UV油墨與UV光源的匹配
來源： 發(fā)布日期 2019-02-22 14:31 瀏覽：
UV油墨的推廣使用，大大解決了熱敏紙等特種承印材料高速印刷 中印跡不干的問題。但由于材料本身特性的不同，在生產(chǎn)中使用UV油 墨時(shí)仍然發(fā)現(xiàn)有干燥不良的現(xiàn)象。 為什么呢？這是因?yàn)楹鲆暳薝V油墨 與UV光源的匹配。
一、UV油墨
1.組成 UV油墨就是在UV光的照射下，發(fā)生交聯(lián)聚合反應(yīng)，瞬間固化成膜的油墨。它主要由光聚合性預(yù)聚 物、感光性單體、光聚合引發(fā)劑,有機(jī)顏料及添加劑等組成。其中光聚合引發(fā)劑是整個(gè)UV油墨中zui重要的組成部分，是光聚合反應(yīng)的開始。常用的光聚合引發(fā)劑有芳香酮類和偶姻醚等。
2.特點(diǎn)
（1）低溫瞬間干燥； （2）光澤好，附著力高； （3）無溶劑，穩(wěn)定性好； （4）印刷適性強(qiáng)，滿足多種承印物的需要；（5）節(jié)省能源，提高效率； （6）環(huán)境污染小。
3.固化機(jī)理在UV光的照射下，UV油墨中的 光聚合引發(fā)劑吸收一定波長的光子，激發(fā)到激發(fā)態(tài)，形成自由基或離子。然后通過分子間能量的傳遞，使聚合性預(yù)聚物和感光性單體等高分子變成激發(fā)態(tài)，產(chǎn)生電荷轉(zhuǎn)移絡(luò)合體。這些絡(luò)合體不斷交聯(lián)聚合，固化成膜。它的光化反應(yīng)歷程可表示為：其中D為光聚合引發(fā)劑，A為光 聚合性預(yù)聚物與感光性單體。在UV油墨的固化歷程中，光聚合引發(fā)劑 受激到激發(fā)態(tài)是關(guān)鍵的一步，它決定了整個(gè)光化反應(yīng)的效率。表示光聚合引發(fā)劑在UV光照射下，分子中的電子 分布發(fā)生變化，分子受激為激發(fā)態(tài)，產(chǎn)生自由基。大家知道，由于分子運(yùn)動狀態(tài)的不同，分子中含有多種能量，其中以電子能為主體，它的能量分布不是連續(xù)的，而是類似階梯式的能ji分布。分子運(yùn)動狀態(tài)的改變，就是分子吸收一定波長的輻射光，從低能ji激發(fā)到高能ji，形成激發(fā)態(tài)。根據(jù)光化學(xué)當(dāng)量 定律，物質(zhì)的光吸收是以光子為單 位進(jìn)行的，分子在同一瞬間只能吸收一個(gè)光子；且只有當(dāng)光子的能量 正好等于分子的兩個(gè)能ji之差時(shí)方能被分子吸收,也就是說物質(zhì)分子對光是選擇吸收的。不同的UV油墨，其中的 光聚合引發(fā)劑是不同的，它選擇吸收的光子也就不一樣，所以每種UV油墨只對UV光源光譜中某一特定波長的光敏感。而且，光化學(xué)反應(yīng)與有效光量子數(shù)量有關(guān)。有效光子越多，光聚合引發(fā)劑吸收該種光子的機(jī)率就越大，光化學(xué)反應(yīng)速度就越快。假設(shè) 一個(gè)UV光源輻射光的總能量為E，其 中頻率為υ的光的能量為Eυ，Eυ在E中占的比例為k，則：Eυ=kE 在式E2-E1=hυ中，hυ表示的是 一個(gè)光子的能量，故頻率為υ的光 子的數(shù)量為N=Eυ/hυ=kE/hυ 可見：N與k、E成正比。即光子的數(shù)量是由UV光源的輻射光總能量 和各波長光能量的分布來決定的。由上述可知：UV油墨對UV光的 光子是選擇性吸收的，它的干燥受 UV光源輻射光的總能量和不同波長 光能量分布的影響。
二、UV光源
1.構(gòu)造UV光源是UV固化系統(tǒng)中發(fā)射UV 光的裝置。通常由燈箱、燈管、反射鏡、電源、控制器和冷卻裝置等 部件構(gòu)成。根據(jù)燈管中所充物質(zhì)的 不同，可分為金屬鹵素?zé)?、高壓?燈和無臭氧燈等種類。它的性能參數(shù)主要有：弧光長度、特征光譜功率、工作電壓、工作電流和平均壽命等。
