属于热力学不稳定体系，会随时间的延长而劣化。为提高体系的稳定性，对低聚物树脂必须进行改进，使低聚物树脂能稳定分散在水中。光引发剂多是油溶性的，在水性体系中也存在分散稳定性问题，可以通过表面活性剂将通常的油溶性光引发剂分散于水中。水性上光油的光引发剂除了在光吸收性质上与通常光引发剂的要求相同外，还要求与水有一定的相容性和在水中的低挥发性。一定的相容性能保证光引发剂均匀地分布在乳液体系中，使光引发效果一致，光固化效果一致。固化过程中水分挥发时，低的挥发性能保证光引发剂不被同时挥发，使其保持所需浓度。

水性上光油和UV上光油各有优缺点，而水性UV上光油则是对它们进行取长补短的产物，是在它们的基础上发展起来的，既继承了水性上光油的环保优势，又保留了UV上光油的长处。从成膜机理上看，水性UV上光油与通常UV上光油一样同属交联固化型涂料，在固化过程中，低聚物分子之间发生化学交联反应，所形成的膜层牢度强，光泽度接近和达到通常UV上光油的光泽度。水性UV上光油也存在着一般水性涂料、水性油墨的通病，如需预干燥、能耗大、需防霉防冻。耐水性较差（水性UV上光油的耐水性明显好于通常水性上光油）。尽管有这些不足，但处在发展初期的水性UV上光油已显示出强大的生命力，越来越被人们所看好。

落枫无声

似乎是概论...