紫外光固化油墨

紫外光固化油墨
1.        印刷方式
紫外光(ultraviolet)简称UVUV固化油墨是通过紫外光激发产生自由基,再由自由基引发配方中的各种活性组分,迅速转化为固体的过程。紫外固化油墨与传统的印刷油墨、印刷方式及干燥方式相比,具有如下优点:
1                无挥发性溶剂排放,对环境无污染;
2                节省能源;
3                生产效率高;
4                瞬间干燥,网点扩大小,干燥过程无需喷粉;
5                占地面积小,可降低投资;
6                使用对温度敏感点额承印物印刷。
由于UV油墨在环境、技术、产品质量、印刷方式等方面具有其他任何传统油墨无法比拟的特点,因此自上世纪七十年代实现商业化、产业化以来,得到了迅速的发展。
UV固化油墨客根据印刷方式的不同分为:凹版印刷、平版印刷、丝网印刷、柔性版印刷、喷涂等,也可根据承印物分为:纸、金属、塑料、玻璃、复合材料等。UV固化油墨的共同特点是它们都含有主体树脂(低聚物、单体等),粉、光敏剂(如369907TPOTPO-L等)、助剂,而且都必须经过UV照射才能固化。
UV油墨根据印刷方式的不同,而有不同的黏度、墨层厚度、固化速度、见表(1):
表(1 用于各种不同印刷方式的UV油墨的固化速度等技术指标
印刷方式
颜料含量%
黏度Pa·S/25
墨层厚度(微米)
固化速度(m/s
凹版印刷
6-9
0.15-0.30
2-4
70-100
柔版印刷
12-18
0.25-2
2-5
60-150
丝网引刷
5-9
5-10
10-25
10-25
凸版印刷
12-16
10-15
3-8
50-100
干式胶印
14-18
12-18
1-4
50-100
湿式胶印
10-100
10-100
1-3
15-150
2.        UV固化油墨的组成
UV固化油墨由低聚物、单体、光引发剂、颜料及助剂(分散剂、流平剂、填料)等组成。
2.1 低聚物
低聚物在UV固化油墨中的作用相当于一般油墨内的连结料,现有可供UV固化的低聚物很多,常用的低聚物有以下几类:
1          环氧丙烯酸酯(包括环氧丙烯酸酯);
2          聚氨酯丙烯酸酯(分为脂肪族和芳香族两大类);
3          聚酯丙烯酸酯(包括氯化聚酯和该性聚酯丙烯酸酯);
4          聚醚丙烯酸酯;
5          波峰焊锡条纯丙烯酸酯;
6          改性不饱和树脂。
2.2 单体
单体又称活性稀释剂,是一种功能性单体,它在油墨中的作用是调节油墨的黏度,固化速度和固化膜性能。大体可分为单官能团和多官能团两类,但官能团单体易燃、易挥发,对皮肤刺激性大,在油墨中已经很少使用。多官能团挥发性低,闪点高,对批发刺激刺激性叫xioa,在油墨中经常使用。近年来更出现了乙氧基、丙氧基改性的单体,使单体对皮肤的刺激性、毒性大大下降并增加了柔韧性,见表(2):
表(2 活性稀释剂性能表
门窗封条活性稀释剂
官能团
黏度mpa.s/25
皮肤刺激性
丙烯酸-2-乙基乙酯
EHA
1
1.54
严重
丙烯酸羟乙酯
HEA
1
5.34
严重
己二醇二丙烯酸酯
HDDA
2
5-7
中等
新戊二醇二丙烯酸酯
NPGDA
2
5-6
严重
二缩三乙二醇二丙烯酸酯
TEGDA
2
18
严重
二缩三丙二醇二丙烯酸酯
TPGDA
2
13-15
中等
三羟甲基丙烷三丙烯酸酯
TMPTA
3
70-110
中等
三丙烯酸酯
PETA
3
600-800
严重
乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯
EO-TMPTA
3
40-80
丙氧化新戊二醇二丙烯酸酯
PO-NPGDA
2
10-20
2.3 光引发剂和增感剂
光引发剂又称光敏剂,它是能吸收辐射能,经过化学变化产生具有引发聚合能力的活性中间体的物质。光引发剂可分为夺氢型和裂解型,夺氢型光引发剂一般和增感剂配合使用,常用的增感剂为叔胺类化合物,常用的光引发剂列于表(3):
表(3 常用的光引发剂的种类与特点
光引发剂
商品名
吸收峰μm
最长吸收波nm
优点
缺点
二苯甲酮
BP
260
370
廉价,与叔胺配合有较好表干作用
有气味,挥发性大
安息香双甲醚
651
330-340
390
价格便宜,热稳定性好,光引发效率高
泛黄
α-羟基异丙基苯甲酮
1173
车辆定位系统320-335
370
不泛黄,热稳定性好,光引发效率高
挥发大
α-生理卫生裤羟基环乙基苯甲酮
184
325-330
370
不泛黄,热稳定性好,光引发效率高
异丙基硫杂蔥酮
ITX
375-385
430
感光度范围宽与叔胺配合引发效率高
带浅黄
2.4-甲硫基苯甲酰基2-吗啉基丙烷
970
320-325
385
感光度范围宽,高UV吸收性
有臭味,泛淡米,价高
2.4.6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦
TPO
273
380