2.光譜特性
UV光源雖然發(fā)射的主要是UV光，但它并不是單一波長的光，而是一個(gè)波段內(nèi)的光。不同的UV光源，發(fā)射光的波段范圍不一樣，波段內(nèi)光譜能量的分布也是不同的。 以日本進(jìn)口的金屬鹵素?zé)鬗08-L41型 為例，它的光譜分布如圖1所示。由圖1可知，該UV光源輻射的是 一個(gè)波段內(nèi)的光，且各波長光的能量分布是不一樣的。其中波長為 300～310 nm，360～390 nm的光的 能量分布是較高的。如果所用UV油墨中的光聚合引發(fā)劑選擇吸收的是該部分波長的光，那它的干燥效果將是較好的。這種效果在大墨量印刷時(shí)尤為明顯。我們在生產(chǎn)印制黑標(biāo)（黑標(biāo)要求 墨量大）時(shí)碰到這樣一個(gè)問題：同一 個(gè)UV光源，同樣的墨量大小，同樣的工作條件，采用日本進(jìn)口SPA濃縮 UV黑墨時(shí)印跡不干，而改用國產(chǎn)杭 華UV161黑墨時(shí)，干燥良好。為什么 呢？本人認(rèn)為這就是一個(gè)UV油墨與 UV光源匹配的問題。
三、UV油墨與UV光源的匹配
UV油墨與UV光源的匹配，就是要使所用UV油墨中的光聚合引發(fā) 劑選擇吸收的光量子是UV光源光譜 中能量分布zui高的那一部分。對于一個(gè)印刷企業(yè)，完全靠自己去分析 研究UV光源的光譜特性和UV油墨的光敏性而使兩者匹配是不現(xiàn)實(shí)的，這樣偏離了企業(yè)的生產(chǎn)目的。 但企業(yè)也不應(yīng)忽視這個(gè)問題，技術(shù)部門應(yīng)該從自己的設(shè)備供應(yīng)商 那里索取有關(guān)UV光源光譜特性的技術(shù)資料，然后從油墨供應(yīng)商那里 選擇油墨配方的響應(yīng)曲線與UV光源光譜匹配的UV油墨，這樣就可 較好地解決兩者的匹配，也為考慮 其它影響干燥的因素提供了前提 條件。
解決好UV油墨與UV光源的匹配，有利于加快油墨的干燥速度， 有利于提高勞動生產(chǎn)率，有利于提高能源的利用率，有利于降低企業(yè)的生產(chǎn)成本。
一、UV油墨
1.組成 UV油墨就是在UV光的照射下，發(fā)生交聯(lián)聚合反應(yīng)，瞬間固化成膜的油墨。它主要由光聚合性預(yù)聚 物、感光性單體、光聚合引發(fā)劑,有機(jī)顏料及添加劑等組成。其中光聚合引發(fā)劑是整個(gè)UV油墨中zui重要的組成部分，是光聚合反應(yīng)的開始。常用的光聚合引發(fā)劑有芳香酮類和偶姻醚等。
2.特點(diǎn)
（1）低溫瞬間干燥； （2）光澤好，附著力高； （3）無溶劑，穩(wěn)定性好； （4）印刷適性強(qiáng)，滿足多種承印物的需要；（5）節(jié)省能源，提高效率； （6）環(huán)境污染小。
3.固化機(jī)理在UV光的照射下，UV油墨中的 光聚合引發(fā)劑吸收一定波長的光子，激發(fā)到激發(fā)態(tài)，形成自由基或離子。然后通過分子間能量的傳遞，使聚合性預(yù)聚物和感光性單體等高分子變成激發(fā)態(tài)，產(chǎn)生電荷轉(zhuǎn)移絡(luò)合體。這些絡(luò)合體不斷交聯(lián)聚合，固化成膜。它的光化反應(yīng)歷程可表示為：其中D為光聚合引發(fā)劑，A為光 聚合性預(yù)聚物與感光性單體。在UV油墨的固化歷程中，光聚合引發(fā)劑 受激到激發(fā)態(tài)是關(guān)鍵的一步，它決定了整個(gè)光化反應(yīng)的效率。表示光聚合引發(fā)劑在UV光照射下，分子中的電子 分布發(fā)生變化，分子受激為激發(fā)態(tài)，產(chǎn)生自由基。大家知道，由于分子運(yùn)動狀態(tài)的不同，分子中含有多種能量，其中以電子能為主體，它的能量分布不是連續(xù)的，而是類似階梯式的能ji分布。