UV上光——材料及工藝指標(biāo)

      發(fā)布時(shí)間:2024-06-13 點(diǎn)擊:66
      近些年來(lái),uv(紫外線)上光技術(shù)在印刷領(lǐng)域正得到不斷的普及。那么什么是uv呢?uv對(duì)于印刷有什么用處?使用uv技術(shù)對(duì)于印刷有什么好處呢?等等。下面我們帶著這些問(wèn)題來(lái)走近uv。
      uv是英語(yǔ)中紫外線ultraviolet的縮寫。紫外線是電磁波譜中的一個(gè)波段。波長(zhǎng)100nm到400nm的波均稱為紫外線。我們一般所說(shuō)的uv在印刷中實(shí)際上就是紫外線固化的簡(jiǎn)稱,即印刷品在印刷結(jié)束后,在紫外線照射下干燥的過(guò)程。
      一、uv上光的優(yōu)缺點(diǎn):
      優(yōu)點(diǎn)
      ①配方內(nèi)無(wú)溶劑,故無(wú)溶劑揮發(fā)帶來(lái)的問(wèn)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(guò)程簡(jiǎn)單易行;
      ⑥節(jié)省場(chǎng)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(yōu)異。
      缺點(diǎn)
      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(jià)格昂貴;
      ③對(duì)皮膚有刺激;
      ④uv光源會(huì)產(chǎn)生臭氧;
      ⑤涂層附著力低,有收縮性。
      二、uv上光油的化學(xué)構(gòu)成。
      uv上光油的化學(xué)成分主要有輻射預(yù)聚物、稀釋劑和光引發(fā)劑:
      1.輻射預(yù)聚物。預(yù)聚物是有剩余不飽和性分子的化學(xué)體系。這種分子當(dāng)處于某種條件時(shí)能與其他不飽和分子交聯(lián),由液態(tài)變成固態(tài)涂層。要求這些不飽和分子在交聯(lián)之前必須穩(wěn)定,互相不起反應(yīng)。
      預(yù)聚物種類:
      1) 環(huán)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(xué)體系。用它可調(diào)節(jié)粘度,同時(shí)又是成膜物質(zhì)。有些情況可代替預(yù)聚物,為了使粘度達(dá)到需求范圍,常要在預(yù)聚物和稀釋劑的混合物中加入少量的揮發(fā)性有機(jī)溶劑,但最多不超過(guò)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(fā)物。增塑劑是使固化后的涂層產(chǎn)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(yù)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(tuán)和多官能團(tuán)兩種。
      單官能團(tuán)活性稀釋劑,如:丙烯酸-2-乙基乙酯,易燃,易揮發(fā),對(duì)皮膚有刺激。多官能活性稀釋劑揮發(fā)性低,閃點(diǎn)高,對(duì)皮膚刺激性小。
      活性稀釋劑的作用如下:
      ①調(diào)節(jié)粘度和流平性;
      ②與光引發(fā)劑體系決定固化速度;
      ③與高分子量預(yù)聚物分子連接到一起,加速固化;
      ④增進(jìn)和改善固化涂層的性能。
      3.光引發(fā)劑。光引發(fā)劑的定義是吸收輻射能,經(jīng)過(guò)化學(xué)變化產(chǎn)生具有引發(fā)聚合能力的活性中間體的分子。
      光引發(fā)劑不參與固化,因此光引發(fā)劑濃度較低,其用量要求:引發(fā)劑其本身或其光化學(xué)產(chǎn)物,必須不對(duì)固化后聚合物的化學(xué)和物理性能產(chǎn)生不良影響。通常用二苯甲酮類。
      光引發(fā)劑在引發(fā)聚合的過(guò)程中,還有兩種物質(zhì)是不可缺少的。光敏型,是指吸收光能后,將能量轉(zhuǎn)移給光引發(fā)劑分子引發(fā)聚合的化學(xué)反應(yīng),而光敏劑恢復(fù)到其初始非活性狀態(tài)。另一種稱為光活性劑或光增效劑(通常為胺類),主要是增強(qiáng)光引發(fā)劑的活化速率,它本身不吸收輻射,也不引發(fā)聚合,但能提高固化速率。
      三、uv上光固化的化學(xué)過(guò)程。
      光固化材料的基本組成有預(yù)聚物、稀釋劑、光引發(fā)劑、助劑、顏料。光的固化化學(xué)過(guò)程是光引發(fā)劑吸收光子能量而激發(fā),形成游離基,這些游離基引發(fā)預(yù)聚物和稀釋劑聚合(引發(fā)分子鏈增長(zhǎng))。
      四、在印刷品表面的uv光油的工序:
      1.除粉。一般印刷機(jī)上都有除粉裝置,印刷墨色較大時(shí)常用噴粉來(lái)解決蹭臟問(wèn)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(méi)有光澤。因此需除粉。清除方法:先用毛刷滾掃,毛刷滾動(dòng)方向與紙張移動(dòng)方向相反;將粉掃起來(lái),再經(jīng)吸風(fēng)道吸到室外。當(dāng)粉與油墨混在一起成顆粒狀,掃不下來(lái)的時(shí)候,可用兩個(gè)光輥對(duì)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(duì)uv光油親和性不好,有些油墨含蠟多對(duì)uv油也不親和,可采用經(jīng)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(duì)滲油的紙張,應(yīng)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(huì)很快滲入底層,上不出光來(lái),反而將底層灰底色反應(yīng)出來(lái),使上光后紙面發(fā)青。若先打一層底,再涂uv油就可解決此問(wèn)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(fēng)扇吹經(jīng)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(xù)。
