?紫外線(xiàn)油墨(UV 油墨)是一種利用紫外線(xiàn)(UV 光)照射引發(fā)化學(xué)聚合反應(yīng)而快速固化的油墨,與傳統(tǒng)溶劑型或水性油墨相比,具有固化速度快、環(huán)保性好、性能穩(wěn)定等顯著優(yōu)勢(shì),廣泛應(yīng)用于印刷、包裝、電子等領(lǐng)域。
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在控制紫外線(xiàn)油墨的干燥速度,核心是調(diào)控其光固化反應(yīng)的速率,需結(jié)合油墨配方、固化設(shè)備參數(shù)、印刷工藝及環(huán)境條件等多方面綜合調(diào)整。以下是具體的控制方法和原理:
一、調(diào)整油墨配方(核心內(nèi)在因素)
UV 油墨的干燥(固化)本質(zhì)是光引發(fā)的聚合反應(yīng),配方中的關(guān)鍵成分直接影響反應(yīng)速度:
光引發(fā)劑的種類(lèi)與含量
種類(lèi)選擇:不同光引發(fā)劑對(duì)紫外線(xiàn)波長(zhǎng)的吸收范圍不同。例如,安息香醚類(lèi)對(duì) 250-360nm 波長(zhǎng)敏感,適合快速固化;硫雜蒽酮類(lèi)需配合胺類(lèi)助引發(fā)劑,在長(zhǎng)波長(zhǎng)(360-420nm)下反應(yīng)更快,適合深色油墨(顏料會(huì)吸收部分短波長(zhǎng) UV 光)。
含量調(diào)整:在一定范圍內(nèi),光引發(fā)劑含量增加(通常占油墨總量的 3%-8%),可加快自由基生成速度,縮短固化時(shí)間;但過(guò)量會(huì)導(dǎo)致殘留(影響墨膜性能)或引發(fā) “氧阻聚”(表面固化不完全),需平衡比例。
活性稀釋劑(單體)的選擇
單體的反應(yīng)活性(雙鍵含量)決定聚合速率。例如,單官能團(tuán)單體(如丙烯酸異辛酯)反應(yīng)較慢,但可降低粘度;多官能團(tuán)單體(如三羥甲基丙烷三丙烯酸酯)反應(yīng)活性高,能加速交聯(lián),縮短固化時(shí)間,但過(guò)多會(huì)導(dǎo)致墨膜脆化。
預(yù)聚物的類(lèi)型
預(yù)聚物的分子量和雙鍵密度影響反應(yīng)速度。低分子量預(yù)聚物(如環(huán)氧丙烯酸酯)流動(dòng)性好,與單體相容性高,固化更快;高分子量預(yù)聚物(如聚氨酯丙烯酸酯)反應(yīng)稍慢,但可提升墨膜韌性。
助劑的影響
加入少量 “促固化助劑”(如某些胺類(lèi)化合物)可加速光引發(fā)劑的分解;而消泡劑、流平劑若過(guò)量,可能在墨膜表面形成阻隔層,延緩固化,需控制添加量。
二、優(yōu)化 UV 固化設(shè)備參數(shù)(關(guān)鍵外在條件)
UV 固化設(shè)備提供反應(yīng)所需的能量和波長(zhǎng),參數(shù)設(shè)置直接決定固化速度:
UV 燈的功率與類(lèi)型
功率:功率越高(如從 300W/cm 提升至 500W/cm),單位面積紫外線(xiàn)能量(輻照度)越大,光引發(fā)劑分解越快,固化時(shí)間縮短(如從 3 秒降至 1 秒)。但需注意:過(guò)高功率可能導(dǎo)致承印物(如塑料、紙張)過(guò)熱變形。
類(lèi)型:傳統(tǒng)汞燈覆蓋 200-450nm 波長(zhǎng),適合多數(shù) UV 油墨;LED UV 燈波長(zhǎng)集中在 365-405nm,能量更集中,固化效率更高(比汞燈快 20%-30%),且發(fā)熱量低,適合熱敏材料。
照射距離與時(shí)間
距離:UV 燈與油墨表面的距離通常控制在 10-20cm,距離過(guò)遠(yuǎn)會(huì)導(dǎo)致能量衰減(遵循 “平方反比定律”),固化變慢;過(guò)近則可能局部過(guò)熱。
時(shí)間:通過(guò)調(diào)整印刷機(jī)速度(如從 100 米 / 分鐘降至 50 米 / 分鐘)增加照射時(shí)間,或采用多燈組串聯(lián)(如 2-3 組 UV 燈依次照射),確保厚墨層或深色油墨充分固化。
反射與聚焦設(shè)計(jì)
加裝反光罩(如鋁制拋物面罩)可將散射的 UV 光聚焦到油墨表面,提高能量利用率;對(duì)于異形承印物(如曲面玻璃),可采用聚焦型 UV 燈,增強(qiáng)局部照射強(qiáng)度,加速固化。
三、適配印刷工藝與承印物特性
墨層厚度
厚墨層(如浮雕、磨砂效果)需要更多能量和更長(zhǎng)時(shí)間固化,可通過(guò)降低印刷速度、增加燈功率或采用 “分層固化”(先預(yù)固化薄墨層,再疊加厚墨層二次固化)控制干燥節(jié)奏。
承印物材質(zhì)
非吸收性材料(如 PET、金屬)表面無(wú)滲透,油墨完全依賴(lài) UV 光固化,需保證足夠能量;吸收性材料(如紙張)可能因少量油墨滲入纖維,表面固化速度略快,但需避免底層未干導(dǎo)致蹭臟。
油墨顏色
深色油墨(黑、紅、藍(lán))中的顏料會(huì)吸收大量 UV 光,導(dǎo)致底層固化變慢,需提高燈功率、延長(zhǎng)照射時(shí)間,或選用 “深色專(zhuān)用 UV 油墨”(含高活性光引發(fā)劑和透明顏料)。
四、控制環(huán)境條件
溫度與濕度
環(huán)境溫度升高(如從 20℃升至 30℃)可加速聚合反應(yīng)(溫度每升高 10℃,反應(yīng)速率約提高 1 倍),但需避免超過(guò) 35℃(可能導(dǎo)致油墨在印刷前提前增稠)。
高濕度(>70%)可能在油墨表面形成微小水珠,阻礙 UV 光穿透,建議保持車(chē)間濕度 50%-60%,必要時(shí)加裝除濕設(shè)備。
氧氣含量
氧氣會(huì)與自由基反應(yīng)(“氧阻聚”),延緩表面固化,尤其在高速印刷時(shí)更明顯。可通過(guò)以下方式解決:
向固化區(qū)域通入惰性氣體(如氮?dú)猓└艚^氧氣,加速表面干燥;
選用 “抗氧阻聚 UV 油墨”(含特殊光引發(fā)劑,減少氧氣影響)。
五、特殊場(chǎng)景的調(diào)控技巧
快速固化需求(如高速標(biāo)簽印刷):采用高功率 LED UV 燈 + 高活性油墨(多官能團(tuán)單體 + 高效光引發(fā)劑)+ 短照射距離(10cm),實(shí)現(xiàn) 0.5-1 秒固化。
避免過(guò)度固化(如柔性材料印刷,防止墨膜脆化):降低燈功率、縮短照射時(shí)間,或選用低交聯(lián)密度的預(yù)聚物(如聚酯丙烯酸酯)。