印后加工中EB光油和UV光油的性能比較
發布時間：2024-11-04 點擊：43
作者： 恒昌石油化工技術部 楊愛軍,孫攀峰,張振林
印刷品上光是印后加工過程中一個非常重要的環節，光油品質的好壞直接影響印刷品的美觀和性能。在經歷了苯溶性光油、醇溶性光油、水性光油、uv光油后，eb（electronbeamcuring）光油能否取代uv光油成為印后光油中的主流產品？eb光油和uv光油相比，到底有什么優點？eb光油能為印刷行業帶來什么有利之處？
本文就以上問題，和大家共同分享一下自己的觀點。
表1 印后光油的主要性能
主要性能
測試方法
性能判別
氣味
光油殘留，嗅覺辨別或色譜
1最差→5最好
干燥速度
不同光油方法有別（表干/實干）
1最慢→5最快
光澤
gb/t9754-88；光澤儀，60度角
0最啞→100最亮
附著力
gb/t1720-1989 ；劃格法
1最差→5最好
硬度
gb/t6739-1996；鉛筆法
5b → hb → 5h
耐磨性
gb/t1768—1979（1989）；摩擦儀
1最差→5最好
耐劃傷性
iso12137（gb/t 9279）；劃針法
1最差→5最好
抗爆線性
gb/t1731-1993；彎曲法
1最差→5最好
耐黃變性
astmg23、ios-mat-0050；quv
1最差→5最好
抗粘花性
面對面（背），4kg/cm2壓力，50℃48h
1最差→5最好
施工性
施工方式和干燥方式不完全相同
1最難→5最易
經濟性
相同光油厚度（干燥后）的施工成本
1最低→5最高
目前常用光油的性能探討
目前在印后加工過程中使用的光油主要有溶劑型光油、水性光油和uv光油三種，它們在性能上各有千秋。
溶劑型光油的主要缺點是：氣味大，干燥速度慢，不耐磨，容易擦花，不環保，屬于被淘汰的產品。
水油不含溶劑，環保，性能上無明顯的缺點，是一個綜合性能優良的產品，存在的少許不足是耐磨性和抗劃傷性無法令人滿意，同時，光澤和抗粘花性的欠缺也很傷腦筋，光澤高的產品抗粘花性差，不適合銅版紙上雙面印刷，抗粘花好的產品光澤又不理想。
uv油由于具備高光澤和良好耐磨性、抗擦花性，而被廣泛使用，但其存在的氣味問題、黃變問題始終無法被很好解決。近年來，為節省成本，印刷廠普遍采用含填料高、脆性大的紙張，因此uv油的防爆線性又被越來越多的關注。另絲印uv光油的柔韌性、附著力和抗粘花性的矛盾也比較突出。
水油價廉物美，綜合性能適中，是一個生命力很強的產品，基于其干燥原理的局限性，性能上再想有很大提升已不可能。uv油優點和缺點分明，如何揚長避短或改良欠缺，值得進一步探討。
uv光油性能分析
uv油主要由引發劑、活性單體、低聚物及助劑組成，低聚物通常有兩種以上配合使用，是決定uv油最終物理性能的主要組份，活性單體主要提供使低聚物交聯和降低光油黏度的作用，助劑提供光油的流平性、消泡性、表面滑爽性等性能，類似于飯菜中的鹽、味精等，引發劑接收紫外光，產生自由基，引發低聚物和單體反應，并固化成膜，作用非常關鍵。
由于引發劑對紫外線敏感，所以施工后光油皮膜在日后的存放過程中，會繼續吸收紫外線，顏色變黃。同時，引發劑反應不完全，殘留的部分會使uv油氣味偏大，再者由于引發效率有限，單體和低聚物反應也不完全，殘留的部分會導致粘花和使人體過敏，會導致光油的抗擦花性和抗爆線性略有欠缺。針對uv光油存在的這些先天不足的性能，eb光油應運而生，eb光油中去處了引發劑，使光油的性能有了很大提升，以下就二者的區別略做分析。 [next]
eb光油和uv光油的性能區別
1.干燥（固化）原理和設備的區別
uv光油是依靠光油中的引發劑吸收紫外光，產生自由基，引發單體和低聚物反應并固化的。一臺國產實驗室固化設備2萬rmb即可，國產的生產設備約20-30萬rmb.
