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印后加工中 EB光油和UV光油的性能比较

文章出处:未知责任编辑:亚博App人气:发表时间:2015-07-28 09:12

印后加工中 EB光油和UV光油的性能比较

    印刷品上光是印后加工过程中一个非常重要的环节,光油品质的好坏直接影响印刷品的美观和性能。

在经历了苯溶性光油、醇溶性光油、水性光油、UV光油后,EB(ElectronBeamCuring)光油能否取代UV光

油成为印后光油中的主流产品?EB光油和UV光油相比,到底有什么优点?EB光油能为印刷行业带来什么有

利之处?

    本文就以上问题,和大家共同分享一下自己的观点。

主要性能
 
测试方法 性能判别
气味 光油残留,嗅觉辨别或色谱 1最差→5最好
干燥速度 不同光油方法有别(表干/实干) 1最慢→5最快
光泽 GB/T9754-88;光泽仪,60度角 0最哑→100最亮
附着力 GB/T1720-1989 ;划格法 1最差→5最好
硬度 GB/T6739-1996;铅笔法 5B → HB → 5H
耐磨性 GB/T1768—1979(1989);摩擦仪 1最差→5最好
耐划伤性 ISO12137(GB/T 9279);划针法 1最差→5最好
抗爆线性 GB/T1731-1993;弯曲法 1最差→5最好
耐黄变性 ASTMG23、IOS-MAT-0050;QUV 1最差→5最好
抗粘花性 面对面(背),4kg/cm2压力,50℃*48h 1最差→5最好
施工性 施工方式和干燥方式不完全相同 1最难→5最易
经济性 相同光油厚度(干燥后)的施工成本 1最低→5最高
  表1印后光油的主要性能

