?紫外線油墨(UV 油墨)是一種利用紫外線(UV 光)照射引發化學聚合反應而快速固化的油墨,與傳統溶劑型或水性油墨相比,具有固化速度快、環保性好、性能穩定等顯著優勢,廣泛應用于印刷、包裝、電子等領域。
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在控制紫外線油墨的干燥速度,核心是調控其光固化反應的速率,需結合油墨配方、固化設備參數、印刷工藝及環境條件等多方面綜合調整。以下是具體的控制方法和原理:
一、調整油墨配方(核心內在因素)
UV 油墨的干燥(固化)本質是光引發的聚合反應,配方中的關鍵成分直接影響反應速度:
光引發劑的種類與含量
種類選擇:不同光引發劑對紫外線波長的吸收范圍不同。例如,安息香醚類對 250-360nm 波長敏感,適合快速固化;硫雜蒽酮類需配合胺類助引發劑,在長波長(360-420nm)下反應更快,適合深色油墨(顏料會吸收部分短波長 UV 光)。
含量調整:在一定范圍內,光引發劑含量增加(通常占油墨總量的 3%-8%),可加快自由基生成速度,縮短固化時間;但過量會導致殘留(影響墨膜性能)或引發 “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
單體的反應活性(雙鍵含量)決定聚合速率。例如,單官能團單體(如丙烯酸異辛酯)反應較慢,但可降低粘度;多官能團單體(如三羥甲基丙烷三丙烯酸酯)反應活性高,能加速交聯,縮短固化時間,但過多會導致墨膜脆化。
預聚物的類型
預聚物的分子量和雙鍵密度影響反應速度。低分子量預聚物(如環氧丙烯酸酯)流動性好,與單體相容性高,固化更快;高分子量預聚物(如聚氨酯丙烯酸酯)反應稍慢,但可提升墨膜韌性。
助劑的影響
加入少量 “促固化助劑”(如某些胺類化合物)可加速光引發劑的分解;而消泡劑、流平劑若過量,可能在墨膜表面形成阻隔層,延緩固化,需控制添加量。
二、優化 UV 固化設備參數(關鍵外在條件)
UV 固化設備提供反應所需的能量和波長,參數設置直接決定固化速度:
UV 燈的功率與類型
功率:功率越高(如從 300W/cm 提升至 500W/cm),單位面積紫外線能量(輻照度)越大,光引發劑分解越快,固化時間縮短(如從 3 秒降至 1 秒)。但需注意:過高功率可能導致承印物(如塑料、紙張)過熱變形。
類型:傳統汞燈覆蓋 200-450nm 波長,適合多數 UV 油墨;LED UV 燈波長集中在 365-405nm,能量更集中,固化效率更高(比汞燈快 20%-30%),且發熱量低,適合熱敏材料。
照射距離與時間
距離:UV 燈與油墨表面的距離通常控制在 10-20cm,距離過遠會導致能量衰減(遵循 “平方反比定律”),固化變慢;過近則可能局部過熱。
時間:通過調整印刷機速度(如從 100 米 / 分鐘降至 50 米 / 分鐘)增加照射時間,或采用多燈組串聯(如 2-3 組 UV 燈依次照射),確保厚墨層或深色油墨充分固化。
反射與聚焦設計
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;對于異形承印物(如曲面玻璃),可采用聚焦型 UV 燈,增強局部照射強度,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時間固化,可通過降低印刷速度、增加燈功率或采用 “分層固化”(先預固化薄墨層,再疊加厚墨層二次固化)控制干燥節奏。
承印物材質
非吸收性材料(如 PET、金屬)表面無滲透,油墨完全依賴 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致蹭臟。
油墨顏色
深色油墨(黑、紅、藍)中的顏料會吸收大量 UV 光,導致底層固化變慢,需提高燈功率、延長照射時間,或選用 “深色專用 UV 油墨”(含高活性光引發劑和透明顏料)。
四、控制環境條件
溫度與濕度
環境溫度升高(如從 20℃升至 30℃)可加速聚合反應(溫度每升高 10℃,反應速率約提高 1 倍),但需避免超過 35℃(可能導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,建議保持車間濕度 50%-60%,必要時加裝除濕設備。
氧氣含量
氧氣會與自由基反應(“氧阻聚”),延緩表面固化,尤其在高速印刷時更明顯。可通過以下方式解決:
向固化區域通入惰性氣體(如氮氣)隔絕氧氣,加速表面干燥;
選用 “抗氧阻聚 UV 油墨”(含特殊光引發劑,減少氧氣影響)。
五、特殊場景的調控技巧
快速固化需求(如高速標簽印刷):采用高功率 LED UV 燈 + 高活性油墨(多官能團單體 + 高效光引發劑)+ 短照射距離(10cm),實現 0.5-1 秒固化。
避免過度固化(如柔性材料印刷,防止墨膜脆化):降低燈功率、縮短照射時間,或選用低交聯密度的預聚物(如聚酯丙烯酸酯)。