水性UV油墨固化干燥機(jī)理（下）

在包裝印刷行業(yè)匯總，一般普通UV油墨中預(yù)聚物的粘度很高，需要用活性稀釋劑稀釋。然而，現(xiàn)有的稀釋丙烯酸酯化合物具有不同程度的皮膚刺激性和毒性。同時，許多活性稀釋劑單體在紫外光照射過程中仍反應(yīng)不完全，殘留單體具有滲透性，容易帶來健康安全風(fēng)險，影響固化膜的長期性能穩(wěn)定性。水性油墨雖然粘度低，揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOC）極低，但其干燥時間一般較長，大部分需要加熱，基材的耐熱性也有限，干燥和固化交聯(lián)可能同時發(fā)生。水性UV油墨以水和乙醇為稀釋劑，結(jié)合了水性油墨和UV油墨的特點，是UV油墨領(lǐng)域的一個新的研究方向。今天中紙網(wǎng)編輯查詢了相關(guān)資料，帶大家詳細(xì)了解一下機(jī)理。

3.顏料對水性油墨紫外光固化的影響

顏料作為水性紫外光固化油墨的非光敏組分，與引發(fā)劑競爭吸收紫外光，極大地影響了紫外光固化體系的固化特性。顏料可以吸收一部分輻射能量，這會影響光引發(fā)劑的光吸收，進(jìn)而影響可以產(chǎn)生的自由基濃度，導(dǎo)致固化速度下降。不同顏色的顏料對不同波長的光有不同的吸收率（透射率）。顏料的吸收率越小，透射率越大，涂料的固化速度越快。炭黑紫外吸收能力高，固化最慢，白色顏料的強(qiáng)反射性也阻礙了固化。一般對紫外線的吸收順序是：黑色>紫色>藍(lán)色>青色>驚艷>黃色>紅色。

同一種顏料的不同比例和濃度對墨膜的固化速度有不同的影響。隨著顏料用量的增加，不同工序的墨膜固化速度降低。黃色顏料的用量對墨膜的固化速度影響最大，其次是紅色顏料和綠色顏料。由于黑色對紫外光的吸收率最高，黑色油墨的透光率最低，因此其用量的變化對油墨膜的固化速度沒有明顯影響。顏料用量過大時，墨膜表層固化速度快，但表層顏料吸收大量紫外光，降低了紫外光的透過率，影響深層墨膜的固化，導(dǎo)致墨膜表層固化而底層未固化，容易產(chǎn)生“皺皮”現(xiàn)象。

4.光引發(fā)劑對水性紫外光固化的影響

光引發(fā)劑的作用是吸收紫外光能后，分解產(chǎn)生自由基，從而引發(fā)體系中不飽和鍵的聚合，交聯(lián)固化為一體。光引發(fā)劑的性能是水性光固化體系順利聚合和固化的關(guān)鍵。根據(jù)不同的引發(fā)劑有一個最大吸收波長的原理，在選擇紫外光固化引發(fā)劑時，光引發(fā)劑的紫外吸收波長區(qū)應(yīng)正好在顏料的非吸收區(qū)（顏料有一個適合引發(fā)劑吸收的波長窗口），即顏料的最大透射波長區(qū)應(yīng)與自由基引發(fā)劑的吸收波長區(qū)重合。此外，光引發(fā)劑的吸收峰應(yīng)盡可能接近光源發(fā)出的主波長。

光引發(fā)劑必須與水性光固化體系有一定的相容性，且水蒸汽揮發(fā)性低，這樣光引發(fā)劑才能分散，有利于達(dá)到滿意的固化效果。否則，在干燥過程中，光引發(fā)劑會隨著水蒸氣一起蒸發(fā)，降低引發(fā)劑的效率。不同的光引發(fā)劑具有不同的吸收波長，它們的組合可以充分吸收不同波長的紫外線，提高對紫外線的吸收，從而大大加快墨膜的固化速度。因此，通過匹配各種光引發(fā)劑的使用權(quán)，調(diào)整各種光引發(fā)劑的配比，可以得到固化速度快、性能優(yōu)異的墨膜。復(fù)合光引發(fā)劑在體系中的含量要合適，過低不利于與顏料的吸收競爭；過多的光線無法順利進(jìn)入涂層。起初，油墨的固化速度隨著復(fù)合光引發(fā)劑的增加而增加，但當(dāng)復(fù)合光引發(fā)劑的用量增加到一定值時，固化速度會隨著其含量的增加而降低。

5.5的影響力。紫外光源、照射距離和固化時間

UV光源輻射一個波長帶中的光，并且每個波長光的能量分布不同。波長為300-310nm和360-390nm的光能量分布較好，在UV-A區(qū)360nm左右的波長最好。為了達(dá)到固化體系的最佳組合，紫外光源的選擇不僅要考慮體系中所含顏料的紫外光吸收特性，還要考慮引發(fā)劑的紫外光吸收特性。

水性UV油墨在干燥固化過程中，照射距離和固化時間也會影響固化過程。照射距離越近，光照越強(qiáng)，光引發(fā)劑產(chǎn)生自由基越快，引發(fā)聚合的雙鍵數(shù)量越多，樹脂的交聯(lián)度越高，墨膜的固化速度越快，反之亦然。水性油墨的UV固化也必須有合適的固化時間。時間太短，墨水沒有完全固化。當(dāng)達(dá)到合適的固化時間時，固化膜的拉伸強(qiáng)度達(dá)到最大值。如果固化時間繼續(xù)增加，固化膜的拉伸強(qiáng)度會下降，固化樹脂會變黃。