非吸收性UV印刷油墨在PVC静电薄膜上的运用

　　　引言

　　本文围绕非吸收性光固化胶印油墨进行长达十余年的探索后，认为：解决附着、增加流动、防止光子分解、降低油墨成本及改进墨性的有效途径是在其体系内添加LJJ·TM助剂。在此，仅就笔者的点滴实践同业内外人士商榷。

　　一、UV抽墨的展望

　　UV油墨是泛指采用紫外线光固化的平版、柔版、凹版、丝网版等印刷油墨的简称。人们在近三十年中通过不断地努力、改进、尝试，作为绿色包装印刷油墨这门崭新的边缘学科，由于污染小、干燥快．耗能少，已成为当全国际新时尚。"还一片清新的空气和一块洁净的乐土"早已成为包装印刷界人士的共同呼声。但真正能够高速、全自动、图文网点层次逼真的胶印，尤其能在非吸收的非极性材料上的UV油墨实属很少。究其原因是：成本太高，附着牢度差，低温没有流动性（一般靠加热），成膜过程，什至成膜后光子可能分解（自由基）等等而受到了应用范围的限制。其次是膜脆，在PVC静电薄膜上印刷的网点容易丢失或经磨擦墨粉脱落已成为一大难点，靠UV上光油工弥补其缺陷往往白白浪费工时而影响正品率的提高。因此，在非吸收静电膜材料上的紫外线光固化能否实现技术上的突破，一直在左右该产品的发展。

　　二、理论与实践的探索

　　众所周知：可利用紫外线干燥固化的油墨，简称为UV油墨，是由光聚合性的低聚物和稀释单体等组成（树脂连结料），再加入光引发剂、着色剂等构成。连结料大致分为三大类型：（1）活性基聚合型；（2）聚烯硫醇固化系统的活性基加合聚合型；（3）环氧树脂的离子聚合型。

　　市场国际化和经济一体化的到来，必将受生态政策而左右。UV油墨同样也面临着科学理论上的突破与应用技术的创新一它不再只是纸、纸盒、包装纸、标签、金属箔复合纸、有色金属上采用油性或水性，已成为靠分子或离子直线或间接的利用平版、柔版、网版、凹版转移印刷甚至电脑喷绘吸收或非吸收承印载体的代名词。随着非吸收非极性塑料材料在包装上的问鼎，UV油墨无力应对而去拓展这一市场空间。

　　为了改善包装印刷环境，感光固化油墨、感光固化上光油的设备、设施为15KM－64KM之间。为了确保印刷图文达到干燥速度的平衡，人们总是依据彩色油墨体系中的不同颜料波长而安排印刷色序的：白色油墨－黑色油墨－青色油墨－黄色油墨－红色油墨，并根据颜色色相个数而安装或打开紫外线灯管（泡）和调节其受光距离，为了保证产品的高质量，防止墨膜脱落，印刷者现多在最后以胶印一道UV上光油来解决。

　　纵观市场上的UV油墨及UV上光油，其干燥的原理无非是光化学反应，首要条件是分子必须具有足够能量的光量子后才能成为激发（态）分子。正如人们已知道的每一个光子只能活化一个分子；同一分子在同一瞬间只能吸收－个光子。因此，理论上往往解释为：分子吸收－个光子后，会发生向高级能应的电子跃迁，发生电子跃迁的分子称为激发态（即分子），这种激发态分子除释放能量后而又返回到基态外，还有可能向其它分子转移能量或产生自由基后能量转感光性高分子至聚合固化或是光交联及光架桥。无论是油墨体系含有光引发剂，其目的是使UV油墨体系发生光固化反应，也就是引发光敏的化学反应的结果；还是近年来已经问世的不含有引发剂的UV油墨和UV上光油，其光固化是靠溶剂使其体系交联成网状结构后，光聚台的化学反应的结果。体系里含有紫外线吸收剂，在吸收天然阳光和荧光源中，紫外线能够转变成硬化交联的墨膜结构。