eb光油是在電子束的猛烈轟擊下，單體和低聚物上的雙鍵被強制打開，產生自由基并完成聚合。一臺進口的實驗室eb固化設備約需10-20萬美圓，而生產設備則在50-80萬美圓之間。
目前eb固化設備的核心技術掌握在少數幾個國外公司手中，由于該類設備批量生產小，所以價格偏高，相信該技術如果被普遍利用后，合理的價格應在30-50萬美圓之間，如果該設備的制造技術被臺灣或國內同行掌握，相信價格會更低。
2.氣味的區別
uv油和eb油均不含溶劑，所以施工中的氣味問題不存在。所謂氣味主要是指印刷品表面殘留的氣味。uv油殘留的氣味來源有兩個，一是殘留的引發劑和活性單體，二是引發劑反應后生成的其它小分子物質。對uv油的引發劑進行改良，并提高反應程度，氣味會有改觀，但不能完全清除。
eb光油中沒有引發劑，反應程度超過98%，所以不會像uv油一樣會有殘留氣味的問題。
3.耐黃變性的區別
我們知道，上過uv油的紙張長時間放置后，會逐漸變黃，主要原因是殘留的引發劑和引發劑生成物吸收紫外線導致，使用昂貴的引發劑或在uv油中添加紫外線吸收劑，會有幫助，但不能完全做到不黃變。eb光油不使用引發劑，所以不會有該問題存在。
4.油墨變色的問題
uv燈在產生紫外線的同時，也會產生紅外線，使上過光油的紙張表面溫度較高，由于要保證生產效率，所以紙張來不及降溫便被堆放在一起，內層部分的紙張會在30-60℃的溫度下保持一段時間，這時候一些耐熱性差的油墨便會變色。除溫度的影響外，uv油中的引發劑在相對較高的溫度下，依然會保持一定的活性，可能會和油墨中的一些活性物質產生化學反應，這也是uv油導致油墨變色的原因之一。對uv燈、反光罩、冷卻系統進行改良，油墨變色問題會有一定程度的解決，但也是治標不治本的辦法。
eb光油在固化過程中，固化設備在產生電子束的過程中不產生紅外線，溫度問題被很好的解決，所以電子束固化是真正的冷能源，對一些熱敏性的基材會更適合。
5.固化程度的比較
為了理解uv油和uv油的固化程度，在此引入了凝膠率的概念，其測定方法為：將光油制成厚度為100μm的涂膜，記錄下固化后的涂膜質量w0，用丙酮萃取48小時，在50℃下真空干燥8小時，記下萃取后的質量wg.然后按下式計算：
凝膠率=wg/w0×100%
凝膠率越高，固化程度越高。uv油無論如何提高能量，固化程度也只有75%左右，uv油正常的施工能量是50-100mj/cm2，也就是說目前我們使用的uv油，在印刷品表面會有25-30%的小分子物質殘留，這些小分子物質，一方面使產品的物理性能下降，一方面在安全性上存在嚴重隱患，如有可能導致人體皮膚過敏等。
eb光油的固化能量在達到40kgy（電子束能量的表示單位），固化程度便可達到98%以上，物理性能和安全性得到了很好解決。 [next]
6.抗擦花性、耐磨性和防爆線的區別
抗擦花性：由于eb光油的固化程度遠高于uv光油，再加上uv固化過程中，氧氣阻聚的原因，uv油表面的固化程度比內部更低，所以，在相同涂膜硬度的條件下，uv光油的抗擦花性遠不如eb光油。當然，提高uv光油的硬度、添加耐磨填料和助劑等，可以提高uv油的抗擦花性，但這樣又會帶來uv油防爆線性的犧牲。
耐磨性：我們知道，耐磨性和涂膜的柔韌性有關，韌性越大，涂膜越耐磨，如汽車輪胎（sbs橡膠材質）和運動鞋底（pu聚胺脂材質）等，由于uv光油固化的不充分性，無法獲得柔韌性良好的涂膜，因此，uv光油的耐磨性是無法和eb光油相比的。
防爆線性：曾經測試過，將uv油配方中的引發劑去掉，改變成eb光油，發現eb光油的抗爆線性不如uv油，如以此為結論，便會大錯特錯。因為eb光油的固化程度高過uv油近30%，固化程度越高，產品的硬度越大，越容易被折斷，抗爆線性就會變差。
