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发展中的紫外光固化喷墨墨水

2022-04-29 来源:大同农业机械网

发展中的紫外光固化喷墨墨水

摘要:紫外光固化墨水是利用紫外线的辐射能量,使液态紫外光材料中的光引发剂受激变为自由基或阳离子,从而引发紫外光材料中的不饱和双键发生化学反应,形成了固化的体型结构。本文阐述了紫外光固化墨水的组成,并指出了紫外光固化墨水的运用领域和发展方向。

关键词:紫外光固化墨水、喷墨墨水、UV平板机

紫外光固化喷墨墨水,又称作UV墨水,是近几年开始出现并迅速发展的一种喷墨墨水,特别是应用在数码平板喷绘机上,可以适用于包括硬质板材、软质材料、泡沫材料、PVC、树脂玻璃、木材、金属薄板等底材。由于其宽阔的底材适应性和对环境的友好性(无任何化学挥发成分排出),深受用户的青睐。国内外市场主推光固化墨水平板喷绘机的既包括威特、赛天使等专门经营户外喷绘设备的国际厂商,也有专注于户内写真设备的日本MIMAKI公司(推出基于紫外光固化墨水的滚筒式写真机),国内的设备制造厂家已经涉足其中的有润天智、泰威、飞行船等。以下就紫外光固化墨水的发展和其组成作一简单介绍。

1.紫外光固化墨水简介

紫外光固化墨水是利用紫外线的辐射能量,使液态紫外光材料中的光引发剂受激变为自由基或阳离子,从而引发紫外光材料中的不饱和双键发生化学反应,形成了固化的体型结构。它完全符合“3E原则”。所谓3E,即Energy,节省能源,在紫外光中不必对基材进行加热,一般紫外光固化为热固化的1/5;Ecology,生态环境保护,紫外光固化材料中不含或只含少量溶剂,同时紫外固化所用能源为电能,不燃油或燃气,无CO2产生,故紫外光固化被誉为“绿色技术”;Economy,经济,紫外固化装置紧凑,流水线生产,加工速度快,因而节省场地空间,劳动生产率高,紫外固化工艺保证膜层更薄,并有优良的性能,从而减少原材料消耗,有利于降低经济成本。

紫外光固化墨水是在光固化涂料的基础上发展起来的,作为一种新型的环保型墨水,它具有节能、无溶剂排放、不污染环境、生产效率高、适用于对热敏感的承印物、印品性能优异、设备投资低等优点,一直受到世界各国的重视,现已成功应用在涂料、墨水、黏合剂、印刷版材、电子工业、微细加工和快速成型等许多领域。

2、紫外光固化墨水的组成

紫外光固化墨水主要由光固树脂(光活性齐聚体)、活性稀释剂(稀释单体)、光引发剂、着色剂、添加剂等组成。现将各组份分述如下:1.光固树脂又称齐聚物,是含有不饱和官能团的低分子聚合物,多数为端丙烯酸酯的低聚物,是墨水的主要成膜物质,含量约占30%一50%。它的性能在很大程度上决定了墨水的物理性能、化学性能、印刷适性以及印刷品的性能。 2.活性稀释剂又称单体,单体在体系中起着关键的作用,它不仅调节黏度,而且还是成膜物质,对成膜的最终性能、反应的固化动力学、聚合程度以及生成聚合物的性质都有直接的影响。低黏度和易溶性是理想单体的性质。3.光引发剂 墨水中加入少量的光聚合引发剂,在紫外光的作用下,光引发剂吸收光量子,分解生成自由基,引发不饱和双键发生聚合反应,聚合物分子相互作用形成网状结构,待自由基失去了活性,链的增长终止。此时,墨水完全固化。4.着色剂, 紫外光固化墨水中的着色剂为颜料。通常如果一个体系含有颜料,则其应用性能在很大程度上受到颜料性能的影响。这些影响包括对光、热、气候、有机溶剂等的稳定性,涉及到加工过程的分散,发花,以及最终产品的颜色匹配等等。颜料是决定最终产品色彩和光学特性的关键,而色彩与光学特征与颜料的本质及其分散度即颗粒大小均有很大关系。在组成相同的条件下,色相、着色力和遮盖力等均与颜料颗粒的分散度有关。5.添加剂, 为了改善制品的某些性能,在配制紫外光固化树脂时,往往还要添加适量的流平剂、增塑刑、阻聚刑、润湿剂、消泡剂、热稳定剂等。这里需要强调的是,添加这些添加剂会引发膜层老化变质的问题,还可能对固化系统有一定的影响。

