UV移印油墨综述

xinxin311

UV移印油墨综述

　　溶剂型油墨在移印工艺上的应用历史比较长，原因是UV移印油墨迟迟不能进入市场。
    通常意义上，油墨对承印材料的附着力主要建立在油墨中树脂的物理和化学性质与承印材料的匹配性。溶剂型油墨可以方便地选择各种类型的树脂来达到良好的附着力。但是UV油墨的树脂种类非常少，要想仅用某一种类型的感光树脂来匹配种类繁多的承印材料是很困难的。油墨生产厂家是通过添加多种辅助剂来达到目的的。由于网印版的漏过性对油墨的宽容，制造各种类型的UV网印油墨就简单一些。但是UV移印油墨就没有这么简单。移印胶头的转移效果较差，些微的成分差异就很容易导致油墨转移的问题。所以，绝大多数油墨生产厂家可以生产成熟的UV网印油墨，但是生产不了成熟的UV移印油墨。UV网印油墨不能像溶剂型网印油墨代替溶剂型移印油墨一样来代替UV移印油墨。
    UV油墨的干燥不同于溶剂型油墨，它是油墨中的感光树脂在紫外光的照射下发生交联反应的化学结果。由此，反应在UV技术中的关键点包含了：感光树脂和添加剂、紫外光、UV固化等核心内容。首先，针对某一类承印物，我们必须找到感光树脂并添加一定的辅助剂来达到与承印材料的匹配性，也就是保证它们经过合理的UV照射后紧密地结合在承印材料的表面；其次，我们能够制作产生UV光的机器，其中心波段的光波长要符合感光树脂发生化学交联反应所需的能量；我们还必须掌握UV固化的效果所受控的要素，通过控制它们来达到最佳的固化效果。
    UV移印油墨的固化原理
    UV移印油墨在紫外线的照射下，体系中的光敏剂激发被分解为自由基，自由基使交联反应迅速发生。体系所有成分瞬间变成固体，所以，UV移印油墨总体上来讲是液体的组分在紫外光的作用下发生反应生成大分子网状物的化学过程。相比较溶剂型油墨的干燥过程，UV移印油墨的干燥生成了一种新型的树脂，这种树脂和承印材料的匹配性非常重要，它决定了油墨的最终附着力。而溶剂型油墨的干燥基本上是一种沉降过程，溶剂挥发了，树脂沉降成为固体，干燥在承印材料的表面。
    光敏剂对紫外线的吸收
    UV移印油墨体系中的光敏剂起着关键作用，例如二苯甲酮被紫外线波长为310～340nm的波段照射时，会转变成三线态，三线态夺取活性胺中的H原子，生成两个自由基，自由基能够引发感光树脂和活性稀释剂单体的聚合交联反应。自由基进一步促使感光树脂和活性稀释剂单体发生聚合交联反应，生成网状的高分子化合物，完成UV油墨的干燥过程。
    UV固化
    UV固化的光源应能够发出含有300～380nm波段的紫外光。网印和移印行业使用最多的是水银灯，按照水银灯发出光线的强度可以分为80W/cm、120W/cm、200W/cm三种，强度越高，所需的固化时间越短。但是要考虑光源离开承印物的距离，因为距离太近很可能使对温度敏感的承印物变形。实践上的推荐应保证承印物与光源的距离至少为0.5m。或者在设计固化装置时能迅速切断热源，防止温度升高对承印物的影响。
    UV移印油墨的应用知识
    承印材料
    随着全球范围内环保呼声的高涨，UV油墨的应用获得了比较高的认可度。不论是UV胶印领域、UV柔印领域、UV凹印领域、还是UV网印领域，UV技术的应用都已完全成熟，并在向着水性UV油墨的前沿迈进。UV移印油墨作为UV印刷技术环节的后来者得到了油墨业界的普遍重视，国内有很多厂家都声称研制成功了UV移印油墨并推向市场。可以说，UV移印技术进入了高速发展期。移印和网印是两个工艺过程迥异但是面对的是相似的工业环境的两种特种印刷工艺技术，所以我们都要求所使用的油墨要能针对不同的承印材料有完整的方案，比如添加怎样的助剂才能适应比较难印的材料，单纯的UV油墨不能达到客户要求时是否要借鉴双组分模式。从这点来看，UV移印油墨的体系要远比其他工艺复杂。
    ABS
    ABS材料在工业领域的应用非常广泛，它兼有极好的物理特性和良好的印刷适性两大优点，因此它是网印和移印技术最常面对的承印材料，占到整个油墨消耗环节的56％。时至今日，ABS表面的UV移印油墨仍是最为成熟和稳定的。它不需要印前处理，也不需要添加助剂来改善适性，一般情况下，不需要添加硬化剂就能达到满意的墨层性质。
    PP、PE
