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油墨干燥机理及方法

时间:2023-06-21 理论教育 版权反馈
【摘要】:油墨转移到承印物后需要干燥。印刷干燥的机理有物理干燥和化学干燥,物理干燥除去墨层的溶剂,化学干燥是连接料通过化学反应固化。物理干燥的机理有吸收、渗透和挥发。然而,化学干燥体系成本高、耗能高,且会使印刷机发热。热熔型或干式碳粉,温度降至低于其玻璃化温度时,在承印物表面固化。UV干燥箱安装有遮光板,便于快速品种转换,整个干燥箱还要完全屏蔽,以防止紫外线泄漏。

油墨干燥机理及方法

油墨转移到承印物后需要干燥。印刷干燥的机理有物理干燥和化学干燥,物理干燥除去墨层的溶剂,化学干燥是连接料通过化学反应固化。

物理干燥的机理有吸收、渗透和挥发。吸收干燥把油墨溶剂吸收到承印物空隙,干燥速度取决于油墨黏度、承印物的吸收能力。油墨的黏度越低,承印物的吸收力越强,吸收干燥的速度越快。油墨一定程度上都被承印物吸收,但冷固化胶印油墨、喷墨打印墨水只能通过吸收干燥。油墨颜料颗粒通常较大,不能渗入承印物空隙[87],而是留在承印物表面,形成滤饼,减慢干燥速度。

通常,给墨层表面吹热风,墨层内溶剂得以挥发。热风的温度和风速,是影响干燥速度的主要参数。柔版和凹版印刷用立式气流干燥箱给承印物单面吹热风,热固化胶印用无接触气浮干燥箱同时给纸张两面吹热风。

化学干燥的机理,是连接料体系的氧化、凝固和聚合,如平张纸胶印油墨的干燥为氧化干燥,连接料分子接触氧气后发生交联反应;氧化干燥进展缓慢,因此要在墨层表面加喷粉剂,或在油墨内加入催化剂,对墨层作防蹭脏保护。红外线照射可提高油墨温度、降低油墨黏度,从而加快干燥反应,减少喷粉用量[79]。然而,化学干燥体系成本高、耗能高,且会使印刷机发热。热熔型或干式碳粉,温度降至低于其玻璃化温度时,在承印物表面固化。

辐射固化油墨经光线(电子束)照射后固化:光线照射引发一系列的连锁反应,单体和低聚体发生聚合、交联反应,产生三维、连续的聚合物基体,把颜料颗粒结合在基体内形成油墨膜。固化机理有自由基聚合和阳离子聚合。

约90%~95%辐射固化油墨由自由基聚合固化,如化学反应式2-6所示[88,89]。引发阶段光引发剂分解为自由基,与单体或低聚体反应,产生自由基单体或低聚体,自由基单体或低聚体再与其他单体或低聚体反应,至两种自由基完全汇合,连锁反应停止。在自由基被耗尽、照射不充分或自由基与氧气反应,或聚合物自由基造成其他自由基不稳定,有氢原子与之分离等情况时,连锁反应会提前终止。EB墨的固化反应,同样基于自由基聚合反应机理,但墨内无须添加光引发剂,电子束的能量高,撞击单体或低聚体时产生自由基。

自由基聚合反应快且强烈,墨层干燥特别快,干燥时产生墨层收缩[82,89-91],会有严重的油墨附着不牢等问题。固化反应通常也不完全,还产生光引发剂残留、异味问题。此外,氧气对固化反应有抑制作用,降低油墨的储存稳定性。自由基油墨的成本低,原料可选择的范围广、色域范围广,适合于高速印刷。(www.xing528.com)

阳离子型光引发剂,经UV照射分解为阴阳离子[91],阳离子从周边环境获取氢原子,产生强酸,打开单体和低聚体的环状结构,与之反应产生更大的阳离子,再进一步与单体和低聚体反应,至所有单体或低聚体分子均已发生反应,阳离子聚合反应完成。因此在阳离子聚合反应中,UV照射仅用于引发聚合反应,反应本身在无照射条件下完成。

阳离子固化的油墨,能在多种承印物表面极好附着,比自由基固化油墨的黏度低,具有储存稳定性长,不对皮肤过敏[82,85,90,91]等优点。油墨固化后没有光引发剂残留,固化可在有氧环境进行。阳离子油墨的聚合反应相当慢,能防止墨层的收缩,但油墨成本较高,且温度、相对湿度、酸、碱等因素会减慢聚合反应速度。

UV灯管的UV光经反射镜反射,照射到印刷的墨层表面。UV干燥箱安装有遮光板,便于快速品种转换,整个干燥箱还要完全屏蔽,以防止紫外线泄漏。UV灯管同时会有红外线产生,因此需给干燥箱通水或通气冷却[92]

常见UV灯管有汞蒸汽灯管、微波灯管、准分子紫外灯管、LED灯管、闪光灯管等[92-94]。汞蒸汽灯管的波段较宽,会产生有害的臭氧,且预热时间长,使用寿命短;灯管内加入金属卤化盐可减少臭氧产生。微波灯管的预热时间较短,使用寿命较长。准分子紫外灯管只发射单色光,无臭氧或红外线产生。LED灯管预热时间很短,闪光灯管不产生任何臭氧。

EB干燥箱在屏蔽真空腔内装有钨丝[90]。产生电子束时会附带产生X光,真空屏蔽可防止X光外泄。电子束由钨丝产生,再被加速至油墨层。

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