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UV固化技术在喷墨印刷中的应用
Reading quantity: secondRelease time:2016/10/2 21:30:34

UV固化(光固化)指利用UV光激发油墨中的单体聚合成聚合物,是固化墨滴的一种技术。近年来,随着数字成像技术的不断提高和应用范围的迅速推广,推动了UV固化技术在印刷领域中的应用,并取得了很好的成效,由于UV固化材料具有快速固化、高效、低污染、节能等特点,使其迅速发展成为一种新型的数字成像材料。


为满足现代印刷业的需要,制造商利用喷墨技术和UV固化技术的优势,将喷墨打印头、打印装置、UV光固化系统和UV光固化墨水结合起来,从而形成了UV光固化喷墨印刷技术。UV固化技术的出现,使得UV喷墨印刷在印刷速度方面获得了极大提升,UV喷墨印刷正在被越来越多的印刷者所采用,可以说UV固化技术拯救了喷墨印刷,使其可以应用于更广泛、更新的市场及领域。


UV固化装置


1.UV灯装置


UV固化装置的重要部分是UV灯装置,用灯装置要满足理想的设计要求,具体要求如下。


1)小型化设计,设备设计紧凑。安装在小型喷墨印刷机上的UV灯,必须是不占容积的结构,并容易装卸的设计,附属设备如灯用制冷吹风等装置也要小型,风量小并且油墨从印刷头喷出时不造成影响。


2)可设置在办公室内,作为复印机来应用。


3)制冷空气。为使发光灯阀的表面温度保持恒定,必须对UV系统灯阀表面进行冷却,多采用空气制冷。


4)在任何基材上都能成像:对没有抗热性的基材,或因热而使基材中的水分急骤蒸发而导致起皱的基材,应采用低热的UV灯装置。


5)无需熟练技术也可获得稳定的图像。


6)发光输出稳定性及长寿命。UV固化反应受到照射照度、发光光谱以及固化反应时温度等影响。 照射采用强光及保证发光光谱在使用时间内的稳定性,是很重要的因素。保证照射照度及发光光谱稳定性的关键因素是发光灯阀自身、光学系统以及向发光灯阀提供能源的电源稳定性等。


7)高照度输出及光谱相匹配。为获得高品质的输出图像,要求来自UV灯的高照度输出与固化所需要的光谱带相匹配。这是由于高照度UV灯的照射具有优势,据欧美大多数研究证明,高照度UV灯对氧阻碍的防止有一定的效果,并对提高固化速度有利。


2.UV固化过程


UV固化的过程如下:1)首先,UV油墨被喷射到承印物表面:颜料颗粒、光引发剂、单体和预聚体;2)然后,UV光激发光引发剂变为自由基,与单体和预聚体发生化学反应;3)单体和预聚体继续发生反应,形成感光高分子聚合物;4)最后UV油墨干固,颜料颗粒附着在承印物表面。


UV喷墨油墨


尽管UV固化油墨从上个世纪80年代就应用于网印行业中,现在已经普遍应用于数码印刷上,尤其是应用在喷墨印刷上。由于喷墨技术的进步,印刷精度的提高,在喷墨印刷机上配上合适的UV光源,设计制造出UV喷墨印刷机,再加上制备UV油墨的新原料不断开发,最终使UV油墨进入喷墨印刷领域。


UV喷墨油墨是由光活性单体、光活性预聚物、光引发剂、着色剂及其它助剂组成的。它有三大特点,即节能化干燥、对基材有广泛的印刷适性、因高速固化性可缩短传给后工序的时间。UV喷墨油墨必须具有严格的性能要求,才能从喷头中喷射出来,在所有性能中,黏度和表面张力是两个最重要的方面。



