EB油墨
2011-09-03 文章來源: 全球印刷網
電子束固化油墨(EB油墨),是指在高能電子束的照射下能夠迅速地從液態變為固態的油墨,是新型環保油墨。EB油墨的主要優點是不污染環境,其成分中也不含危害人體的有機揮發物質,運行費用低、生產效率高、能耗低、印刷質量穩定、可重復性好、印刷品光澤度高、立體感強。
1.EB油墨的組成
EB油墨的組成與一般油墨相似,主要由顏料、連接料、輔助劑等物質組成。
顏料是油墨的呈色物質,顏料的好壞決定了油墨顏色質量的好壞。在顏料的選擇上應遵循以下原則:1)由于現在其主要用于食品包裝上,所以對顏料的選用首先必須無毒。2)此外,由于油墨的干燥采用的是高能電子束,所以,顏料在電子束的照射下,應不發生顏色的變化。3)顏料的濃度要高,色澤鮮艷,要具有優良的分散性和足夠的著色力。4)顏料拼混后油墨不能在有效存放期內膠化。5)顏料合用時,每種顏料在油墨中的用量一定要準確。
在連接料的選用上,EB油墨有特殊的要求,主要成分是丙烯酸類的樹脂和參與反應的活性單體。
EB油墨中使用的預聚物(含有不飽和官能團的低分子聚合物)的性質決定了油墨固化后的物理特性,如耐磨性、附著力、彈性、硬度、耐化學性、耐溶劑性以及顏料的色差等性質。由不同預聚物配成的油墨其表現的物理性質也不盡相同。EB油墨中使用的預聚物一般為流動性較好的丙烯酸低聚物。常用的預聚物有環氧丙烯酸樹脂、聚酯丙烯酸樹脂、丙烯酸聚氨酯、氯化聚酯丙烯酸樹脂等。
EB油墨連接料中使用了活性稀釋劑單體。油墨中活性稀釋劑的作用是:1)調節高粘度的預聚物的粘度。2)調節油墨的粘著性。3)增強墨膜的強度。4)加快固化速度等。活性稀釋劑單體的種類有很多。通常活性稀釋劑可以分成:單官能團、雙官能團以及多官能團活性稀釋劑三類。在實際生產中,EB油墨中一般使用多種單體結合已能獲得滿意的固化速度、粘度、附著力、彈性、硬度、抗沖擊強度、耐溶劑性等性能。
2.固化機理
EB油墨的固化機理和UV油墨基本上相似,不同的是EB油墨不需要光引發劑。具體的干燥機理可以描述如下:丙烯酸類的樹脂具有高度不飽和性,當它們受到高能電子束照射,使分子由基態變為激發態,不飽和雙鍵被打開,產生游離基或離子。然后,通過游離基的引發,從而發生鏈的增長的聚合反應,使低聚物與單體分子間發生交聯聚合,生成網狀的聚合物,油墨迅速固化結膜。在整個干燥的過程中,電子輻射的作用好比一種特殊的引發劑,它的主要作用在于鏈的引發階段,聚合一旦開始,隨著各步驟的反應與輻射無關,反應按通常的聚合反應動力學規律進行。整個過程在電子束的照射下能夠瞬間完成,所以EB油墨的干燥速度特別快,通常在1/200秒就能完成固化。
3.EB油墨的優點
從上面的固化機理可以知道,EB油墨相對于一般油墨來講,具有許多優點,具體有5個方面。
1) 環保、安全。從EB油墨的成分來看,EB油墨中不含對人體有害的有機揮發物,其成分中不含溶劑,對環境、包裝物沒有污染,印刷品的氣味比使用UV 油墨還要小。由于油墨中不含有VOC,所以對工作人員的危害極小。目前EB油墨在食品包裝印刷領域的應用前景非常廣闊。
2) 固化速度快、固化質量好。EB油墨在電子束的照射下固化只需要1/200秒,比UV油墨的固化速度要快得多,使印刷、涂布上光和復合等工藝的聯機作業成為可能,可以大大提高生產效率。而且電子束的穿透能力強,能穿透油墨層,使油墨固化徹底。此外,墨膜的耐磨性和抗化學性也比較好,散發的氣味小。
3) 固化產生熱量少。電子束加工是一種冷加工,它產生的熱量比UV油墨固化產生的熱量還要小。特別是對熱敏性的薄膜等基材的印刷,過多的熱量會使承印基材在印刷的過程中產生變形,導致印刷質量下降和印刷故障的產生。所以EB油墨在這個方面要比UV油墨好,而且電子束對塑料薄膜基材也沒有什么負面影響。這就為其在軟包裝印刷領域應用提供了廣闊的發展空間。
4) 存放方便。EB油墨在存放過程中不需要隔絕空氣,這與普通油墨不同。普通油墨是表面先結皮,而EB油墨的暗反應首先在墨罐底部發生,由底部慢慢向上固化。一旦底部發生了固化,整罐油墨就失去了使用價值。一般EB油墨的保質期為1年。
5) 可轉制成UV油墨。從上面所講的EB油墨的成分上來看,EB油墨在組成上和UV油墨基本上是相似的。只是UV油墨需要光引發劑來引發。這是由于紫外線的能量比電子束低的緣故。如果在EB油墨中加入一定量的光引發劑,就可進行紫外線固化。
4.EB油墨的使用要點
盡管EB油墨具有許多優點,但是也有不足之處。例如,至今EB油墨印刷時仍需要惰性氣體印刷時,否則固化效果差,墨層發黏和發黃。所以為了更好地發揮其優點,在使用過程中應注意以下幾點。
1) EB油墨的使用對于配套的固化設備要求比較高。雖然電子束固化時,需要的離子陰極管只需要一個(安裝在最后一色機組后),但是,固化處理室內的活性氣體的含量必須嚴格控制。因為空氣中的氧氣會抑制油墨層中游離基的活性,不利于鏈增長的聚合反應。所以固化室內通常充滿氮氣,以保證固化處理室內的氧氣含量低于一定的量。
2) EB油墨對油墨的黏度、粘著性的控制要求較高。由于在高速多色印刷中,油墨的疊印是濕疊濕的狀態下進行的。所以,為了使油墨能夠順利地疊印上去和避免混色現象的發生,在實際印刷操作中油墨的黏度是依印刷色序而降低的,但是兩個色序之間的粘度差值不能太懸殊,否則會影響油墨的傳遞性能和傳墨量。EB油墨同樣要求黏度依次降低。但是,與普通油墨相比,不同的是它們的差值要求有明顯的差距,否則會產生一系列的故障。
3) EB油墨在使用的過程中對潤濕液pH值和導電率有一定的要求。一般認為pH控制在3.8~4.1之間,導電率控制在1000~2800s/m之間是比較合適的。
4) EB油墨的清洗。EB油墨應采用專用的清洗液清洗,一般為異丙醇和正庚烷等溶劑的混合液。EB油墨對橡皮棍、橡皮布有一定的侵蝕作用,所以,應采用相應的膠棍和橡皮布。