    PP、PE在印刷前进行印前处理是众所周知的，UV移印油墨也不例外。印前处理有三种：火焰处理、高频处理和化学处理。因为移印涉及的产品通常是不规则的，所以火焰处理也好，高频处理也好，不像中空容器的火焰处理机和薄膜的高频处理机那样具有相对标准的形式，必须根据产品的形状和印刷位置设计独特的喷火装置和高频喷头。一些自动化的移印设备上配备的火焰处理机和高频处理机的喷头都具有灵活的调整模式来适应种类繁多的承印产品。所谓化学处理就是采用一些强氧化物对PP、PE材料进行浸润，在非极性的PP、PE分子间导入氧原子来改变表面极性特征的方法。事实证明，化学处理有时是非常有效的印前处理方法，但是在大批量的生产过程中如何连续性地操作是一个问题，人工擦拭的方法难以形成高的工作效率。印前处理的效果可以用材料表面的表面张力值来表征，MARABU公司的试验结果是48MN/M为获得良好附着的张力值。
    即便是采用了印前处理，UV移印油墨在PP、PE材料表面的附着力的稳定性也并非无可挑剔，原因是没有哪个厂家仅仅使用纯粹的材料。还有另外一种情况：客户对墨层的化学性质和物理性质有特别高的要求，这时添加适当的硬化剂将会带来显而易见的效果。UV油墨是UV体系，硬化剂则是溶剂油墨体系中双组分油墨的一类，两者的结合在某种程度上解决了UV移印油墨在转移能力和适应性方面的脆弱。
    金属
    金属方面的印刷比较成熟的方案是双组分油墨，通过添加硬化剂使得油墨体系中的树脂发生化学反应生成坚韧的网状物紧紧抓住金属表面。UV移印油墨基本上是这种金属油墨所用的树脂和感光树脂组成的混合体。UV金属移印油墨的干燥过程伴随着UV固化干燥和双组分化学反应两个过程，UV固化的部分热量也会促使双组分的化学反应过程。当然这个过程以UV固化为主要环节，应避免硬化剂的过量添加。
    UV移印工艺的特点
    移印过程要求油墨在印版表面干燥得越慢越好，这样印版上的文字不容易被油墨封闭，但在转移到承印材料表面后要干燥得越快越好，这样即使是同一类型的材料也有可能存在差异,进行初步的测试是很关键的。
    适性稳定性
    追求油墨适性的稳定基本是所有印刷工艺的目标，但是受油墨类型、环境条件等因素的制约，油墨适性的改变是必然的，特别是溶剂型油墨，适性改变意味着要采取必要的措施来调整，UV移印油墨和其他UV油墨一样，干燥过程受环境影响很小，适性改变也很有限，这为连续持久性的印刷带来便利。
    即时的干燥
    UV油墨是在UV光的照射下完成的干燥，效率高，只要UV灯功率和UV移印油墨达到完美的匹配性，固化后的产品将基本可以瞬时交货，这对于企业的市场生存能力无疑是一个帮助。移印应用于工业领域要求其具有高遮盖力，但是移印的间接转移特点使其遮盖力受到明显制约，这是两个矛盾的因素，而溶剂型油墨中溶剂的挥发进一步加重了遮盖力的损失。UV移印油墨则没有这个缺点。
    利于四色移印
    涉及到阶调印刷的移印是比较有挑战性的工作，因为油墨之间存在湿压湿的叠印，保证四色油墨具有相同的固化条件将显著减少油墨固化后的色差。四原色油墨的透明性为一次固化提供了条件，而色间的干燥势必会带来墨层之间的附着力乃至颜色衰变的弊端。现在国内设计的四色机无论是油盘式移印机还是油盅式移印机都是针对溶剂型油墨，UV移印油墨基本上无法使用。如果使用UV移印油墨，仅限于四色阶调移印，然后进行一次性UV固化；如果是不透明UV移印油墨的多色移印，应该采取单色移印机一色一色地印刷，进行色间的干燥。
    墨层的性质优异
    UV移印油墨的物理性质和化学性质是UV油墨获得青睐的第二位要素。高光泽度和高耐磨性及优异的环境抵抗性都使溶剂性油墨相形见绌。油墨墨层能够显示出杰出的抗摩擦能力，它既能抵抗多数化学品、油污、脂类和溶剂侵蚀,也能抵抗汗渍的腐蚀。移印油墨通常需要高的遮盖力，这对颜料的色浓度和细度要求很高，但是由于移印工艺转移效果的先天缺陷，高的固体成分含量将影响遮盖力的表现，这是移印油墨制造难的原因。目前为止，国内的移印油墨都无法获得满意的遮盖力。UV移印油墨实际上更难获得高遮盖力和高固化速度的统一。高固化速度意味着高透明性和相对较薄的墨层，但这是高遮盖力所不允许的。MARABU公司的UV移印油墨采取了多种油墨配合技术，它更像是在UV油墨的体系中加入多种制造油墨的工艺，如双组分或溶剂型油墨，才获得了这些性质的相对平衡。
    UV固化条件