若要真實比較二者的防爆線性，則要調整二者的配方，使它們的硬度或抗擦花性相同，這時候會發現，eb光油的防爆線性會更好。
7.抗粘花性的區別
在一般人的印象中，uv油不存在粘花的情況，但在一些特殊的情況下，如，要求uv油有很好的防爆線性，這時會盡量減少uv油的交聯密度，使uv油具有更好的柔軟性，在紙張彎曲的情況下不至于斷裂。但由于uv油固化的不完全性，可能會帶來uv油粘花的風險。
另，在絲網uv油中，為獲得良好的柔軟性和對薄膜的附著力，會在光油中填加熱塑性樹脂，如聚丙烯酸異丁酯等，這些樹脂不僅自己不參與固化，反而會阻隔其它單體和樹脂的固化，這類uv油固化更不充分，粘花的可能性更大。
在eb光油中，由于電子束的猛烈轟擊，能夠反應的單體和樹脂會充分反應掉，粘花的可能性很小。
8.耐溶劑性的區別
個別情況，光油會有耐溶劑性的要求，如在彩盒上面開天窗貼pvc或pet膠片，由于彩盒膠中含有少量溶劑，如果uv油的耐溶劑性很差，就有可能導致uv油和膠片粘在一起。另外，貼膜家私表面涂層，對耐溶劑性也有要求。
耐溶劑性的測定方法為：以棉布蘸mek（甲乙酮），往返為一次，擦破涂膜為止。下圖3是eb光油和uv光油耐溶劑性的區別，涂層厚度為4微米。
在相同厚度條件下，eb光油的耐溶劑性是uv光油的4倍以上，隨著涂層的加厚，eb光油的耐溶劑性會更明顯。
9.eb光油是否和uv油一樣需要打底
首先，我們需了解為什么uv油需要打底，在uv油中，活性單體的分子量很小（300左右），低聚物的分子量也非常有限（約在500-1000之內），和溶劑型光油中的樹脂（2萬）及水油中的樹脂（5000-10萬）相比，分子量相差巨大，在uv油涂布到卡紙上時，單體和低聚物會滲透到紙張纖維中，失去表面上光的作用。為保證uv油不向紙張內部滲透，全部停留在紙張表面，需要用高分子量的產品，如水油打底，同時為保證底油和uv油有良好的附著力，底油也需要特別設計和配套。
eb光油和uv光油在配方選材上非常相近，因此eb光油也是需要打底油，但由于eb光油固化的充分性，在eb光油中可以使用更高分子量的樹脂，對設計不需要打底的eb光油提供了更大的可能性和靈活性。
10.成本上的區別
相信每個人都會問及這個問題，對于氣味要求不敏感的外包裝材料上使用的uv油，由于沒有使用昂貴的紫外光引發劑，此類uv油和eb油相比，光油價格相當。但對于一些要求較高的禮品包裝、醫藥、煙酒食品等外包裝上使用的uv油，uv光油價格會高于eb光油，但由于eb光油施工過程中需要氮氣或二氧化碳氣體保護，總體成本二者可能相當，由于沒有工業生產數據，目前還不能給出準確答案。
eb光油的優點總結
高效：單組簾式eb固化設備的固化速度已可達到900米/每分鐘（計算值），高過3只uv燈管串聯的uv固化設備（約200米/分鐘），同時也高于目前最快的印刷速度（726米/分鐘，計算值，德國曼羅蘭75型印刷機，7.5萬張對開），因此eb光油是目前干燥速度最快的光油，不會成為提升印刷效率的障礙；提升產品的附加值：eb光油的固化程度遠高于uv光油，可以使產品具有更好的耐磨性、耐擦花性、耐溶劑性、耐黃變性和良好的氣味，這些性能是uv油、水油等光油所無法達到的。
安全性和環保性：用eb光油施工后的印刷品表面，沒有殘留的小分子化學物質，其安全性和環保性同樣是uv油所無法達到的，可以安全地使用在食品包裝、煙酒包裝、藥物包裝或和人體接觸的物品包裝上。
結論
eb光油較uv涂料在性能上存在明顯優勢，在加工高檔產品或某些特殊要求產品時，如食品包裝/煙酒包裝/和人體接觸的物品包裝等，eb光油是一個較好的選擇。