      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(nèi),經(jīng)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(nèi),重新使用。涂布量由m與r之間的壓力決定。此機(jī)特點(diǎn)是上光速度快,機(jī)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,價(jià)格便宜,操作技術(shù)性不高。缺點(diǎn)是不適宜薄紙,因?yàn)楸〖堃渍吃谳仯蛏戏淳砘厝ァR灿行┰O(shè)計(jì),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(lái)都不理想。再有就是涂布量不易控制,涂層過(guò)厚,光油涂布量不易調(diào)節(jié),只能靠加熱油或添加稀釋劑來(lái)控制上光厚度。
      叼牙式上光機(jī)構(gòu)原理。
      叼牙式上光機(jī)構(gòu)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(duì)壓,將光油轉(zhuǎn)移到紙上,實(shí)現(xiàn)涂布。優(yōu)點(diǎn):薄厚紙均適宜,一般80g/㎡單面銅紙至450g/㎡白板紙均可。操作簡(jiǎn)便,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(diǎn):速度慢,一般2500張/時(shí);操作人員多,最少需4人;涂布量不易控制。
      四輥式網(wǎng)紋輥上光機(jī)結(jié)構(gòu)。
      四輥式網(wǎng)紋輥上光機(jī)結(jié)構(gòu)如圖所示。比較三輥式涂布機(jī),四輥式多了一個(gè)網(wǎng)紋輥(計(jì)量輥),相應(yīng)多了一把刮刀。增加一個(gè)網(wǎng)紋輥的目的是定量地控制涂布量,保證產(chǎn)品上光層膜層厚度的一致性。一般長(zhǎng)版包裝用此種機(jī)型,比如煙、酒、肥皂、牙膏、膠卷等產(chǎn)品包裝盒需要定量控制產(chǎn)品質(zhì)量,保證產(chǎn)品質(zhì)量的一致性。再如某一品牌肥皂盒不同時(shí)期生產(chǎn),但擺在同一柜臺(tái),若用三輥式上光機(jī)上光就會(huì)出現(xiàn)盒表面光亮度不同,而用網(wǎng)紋輥上光機(jī)上光,就分不清是哪批生產(chǎn)的產(chǎn)品。
      用膠印機(jī)上光。
      用膠印機(jī)上光的方法及特點(diǎn)如下:
      1上光油置于水槽內(nèi),通過(guò)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(diào)節(jié)水輥上水量,即調(diào)節(jié)上油量。
      4將水槽加寬,使全部墨輥都在水槽上面。因?yàn)楣庥驼扯鹊停伾系挠拖蛳碌斡蜁?huì)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(guò)大,否則出現(xiàn)麻點(diǎn)。
      9不能局部上光,因?yàn)椋酰鲇蛯?duì)ps版無(wú)水墨分離特性。
      10通過(guò)割橡皮布可簡(jiǎn)單局部上光。
      11需要涂層薄時(shí)可用墨槽上光。
      若車間溫度低于20℃,可通過(guò)添加稀釋劑調(diào)節(jié)涂布厚度。
      六、uv上光油的正確使用
      uv油是不結(jié)膜物,就像食用油放在空氣中表面不會(huì)結(jié)一層干燥膜。uv油見到紫外光,如陽(yáng)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(huì)引起固化。uv油內(nèi)含光引發(fā)劑、稀釋劑,對(duì)人體皮膚有一定刺激作用。
      鑒于uv油具有以上特性,使用時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn):
      ①uv油正常使用溫度為50℃~55℃,使用時(shí)用恒溫水浴將油循環(huán)加熱,使粘度達(dá)到設(shè)計(jì)使用要求,有利于流平和快速固化。
      ②uv油經(jīng)過(guò)uv燈輻照區(qū)域,溫度為50℃~60℃時(shí),固化快,附著力強(qiáng)。但并非uv燈下溫度越低越好。
      ③上光機(jī)擺放在陽(yáng)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(yáng)光直射,應(yīng)用紅黑窗簾擋住光線。
      ④上光時(shí)uv油會(huì)將上光材料上的油墨散到uv油中,使上光油著色,其經(jīng)過(guò)濾沉淀后還可使用,不必廢掉。
      ⑤上光操作時(shí),uv油碰到皮膚應(yīng)立即用肥皂水洗掉,否則會(huì)出現(xiàn)皮膚紅腫、起泡。
      ⑥uv油使用粘度隨上光機(jī)種類而異,應(yīng)根據(jù)機(jī)型選用專用上光油。若達(dá)不到上光機(jī)需要的粘度,可用稀釋劑減粘或用增粘劑加粘。這種方法會(huì)損失uv光油固化速度、亮度、附著力等。