1.黏度。UV喷墨油墨最大的配方问题就是要保持较低的黏度,通常黏度在10~20mPa·s之间,这主要依靠将喷墨设备运转温度提升至40~45℃左右后才能实现。


2.表面张力。UV喷墨墨滴成的优劣主要受表面张力的影响。表面张力太大,油墨不易形成微滴,并可能出现较长的断裂;表面张力太低则会导致液滴不稳定,生成溅射点,影响最终的图案。油墨表面张力应满足0.2×10-3~0.5×10-3N/cm,更理想的范围是在0.22×10-3~0.4×10-3N/cm之间。


3.颜料的润湿性。颜料对基质的润湿性是影响室外应用耐久性的主要因素,因此制造UV喷射油墨的难点在于选择合适的颜料,并使其在低黏度的溶剂中良好地润湿。


4.耐久性。宽幅喷墨技术主要应用于室外广告横幅和标语等印刷,因此耐久性要好些,通常在油墨成分中引入脂肪链以满足要求。


此外,UV固化喷墨油墨还要具有一定的固化速度、柔韧性以及与喷墨承印物及宽幅打印所用的膜材料之间的良好黏附性必须要达到要求。其最重要的瞬间固化特性,使得UV喷墨油墨从喷嘴喷出后没有成分渗入承印物表面,因而对承印物表面性能不会造成影响。


UV固化油墨为喷墨设备带来的最大优势就是不会在喷头固化,因此减轻了清洗喷头来去除不溶成分的麻烦。由于喷墨设备维护时间的缩短,采用UV油墨喷墨印刷可获得更大的生产效率。


UV喷墨印刷技术的优点


喷墨印刷技术是一种无接触、无压力、无印版的硬拷贝技术,由系统控制器、喷墨控制器、喷头、承印物驱动机构等组成,油墨在喷墨控制器的控制下,从喷头的喷嘴喷印在承印物上。与其他有版硬拷贝成像技术相比,喷墨印刷技术的优势在于:


1.油墨和受像介质非接触的特点。这就使喷墨印刷技术可以在不同类型和机械强度的材质上成像,甚至可以在疏松的材质上成像,这是其他硬拷贝技术所无法实现的。


2.无版的特点。这就使得喷墨印刷必须寻找一种在喷射和不喷射之间进行转换的方法,否则不能形成影像。因此喷墨技术是一种数字成像技术,是数字系统必选的硬拷贝技术。


UV固化喷墨技术就是充分利用喷墨技术和UV固化技术的优势,制造商将喷墨打印头、打印装置、UV光固化系统和UV光固化墨水结合起来形成的。UV喷墨印刷机就是依靠光聚合油墨高速的聚合和固化来完成印刷的。它可以适应多种需求,并以数字处理来满足生产。因此它结合了UV固化油墨和喷墨打印技术的优点,既有UV固化油墨在经济和技术上的优势,也有喷墨打印技术在使用和操作上的便利。其优点包括:1.不含重金属,没有挥发性物质,不会有溶剂侵蚀破坏承印物,不污染环境;2.低能耗;3.快速固化,即印刷速度快,生产效率高;4.适合于多种基材,可以在坚硬或者柔软的各种承印物上进行灵活印刷;5.油墨不堵塞喷头,可用高目数丝网印出高品质的线条;6.油墨组成恒定,稳定性好,长时间印刷操作不变色;7.打印质量好,无油墨浪费等。


正是由于UV喷墨印刷技术的这些优势,其迅速成为未来喷墨印刷的主流印刷方式。


UV固化技术在喷墨印刷中的应用


UV喷墨印刷市场在全球范围内都将持续强劲增长。尽管目前在喷墨印刷中采用UV固化技术的印刷厂商,相对更为广泛的印刷厂商还不是很多,但UV喷墨印刷却早已在多个市场领域得到了广泛应用。



1.在大幅面喷墨印刷中的应用


目前UV油墨在大幅面喷墨印刷中的应用得到了广泛的关注。与大幅面印刷市场相比,在直邮信件的可变数据印刷、标签或产品包装上喷印条码或数字等其他领域,UV喷墨的用量逐渐增多。