　　我们在对同一用途的UV油墨进行严格的归类、筛选后认为：作为冷光源的黑光灯和热光源的碘镓灯进行油墨干燥过程的记录试验，就安全而言，前者优于后者。因为当UV非吸收性胶印油墨在印压后的墨膜物质，受到紫外线或可见光的照射时，其分子外层的电子被激发而跃迁到较高的能级位），才能出现光的吸收。笔者在经过对武汉树脂、西安树脂及市售的191、196树脂的不饱和性施加不同的辅助剂和采用相同的着色剂进行试验，检测比对一分子中不同的键台，包括不同的不饱和键、芳香环、杂元素的有机化合物及金属络合物的定性、定量分析，虽然紫外线光区在200－400纳米，可见光区在400－800纳米之间，仅占可见光的4％，正是这4％的作用对产生了光化学反应。由于在不同波长处往往会出现不同强度的光的吸收，所构成的吸收光谱具有高灵敏（光化学反应）度，几乎是在看不见就能化合固化的情况下快速干燥，更能设计出成套的全自动化（从胶印到固化），也能够适应微量、痕量分析和动力学研究一从光源到光强（电压高低也不会相同），从灯型到输出间距（发出的光谱分布也不尽相同）；从墨膜厚薄包括体系内光敏剂含量多少）到油墨颜料波长的长短（墨膜越透明及越薄，波长越短；光线能量大，干燥越快）；从承印物的表面张力、氢键力、自由能到检验其附着性等等。

　　除了上述分子受激后处在高能位外，还有可能在光敏剂或紫外吸收剂的作用下，导致光子分解（既光分解过程），或者键的一部分开键后，生成活化分子（自由基），引起双健的聚合反应或引起偶联架桥等光交联反应，这点已使油墨同行所共识。但在使用非吸收性的极性UV油墨就可能重新导致光子分解，本文在此不作赘述。

　　实现UV胶印非极性材料，达到附着牢度，改变低温特性，能够正常流动和免去靠上光油的波动作业方式，笔者在围绕上述问题进行研究后发现：大多数油墨与非极性承印物的氢键值、PH值、自由能值、表面张力值等差距太大，为不改变即有UV油墨UV上光油总体结构，在江苏仪征天杨化工厂、天津力生化工厂、松滋树脂厂等单位的支持下，大胆采用接枝、复配（混合）技术，运用"价值工程"、"正交法"及"倒算法"，在青岛李翔先生的支持下，添加0.25％市售的LJJ·TM助剂，引入UV油墨体系中，经简单分散后，在青岛中华道盛印刷公司配合下，开机印刷后达到不再上光就能附着牢固的可喜效果－材料个数少、工艺简化、周期缩短、适性扩大、质量提高。我们从中感悟到：只有抢占科技制高点，才能拓展非极性软包装承印载体的印刷消费空间；只有占领了市场经济的滩头阵地，才能反复强调时间就是金钱、质量就是生命；只有以高质量低价值的印刷油墨作基础，才能把握住时机去占领市场经济的滩头阵地；只有做至人无我有、人有我优、人代我新，才能从市场信息反馈中去捕捉国内外最新科技成果为我所用。

　　三、创新与提高的思路

　　1．绿色非吸收性UV胶印极性材料油墨，顾名思义是根据不同油墨组成的，并要求具有附着性、高流动性、低成本、工艺简草、色彩亮丽并无须上光。

　　我们剖析《油墨制造工艺》教科书（举例配方设计：①多元醇25－45；②多元醇20－40；③丙梯酸10－30；④对苯二酚0.05－0.2；⑤对甲苯磷酸0.1－2／连结料）所列举的油墨配方（①着色料白50－60％，彩墨15－25％；②连结料40－70％；③辅助剂0.01-20％）进行检测分析，从中不难看出，其体系酸性混合物是导致UV油墨成膜过程或成源后在光引发剂的作用下同时出现光子分解过程（分子分解）的问题原因之一。另外，我们根据现行树脂技术指标：①粘度25－50帕·秒／25°C；②酸值20以下；③色泽≤10；油墨技术指标：①颜色近样；②细度15－20μm；③流动度20－35mm；④着色力90－110％；⑤粘性15－25（32°C）；⑥冲击强度（N·m）29．4；①光固时间SI－3等，进行认真反复的研究后发现，流动度的定位已不适应现代高速轮转胶印非极性载体的要求了。如我们曾以增加兼有碱性的溶剂苯乙烯，以提高其流动性，但经紫外线光固后，尤其经背面曝光后，一是光泽略差，二是经摩擦墨膜成颗粒状脱落－墨膜体系内的树脂成份少和过脆而造成的。从大的范围讲，偏酸的油墨会提高印刷墨膜的附着军度，但上述故障的出现，我们一时感到束手无策，因而中断了几年的研究课题。为冲破现自学术理论设定的框框，跳出环境、条件的死胡同，我们以不饱和树脂（由一元或多元醇和二元或多元酸缩聚而成的树脂物质的总称）作为重点，先后设定了树脂连结料和颜、染料着色的配方、工艺（详见表一），即抛弃传统实用加载方式，采用复配技术的添加助剂方式。在配方中，我们在着色剂方面进行了设计一无机颜料、有机颜料、体质颜料、金属粉萤光染料等，还从价格、色彩、明暗、耐碱性、耐磨性，尤真是油墨的固化特性、储存稳定性、表面反射性及湿润性考虑。

