UV油墨早在20世紀(jì)40年代就已開發(fā)出來,但是直到最近20年才得到發(fā)展,業(yè)界對UV油墨也有了更近一步的認(rèn)識。但是由于UV油墨價格較高,干燥UV油墨早在20世紀(jì)40年代就已開發(fā)出來,但是直到最近20年才得到發(fā)展,業(yè)界對UV油墨也有了更近一步的認(rèn)識。但是由于UV油墨價格較高,干燥設(shè)備投資較大,使用工藝較常規(guī)油墨更復(fù)雜,這些都阻礙了其更廣泛地應(yīng)用。
現(xiàn)代印刷向著快速、多色一次印刷的方向發(fā)展的趨勢,也對油墨提出了更新的要求,因此,UV油墨的優(yōu)勢就更顯著了。如,UV油墨在印刷機(jī)上不干燥,而印到印品上能夠迅速干燥,這既符合印刷廠連續(xù)印刷的要求,也滿足高速、多色印刷機(jī)的要求。
顏料對固化的影響
為了滿足高檔印刷需求,只靠三原色油墨是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的,需要使用專色油墨,但這對于UV油墨來說,有些顏料顆粒會與光引發(fā)劑或光敏劑“爭奪”入射的UV輻射能,從而影響后者對輻射能量的吸收,使照射到UV油墨表面的紫外光線不能直接透射過去,而只能經(jīng)過多次反射和光散射繞過上面的顏料顆粒到達(dá)墨層下面,減慢了干燥速度,降低了干燥效率。
在UV油墨中包含著成千上萬個顏料顆粒,因此,UV光線必須有足夠的強(qiáng)度才能到達(dá)墨層底部。如果光強(qiáng)不足,墨層底部得不到紫外光線照射,油墨就不能徹底固化,造成墨層外硬內(nèi)軟,由于聚合時的體積收縮而使表面起皺,影響印刷質(zhì)量。同時要注意,UV油墨的固化與UV光油的固化是有區(qū)別的。顏料除了影響UV油墨的固化外,還會影響到墨層的黏度、流動性、潤濕性、流平性等;而顏料與反應(yīng)性基料之間的相互作用還會導(dǎo)致油墨儲存期下降或顏色發(fā)生變化等問題。
顏料顏色與固化
在丙烯酸酯和胺類組成的光引發(fā)體系中使用某些黃色顏料時,油墨顏色會發(fā)生很大變化。比較難以固化的顏料是黑色、白色、酞菁及黃色顏料。白色和黑色呈現(xiàn)出兩種極端現(xiàn)象,白色完全反射光線,黑色完全不反射光線。
人們甚至認(rèn)為,讓UV光線通過一個具有一定厚度并對該光不透明的膜層,使其達(dá)到固化似乎不可能,但優(yōu)化固化條件就會使含有顏料的UV油墨的良好固化成為可能,有些問題是可以根據(jù)顏料對UV光的吸收特點(diǎn),通過選擇光引發(fā)劑和顏料來解決或改善,也可以通過調(diào)整UV光源來減少固化顏料造成的影響。
不同的顏料對光的吸收、反射和散射的特性不同,所以對UV固化的阻礙程度也不同,大多數(shù)顏料在部分UV光和可見光范圍內(nèi)都有一定的可透射區(qū),稱為該顏料的“光譜窗口”,在該窗口光引發(fā)劑可充分吸收UV光輻射能,因此,確定該窗口的位置對選擇合適的光引發(fā)劑是非常重要的。也就是說,光引發(fā)劑應(yīng)與油墨體系中的顏料相匹配,并且在顏料對UV光吸收較弱的波長范圍內(nèi)。因此,使用UV油墨時應(yīng)注意細(xì)心觀察顏料與光引發(fā)劑吸收光譜間的關(guān)系。
不同顏色的UV油墨的固化速度是不相同的,因?yàn)楦鞣N顏色的顏料顆粒所反射出的光波波長不同,反射的波長越接近UV光的波長,其固化速度就越慢,所需的UV光能量就越高;反之,固化速度就越快,所需的UV光能量就會低。因此,對不同顏色的油墨必須調(diào)整UV固化速度,才能減少顏料對油墨固化的影響。
普通油墨的顏料幾乎不影響干燥速度,不同色相的油墨是由不同顏料、同一基料和同樣的助劑組成的,但UV油墨的情況卻截然不同,由于不同顏色的顏料對不同光譜波長的光線進(jìn)行有選擇的吸收和有條件的反射,故不同色相油墨的固化速度也不會相同。另外,印刷中需要將不同顏色的油墨進(jìn)行混合,即配色,由于任何顏色都是對于混合波長刺激的感受結(jié)果,UV油墨也是如此;而且還要考慮顏料的著色力、顏料與其他組分之間發(fā)生相互作用的可能性、顏色對UV光線的吸收等問題,若是有較強(qiáng)的吸收,勢必降低固化速度,并且使固化工藝變得更加復(fù)雜,再加上顏料比例的差別,其固化條件也就更難于掌握,必須經(jīng)過實(shí)踐,摸索出適宜的固化速度。UV光線對濃度為10%的顏料礦物油懸浮液的透過率與UV光線的波長曲線關(guān)系。這些曲線隨波長的不同而變化,但在給定的波長下,通常是品紅顏色具有最大的透過率,其他依次為黃色、青色、黑色,這與UV光照強(qiáng)度與固化速度的實(shí)驗(yàn)曲線的排序完全相符。
對于含有白色或黑色顏料體系的UV油墨,因?yàn)榘咨珜λ械目梢姽饽苋瓷,因而固化時需要較高的能量,相反,黑色盡管在理論上對所有的光線都能吸收,但是由于顏料顆粒對于光線的遮擋作用,也阻礙了油墨的深層固化,故也需要較高的能量,所以固化速度較慢。
油墨中常用的白色顏料是鈦白粉(TiO2),其有效吸收光波長約為380nm,另外,還可全部反射波長為420nm的光,因此,其反射光的波長范圍在380~420nm,這就對光引發(fā)劑的選擇提出了更高的要求。選擇光引發(fā)劑時應(yīng)考察其吸收光譜,使其既能與UV燈的發(fā)射光譜相匹配,又使其能吸收波峰在選定顏料對UV吸收較弱的波長范圍內(nèi),這樣才能取得事半功倍的固化效果。而黑色顏料則在整個可見光譜范圍內(nèi)都會產(chǎn)生吸收,因此,黑色油墨體系最難固化,對于遮蓋力較好的顏料以及墨層厚度達(dá)20μm以上的膜層固化就更難了,不同等級的炭黑會對固化產(chǎn)生很大的影響。此外,使用專門的黑色顏料也可能會改變這一狀況。
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