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本文就以上問題，和大家共同分享一下自己的觀點。
表1 印后光油的主要性能
主要性能
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性能判別
氣味
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1最差→5最好
干燥速度
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1最慢→5最快
光澤
gb/t9754-88；光澤儀，60度角
0最啞→100最亮
附著力
gb/t1720-1989 ；劃格法
1最差→5最好
硬度
gb/t6739-1996；鉛筆法
5b → hb → 5h
耐磨性
gb/t1768—1979（1989）；摩擦儀
1最差→5最好
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iso12137（gb/t 9279）；劃針法
1最差→5最好
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gb/t1731-1993；彎曲法
1最差→5最好
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目前在印后加工過程中使用的光油主要有溶劑型光油、水性光油和uv光油三種，它們在性能上各有千秋。
溶劑型光油的主要缺點是：氣味大，干燥速度慢，不耐磨，容易擦花，不環保，屬于被淘汰的產品。
水油不含溶劑，環保，性能上無明顯的缺點，是一個綜合性能優良的產品，存在的少許不足是耐磨性和抗劃傷性無法令人滿意，同時，光澤和抗粘花性的欠缺也很傷腦筋，光澤高的產品抗粘花性差，不適合銅版紙上雙面印刷，抗粘花好的產品光澤又不理想。
uv油由于具備高光澤和良好耐磨性、抗擦花性，而被廣泛使用，但其存在的氣味問題、黃變問題始終無法被很好解決。近年來，為節省成本，印刷廠普遍采用含填料高、脆性大的紙張，因此uv油的防爆線性又被越來越多的關注。另絲印uv光油的柔韌性、附著力和抗粘花性的矛盾也比較突出。
水油價廉物美，綜合性能適中，是一個生命力很強的產品，基于其干燥原理的局限性，性能上再想有很大提升已不可能。uv油優點和缺點分明，如何揚長避短或改良欠缺，值得進一步探討。
uv光油性能分析
uv油主要由引發劑、活性單體、低聚物及助劑組成，低聚物通常有兩種以上配合使用，是決定uv油最終物理性能的主要組份，活性單體主要提供使低聚物交聯和降低光油黏度的作用，助劑提供光油的流平性、消泡性、表面滑爽性等性能，類似于飯菜中的鹽、味精等，引發劑接收紫外光，產生自由基，引發低聚物和單體反應，并固化成膜，作用非常關鍵。
由于引發劑對紫外線敏感，所以施工后光油皮膜在日后的存放過程中，會繼續吸收紫外線，顏色變黃。同時，引發劑反應不完全，殘留的部分會使uv油氣味偏大，再者由于引發效率有限，單體和低聚物反應也不完全，殘留的部分會導致粘花和使人體過敏，會導致光油的抗擦花性和抗爆線性略有欠缺。針對uv光油存在的這些先天不足的性能，eb光油應運而生，eb光油中去處了引發劑，使光油的性能有了很大提升，以下就二者的區別略做分析。 [next]
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1.干燥（固化）原理和設備的區別
uv光油是依靠光油中的引發劑吸收紫外光，產生自由基，引發單體和低聚物反應并固化的。一臺國產實驗室固化設備2萬rmb即可，國產的生產設備約20-30萬rmb.