　　1.武汉树脂制造连结料的工艺流程

　　先将树脂投入反应釜中，加热到120－130°C时，停止加热，当降至120°C时，把光引发剂投入搅匀，再持降至100°C，投入增感剂和着色剂，继续将温度降至6o°C时，将事前准备的辅助树脂、增硬剂、增塑剂混合后投入釜中，分散均匀或轧至细度合格后即成UV光固化印刷油墨。

　　2．西安树脂制造连结料的工艺流程

　　先将安息香研细加入树脂中，升温12O°C，充分搅拌，并恒温（120°C）20分钟后降温至80－60°C时加入对苯二酚，搅匀升温至70°C溶解后，再降温60°C，加入氯化亚锡，搅匀，降至40°C左右，加入安息香乙基醚，并搅匀诗用。

　　△：用时称100g，升温60 C左右，加入甲基丙烯酸(夏34.5g,冬17.25g），醋酸乙烯4.5－22.5g，网版彩墨5.5－11g。

　　3，主要原材料的性能和用途

　　（1）光引发剂兼防腐剂：安息香，又称二苯乙醇酮、苯偶姻、苯甲酰甲醇、苦杏仁脑、苯基羟基苯甲酮、二苯羟是乙酮。光引发剂有许多种，通常应考虑到固化性、吸收光谱、稳定性、色调、透性、臭气、挥发性、离子反应性、腐蚀性、印膜的膨胀性等，确保光引发剂的稳定性是首要的。

　　（2）增感剂兼催化剂：氯化亚锡，又称二氧化锡。

　　（3）辅助树脂兼交联剂：甲基丙烯酸，又称α－甲是丙烯、异丁烯酸。

　　（4）增塑剂兼剥离剂：二了酯，又称邻苯二甲酸二丁脂。

　　（5）热稳定剂兼阻聚剂：对苯二酚，又称海得尔、几双尼。

　　（6）分散剂兼界面粘合剂：LJJ·TM，又称界面粘合剂。

　　（7）辅助树脂兼交联剂；醋酸乙烯，又称乙烯基醋酸酯。

　　（8）交联剂兼稀释剂：苯乙烯，又称乙烯苯。

　　（9）辅助树脂兼交联剂：丙烯酸，又称败脂酸酸、乙烯基甲酸。

　　（10）耐磨剂兼油墨添加剂：聚乙烯蜡。

　　 根据上述配方设计和生产工艺要求，该油墨生产方法基本上同传统平版油墨一样，只是该产品在使用过程中是在一定波长的紫外线光照射下，油墨体系便发生交联反应一即由液态转变成固态。其最大特征在于既能在极性材料，又能在非极性材料上印刷；既能直接进行柔性凸版印刷，又能进行转移性平版印刷；既没有烘箱或电吹风设施，又无须考虑脏版进喷粉。我们在上述配方的试验时，光引发剂问LJJ·TM助剂一步到位和市售油墨产品SLJJ·TM临时进行调配而进行试产开印后，效果则是一样的。为了解决光子分解，我们用市售油墨和同一角牌、同一生产日期、同一颜色品种，R需加入2－3％的LJJ·TM便可消除光子分解这一难题。同时在零下5－l0°C时油墨无须加热，使照常在高速运转中流动。当我们从网图文版面成膜（像）后发现：LJJ·TM的存在，使油墨的分子活化了，其印膜明显薄于同一用途油墨的厚度、亮丽、平滑、均匀、抗粘、连续的墨膜，不仅增加附着性，而且大大缩短了工时，是其它油墨无法比拟的。再者，我们为了完善非吸收性产UV胶印极性材料的低成本、高品位，除了要考虑UV油墨的印刷适性和应用范围，比如空氛中氧的存在也能对光固油墨的固化有抑制作用一导致表面干燥的降低等。

　　助剂的作用除以上所提到的外，还可降低酸性，提高软化点，减少共轭双键，握高抗氧性，使其粉化难以附着，低温流动慢，促进包装印刷图文呈现各种色彩，低温稳定性，以适应包装印刷的要求，以廉价、优质的UV油墨品牌，参与国际市场竞争，迎接21世纪的纳米油墨技术时代的挑战。

