浅析水性UV油墨

1 水性UV 油墨的组成
水性UV 油墨是由预聚物( 水基光固化树脂) 、光引发剂、颜料、胺类物质、水、助溶剂和其它添加剂等配制而成的一种新型环保油墨。主要应用于食品、药品、饮料、烟酒及与人体接触的日用品包装印刷。水性UV 油墨和普通UV 油墨的最大区别在于用水作为溶剂, 而不再使用单体稀释剂, 这从根本上解决了使用单体稀释剂时, 与人体接触产生的刺激作用, 甚至引起皮肤过敏等对人体造成一定的伤害, 在环保上有了更大的优势。水基光固化树脂是水性UV 油墨的主要组成部分, 它在油墨中起连接料的作用, 它使颜料可以均匀分散, 使油墨具有一定的流动性, 并提供与承印物材料的黏附力, 使油墨能够在承印物上很好地附着, 并有耐磨、耐水等性质。光引发剂在水性UV 油墨中起着重要的作用,它影响着油墨的干燥速度。适量的光引发剂可以加快油墨的固化速度并获得良好的油墨性质, 但当光引发剂量增加到一定值时, 如果再增加其含量, 由于光引发剂会大量吸收能量, 油墨固化速度反而会下降, 因此在印刷中必须适量使用。颜料以微粒状态均匀地分布在连结料中, 决定着油墨的色相, 颜料颗粒通过吸收或反射光线呈现一定的颜色。一般要求颜料具有鲜艳的色泽, 适合的着色力和遮盖力, 以及较高的分散度。助溶剂是为了提高聚合物的水溶性, 常用的有低级醇或醇醚类等溶剂。

2 水性UV 油墨的分类
按照组成和水在分散手段上的不同, 水性UV油墨一般分为以下几种。
1) 乳化型水性UV 油墨。通过外加表面活性剂( 乳化剂) , 并运用一定的外力, 把预聚物乳化成为水分散体系( 水包油型) 。这种油墨生产工艺比较简单, 其乳化剂的性能直接影响着预聚物的状态及油墨的稳定性、流动性等。乳化剂由亲水基团和亲油基团组成, 亲水基团和水相溶; 亲油基团一般为长的烷烃链, 与树脂液滴相溶。乳化剂的分子间排斥和吸引作用, 使树脂的液滴保持一定的距离, 保持稳定后, 可以形成稳定的乳状液。这一个稳定的体系中, 离子基团的稳定性会受到溶液酸碱性的影响,所以pH 值的变化对这种油墨的性质会产生很大的影响。但乳化剂在固化时仍然留在涂膜中, 使墨墨的耐油和耐水性下降, 会影响墨膜的状态和油墨的质量。
2) 离子基自乳化型水性UV 油墨。把离子基引入到树脂的大分子结构中去, 然后再利用相反性的离子去中和分子链上的离子, 这样得到的树脂具有很好的自乳化性能, 就是一个生成亲水基的过程,利用其能溶于水的性质, 形成乳化液。预聚物可以在水中形成很小的颗粒, 具有很好的润湿性和稳定性, 可以保存相当长的时间。
3) 水分散树脂液与水性UV 油墨的混合型水性UV 油墨。水性UV 油墨中的预聚物与水分散树脂( 一般为丙烯酸酯类树脂) 混合, 并分散在水中, 但这种油墨所得固化膜的交联密度不高, 化学耐抗性也差。

3 水性UV 油墨的优点
1) 由于水性UV 油墨具有良好的触变性, 可以进行高加网线数的高精度印刷, 得到高精细的网点,这使得UV 油墨在高质量印刷领域应用非常广泛。
2) 解决了普通UV 油墨墨层厚度太厚, 影响叠印的问题。普通的溶剂型油墨, 在印刷后由于溶剂的挥发, 会使油墨的墨层变薄, 便于四色叠印; 而UV 油墨不含溶剂, 四色叠印时, 在印品上墨层会很厚, 后印上的油墨的流动必定会影响叠印效果( 图1、图2) 。

3) 可用水或增稠剂控制油墨黏度和流变性。普通的UV 油墨, 为了调节预聚物的黏度, 会加入单体稀释剂, 但其具有毒性, 必须控制它的使用量,而且加入量过大时, 变稠的问题也比较难解决。水性UV 油墨可以很好的控制油墨的黏度和流变性,使油墨在印刷时表现出较好的性能。
4) 因为水性UV 油墨不含挥发性成分( VOC) ,粘性不变( 色彩转移) 时, 就可实现稳定的印刷质量。这对于长版印刷以及复杂的图形印刷起到了非常好的作用, 也便于在量大的活件中来控制印刷品的色差等一系列质量问题, 保证印品的质量稳定。
5) 水性UV 油墨干燥速度快, 在光固化前已经可以堆叠和修理, 保证了固化膜的光洁度。水性UV油墨在光固化干燥前, 都要经过加热预处理, 其作用是使水性溶剂从UV 油墨中挥发出, 以便后续的光固化处理。在预加热后, 墨膜表面会表现出一定的性能, 便于处理。
6) 水性UV 油墨环保性能好, 具有一般UV 油墨不含VOC 的优点的同时, 还解决了单体稀释剂对使用者的伤害问题。一般UV 产品具有一定的危险性, 多数UV 的产品在没有干燥前, 对皮肤有刺激,在操作时应穿戴护肤手套和护目眼罩以减少危害,水性油墨将这种伤害降低到比较低的水平, 有利于保护环境和使用者的人身安全。