eb光油是在電子束的猛烈轟擊下，單體和低聚物上的雙鍵被強制打開，產生自由基并完成聚合。一臺進口的實驗室eb固化設備約需10-20萬美圓，而生產設備則在50-80萬美圓之間。
目前eb固化設備的核心技術掌握在少數幾個國外公司手中，由于該類設備批量生產小，所以價格偏高，相信該技術如果被普遍利用后，合理的價格應在30-50萬美圓之間，如果該設備的制造技術被臺灣或國內同行掌握，相信價格會更低。
2.氣味的區別
uv油和eb油均不含溶劑，所以施工中的氣味問題不存在。所謂氣味主要是指印刷品表面殘留的氣味。uv油殘留的氣味來源有兩個，一是殘留的引發劑和活性單體，二是引發劑反應后生成的其它小分子物質。對uv油的引發劑進行改良，并提高反應程度，氣味會有改觀，但不能完全清除。
eb光油中沒有引發劑，反應程度超過98%，所以不會像uv油一樣會有殘留氣味的問題。
3.耐黃變性的區別
我們知道，上過uv油的紙張長時間放置后，會逐漸變黃，主要原因是殘留的引發劑和引發劑生成物吸收紫外線導致，使用昂貴的引發劑或在uv油中添加紫外線吸收劑，會有幫助，但不能完全做到不黃變。eb光油不使用引發劑，所以不會有該問題存在。
4.油墨變色的問題
uv燈在產生紫外線的同時，也會產生紅外線，使上過光油的紙張表面溫度較高，由于要保證生產效率，所以紙張來不及降溫便被堆放在一起，內層部分的紙張會在30-60℃的溫度下保持一段時間，這時候一些耐熱性差的油墨便會變色。除溫度的影響外，uv油中的引發劑在相對較高的溫度下，依然會保持一定的活性，可能會和油墨中的一些活性物質產生化學反應，這也是uv油導致油墨變色的原因之一。對uv燈、反光罩、冷卻系統進行改良，油墨變色問題會有一定程度的解決，但也是治標不治本的辦法。
eb光油在固化過程中，固化設備在產生電子束的過程中不產生紅外線，溫度問題被很好的解決，所以電子束固化是真正的冷能源，對一些熱敏性的基材會更適合。
5.固化程度的比較
為了理解uv油和uv油的固化程度，在此引入了凝膠率的概念，其測定方法為：將光油制成厚度為100μm的涂膜，記錄下固化后的涂膜質量w0，用丙酮萃取48小時，在50℃下真空干燥8小時，記下萃取后的質量wg.然后按下式計算：
凝膠率=wg/w0×100%
凝膠率越高，固化程度越高。uv油無論如何提高能量，固化程度也只有75%左右，uv油正常的施工能量是50-100mj/cm2，也就是說目前我們使用的uv油，在印刷品表面會有25-30%的小分子物質殘留，這些小分子物質，一方面使產品的物理性能下降，一方面在安全性上存在嚴重隱患，如有可能導致人體皮膚過敏等。
eb光油的固化能量在達到40kgy（電子束能量的表示單位），固化程度便可達到98%以上，物理性能和安全性得到了很好解決。 [next]
6.抗擦花性、耐磨性和防爆線的區別
抗擦花性：由于eb光油的固化程度遠高于uv光油，再加上uv固化過程中，氧氣阻聚的原因，uv油表面的固化程度比內部更低，所以，在相同涂膜硬度的條件下，uv光油的抗擦花性遠不如eb光油。當然，提高uv光油的硬度、添加耐磨填料和助劑等，可以提高uv油的抗擦花性，但這樣又會帶來uv油防爆線性的犧牲。
耐磨性：我們知道，耐磨性和涂膜的柔韌性有關，韌性越大，涂膜越耐磨，如汽車輪胎（sbs橡膠材質）和運動鞋底（pu聚胺脂材質）等，由于uv光油固化的不充分性，無法獲得柔韌性良好的涂膜，因此，uv光油的耐磨性是無法和eb光油相比的。
防爆線性：曾經測試過，將uv油配方中的引發劑去掉，改變成eb光油，發現eb光油的抗爆線性不如uv油，如以此為結論，便會大錯特錯。因為eb光油的固化程度高過uv油近30%，固化程度越高，產品的硬度越大，越容易被折斷，抗爆線性就會變差。