分子運(yùn)動狀態(tài)的改變，就是分子吸收一定波長的輻射光，從低能ji激發(fā)到高能ji，形成激發(fā)態(tài)。根據(jù)光化學(xué)當(dāng)量 定律，物質(zhì)的光吸收是以光子為單 位進(jìn)行的，分子在同一瞬間只能吸收一個(gè)光子；且只有當(dāng)光子的能量 正好等于分子的兩個(gè)能ji之差時(shí)方能被分子吸收,也就是說物質(zhì)分子對光是選擇吸收的。不同的UV油墨，其中的 光聚合引發(fā)劑是不同的，它選擇吸收的光子也就不一樣，所以每種UV油墨只對UV光源光譜中某一特定波長的光敏感。而且，光化學(xué)反應(yīng)與有效光量子數(shù)量有關(guān)。有效光子越多，光聚合引發(fā)劑吸收該種光子的機(jī)率就越大，光化學(xué)反應(yīng)速度就越快。假設(shè) 一個(gè)UV光源輻射光的總能量為E，其 中頻率為υ的光的能量為Eυ，Eυ在E中占的比例為k，則：Eυ=kE 在式E2-E1=hυ中，hυ表示的是 一個(gè)光子的能量，故頻率為υ的光 子的數(shù)量為N=Eυ/hυ=kE/hυ 可見：N與k、E成正比。即光子的數(shù)量是由UV光源的輻射光總能量 和各波長光能量的分布來決定的。由上述可知：UV油墨對UV光的 光子是選擇性吸收的，它的干燥受 UV光源輻射光的總能量和不同波長 光能量分布的影響。
二、UV光源
1.構(gòu)造UV光源是UV固化系統(tǒng)中發(fā)射UV 光的裝置。通常由燈箱、燈管、反射鏡、電源、控制器和冷卻裝置等 部件構(gòu)成。根據(jù)燈管中所充物質(zhì)的 不同，可分為金屬鹵素?zé)?、高壓?燈和無臭氧燈等種類。它的性能參數(shù)主要有：弧光長度、特征光譜功率、工作電壓、工作電流和平均壽命等。
2.光譜特性
UV光源雖然發(fā)射的主要是UV光，但它并不是單一波長的光，而是一個(gè)波段內(nèi)的光。不同的UV光源，發(fā)射光的波段范圍不一樣，波段內(nèi)光譜能量的分布也是不同的。 以日本進(jìn)口的金屬鹵素?zé)鬗08-L41型 為例，它的光譜分布如圖1所示。由圖1可知，該UV光源輻射的是 一個(gè)波段內(nèi)的光，且各波長光的能量分布是不一樣的。其中波長為 300～310 nm，360～390 nm的光的 能量分布是較高的。如果所用UV油墨中的光聚合引發(fā)劑選擇吸收的是該部分波長的光，那它的干燥效果將是較好的。這種效果在大墨量印刷時(shí)尤為明顯。我們在生產(chǎn)印制黑標(biāo)（黑標(biāo)要求 墨量大）時(shí)碰到這樣一個(gè)問題：同一 個(gè)UV光源，同樣的墨量大小，同樣的工作條件，采用日本進(jìn)口SPA濃縮 UV黑墨時(shí)印跡不干，而改用國產(chǎn)杭 華UV161黑墨時(shí)，干燥良好。為什么 呢？本人認(rèn)為這就是一個(gè)UV油墨與 UV光源匹配的問題。
三、UV油墨與UV光源的匹配
UV油墨與UV光源的匹配，就是要使所用UV油墨中的光聚合引發(fā) 劑選擇吸收的光量子是UV光源光譜 中能量分布zui高的那一部分。對于一個(gè)印刷企業(yè)，完全靠自己去分析 研究UV光源的光譜特性和UV油墨的光敏性而使兩者匹配是不現(xiàn)實(shí)的，這樣偏離了企業(yè)的生產(chǎn)目的。 但企業(yè)也不應(yīng)忽視這個(gè)問題，技術(shù)部門應(yīng)該從自己的設(shè)備供應(yīng)商 那里索取有關(guān)UV光源光譜特性的技術(shù)資料，然后從油墨供應(yīng)商那里 選擇油墨配方的響應(yīng)曲線與UV光源光譜匹配的UV油墨，這樣就可 較好地解決兩者的匹配，也為考慮 其它影響干燥的因素提供了前提 條件。
解決好UV油墨與UV光源的匹配，有利于加快油墨的干燥速度， 有利于提高勞動生產(chǎn)率，有利于提高能源的利用率，有利于降低企業(yè)的生產(chǎn)成本。
