UV固化印刷油墨制造及配方设计原理

摘要：本文主要阐述了UV油墨的主要组成、影响UV油墨性能的因素、UV油墨配方设计中应注意的问题等内容。
一、UV油墨的组成
UV油墨的主要成分是聚合性预聚物、感光性单体、光引发剂，辅助成分是着色颜料、填料、添加剂(流平剂、消泡剂、阻聚剂)等。
（1）聚合性预聚物
聚合性预聚物是决定UV光油涂层性能的重要成分，一般根据骨架结构来分类。骨架结构影响涂层硬度、耐摩擦性、附着性、耐光性、耐化学品性和耐水性等。
预聚物主要有环氧丙烯酸酯树脂、聚氨酯丙烯酸酯树脂、聚酯丙烯酸酯树脂、聚醚丙烯酸酯树脂、聚丙烯酸丙酯、不饱和聚酯树脂等几种树脂类型。
（2）感光性单体(活性稀释剂)
UV油墨和UV光油在涂布时需要有适应涂布机的黏度，一般是通过添加20％～80%的单体来降低预聚物的黏度，同时单体自身发生聚合，成为固化膜的一部分。选择单体时，要遵循以下原则：
a.黏度低，稀释效果好；
b.固化快；
c.在材料上有良好的附着性；
d.对皮肤刺激性小，毒性小；
e.在涂层中不留气味。
（3）光引发剂
光引发剂的作用是吸收紫外光能量，产生游离基，使油墨发生聚合反应。选择光引发剂应遵循以下原则：
a.对UV范围的光量吸收效率高；
b.相对稳定性好；
c .与预聚物、单体相溶性好；
d .气味小；
e .成本低。
二、影响UV油墨性能的因素
在设计油墨的配方时，要考虑的因素：
（1）油墨的不透明性或透明度
（2）油墨的油水平衡（在平版印刷中）
（3）印刷光泽
（4）油墨粘性
（5）油墨粘度和屈服值
（6）颜料分散程度
（7）固化速度
（8）颜色顺序
（9）油墨对片基的粘附力
(10) 在印刷墨膜上烫金或上光油
(11) 油墨墨膜的耐性（物理或化学性能）
(12) 油墨墨膜的柔软性
(13) 耐光性
三、油墨配方设计示例
为了进一步说明这些材料是如何使用的，本文通过分析国外UV油墨样板，提供三个初始UV油墨配方，并列出油墨粘度、固化速度及用途。
（1）UV固化柔性版油墨
颜料
12%
聚氨酯丙烯酸酯
24%
聚酯丙烯酸酯
10%
稀释剂
42%
光引发剂
10%
助剂
2%
UV油墨粘度为560cps/25℃，固化速度是50m/min，对PVC及经处理过的PP附着力很好。
（2）UV固化丝网油墨
颜料
5%
聚氨酯丙烯酸酯
30%
环氧丙烯酸酯
10%
稀释剂
30%
光引发剂
10%
助剂
15%
UV油墨粘度为5000cps/25℃，固化速度是15m/min，在PVC上附着力很好。
（3）UV固化平版油墨
颜料
18%
聚氨酯丙烯酸酯
22%
环氧丙烯酸酯
15%
聚氨酯丙烯酸酯
22%
稀释剂
7%
光引发剂
10%
助剂
5%
UV油墨粘度为3000cps/25℃，固化速度是150m/min，在纸张及某些塑料上附着力良好。
四、UV油墨配方设计时要注意的问题
（1）颜料润湿
丙烯酸酯对颜料的润湿性并不十分好，特别是对平版和柔性版UV油墨。在平版UV油墨中要求改善颜料润湿性给出较好的油水平衡、印刷品光泽和流变性。对柔性版UV油墨随着颜料含量增加，容易产生颜料絮凝。在平版和柔版印刷中，油墨转移性与颜料润湿性密切相关。
另一方面，颜料润湿性影响油墨制造成本、研磨效率及颜料分散程度。
印刷的承印物不同，要求采用的润版液要具有相应的适应性，以保证良好的印刷质量。
（2）固化速度
目前印刷速度在不断提高，在平版印刷中，卷筒纸印速达400m/min，单张给纸为15000张/每小时；柔版印刷速度超过150m/min。
为了达到较快的印刷速度，可采用官能度高的齐聚物和稀释剂。
（3）附着力
UV油墨在固化干燥时，发生交联聚合反应，瞬间体积缩小，产生较大内应力，与油性油墨及溶剂油墨相比，存在附着力低的问题。尤其在某些塑料、玻璃等的表面附着较难，可对承印物表面进行改性处理来解决。研究表明：当承印物表面能比油墨膜层表面张力大10达因/厘米时，可达到良好的粘附效果。亦可采用附着力较好的聚氨酯丙烯酸酯、低中粘度的聚酯丙烯酸酯、单官能度的稀释剂，减少收缩应力，改善UV油墨的润湿性，提高附着力。