      ⑦uv油流到傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)部分,在高溫下會(huì)粘在軸上,影響傳動(dòng),因此注意清洗軸頭。
      根據(jù)承印物表面的性質(zhì),選用專用的光油,如金卡紙油、pet專用油等。
      七、uv固化的時(shí)間
      從理論上可以嚴(yán)格計(jì)算出單位體積內(nèi),uv固化材料需用多少個(gè)光子可以固化,而光化學(xué)反應(yīng)速度基本不用多少時(shí)間。但在uv油或油墨中添加了阻聚劑延緩了光化學(xué)反應(yīng)后的分子聚合時(shí)間(即固化時(shí)間)與光引發(fā)劑和阻聚劑有直接關(guān)系。
      一般uv光油或油墨配方時(shí)將固化時(shí)間選定在0.1~0.2s以內(nèi)。但具體時(shí)間在配方確定后,從工藝上與以下幾個(gè)因素有關(guān):
      ①涂層厚度。涂層表面固化很快,但表層固化后強(qiáng)烈地吸收紫外線,紫外線強(qiáng)度以指數(shù)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(qiáng)度。強(qiáng)度大則固化時(shí)間短,反之則長(zhǎng)。
      ③添加溶劑。uv光油中添加稀釋劑,如乙醇會(huì)降低固化速度。
      ④環(huán)境溫度。涂層溫度在50℃~70℃時(shí)為較理想的環(huán)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(huán)境溫度。因此在設(shè)計(jì)固化機(jī)時(shí)并非材料表面溫度越低越好。
      ⑤氧氣少固化速度快。氧氣對(duì)紫外線有強(qiáng)烈吸收,在涂層表面充氮?dú)鈺?huì)加速固化速度。
      具體固化時(shí)間的選定與以下幾方面有關(guān):
      根據(jù)涂布機(jī)的特點(diǎn),如絲印機(jī),印刷速度約600~2000張/時(shí),用350目網(wǎng)涂uv光油,用功率密度80w/cm燈管一支即可達(dá)到要求。用四色膠印機(jī)印刷uv膠印油墨,用功率密度80w/cm燈管三支,印刷速度達(dá)7000張/時(shí)。柔印機(jī)、凹印機(jī)涂布uv光油,網(wǎng)線數(shù)為165線網(wǎng)紋輥,用120w/cm燈管一支,固化速度達(dá)80w/min。一般選擇固化速度比涂布速度要快一些。
      根據(jù)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(diào)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(dāng)?shù)膯?wèn)題,粘度高易實(shí)現(xiàn),只需加入增粘劑,反之比較難。改變使用環(huán)境溫度也可調(diào)整粘度,一般將輥和儲(chǔ)油箱加溫到55度,可降低粘度。另一個(gè)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(fèi)掉造成環(huán)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(guān):
      1.與紙張表面光澤、密度有關(guān)。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(guān)。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(jī)有關(guān)。用膠印機(jī)、凸印機(jī)涂布不可能太厚,因?yàn)閴毫Υ螅萌伿缴瞎鈾C(jī)涂布不可能薄,因?yàn)閴毫π。冒加C(jī)、柔印機(jī)涂布可定量調(diào)節(jié)厚度。
      4.與涂布機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度有關(guān)。如柔印、凹印機(jī)上光時(shí)速度高,油稀,網(wǎng)紋輥網(wǎng)目數(shù)高涂布膜層就薄。如果使用低網(wǎng)目,粘稠的油尚未流平就固化,上光層是點(diǎn)狀不是膜層。
      根據(jù)以上因素調(diào)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(jù)以下幾個(gè)方面因素確定:
      1.上光機(jī)方式結(jié)構(gòu)。如最簡(jiǎn)單三輥式上光機(jī),由于輥壓力小,無(wú)勻墨輥,因此光油涂布量比較大,常常涂布量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)需要量,一般涂布量6g/㎡以上。而用網(wǎng)紋輥上光,涂布量為2 g/㎡以下。叼牙式上光機(jī)涂布量2~8g/㎡。絲網(wǎng)機(jī)涂布量可打50 g/㎡。一般局部立體藝術(shù)上光,上光膜層厚度約0.5㎜,用手觸摸有立體感。膠、凸印刷機(jī)涂布上光1~3 g/㎡。
      2.紙張表面光亮度。uv上光應(yīng)說(shuō)是錦上添花,但只適用于表面光亮度高的紙張,或表面對(duì)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(huì)滲到下層去,就不會(huì)在表面上形成一層光亮的膜,也就沒(méi)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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