　　四、检验方法与结论

　　1. 检验水墨平衡，用酸度计分别测其PH厦，如不平衡可采用醋酸或碱进行调解之。本文略述。

　　2. 检验军间环境湿度、湿度是否控制在60±5％和22±3°C之间。

　　3．检验原润版液是否接触了平版，尽可能不接触为准。

　　4．检验连结料是否色浅、透明及青色剂的纯度。

　　5．检验光固时间，是否是瞬间干燥，只要活性好，可适当延长干燥时间一单色一般为15KW，四色一般为64KW为宣及灯管寿命。

　　6．检验UV的粘连性，看是否具有耐磨擦性。

　　7. 检验附着力，①划圈法；②用针尖在墨膜上划上×形，然后用胶粘带贴在刻痕上，并拉动，脱落0－10％为合格，否则，反之。

　　8. 检验光固速度；①无粘性（如加压时可能蹭脏）；②拇指捻动无粘动（大约5KG的向下压力），用指在墨膜上作旋转捻动，以墨膜不破裂，可视固化通过；③无划伤固化，包括用指甲使劲划墨膜不破裂，可视固化完全。

　　9. 检验颜色、细度、流动度、着色为、粘性同平版油墨相同。

　　10. 检验冲击强度同印铁印刷相同。

　　说明：通过试验、试用、检测、分析后认为，6＃和 7＃的配方是可行的。因为6＃配方中的材料均为市场价格，而UV油墨国产市是价约为22万元，毛利几乎1000％。减去物耗及水电费，利润可达500％。

　　如果按市售油墨单独添加LJJ·TM助剂的活，每公斤油墨节省约5％费用，按吨成品，再加入助剂后，吨油墨可节省千余元。

　　其次，在市售UV油墨里，对无须处理直接回刷PVC静电膜，从长远的角度看，复配技术的应用，弥补了现有UV油墨利用平版在非极性材料进行印刷的不足，将同纳米朱油墨化工技术一样成为行业上的一大热点。

　　五、疑、难点的讨论

　　1. 水墨的平衡控制一在采用酸度计时能否将控制的范围扩大一点，以利在胶印过程中控制。

　　2. 贮存期的控制一光散剂是否在印前调入或制墨时先少量加入，印刷不足，以提高使用期，减少资源的浪费。

　　3．光子分解的控制一除加入LJJ·TM方法外，是否提倡或完善不含光引发剂的制墨新方法，以便能广泛应用。

　　4．UV油墨的色相定位一我国能否制订统一UV油墨着色剂的质量标准，特别是纯度指标。如能使色调变差问题得到解决以及印刷厂商统一采用全自动配色系统仪器，即可以达到标样和缩短生产周期。

　　5. UV油墨的高成本．高价格能否从配方及工艺降至一般胶印油墨价格，同时从氢键、张力、自由能等方面加以改进，提高附着牢度，简化工艺和减少臭氧气味，从而减少环境污染和提高印刷品位。

　　6．非吸收性UV胶印非极性材料，如何由目前的5－8千印／h，提高到3万印／h，同时使图文不被溶剂溶解、铝金属的PS版成本问题、采用新型更加薄的高效聚合物取代之成为现实等。

　　7. 如何极易脱除UV油墨印刷墨膜，便于回收、再生而复重使用。

　　8. 印刷色序的呆板问题一如何能象其他油墨那样，色序能自由进行控制，对皮肤没有刺激性，以及减少靠版、导墨、传墨辊个数。

　　非吸收性UV胶印非极性油墨的问世，要想独领风骚，需要我国包装印刷界同仁，树立民族品牌的危机意识，围绕在开发中继承，在继承中创新，以只争朝夕的精神，共同探索和努力，春光明媚将为期不远。

　　表一 树脂连结料和颜染料着色配方工艺一览表

名称	1	2	3	名称	4	名称	5	名称	6
武汉树脂	50.2	46．26	52．8	聚酯丙烯酸酯	22.O	聚酯丙烯酸酯	48．85	树酯	7O．O
氧化亚锡	0.1	0.07	0.1	聚氨酸丙烯酸酯	22.0	氯化亚锡	0.94	交联剂	O．O1
醋酸乙烯	16.5	8.7	17.26	环氧丙烯酸酯	5.O	醋酸乙烯	16．05	光敏剂	1-10.0
甲基丙烯酸	0.8	10.0	O.85	助剂	12.O	甲基丙烯酸	0.80	增塑剂	0.01-1.0
苯乙烯 3.3	1.5	3.46	苯乙烯	2.O	苯乙烯	3.23	TM-27	1.0	-
二丁酯	2.7	3.8	2.86	二丁酯	5.0	二丁酯	2.63	－	－
安息香	1.4	4.44	8.O	安息香	10.0	安息香	1O.O	－	－
TM-3	3.O	0.23	-	-	-	LJJ·TM	4.0	-	-
着色剂	22.O	25.O	15.O	着色剂	18.O	着色剂	16.O	着色剂	20.0
备注	配方2为西安树脂/配方3市售191树脂／配方6为市售6为市售196树脂。