    UV移印油墨在承印物上的干燥速度取决于单位面积内UV光的强度。当UV光照射到油墨表面时，一部分光被反射，另一部分光被吸收形成折射光。反射光主要影响油墨表层的干燥，折射光则主要影响油墨深层的干燥。越透明的油墨折射光越强，油墨也越容易干燥。UV油墨要求基本上是透明的是为着干燥条件让路的，但这会牺牲他们的遮盖力。实际情况要求我们在透明性、遮盖力，乃至油墨的成分上做到平衡来达到UV固化的效果和速度。
    油墨的色相
    油墨的色相是油墨中所用颜料的颜色的类别。由于颜料本身来源于自然界或者人工合成，他们对光线的吸收和反射就是有天然的差别，不同的油墨颜料因而对UV光的投射和反射不同，进而影响油墨的固化速度。UV移印油墨的细度甚至比UV胶印油墨更细，主要原因是在变化多端的承印材料上实现遮盖力和UV固化速度的平衡。
    UV灯的功率
    尽管UV移印的印刷墨层较薄，但是为着遮盖力和适应复杂的承印物性质的要求，UV移印油墨并不是其他UV油墨那样简单的感光材料的配比，许多功能型的辅助剂的添加要求较高的固化功率。按照通用的功率强度的表示方法，80～120W/cm的中功率密度的灯管比较适合UV移印油墨。由于移印涉及的产品通常较小，我们可以选用较小的UV固化机，如果它配置的UV灯管是30cm长，那么它的功率应该是2.4～3.6kW。
    油墨调整
    黏度调整
    UV移印油墨并不能开罐即用，它必须添加相应的稀释剂达到要求的黏度才能用于印刷。和UV网版印刷油墨不同的是UV移印油墨的黏度调整并不是添加所谓的稀释的UV光油，为了在胶头转移的过程当中不致影响油墨的转移能力，添加溶剂型的稀释剂可以作为更好的选项。在UV移印油墨中添加溶剂成分的原因之一就是解决感光树脂在硅橡胶表面转移能力差的问题。为了消除移印工艺对于稀释剂挥发速度的敏感性，可以添加干燥速度不同的稀释剂。较快的印刷速度可以添加挥发速度快的稀释剂，较慢的印刷速度可以添加挥发速度慢的稀释剂。
    提高墨层性质
    UV油墨比溶剂型油墨具有更加优异的墨层性质，但是UV移印油墨的油墨厚度比较薄，其固有的性质表现得并不明显。所以德国MARABU公司是将UV移印油墨作为双组分油墨来设计的。添加硬化剂后，油墨墨层的硬度和耐化学性质将显著提高。添加硬化剂和溶剂型油墨相似，但是比例偏低，这样可以防止UV固化过程和化学反应过程的相互制约。
    流平性调整
    在承印材料上形成平滑的印迹是印刷质量的基本要求。受制于承印材料本身的粗糙和移印油墨较高的固体含量，UV移印油墨的流畅性不如网印油墨。要改善这个缺陷，可以在油墨中加入适量的平滑剂，帮助油墨在承印材料表面形成清晰美观的图像边缘。流平剂不能用稀释剂代替，它对遮盖力要求较高。
    工艺调整
    UV移印油墨和UV网印油墨一样针对种类繁多的承印材料，当面对一些难印的承印材料时，可以考虑添加附着力增强剂，一些遮盖力较好的UV移印油墨的固化速度会很慢，不利于连续化的生产，这时可以在油墨中添加固化速度促进剂。固化速度促进剂实际是一种紫外线吸收剂，它能加速吸收紫外光，促进深层油墨的固化速度。
    印刷要素
    在传统的工艺中引入UV移印油墨既可以对环保工作带来益处，也可以对操作程序方面带来变革。
    印版
    目前国内使用的移印机主要使用下面几种移印版：10mm厚的厚钢版、1mm以下的薄钢版、移印树脂版。油盘移印机主要使用厚钢版和树脂版，而油盅移印机主要使用薄钢版、厚钢版和树脂版。厚钢版和薄钢版以腐蚀法制得，树脂版则主要由水或者酒精冲洗制得。
    UV移印油墨适合上述各种印版，理想的腐蚀深度是22～23mm。
    移印胶头
    移印胶头由硫化硅橡胶材料制得，UV移印油墨基本上适应所有类型的胶头，前提是移印胶头要获得完全的硫化过程，达到理想的脱墨能力。
    移印机
    无论是油盅式移印机，还是开放式油盘移印机，UV移印油墨都适应。在油盅移印机上使用UV移印油墨将使移印工艺的优势得到淋漓尽致的发挥。
    UV移印油墨进入市场的时间不久，许多先行者已经在做出尝试。根据我们的观察，目前尚没有对它的使用和参数得出准确的数据，测试的结果尚有不尽人意的地方。国内的UV移印油墨主要的缺陷是遮盖力不够、色彩不够鲜艳，原因是细度不足、色彩的标准化程度还很差。德国MARABU公司尽管提出了完善的UV移印油墨解决方案，但是了解其油墨性质特别是其花样繁多的辅助剂的性质的人更少，这使得MARABU油墨在中国市场上仍然需要一段时间的耕耘。我们相信，UV移印油墨必将迎来一个光辉的明天