油墨固化与uv干燥技术

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1、油墨固化与UV干燥技术提高印刷速度对于印刷机本身而言很有潜力，但油墨的干燥速度是发展的瓶颈。因此，近几年对油墨的UV固化、热干燥及速干油墨的研究很活跃。本文主要从油墨的干燥原理出发，讨论目前油墨的UV固化及热干燥光源、装置设计的发展。    印刷油墨的干燥主要有氧化结膜干燥、渗透干燥、挥发干燥及辐射干燥。    1.氧化结膜干燥    油墨中含有干性油，该油分子结构中的不饱和脂肪酸与空气中的氧发生化学反应，由小分子直链结构聚合成大分子网状结构，形成固体物质，这一化学反应过程称为氧化结膜干燥。    

2、2.渗透干燥    油墨连结料中含有较多的矿物油，如汽油、高沸点煤油等，当油墨中的矿物油渗透到多孔隙纸张纤维中，颜料即固着在纸张表面形成固态膜层，称为渗透干燥。    3.挥发干燥    油墨中含有大量挥发物质，如脂肪烃类松香酯、芳香烃类溶剂、醇类、酮类、酯类溶剂等。油墨转移到承印材料表面后，溶剂挥发，颜料固着，形成固态膜层，称为挥发干燥。    4.辐射固化    辐射固化是化学单体交联成高分子网状结构形成固体的化学反应，且固化速度快，形成的膜层坚硬、光亮，但附着力欠佳。目前常用的辐射固化方式有3

3、种。    (1)红外线辐射干燥。油墨中含有螯合剂，可采用波长3～30μm的中波红外光照射，加速聚合反应，同时产生的热量促进溶剂挥发，加速油墨干燥。短波、长波红外线不利于油墨的干燥。    (2)紫外线（UV）辐射固化。油墨中含有光引发剂，如二苯甲酮（吸收波长240～340nm）、2-氯化硫杂蒽酮（吸收波长200～400nm）等衍生物，光引发剂在波长为250～420nm范围内的UV光照射下，不到0.1秒即可迅速打开不饱和双键引发树脂，如聚氨基甲酸乙酯、环氧丙烯酸酯等交联固化为固体而干燥。UV固化油墨

4、中基本不含溶剂。    (3)电子束（EB）辐射固化。热离子阴极管发出高能量辐射电子束，通过调节阴极管发射器选择辐射波长，因而没有可见光和红外线伴随辐射，完全是冷光源。电子束有效辐射强度很高，可直接引发树脂聚合成固体，因此，EB油墨中可不采用光引发剂。将UV油墨中的光引发剂去除或少量添加就可作为电子束固化油墨。    通常，印刷油墨的干燥并不是单一的干燥方式，而是几种干燥同时发生。如胶印油墨的干燥就是氧化结膜、渗透、挥发等几种方式同时发生，以氧化结膜干燥为主；报纸印刷油墨以渗透干燥为主；凹印油墨以挥

5、发干燥为主。    常用油墨干燥、固化设备    油墨干燥往往是复合干燥，因此用什么干燥设备，参数如何设置，使干燥效率最佳的同时还能节省能量是印刷者最为关心的问题。    1.红外线干燥设备    (1)光源。对于油墨干燥，中波红外线的效果最佳，常用红外线光源有3种。    第一种是电热丝辐射源，常见的是非封闭式电阻丝外套石英灯管。这种灯管的热辐射强度随光波长的分布不能控制，效率低、价格低，寿命约2000～3000小时。    第二种光源是将电阻丝置于封闭石英管内，并可在灯管内充不同气体，以改变辐射

6、光波长分布特性，同时将灯丝与空气中的氧隔绝，辐射效率高。现在进口印刷机大都配这种光源，寿命达5000～10000小时，但其辐射能量中仍有很大部分是分布在可见光和远近红外线段，中波红外线不是很丰富。第三种是电热半导体发光灯管。外形是陶瓷管外涂红色或灰色无光半导体材料，管内壁绕电阻丝。依靠电热引发半导体材料辐射发光，灯管点燃时光呈暗红或黑色，通过选择半导体材料可改变辐射能量的波长分布，而且辐射效率极高。    (2)红外线灯反光罩。目前常见的有2种，一种是镀金反光罩，在灯管周围180°范围涂有金属膜，金

7、属膜反射红外线效率高达90%；另一种是镀铝板或铝板压成的椭圆或八字形反光罩，如图2所示，灯管距灯罩越近，反射效率越高，最高反射率可达85%。    (3)红外线灯的散热问题。红外线灯管表面散热可用吹风法，且风量大小不影响灯红外线功率输出。由于红外线灯辐射的能量只有1%左右被纸张和油墨吸收，而其余的能量完全转化成热量，造成机器周围升温，需要用吸风装置将其排到室外或循环利用。    (4)适用范围。红外线灯应用于红外线油墨干燥，对非专用红外线油墨的干燥效率很低，对某些墨甚至不起作用。红外线具有穿透力，能

8、同时干燥墨膜上下层，加速油墨渗透，促进氧化结膜，尤其是应用在厚墨层印刷和上光油的干燥上效果更佳。对溶剂含量较低的胶印、凸印、网印、印报油墨、柔性版印刷油墨和水性光油的干燥效果都很好。    2.热风干燥设备    (1)热源。产生热空气的热源有3种：电热风管，如不锈钢、石英玻璃、陶瓷外壳的热风管；高温油管，高温机油通过管道加热空气产生热风；高温汽管，通过锅炉产生高温蒸汽而产生热风。    (2)热风装置。通过风机将热源周围的空气加热，吹到油墨表面，调节热风方向与纸张运