4 水性UV 油墨的应用领域及使用注意事项
1) 应用领域
目前印刷中许多特种效果都需用到UV 油墨, 在丝网, 柔印和胶印上, 水性UV 油墨可以得到很好的应用。水性UV 油墨有着快速连线干燥的特性,而此种UV 特性使它可以印在非纸类承印物上, 如塑胶类的PVC、PET、合成纸等等, 且因为它可以快速连线干燥使得再加工或翻面再印皆可不需等待,因此干燥时可不需喷粉, 即使印在纸上也有更高的光泽度及耐摩擦力。水性UV 油墨的环保性和高品质印刷使其在食品、药品、饮料、烟酒及与人体接触的日用品包装印刷等方面应用非常广泛。
2) 水性UV 油墨使用时必须注意以下几方面:
①油墨使用前必须充分彻底搅拌, 以获得较好的油墨性能。必须使预聚物和溶剂充分溶合, 油墨才会表现出好的性能。若搅拌不均匀, 在预聚物分子间作用力下, 溶剂挥发后的油墨黏度会突然变大,不利于印刷过程中的质量控制
②印刷过程中若墨层不够薄而造成网点扩大时,可在第一色加入减薄剂, 也可以在第一色和第二色中都加入减薄剂。.在相同印刷条件下, 由于UV 油墨比溶剂型油墨的墨层厚一些, 所以在网版制作前应对底片的网点进行工艺调整。丝网印刷中, 在网版制作时, 选择较高目数的单丝薄型丝网或选择专用于UV 油墨的单面压平丝网, 还可以控制网版感光层的厚度等来达到要求。
③使用水性UV 油墨印刷时, 必要时要对印刷塑料基材的表面进行处理。承印材料如果是表面能较小的塑料薄膜时, 由于吸附力较小会影响油墨的附着, 影响印品的质量和实际使用中的耐磨能力,必须进行表面处理, 一般有磨砂, 电晕, 表面氧化等方法。
④温度和湿度的控制。温度的控制直接影响着水性UV 油墨的干燥速度, 温度控制得好可得到较好的印品质量。在使用塑料进行印刷时, 湿度的控制可以避免塑料薄膜等承印材料之间的吸附、带电等一系列问题。要想去除静电, 除了用温度和湿度进行控制外, 也可以添加静电去除剂。

5 水性UV油墨需要改进的地方
水性UV 油墨相对于普通的UV 油墨, 其性能上有了很大的提高, 尤其是单体稀释剂对人体的毒性方面和环保方面, 但还有一些地方需要改进, 需进一步提高。
1) 水性UV 油墨在干燥时需要消耗更多的能源。一般的UV 油墨干燥时需要一个专门的干燥装置来发出UV 光来干燥印品, 使用纯UV 油墨时,每一个机组后都必须安装UV 灯; 使用混合油墨只需在四色印完之后的部位设置一支UV 灯, 而在涂布工序之后设置3 支UV 灯, 这需要耗费大量的能源; 而水性UV 油墨在干燥时, 还需要有一个预加热的过程, 能量的耗费更大。
2) 价格上比一般的油墨要贵很多, 这成为许多厂家引入时必须面对的问题。
3) 印刷工艺比传统印刷工艺较难掌握, 对承印物的适应性不如溶剂型油墨好; 附着力较差, 要增加附着力时必须先过一层UV 底油。这使得水性UV油墨在使用时, 工艺更加复杂, 无论是加UV 底油还是对承印物进行表面处理, 都必须耗费时间, 投入人力、物力和财力。
4) UV 油墨印在纸上后, 墨迹不好清除, 影响废纸的回收, 这是水性UV 油墨及普通UV 油墨所面临的一个重要挑战。目前还没有比较好的解决办法, 需要对工艺进行进一步的改进和创新。
就目前我国水性UV 油墨的生产和使用来说,形势不容乐观, 国内生产厂家不但寥寥可数, 而且产品只能在低档水平线上徘徊。经仔细观察不难发现, 从UV 油墨生产商, 如天津东洋油墨有限公司、杭华油墨化学有限公司等国内知名厂商, 其UV 产品都添加了“合资”成分, 而在水性UV 油墨方面打出自己旗号的企业, 几乎没有。但是, 水性UV油墨必将是未来环保油墨的一个发展方向。

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