若要真實比較二者的防爆線性，則要調整二者的配方，使它們的硬度或抗擦花性相同，這時候會發現，eb光油的防爆線性會更好。
7.抗粘花性的區別
在一般人的印象中，uv油不存在粘花的情況，但在一些特殊的情況下，如，要求uv油有很好的防爆線性，這時會盡量減少uv油的交聯密度，使uv油具有更好的柔軟性，在紙張彎曲的情況下不至于斷裂。但由于uv油固化的不完全性，可能會帶來uv油粘花的風險。
另，在絲網uv油中，為獲得良好的柔軟性和對薄膜的附著力，會在光油中填加熱塑性樹脂，如聚丙烯酸異丁酯等，這些樹脂不僅自己不參與固化，反而會阻隔其它單體和樹脂的固化，這類uv油固化更不充分，粘花的可能性更大。
在eb光油中，由于電子束的猛烈轟擊，能夠反應的單體和樹脂會充分反應掉，粘花的可能性很小。
8.耐溶劑性的區別
個別情況，光油會有耐溶劑性的要求，如在彩盒上面開天窗貼pvc或pet膠片，由于彩盒膠中含有少量溶劑，如果uv油的耐溶劑性很差，就有可能導致uv油和膠片粘在一起。另外，貼膜家私表面涂層，對耐溶劑性也有要求。
耐溶劑性的測定方法為：以棉布蘸mek（甲乙酮），往返為一次，擦破涂膜為止。下圖3是eb光油和uv光油耐溶劑性的區別，涂層厚度為4微米。
在相同厚度條件下，eb光油的耐溶劑性是uv光油的4倍以上，隨著涂層的加厚，eb光油的耐溶劑性會更明顯。
9.eb光油是否和uv油一樣需要打底
首先，我們需了解為什么uv油需要打底，在uv油中，活性單體的分子量很小（300左右），低聚物的分子量也非常有限（約在500-1000之內），和溶劑型光油中的樹脂（2萬）及水油中的樹脂（5000-10萬）相比，分子量相差巨大，在uv油涂布到卡紙上時，單體和低聚物會滲透到紙張纖維中，失去表面上光的作用。為保證uv油不向紙張內部滲透，全部停留在紙張表面，需要用高分子量的產品，如水油打底，同時為保證底油和uv油有良好的附著力，底油也需要特別設計和配套。
eb光油和uv光油在配方選材上非常相近，因此eb光油也是需要打底油，但由于eb光油固化的充分性，在eb光油中可以使用更高分子量的樹脂，對設計不需要打底的eb光油提供了更大的可能性和靈活性。
10.成本上的區別
相信每個人都會問及這個問題，對于氣味要求不敏感的外包裝材料上使用的uv油，由于沒有使用昂貴的紫外光引發劑，此類uv油和eb油相比，光油價格相當。但對于一些要求較高的禮品包裝、醫藥、煙酒食品等外包裝上使用的uv油，uv光油價格會高于eb光油，但由于eb光油施工過程中需要氮氣或二氧化碳氣體保護，總體成本二者可能相當，由于沒有工業生產數據，目前還不能給出準確答案。
eb光油的優點總結
高效：單組簾式eb固化設備的固化速度已可達到900米/每分鐘（計算值），高過3只uv燈管串聯的uv固化設備（約200米/分鐘），同時也高于目前最快的印刷速度（726米/分鐘，計算值，德國曼羅蘭75型印刷機，7.5萬張對開），因此eb光油是目前干燥速度最快的光油，不會成為提升印刷效率的障礙；提升產品的附加值：eb光油的固化程度遠高于uv光油，可以使產品具有更好的耐磨性、耐擦花性、耐溶劑性、耐黃變性和良好的氣味，這些性能是uv油、水油等光油所無法達到的。
安全性和環保性：用eb光油施工后的印刷品表面，沒有殘留的小分子化學物質，其安全性和環保性同樣是uv油所無法達到的，可以安全地使用在食品包裝、煙酒包裝、藥物包裝或和人體接觸的物品包裝上。
結論
eb光油較uv涂料在性能上存在明顯優勢，在加工高檔產品或某些特殊要求產品時，如食品包裝/煙酒包裝/和人體接觸的物品包裝等，eb光油是一個較好的選擇。
牛X！小提琴也能用3D打印機打印
書帖的分版方法有幾種？
虧損額高達52億！造紙和紙制品業的未來怎么走？
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