油墨固化与UV干燥技术

提高印刷速度对于印刷机本身而言很有潜力，但油墨的干燥速度是发展的瓶颈。因此，近几年对油墨的UV固化、热干燥及速干油墨的研究很活跃。本文主要从油墨的干燥原理出发，讨论目前油墨的UV固化及热干燥光源、装置设计的发展。

印刷油墨的干燥主要有氧化结膜干燥、渗透干燥、挥发干燥及辐射干燥。

 

1.氧化结膜干燥

油墨中含有干性油，该油分子结构中的不饱和脂肪酸与空气中的氧发生化学反应，由小分子直链结构聚合成大分子网状结构，形成固体物质，这一化学反应过程称为氧化结膜干燥。

2.渗透干燥

油墨连结料中含有较多的矿物油，如汽油、高沸点煤油等，当油墨中的矿物油渗透到多孔隙纸张纤维中，颜料即固着在纸张表面形成固态膜层，称为渗透干燥。

3.挥发干燥

油墨中含有大量挥发物质，如脂肪烃类松香酯、芳香烃类溶剂、醇类、酮类、酯类溶剂等。油墨转移到承印材料表面后，溶剂挥发，颜料固着，形成固态膜层，称为挥发干燥。

4.辐射固化

辐射固化是化学单体交联成高分子网状结构形成固体的化学反应，且固化速度快，形成的膜层坚硬、光亮，但附着力欠佳。目前常用的辐射固化方式有3种。

(1)红外线辐射干燥。油墨中含有螯合剂，可采用波长3～30μm的中波红外光照射，加速聚合反应，同时产生的热量促进溶剂挥发，加速油墨干燥。短波、长波红外线不利于油墨的干燥。

(2)紫外线（UV）辐射固化。油墨中含有光引发剂，如二苯甲酮（吸收波长240～340nm）、2-氯化硫杂蒽酮（吸收波长200～400nm）等衍生物，光引发剂在波长为250～420nm范围内的UV光照射下，不到0.1秒即可迅速打开不饱和双键引发树脂，如聚氨基甲酸乙酯、环氧丙烯酸酯等交联固化为固体而干燥。UV固化油墨中基本不含溶剂。

(3)电子束（EB）辐射固化。热离子阴极管发出高能量辐射电子束，通过调节阴极管发射器选择辐射波长，因而没有可见光和红外线伴随辐射，完全是冷光源。电子束有效辐射强度很高，可直接引发树脂聚合成固体，因此，EB油墨中可不采用光引发剂。将UV油墨中的光引发剂去除或少量添加就可作为电子束固化油墨。

通常，印刷油墨的干燥并不是单一的干燥方式，而是几种干燥同时发生。如胶印油墨的干燥就是氧化结膜、渗透、挥发等几种方式同时发生，以氧化结膜干燥为主；报纸印刷油墨以渗透干燥为主；凹印油墨以挥发干燥为主。

常用油墨干燥、固化设备

油墨干燥往往是复合干燥，因此用什么干燥设备，参数如何设置，使干燥效率最佳的同时还能节省能量是印刷者最为关心的问题。

1.红外线干燥设备

(1)光源。对于油墨干燥，中波红外线的效果最佳，常用红外线光源有3种。

第一种是电热丝辐射源，常见的是非封闭式电阻丝外套石英灯管。这种灯管的热辐射强度随光波长的分布不能控制，效率低、价格低，寿命约2000～3000小时。

第二种光源是将电阻丝置于封闭石英管内，并可在灯管内充不同气体，以改变辐射光波长分布特性，同时将灯丝与空气中的氧隔绝，辐射效率高。现在进口印刷机大都配这种光源，寿命达5000～10000小时，但其辐射能量中仍有很大部分是分布在可见光和远近红外线段，中波红外线不是很丰富。