前景灿烂的UV上光技术

   2011-05-22 39
上光是印刷品表面整饰加工技术之一,通过在印刷品表面涂布(或喷、或印)一层无色透明涂料,经流平、干燥、压光后,可在印刷品表面形成薄而匀的透明光亮层。

  上光不仅可以增加印刷品的表面平滑度,使之呈现出更强的光泽,而且能够对印刷图文起到保护作用,因而被广泛应用于包装装潢、书刊封面、画册、商标、广告、挂历、大幅装饰、招贴画等印刷品的表面加工中。目前,上光技术作为印刷的延伸和印刷品精加工的重要手段,已被广泛采用,成为实现和提高印刷品档次的一种重要手段。

  上光工艺按上光油的干燥方式,可分为氧化聚合型上光、溶剂挥发型上光、UV上光和热固化上光等。

  UV上光即紫外线固化上光,采用UV上光油,涂布在印刷品表面后,经紫外光照射上光油可以在很短的时间内固化。与其他上光方式相比,UV上光具有以下优点:

  (1)上光油为100%的固含量,无溶剂挥发,既安全又有利于环保。

  (2)干燥速度快,生产效率高。一般干燥速度可达100—300米/分钟,最快超过500米/分钟。

  (3)不受承印物种类的限制,不仅可以在纸张、铝板、塑料材料等表面上光,而且还可用于聚合板、家具、金属材料、无线材料等的表面上光。

  (4)能耗低,节省能源。

  (5)在低温下工作,可用于热敏型承印物的印刷(如塑料)。

  (6)质量好。UV上光后的印刷品表面平整光亮,无翘边、起皱、起泡等现象,并且表面硬度高,耐摩擦,不易出规划痕,耐化学药品腐蚀性也好。

  (7)经上光后的承印物,可以立即加工,不必再硬化,在裁切、成型、折叠等方面有较高的适应性。

  因此,UV上光作为一种重要的上光方式,应用越来越广泛。

  一、UV上光油的组成

  UV上光油主要由齐聚物、活性稀释剂、光引发剂及其他助剂组成。

  1.齐聚物

  齐聚物又称预聚物,是UV上光油中最基本的组份。它是成膜物质,其性能对固化过程和固化膜的性质起着重要作用。从结构上看,齐聚物都为含有C=C不饱和双键的低分子树脂,大都为丙烯酸树脂。

  目前,常用于UV上光油中的齐聚物有环氧丙烯酸树脂、聚氨酶丙烯酸树脂和聚酯丙烯酸树脂等。环氧丙烯酸树脂具有固化速度快、价格便宜等特点,制成的上光油涂布于纸或纸板上,能使其具有良好的耐化学药品性和较高的机械强度。聚氨酯丙烯酸树脂具有柔韧性好、弹性强、光泽度高等特点,但价格较贵,常与环氧丙烯酸树脂混合使用。聚酯丙烯酸树脂黏度低,柔韧性好,价格较便宜。由于它对非吸收性承印物如塑料、金属等的附着力好,因此常用作这类材料的上光油,一般与其他树脂混合使用,有时可作上光油的稀释剂,用来调节环氧丙烯酸树脂和氨酯丙烯酸树脂的黏度。

  2.活性稀释剂

  活性稀释剂也叫交联单体,是一种功能性单体。它在上光油中的作用是调节黏度、固化速度和固化膜性能。活性稀释剂结构上也含有C=C不饱和双键,目前使用的大多是丙烯酸酯类单体。由于含有丙烯酸基的数量不同,可分为单官能度、双官能度和多官能度三类。官能度不同的活性稀释剂,稀释效果和固化速度都不同。一般来说,官能度愈多固化速度愈快,但稀释效果愈差。常用的双官能度上光油活性稀释剂有:己二醇二丙烯酸酯(HDDA)、新戊二醇二丙烯酸酶(NPGDA)、二缩三丙二醇二丙烯酸酯(TPGDA)等;三官能度的有:三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)等。

  3.光引发剂

  光引发剂是能吸收辐射能,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,是任何UV固化体系都需要的主要成分。

  光引发剂可分为夺氢型和裂解型。夺氢型光引发剂需要和一含活泼氢的化合物(一般称助引发剂,通常为胺类化合物)相配合,通过夺氢反应形成自由基。它是双分子光引发剂,在上光油中常用的有二苯甲酮(BP)等。裂解型光引发剂受光激发后,分子内分解出自由基,是单分子光引发剂。在上光油中常用的有1173(α一 羟基异丙基苯甲酮)、184( α一 羟基环已基苯甲酮)等。

  4.助剂

  助剂主要用来改善油墨的性能。UV上光油中常用的助剂有稳定剂、流平剂、消泡剂等。

  (1)稳定剂

  稳定剂用来减少存放时发生热聚合,提高上光油储存稳定性。常用的稳定剂有对苯二酚、对甲氧基苯酚、对苯醌、2,6一二叔丁基甲苯酚等。

  (2)流平剂

  流平剂用来改善上光膜面的流平性,防止缩孔的产生,同时也增加了上光涂层的光泽度。

  (3)消泡剂

  消泡剂用来防止和消除上光油在制造和使用过程中产生的气泡。

  普通的UV上光油虽然不含有溶剂,但由于所用的齐聚物一般黏度都较大,为了涂布需要,必须加入低分子的活性稀释剂,它们一般都具有一定的挥发性或刺激性,对环境仍有危害。因此,目前已研制开发出水性UV上光油,它不必借助活性稀释剂来调节黏度,而是用水或增稠剂来控制上光油的流变性能,解决了挥发性和刺激性问题,是一种理想的环保型产品,是上光油今后的发展方向。

