UV凹印裝飾性油墨及印刷設備
2007-09-14 00:00 來源:《印刷技術》 責編:中華印刷包裝網
裝飾性油墨是指在金、銀卡紙及某些彩色卡紙上進行印刷后,產生仿金屬蝕刻(磨砂)、折光、皺紋、冰花、珊瑚等裝飾性圖案的油墨,它們是非彩色油墨,現在已大量用于印刷煙、酒、化妝品等包裝,也可印刷賀卡及藝術品。
裝飾性油墨一般為紫外固化(UA)油墨,與溶劑型油墨相比,UV油墨具安全、低污染、節能、快干等優點,它所含的揮發性溶劑少于5%,或不含揮發性溶劑,因此固化時不會污染環境,使用安全,對人體危害性小。UV油墨的另一大優點是固化速度快,印刷質量好。
常用的溶劑型油墨,即使采用紅外干燥,固化也較慢,水性油墨的固化就更慢了。而UV油墨,只要3~5秒鐘即可固化,干燥速度快的不到1秒鐘。由于仿金屬蝕刻(磨砂)、珊瑚、折光的效果必須瞬時固化才能獲得,因而只能用UV油墨來印刷。皺紋、冰花雖然固化得很慢,但也只有通過控制UV固化條件才能生成所需效果。
一、普通UV油墨不適于凹版印刷
UV油墨在膠印及網印中早已大量運用,但由于凹印速度快,一般都高于100米/分,最高達到400米/分,墨層厚,難以徹底固化,且刮刀殘留墨層中氧阻聚效應十分突出,固化速度極慢。為此,至今除了少量價格極為昂貴的用于印鈔的UV凹印彩色油墨及UV上光油外,還沒有大量用于包裝等印刷品的UV凹印油墨問世。
筆者曾嘗試將絲網印刷用的UV裝飾性油墨用于凹印。實驗中發現,UV冰花油墨的固化速度十分慢,在絲網印刷中都難以工業化使用,用于高速運轉的凹印機更是不可能;UV皺紋油墨是先用低壓汞燈預輻照,再用中壓汞燈固化,使表面和內層固化時收縮不同而產生皺紋,固化速度也很慢,把它用于凹印,很難出皺紋;UV網印珊瑚油墨是依靠油墨在印刷時產生大量氣泡,并聚集在一起形似珊瑚,但將這種油墨用于凹印,不易產生氣泡,而且固化速度也太慢;UV網印折光油墨用于凹印,非但速度不行,而且印出的產品圖案模糊,折光效果差,無法使用;固化速度最快的是UV網印仿蝕刻油墨,但速度也滿足不了凹印的需要。
另外,還有兩在問題也決定了UV網印仿蝕刻油墨不能在凹印中使用:
1.油墨顆粒粗,易堵版,使凹印無法正常進行;
2.印刷質量差,得不到優質的裝飾圖案。因而為采用凹印技術印刷裝飾圖案,必須開發印刷速度快、印品一致性好且墨層厚的UV凹印裝飾性油墨。
二、UV凹印油墨的技術難點
盡管凹印裝飾性圖案有許多特點,但UV凹印油墨一直沒有問世,因為有許多關鍵技術難以解決。
首先,凹印的墨層較厚,墨層在很短時間內完全固化有一定困難。墨層任何深度受紫外光輻射的強度可根據Beer-Lambert方程計算:lL=loekcL
其中:
lo=墨層表面的輻射強度;
C=吸收光物料的濃度;
L=射程(即距表面的深度);
lL=表層下距離為L處的輻射強度。
UV油墨的固化機理是,光引發劑受紫外光輻照后產生自由基,引發油墨固化,輻射強度越大,固化速度越快。輻射強度隨墨層厚度呈自然指數衰減,墨層厚度增加,固化速度就明顯下降了。凹印墨層較厚,而且印刷車速很快,因此,制造能在凹印高速印刷中使用且能很好固化的油墨難度較大。
其次,是難以克服氧阻聚效應。這種影響對表面涂層是非常顯著的,實驗證明,透明涂層暴露在空氣中1μm面層的固化速度比距表面5μm的涂層要慢20倍。刮刀殘留墨層的厚度遠遠小于1μm,氧阻聚效應更為明顯。為了克服氧阻聚效應,往往在配方中增加光引發劑用量,根據Beer-Lambert方程式,吸收光物質的濃度增高,則輻射深度按比例下降,顯然,兩者間是相矛盾的。因此,采用常規的制造UV油墨技術是難以制造出UV凹印油墨的。
一般凹版印刷墨層厚度為10~20μm,裝飾性印刷要求墨層厚度更高,有時要超過40μm,否則仿金屬蝕刻的顆粒不飽滿,皺紋等的線條不挺硬。這就進一步增加了固化的難度,而且要用凹印法印出這樣的厚度決非易事。
目前,常見的UV凹印裝飾性油墨配方有很多種,常規產品主要有以下3種。
UVA-101型,光亮度較佳,適合于印刷以折光圖案為主的產品,其成本較低,售價也較低;UVA-102、UVA-103型的光澤高,所印線條立體感強,適合于印刷高亮度,有動感的圖案。
UVA-201型,其特點是印刷墨色飽滿,適合于印刷以仿金屬蝕刻等圖案為主的產品。
UVA-301型,其特點是具有絲綢感和類似于織錦緞的效果,其成本較高,為此售價也較高。
應說明的是所有裝飾性圖案用以上3種油墨都可以印刷,但由于油墨性能特點不同,所得效果有較大差異。由于采用了特殊技術,提高了UV凹印裝飾性油墨的固化速度,使凹版印刷中UV油墨固化難的問題得到解決,只要采用中壓汞燈,功率密度為80W/cm×3,120米/分的速度就能很好固化。
UV凹印裝飾性油墨的墨層十分厚,由于車速快,一般UV輻照只要達到印品表面干燥,可以進入下道工序即可。在存放期間墨層還會斷續發生固化反應,使油墨完全固化,達到所需強度。UV油墨的保質期一般較短,大多為半年左右。有些進口油墨,由于周轉時間長,到用戶手中已快過保質期了。因此提高UV油墨的儲存穩定性十分重要。由于油墨中除了有光引發劑外,還含有某些能促使其發生其他化學反應的物質,對儲存穩定性的影響很大。而UV凹印裝飾性油墨的保質期可達到1年,經快速老化試驗得知,在不見光的前提下,在陰涼處可以放4~5年。
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