很长的波长范围内的UV吸收不犯黄,后聚合效应低,无残留。
价高
4-吗啉基苯甲酰基-1-卡基,1-二甲氨基丙烷
369
325-335
440
感光度范围高,高UV吸收性
淡黄、价高
抗震床
2.4 助剂
UV固化油墨常用的助剂有分散剂、稳定剂、消泡剂、流平剂、触变剂等。
1            分散剂
分散剂能增进颜料润湿并缩短研磨时间,增进光泽和流平,降低黏度和避免触变性。
2            稳定剂
稳定剂是用来减少存放时发生热聚合,提高油墨存储稳定性,延长保质期的。常用的有对苯二酚、对甲氧基苯酚,对苯醌、26叔丁基对甲苯酚等。
3            消泡剂
  消泡剂是用以防止和消除油墨在制造和使用过程中产生的气泡,TEGO公司生产的Foamex810FoamexN(有机硅类),台湾德谦公司生产的3100(非有机硅高分子化合物),德国毕克公司生产的BYK-055(无有机硅类)。
(4)        流平剂
  流平剂是用来改善油墨层流平性,防止锁孔产生,如TEGORad2100Rad2200(有机硅丙烯酸酯)Glide440, 台湾德谦公司457(硅酮型)。
(5)        触变剂
  触变剂加入油墨可提高油墨的触变性,防止颜料沉淀,主要用气象SiO2,如德国威凯公司的N20,迪高沙公司的A200,美国卡博特公司的M-5。
最后还可以根据不同的印刷要求加入附着力促进剂,蜡等助剂
3.油墨配方的设计及设计所要注意的事项
3.1 UV油墨配方设计过程的关键
在设计油墨的配方时,所要考虑的因素很多。例如:
(1)        油墨的遮盖性或透明性;
(2)        油墨的抗水性(UV胶版油墨体系);
(3)        印刷品的瓜果纳泽,要求(哑光或亮光);
(4)        油墨粘性(UV胶版油墨体系);
(5)        油墨粘度和屈服值(UV胶版油墨体系);
(6)        油墨对基材的附着力;
(7)        在印刷膜上是否要进行后加工或处理;
(8)        油墨的印刷序;
(9)        颜料的分散性;
(10)  固化速度;
(11)  油墨墨膜的各种耐性(物理或化学性能);
(12)  油墨墨膜的柔韧性;
(13)  印刷品的耐光性、耐变黄性。
3.2 油墨配方设计
为了进一步说明这些材料是如何使用的,根据平时的生产经验及用户的使用情况,提供三个原始油墨配方,并列出部分油墨指标。
(1)              UV固化柔性版油墨
颜料                    14
聚氨酯丙烯酸酯               20
聚酯丙烯酸酯                10
聚醚丙烯酸酯                10
活性稀释剂                 34
光引发剂                  10
助剂                     2
UV油墨粘度为1200cps/25℃,固化速度15m/min(122w高压汞灯),对PVC、PET及经处理的BOPP(表面张力大40dyc/cm以上)附着力良好。
(2)              UV固化平版油墨
颜料                    17
聚酯丙烯酸酯                25
改性环氧丙烯酸酯              15
聚氨酯丙烯酸酯               20
活性稀释剂                  7
光引发剂                  10
助剂                     6
  UV油墨流动度为32mm/25℃,粘性12.8,拉雷速度500p,屈服值7800dyc/cm,固化速度90 m/min(120w/cm高压灯),在纸张及某些塑料上附着力良好。
(3)              UV固化丝印墨
UV固化丝印墨可分为UV固化丝印彩油墨UV固化吸引透明油墨
UV重结晶碳化硅固化丝印彩油墨
颜料                    5.2
聚氨酯丙烯酸酯               54
环氧丙烯酸酯                   12
活性稀释剂                 17
光引发剂                  5
助剂                    6.8
UV油墨粘度为5200cps/25℃,固化速度15m/min,在PETPVC、金银卡纸上附着力良好、柔韧性、指划性佳。
UV光固化丝印透明油墨
料                    3.6
聚氨酯丙烯酸酯               40
环氧丙烯酸酯                   15
活性稀释剂                 32
光引发剂                  5
助剂                    3.4
UV油墨粘度为4000cps/25℃,固化速度15m/min,在PET、PVC、金银卡纸上
的附着力良好,柔韧性、、指划性佳。

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