  二、UV上光油固化原理

  在紫外光的照射下,UV上光油中的光引发剂吸收辐射能后形成自由基或阳离子,引发单体和预聚物发生聚合和交联反应,在很短的时间里固化成三维网状结构的高分子聚合物。目前大部分都是自由基聚合体系。

  三、UV上光方式

  UV上光方式有很多,其分类方法也有很多种,主要有以下几种分类方法:

  1.按上光机与印刷机的关系分类

  按上光机与印刷机的关系,上光可分为脱机上光和联机上光两种方式。

  脱机上光采用专用的上光机对印刷品进行上光,即印刷、上光分别在各自的专用设备上进行。这种上光方式比较灵活方便,上光设备投资小,较适合专业印后加工生产厂家使用。但这种上光方式增加了印刷与上光工序之间的运输转移工作,生产效率低。

  联机上光则直接将上光机组连接于印刷机组之后,即印刷、上光在同一机器上进行,速度快,生产效率高,加工成本低,减少了印刷品的搬运,克服了由喷粉所引起的各类质量故障,是今后的发展方向。但联机上光对上光技术、上光油、干燥装置以及上光设备的要求很高。

  2.按上光方法分类

  按上光方法。上光可分为辊涂上光和印刷上光两种。

  辊涂上光是最普通的上光方式,由涂布辊将上光油在印刷品表面进行全幅面均匀涂布。

  印刷上光通过上光版将上光油涂布在印刷品上,因此可进行局部上光。目前常采用的有凹版上光、柔性版上光、胶印方式上光以及丝网上光。

  3.按上光产品类型分类

  按上无产品类型分.上光可分为全幅面上光、局部上光、消光上光以及艺术上光等。

  全幅面上光的主要作用是对印刷品进行保护,并提高印刷品的表面光泽。全幅面上光一般采用辊涂上光的方法进行。

  局部上光一般是在印刷品上对需强调的图文部分进行上光,利用上光部分的高光泽画面与没有上光部分的低光泽画面相对比,产生奇妙的艺术效果。局部上光采用印刷上光的方法进行,其中采用丝网印刷方式上光得到的膜层较厚,效果较其他方式明显,且成本较低,目前在国内使用得较多,但其生产效率一般较低。

  消光上光采用的是UV亚光油,与普通上光的效果正相反,它是降低印刷品表面的光泽度,从而产生一种特殊效果。由于光泽度过高对人眼有一定程度的刺激,因此,消光上光是目前较流行的一种上光方式。

  艺术上光的作用是使上光产品表面获得特殊的艺术效果。如使用UV珠光上光油在印刷品表面进行上光,会使印刷品表面产生珠光效果,使印刷品显得富丽堂皇、高贵典雅。

  四、UV上光应注意的问题

  为保证UV上光的质量,在上光时,应注意以下几个主要问题:

  1.上光油的选择

  上光油首先应根据上光方式进行选择,不同的上光方式对上光油的性能要求不同,为此需用不同性能的上光油与其相匹配。即脱机上光与联机上光应用不同的上光油;辊涂上光与印刷上光应用不同的上光油;在印刷上光时,不同的印刷方式所用的上光油也是不同的。

  其次,上光油还应与印刷品表面的油墨相匹配。要求上光油的表面张力必须小于油墨的表面张力,这样才能使上光油很好地润湿、附着、浸透于印刷品表面的图文部分,否则,涂布后的上光油层会产生一定的收缩,不均匀,甚至在某些地方出现砂眼等故障。

  如果上光产品还需经过烫金或裱糊等后加工处理,则应选用化学性能相对稳定的上光油。

  2.紫外固化光源的选择

  由于UV上光油的固化是依靠光引发剂吸收紫外光的辐射能后形成自由基,从而引发单体和预聚物发生聚合和交联反应的,因此,紫外固化光源的选择对UV上光油的干燥速度有着重要的影响。选择紫外固化光源应考虑以下因素:

  (1)光引发剂的吸收光谱尽可能与光源的输出光谱相匹配,这样才能最大限度地利用光源的辐射能,产生更多的自由基,从而提高UV上光油的干燥速度。

  (2)电能转换为紫外光能的效率应较高。

  (3)强度应适当,光大强,自由基产生过快,浓度过高终止反应速度升高,对交联反应有不利的影响;强度过低,自由基产生过慢,氧阻聚作用会很强,这些都会使UV上光油的干燥过慢。

  (4)使用寿命长。紫外灯会逐渐老化,已过期的紫外灯的光强会降低很多,使UV上光油的干燥过漫。

  (5)应有很好的灯罩聚光,同样一个灯,灯罩的好坏,可使效率相差十几倍。

  (6)形状合适,能使光线均匀分布在印刷品上,并要易于安装,价格便宜,安全
 
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