从UV喷墨印刷机装机量的增长上也可以看出UV喷墨用量的增长。在大幅面印刷领域中,UV喷墨印刷的优势是能够提升图像的耐久性,改进印刷头的运行性能,从而在更为广泛的承印材料上进行印刷。


2.在工业或装潢印刷领域中的应用


UV喷墨印刷可以在玻璃、金属、陶瓷上直接喷印,无需预先对承印材料表面进行处理,因此人们会继续在工业应用或装潢印刷领域中,选择采用UV喷墨印刷。由于越来越多的印刷从业人员认识到采用这一技术的优势,所以目前UV喷墨印刷市场的增长速度已经显得相当迅速。


3.在标签印刷和包装印刷领域中的应用


UV喷墨印刷在标签印刷和包装印刷领域中同样具有优势。现在一些标签、包装印刷用户非常看重UV喷墨印刷的优势,目前一些标签印刷者依赖于价格昂贵的色带离线热转移打印机,进行单色可变数据印刷时,UV喷墨印刷机已经可以连线高速印刷,并完全能够取代热转移打印机了。但在全彩色印刷领域中,UV喷墨印刷机刚刚进入市场,目前主要


4.在其他领域中的应用


丝织物也正在尝试使用UV固化油墨进行喷墨打印,UV固化油墨和彩色喷墨打印正在满足越来越多的各种优质印刷品的需要。目前有些专家认为,UV喷墨印刷机最广泛的用途将会是在硬质承印材料上直接印刷。UV喷墨印刷技术还可以用来制作标牌、标识及贸易展览会的大幅面宣传广告。不断增强的数字印刷能力已经成为当前印刷市场对印刷者提出的最基本要求。据预测,在近三年内UV喷墨印刷的年增长率将超过25%。对许多印刷者来说,应该意识到购买一台UV喷墨印刷机来保持其竞争地位,是一项非常重要而紧迫的投资。


UV喷墨印刷所面临的问题及发展趋势


在喷墨印刷市场中,伴随着UV喷墨印刷头的制造和控制技术的不断进步,UV喷墨印刷所占的市场份额在逐渐扩大,同时油墨制造商还在寻找新的机会来促进这种增长。目前UV油墨虽然具有一定的优势,但在性能方面还存在着一定的缺点,因此UV油墨还需要更进一步地改善并优化其性能,以促进UV固化技术在喷墨印刷中更广泛的应用。具体表现在以下几个方面。


1.柔韧性


UV固化油墨有时需要在诸如罐、瓶等曲面上进行印刷,但其柔韧性比溶剂型油墨低,所以对墨层柔韧性具有较高的要求,这对UV固化喷墨技术是一个挑战。


2.黏结性


UV固化油墨主要黏附于承印物表面,并不渗透到其中,油墨与承印物之间的黏结性不如溶剂型喷墨好,因此需要提高UV喷墨油墨在承印物上的黏结性。同时,UV辐射的累积也会对油墨的黏结性造成一定影响,它会导致墨层过度固化而易脱落。这是UV喷墨印刷所面临的又一个挑战。


尽管UV固化喷墨在上述的性能方面需要改善,还具有一些需改进的缺点,但随着UV光源、喷射头、固化材料等技术的发展,必将推进UV油墨取代其他油墨,从而促进UV固化技术在喷墨印刷中的应用,因而UV油墨将会加大在喷墨印刷机上的应用。


伴随着世界环保意识的日益增强和数字印刷技术的不断进步,UV喷墨印刷技术必将获得更大的发展,将会开辟更多的新市场,迈向更新的领域。目前网版印刷、数字印刷以及一些胶印企业对UV喷墨印刷这项技术的兴趣在逐步增加。相信在未来的几年内,我们将看到一些标签市场、薄膜包装印刷市场转向彩色UV喷墨印刷,一些特殊产品及促销产品也将会以UV喷墨印刷技术作为其最佳的解决方案。UV喷墨印刷技术的增长潜力是不可估量的。