絲網印刷用UV油墨的發展淺析
2007-08-02 00:00 來源:中國油墨網 責編:中華印刷包裝網
與膠印、鉛印及其它印刷工藝相比,絲網印刷屬于一種小工業,但絲網印刷發展速度比其它印刷工藝快,它將向尖端化、機械化、專業化的方向發展。作為油墨制造商,也是涂料、漆料和調墨油生產工業的一部分,有很多制造工藝,在某種條件下生產出的原材料可用于絲網印刷油墨的生產,而且可能會是優質的油墨。
生產絲網油墨的原材料基本上也是生產其它印刷油墨、房屋噴漆所需的原材料、樹脂等。將這些原材料、樹脂混合放在一個包裝罐中便能用于絲網印刷。作為絲網印刷商,其最突出的優點是能推著刮板在很長的材料上印刷。當我們分析承印材料和其中所含的化學成分,會發現這些化學成分的含量遠遠超過生產油墨所用的量。作為制造商,我們面臨原材料問題,需生產適于各種材料的油墨,而實際上我們的生產規模小,因此生產各類油墨以適于在各種材料上印刷,這對于我們很困難。我們銷售額的增加也不足使研究人員在這方面研究開發,因為我們還是小型生產商。
UV油墨并不是新產品,它已有幾年的歷史了。UV油墨能否成為通用產品在其它印刷中使用?現在多數膠印工廠印刷、干燥和堆放印品速度同承印材料的加工外理速度一樣,僅僅是速度,UV墨就不是膠印的最優選擇,多數滾筒彩色膠印機的設計沒有裝配UV固化反應器或UV燈管的空間,膠印廠寧愿將購買UV墨的資金購買設備,因為UV墨價格很貴。
現在膠印中確有某些方面使用權用UV墨,如金屬表面裝潢印刷,至今仍使用使用熱固油墨,但需要很長的傳送進行固化,現在如啤酒罐的制作就使用UV墨。從絲網印刷的現狀和油墨制造商的角度看,UV墨非常適于絲網印刷。
在談UV墨的特點和結構之前,了解油墨由液態變成固態過程(固化過程)中發生的物理或化學變化是很重要的。一般使用的絲網印刷油墨,其變化可分成兩個基本類型:溶劑揮發型和化學反應型。
溶劑揮發型油墨由三部分組成:樹脂、溶劑和添加劑。樹脂多為乙烯、丙烯化和物或漆料。凡是溶劑揮發型的涂料都被歸到清漆類。將粉狀或固狀的樹脂溶解在溶劑中,然后再加溶劑,這種溶劑可能是兩或三種不同成分的混合物,最后加添加劑,添加劑可能是顏料、增塑劑或其它。這類油墨靠溶劑揮發,由液態變成固態,一旦溶劑揮發完,油墨變成一層干燥的膜,樹脂即變回到固態。
化學反應型油墨由四部分組成:樹脂、溶劑、添加劑和干燥油/催化劑。同樣將樹脂溶解在溶劑中,加入溶劑使用油墨達到印刷粘度,然后加入添加劑、干燥油。油墨由固態變成液態的過程是氧化反應的過程,即在氧氣、干燥油和樹脂之間發生化學反應,產生非;钴S、不穩定的原子團,這些原子團迅速反應,發生聚合反應,換句話說,原子團與干燥油中的氧分子反應。聚合反應后,油墨變成干燥的膜,溶劑揮發釋放出來,它在印刷中只起到增加粘度的作用,而與固化干燥無關。這類化學反應也有不同點,可以加入催化劑。如熱固型瓷漆,靠受熱促使用權反應,有些需要空氣干燥,有些需要熱能干燥,有些需要熱與空氣或氧氣和催化劑結合后,油墨變成干燥的膜,溶劑揮發釋放出來,它在印刷中只起到增加粘度的作用,而與固化干燥無關。這類化學反應也有不同點,可以加入催化劑。如熱固型瓷漆,靠受熱促使反應,有些需要空氣干燥,有些需要熱能干燥,有些需要熱與空氣或氧氣和催化劑結合
UV光固化反應是一種新的化學反應。UV墨的結構包括樹脂、單聚物替代了溶劑,添加劑和光引發劑。UV墨中的樹脂與溶劑揮發型油墨的樹脂大不一樣,它具有反應性,它能與其他化學反應過程中的某一產物反應,在UV墨中,它可與單聚物反應。單聚物是一種低分子量的化學物質,在某種程度上它可以替代溶劑,它可使粘度降低,以適于印刷。但除了起溶劑或稀釋劑的作用外,它還有一種非常重要的作用——參與化學反應。UV墨中的每一組分都能起化學反應,因為它是100%固化,所有組分都將通過化學反應變成固態。
UV墨中的添加劑是指顏料等。UV墨的固化過程是光引發劑的反應過程。光引發劑相當于原子團的作用,它可產生鏈反應。它具有光敏性,受光后,成為受激分子,受激分子自發地分裂成兩個或更多的原子團,這些原子團發生鏈聚合反應,這就是UV墨的固化過程。
溶劑是絲網印刷油墨中的重要組成部分。將樹脂、增塑劑、顏料按正確的比例混合,達成一定的粘度,以適于某類承印材料的印刷,溶劑在這里非常關鍵,90%的問題皆與溶有關。在生產油墨過程中,使用了大量的石油化學劑。用戶會抱怨油墨經過傳送帶后不干燥,油墨從一天到另一天性質不一樣,油墨在網版上干燥,承印材料將溶劑全部吸收,如何解決,這些都與溶劑有關。地區不同,溫度與濕度不同,油墨性能也不同;海拔不同,溶劑沸點不同,油墨性能也不同,這都與溶劑有關。