    目前常用光油的性能探讨

    目前在印后加工过程中使用的光油主要有溶剂型光油、水性光油和UV光油三种,它们在性能上各有千

秋。

    由图1可以看出,溶剂型光油的主要缺点是:气味大,干燥速度慢,不耐磨,容易擦花,不环保,属

于被淘汰的产品。

    水油不含溶剂,环保,性能上无明显的缺点,是一个综合性能优良的产品,存在的少许不足是耐磨性

和抗划伤性无法令人满意,同时,光泽和抗粘花性的欠缺也很伤脑筋,光泽高的产品抗粘花性差,不适合

铜版纸上双面印刷,抗粘花好的产品光泽又不理想。

    UV油由于具备高光泽和良好耐磨性、抗擦花性,而被广泛使用,但其存在的气味问题、黄变问题始终

无法被很好解决。近年来,为节省成本,印刷厂普遍采用含填料高、脆性大的纸张,因此UV油的防爆线性

又被越来越多的关注。另丝印UV光油的柔韧性、附着力和抗粘花性的矛盾也比较突出。

    水油价廉物美,综合性能适中,是一个生命力很强的产品,基于其干燥原理的局限性,性能上再想有

很大提升已不可能。UV油优点和缺点分明,如何扬长避短或改良欠缺,值得进一步探讨。

    UV光油性能分析

    UV油主要由引发剂、活性单体、低聚物及助剂组成,低聚物通常有两种以上配合使用,是决定UV油最

终物理性能的主要组份,活性单体主要提供使低聚物交联和降低光油粘度的作用,助剂提供光油的流平性

、消泡性、表面滑爽性等性能,类似于饭菜中的盐、味精等,引发剂接收紫外光,产生自由基,引发低聚

物和单体反应,并固化成膜,作用非常关键。

    由于引发剂对紫外线敏感,所以施工后光油皮膜在日后的存放过程中,会继续吸取紫外线,颜色变黄

。同时,引发剂反应不完全,残留的部分会使UV油气味偏大,再者由于引发效率有限,单体和低聚物反应

也不完全,残留的部分会导致粘花和使人体过敏,会导致光油的抗擦花性和抗爆线性略有欠缺。针对UV光

油存在的这些先天不足的性能,EB光油应运而生,EB光油中去处了引发剂,使光油的性能有了很大提升,

以下就二者的区别略做分析。

    EB光油和UV光油的性能区别

    ·干燥(固化)原理和设备的区别

    UV光油是依靠光油中的引发剂吸取紫外光,产生自由基,引发单体和低聚物反应并固化的。一台国产

实验室固化设备2万RMB即可,国产的生产设备约20-30万RMB。

    EB光油是在电子束的猛烈轰击下,单体和低聚物上的双键被强制打开,产生自由基并完成聚合。一台

进口的实验室EB固化设备约需10-20万美圆,而生产设备则在50-80万美圆之间。

    目前EB固化设备的核心技术掌握在少数几个国外企业手中,由于该类设备批量生产小,所以价格偏高

,相信该技术如果被普遍利用后,合理的价格应在30-50万美圆之间,如果该设备的制造技术被台湾或国

内同行掌握,相信价格会更低。

    ·气味的区别

    UV油和EB油均不含溶剂,所以施工中的气味问题不存在。所谓气味主要是指印刷品表面残留的气味。

UV油残留的气味来源有两个,一是残留的引发剂和活性单体,二是引发剂反应后生成的其它小分子物质。

对UV油的引发剂进行改良,并提高反应程度,气味会有改观,但不能完全清除。

    EB光油中没有引发剂,反应程度超过98%,所以不会像UV油一样会有残留气味的问题。

    ·耐黄变性的区别

    大家知道,上过UV油的纸张长时间放置后,会逐渐变黄,主要原因是残留的引发剂和引发剂生成物吸

收紫外线导致,使用昂贵的引发剂或在UV油中添加紫外线吸取剂,会有帮助,但不能完全做到不黄变。EB

光油不使用引发剂,所以不会有该问题存在。

    ·油墨变色的问题

    UV灯在产生紫外线的同时,也会产生红外线,使上过光油的纸张表面温度较高,由于要保证生产效率

,所以纸张来不及降温便被堆放在一起,内层部分的纸张会在30-60℃的温度下保持一段时间,这时候一

些耐热性差的油墨便会变色。除温度的影响外,UV油中的引发剂在相对较高的温度下,依然会保持一定的

活性,可能会和油墨中的一些活性物质产生化学反应,这也是UV油导致油墨变色的原因之一。对UV灯、反

光罩、冷却系统进行改良,油墨变色问题会有一定程度的解决,但也是治标不治本的办法。

    EB光油在固化过程中,固化设备在产生电子束的过程中不产生红外线,温度问题被很好的解决,所以

电子束固化是真正的冷能源,对一些热敏性的基材会更适合。

    ·固化程度的比较

    为了理解UV油和UV油的固化程度,在此引入了凝胶率的概念,其测定方法为:将光油制成厚度为100

μm的涂膜,记录下固化后的涂膜质量W0,用丙酮萃取48小时,在50℃下真空干燥8小时,记下萃取后的质

量Wg。然后按下式计算:

    凝胶率=Wg/W0×100%

    凝胶率越高,固化程度越高,下图是典型EB光油和UV光油固化程度的比较。

    可见,UV油无论如何提高能量,固化程度也只有75%左右,UV油正常的施工能量是50-100mJ/cm2,也

就是说目前大家使用的UV油,在印刷品表面会有25-30%的小分子物质残留,这些小分子物质,一方面使产

品的物理性能下降,一方面在安全性上存在严重隐患,如有可能导致人体皮肤过敏等。

    EB光油的固化能量在达到40kGy(电子束能量的表示单位),固化程度便可达到98%以上,物理性能和

安全性得到了很好解决。

    ·抗擦花性、耐磨性和防爆线的区别

    抗擦花性:由于EB光油的固化程度远高于UV光油,再加上UV固化过程中,氧气阻聚的原因,UV油表面

的固化程度比内部更低,所以,在相同涂膜硬度的条件下,UV光油的抗擦花性远不如EB光油。当然,提高

UV光油的硬度、添加耐磨填料和助剂等,可以提高UV油的抗擦花性,但这样又会带来UV油防爆线性的牺牲

    耐磨性:大家知道,耐磨性和涂膜的柔韧性有关,韧性越大,涂膜越耐磨,如汽车轮胎(SBS橡胶材

质)和运动鞋底(PU聚胺脂材质)等,由于UV光油固化的不充分性,无法获得柔韧性良好的涂膜,因此,

UV光油的耐磨性是无法和EB光油相比的。

    防爆线性:曾经测试过,将UV油配方中的引发剂去掉,改变成EB光油,发现EB光油的抗爆线性不如UV

油,如以此为结论,便会大错特错。因为EB光油的固化程度高过UV油近30%,固化程度越高,产品的硬度

越大,越容易被折断,抗爆线性就会变差。

    若要真实比较二者的防爆线性,则要调整二者的配方,使它们的硬度或抗擦花性相同,这时候会发现

,EB光油的防爆线性会更好。

    ·抗粘花性的区别

    在一般人的印象中,UV油不存在粘花的情况,但在一些特殊的情况下,如,要求UV油有很好的防爆线

性,这时会尽量减少UV油的交联密度,使UV油具有更好的柔软性,在纸张弯曲的情况下不至于断裂。但由

于UV油固化的不完全性,可能会带来UV油粘花的风险。

    另,在丝网UV油中,为获得良好的柔软性和对薄膜的附着力,会在光油中填加热塑性树脂,如聚丙烯

酸异丁酯等,这些树脂不仅自己不参与固化,反而会阻隔其它单体和树脂的固化,这类UV油固化更不充分

,粘花的可能性更大。

    在EB光油中,由于电子束的猛烈轰击,能够反应的单体和树脂会充分反应掉,粘花的可能性很小。

    ·耐溶剂性的区别

    个别情况,光油会有耐溶剂性的要求,如在彩盒上面开天窗贴PVC或PET胶片,由于彩盒胶中含有少量

溶剂,如果UV油的耐溶剂性很差,就有可能导致UV油和胶片粘在一起。另外,贴膜家私表面涂层,对耐溶

剂性也有要求。

    耐溶剂性的测定方法为:以棉布蘸MEK(甲乙酮),往返为一次,擦破涂膜为止。下图3是EB光油和UV

光油耐溶剂性的区别,涂层厚度为4微米。

    在相同厚度条件下,EB光油的耐溶剂性是UV光油的4倍以上,随着涂层的加厚,EB光油的耐溶剂性会

更明显。

    ·EB光油是否和UV油一样需要打底

    首先,大家需了解为什么UV油需要打底,在UV油中,活性单体的分子量很小(300左右),低聚物的

分子量也非常有限(约在500-1000之内),和溶剂型光油中的树脂(2万)及水油中的树脂(5000-10万)

相比,分子量相差巨大,在UV油涂布到卡纸上时,单体和低聚物会渗透到纸张纤维中,失去表面上光的作

用。为保证UV油不向纸张内部渗透,全部停留在纸张表面,需要用高分子量的产品,如水油打底,同时为

保证底油和UV油有良好的附着力,底油也需要特别设计和配套。

    EB光油和UV光油在配方选材上非常相近,因此EB光油也是需要打底油,但由于EB光油固化的充分性,

在EB光油中可以使用更高分子量的树脂,对设计不需要打底的EB光油提供了更大的可能性和灵活性。

    ·成本上的区别

    相信每个人都会问及这个问题,对于气味要求不敏感的外包装材料上使用的UV油,由于没有使用昂贵

的紫外光引发剂,此类UV油和EB油相比,光油价格相当。但对于一些要求较高的礼品包装、医药、烟酒食

品等外包装上使用的UV油,UV光油价格会高于EB光油,但由于EB光油施工过程中需要氮气或二氧化碳气体

保护,总体成本二者可能相当,由于没有工业生产资料,目前还不能给出准确答案。

    EB光油的优点总结

    高效:单组帘式EB固化设备的固化速度已可达到900米/每分钟(计算值),高过3只UV灯管串联的UV

固化设备(约200米/分钟),同时也高于目前最快的印刷速度(726米/分钟,计算值,德国曼罗兰75型印

刷机,7.5万张对开),因此EB光油是目前干燥速度最快的光油,不会成为提升印刷效率的障碍;提升产

品的附加值:EB光油的固化程度远高于UV光油,可以使产品具有更好的耐磨性、耐擦花性、耐溶剂性、耐

黄变性和良好的气味,这些性能是UV油、水油等光油所无法达到的。

    安全性和环保性:用EB光油施工后的印刷品表面,没有残留的小分子化学物质,其安全性和环保性同

样是UV油所无法达到的,可以安全地使用在食品包装、烟酒包装、药物包装或和人体接触的物品包装上。

    结论

    EB光油较UV涂料在性能上存在明显优势,在加工高文件产品或某些特殊要求产品时,如食品包装/烟

酒包装/和人体接触的物品包装等,EB光油是一个较好的选择。

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