3、喷墨墨水和紫外光固化喷墨墨水

喷墨墨水按照其主要组份的不同分三大类:水性墨水,溶剂型墨水和紫外光固化喷墨墨水。水性墨水的成本低廉、没有污染,色彩鲜艳,但是因为水的挥发速度慢,由水性墨水喷墨的画面不易干燥和被介质吸收(它要求喷绘介质有专门的涂层),其主要应用于纸张以及各种纤维类(布)为底材、有涂层的喷绘介质上。溶剂型墨水,其溶剂会与介质直接融合,不要求介质覆有涂层,且其挥发速度快,满足高速打印的要求。但溶剂型墨水最大的问题就是环保,因为墨水中可挥发有机物含量高,从长远来看肯定会逐渐受到诸多限制。紫外光固化墨水(UV--CURABLE INKJET INK)作为一种特殊的溶剂墨水,经紫外线曝光后立即固化,牢牢附着于介质表面,且不会再溶解于水或其它有机溶剂。它一方面解决了水性墨水不易干燥的问题,也由于在固化过程中无任何有机物排出(VOC几乎为0)而不再存在溶剂型墨水的环保问题,从而大大地拓展了喷墨技术的应用领域,使喷绘机几乎可以直接喷绘在任何材质上。

紫外光固化墨水喷墨技术的主要优点可概述为以下几点:

· 可挥发物(VOC)几乎为0,使得工作车间更加环保

· 在紫外光照射前一直保持液态,照射后瞬间固化

· 无限高速打印满足更高的生产量

· 可喷绘高质量、高光泽的画面

· 无论是硬质底材还是软质底材都可取得满意的效果

· 由于瞬间固化不再需要加热器等高耗能设备

· 紫外光固化作为一种新型技术具有可持续发展的广阔前景

正因为紫外光固化喷墨技术的上述优点,国内外设备制造商纷纷瞄准这个方向进行研发,不断推出各种平板喷绘机。下表是部分目前已经开发出UV平板机的公司名称及其平板喷绘机型号、推出时间和最高打印精度等资料。

公司名称 平板机型号 喷头 推出时间 最高打印精度

Durst Image Technology Rho 160,Rho 205 Spectra 2003/2004 720

Inca Digital Printers Eagle H, Columbia, Spyder Spectra 2001/2002/2004 720

Leggett@Platt Digital Technology Virtu RS Plus Virtu TX+ Spectra 2004 720

Mimaki USA UJF-605C Piezo 2004 1440

NUR America Tempo / Tempo L Spectra 2003/2004 720

Oce USA Arizona T220UV Piezo 2003 600

Scitex Vision VEEjet Xaar 2003 720

Shanghai Teckwin Teckjet UV Spectra 720

Shenzhen Runtianzhi Image Technology Flora FUV2200/2214 Spectra 2004 720

3M Commerical Graphics Printer 2500UV Piezo 2002 600

Vutek PressVu/UV200/600 Spectra 720

Zund Systemtechnik AG UVJet 215/250 Xaar/Spectra 2004 600/720

由上表可以看出,大多数UV平板喷绘机都是在2003和2004年推出的,所采用的喷头技术以美国SPECTRA和英国XAAR公司为主。与传统的滚筒结构喷绘机相比较,平板式喷绘机把待喷材料放置于固定的加工平台之上,喷绘过程中喷头在两个方向移动,材料是静止的。这样,不但消除了由于材料移动对喷绘精度的影响,而且非常适合表面基本平整的各种材料。目前国外能够生产UV喷墨墨水的公司包括SunJet (前Coates公司)、Sericol 、Flint、Inkware和Avecia等公司,相信接下来会有更多的墨水公司投入这方面的研发和生产。

目前国内能够生产UV平板机的厂家有深圳润天智、上海泰威、沈阳飞行船等,但数量和溶剂型喷绘机相比较都还比较少,且以出口为主。国内之所以还很少有客户接受UV固化喷墨技术,我的看法是有以下两个主要原因:1)国内对环保的要求还不够高,绝大多数客户都接受目前成本相对更低的溶剂型喷绘机;2)UV墨水和UV喷绘机的高价位也是在目前价格竞争异常激烈的国内市场中难以被客户接受的重要原因。但随着国家经济的发展,对环保的要求肯定越来越高,特别是2008年北京奥运会、2010年上海世博会肯定会对国内喷绘业的环保问题提出更高要求,从而使得国内紫外光固化喷墨技术在接下来的几年中迅速发展。

紫外光固化墨水喷绘技术无疑非常有前景的,上海英威喷墨科技有限公司从2002年开始就着手相关领域的研究和产品开发,在对UV喷墨墨水的成分配比以及UV墨水性能的调节等方面掌握了大量数据和经验。当然我们同时也看到的是UV喷墨墨水目前还存在着墨水成本太高和平板喷绘设备不普及等问题,但是相信伴随着当今世界各国对于环保的要求越来越高,设备用户环保意识也越来越强,UV平板机的市场前景还是非常光明的。在UV平板设备逐步普及的情况下,UV墨水的成本和市场价格自然也会随之降下来,从而使得紫外光固化喷墨墨水获得更大的发展。

信息来源:油墨资讯

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