現在政府禁止我們使用過多的溶劑,因為溶劑揮發到空氣中,造成環境污染。我們只能使用5%溶劑含量,因此將來會出現石油化學溶劑不但難獲得,價格貴,而且買到溶劑,不能使用的局面,政府將使我們失業,我們不得不努力開發一種新的油墨系統,光反應型油墨——UV油墨的生產是一種可行的途徑。
作為絲網印刷商,不僅僅希望印刷油墨色彩美觀,因為油墨在很多方面起到裝飾的作用,這要求油墨能禁得起模切、彎典和成型的過程,油墨有耐汽油、耐化學溶劑、耐磨損、耐氣候、使用壽命長的性能,并且油墨能在各種材料上印刷。保證油墨有上述性能,還需要時間。使油墨附著力好是一方面,使油墨具有耐溶劑、耐磨損等性能,印刷適性滿足用戶要求又是另一方面。這里不對UV墨的優點作更多說明。UV墨可節省很多空間,這在今天很重要,印刷廠使用的全自動印刷設備,配有12,15,18米長的傳送帶,開動氣體干燥器成本很高,現在使用的UV墨可以只需2,2.5,3米長的傳送帶。機器的速度不象整個印刷加工的速度一樣重要,我們可將印品放在離印刷機不遠的箱子里運輸。我們常談起保存能源,并且將以此為推測。干燥溶劑含量高的油墨,需要大量氣體、空氣、電能和資金,U V墨的使用將使這些消耗大大減少。
“印刷適性”一詞是專為溶劑基油墨提出來的。只要使用UV油墨,其印刷質量同網版一樣好,由于UV墨是100%的固體,沒有可揮發的溶劑,因此油墨粘性不會變。在以前印刷工要完成一項周期很長的印刷,特別是印刷精細圖案時,總要遇到粘度變化的問題,他們會前后刮涂油墨,使溶劑揮發,改變粘度,每隔50至75張印品時,墨層厚度就會不同,而UV墨,工作一天印品質量完全一樣。清潔是一個大問題,尤其是以低于那些印刷搪瓷或干燥周期長的工廠,空氣中有很多灰塵,用UV墨印刷時,印品會立即放進固化設備中干燥,因此印品接觸雜質不多。
UV墨很貴,每加侖價格比一般油墨貴2至5倍。一般的油墨,無論是溶劑揮發型,還是化學反應型,其固含量約40%,換句話說60%是溶劑,而UV墨固含量為100%,是一般油墨的2至5倍。如果在70線/厘米的絲網上涂布一般溶劑揮發型油墨,干燥后的墨層厚度僅為13微米,而用UV墨在同樣的絲網上印刷,固化后墨層厚度達25至37微米。因此要想獲得成倍的墨層厚度,用非常精細的網版印刷UV墨。
那么如何為使用UV墨作準備呢?首先,需要一臺反應或固化設備。我們所以稱固化設備為反應器,是因為UV墨在由液態變成固態的固化過程中確實發生了化學反應。為適應特殊需要,在購買固化設備時應當小心。對任何熱敏材料應注意保證其特有的性能。從UV墨燈管釋放的能量看,許多設備工作溫度很高,并且可使承印材料變形,因此設計生產UV反應器比在傳送帶上放置UV燈管更普遍。使用UV墨,需要嚴密的控制和步驟。當印刷黑色乙烯墨時,可以使用67——122線/厘米的絲網,網版目數不同,導致印刷質量、油墨遮蓋力最好,那么印刷工就得使用而且必須使用這種絲網。粗目數的絲網或鈍的刮板將使墨層變厚,但不能固化。因為不管曝光時間有多少,UV光源不能滲入厚的膜層里,所以墨層表面進行固化,由于墨層底部未固化,也將使油墨附著力下降。
感光膜片在UV墨的使用過程中起到非常重要的作用。膜片厚,印刷的墨層就厚。一張25至37微米厚的間接模版,能印出非常精細的圖文,感覺象盲文一樣清晰。由于UV墨不會在網版上干燥,它可將版上細小的針眼印出來。UV墨價格貴,因此嚴密保管存貨和彩色控制非常重要。印刷后要保證網版清洗干凈,如果網版上殘留一點UV墨,而且此網版放在光線好的房間里,則這塊將不能用于印刷。
對于溶劑基油墨,一條生產線耗資為50,000美元,而UV墨,由于原材料價格貴,生產同量的油墨生產線耗資為150,000美元。我們必須有適合的產品并且保證銷售量,才能改變生產線,以平衡二者之間的差別。由于油墨應用范圍復雜,承印材料多樣,我們必須選擇幾個方面的應用,即使是UV墨,它也不能完成所有的工作。
作為油墨制造商,目標放在用量大的客戶上,這樣的客戶有UV反應器、新的網版等,并能需要大量的UV油墨長期用于某類產品的印刷。如果是小規模的絲印商,制作商不可能生產特殊配方的UV油墨,以適于多種材料的印刷。UV墨是提高產品質量、簡化生產程序的有效解決途徑。使用UV墨也是按照產品生產規則、保護自然能源的好途徑。使用UV墨可使紙張離開高速運轉的印刷機后,堆成2至3米高,這是我們所夢想的。
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