印刷要數(shù)能量固化技術(shù)--EB固化技術(shù)

    印刷業(yè)各種技術(shù)層出不窮，其中發(fā)展最快的一項(xiàng)要數(shù)能量固化技術(shù)。它是指油墨或上光涂料在輻射能照射下，固著或硬化在承印物上，從而獲得干燥的印跡。UV光和加速高能電子束(EB)是能量固化技術(shù)的兩種能量形式。相應(yīng)地，分別采用UV光和EB能量固化的油墨稱之為UV油墨和EB油墨。由于干燥效果好且污染小，近年來(lái)使用成本也有了明顯的降低，所以越來(lái)越受到印刷廠商的青睞。

    本文將重點(diǎn)討論關(guān)于EB固化油墨的一些相關(guān)問題。

    EB油墨的固化原理

    普通油墨在印刷后墨膜層的干燥，是油墨中的連接料(溶劑、油脂)被承印物吸收和揮發(fā)，固態(tài)物質(zhì)(色料、樹脂、蠟、干燥劑等)保留在承印物表面，形成一層薄薄的墨層。一般油墨的干燥與能量固化油墨的固著，區(qū)別在于油墨/上光涂料的化學(xué)成分不同，其次是印刷車間是否需要配備能量固化設(shè)備裝置。

    EB固化是輻射固化的一種形式。它是一個(gè)以電子束為輻射源，誘導(dǎo)經(jīng)特殊配制的百分之百反應(yīng)性液體快速轉(zhuǎn)變成固體的過程。其原理為：首先，高能電子與涂料或油墨分子相互作用，使之分解成自由基；然后，該自由基與C=C雙鍵反應(yīng)，形成增長(zhǎng)鏈；最后，增長(zhǎng)鏈與涂料或油墨的其余組分反應(yīng)，使固化涂層產(chǎn)生交聯(lián)，交聯(lián)密度增加。由于輻照的電子能量較高，上述反應(yīng)常常伴隨分子降解、分子離子重排等負(fù)反應(yīng)。因而EB固化的涂層產(chǎn)生了更大的支化度和更高的交聯(lián)密度。

    EB固化需要專用的固化設(shè)備。其工作原理為：電子從一組線形陰極板發(fā)出后，經(jīng)過垂直均勻電場(chǎng)加速，在加速器輻照箱下得到簾狀電子束。由于輻照制品距電場(chǎng)較近，因而其加速電壓不高（低于500kV），但由于輸出電流大，因而功率較高。直線陰極槍遠(yuǎn)比掃描型設(shè)備緊湊，更易安裝到生產(chǎn)線上，也更易屏蔽。

    EB固化技術(shù)的特點(diǎn)

    EB固化作為一種新型固化技術(shù)，與傳統(tǒng)的固化技術(shù)相比，有著獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。

    第一EB油墨固化時(shí)間很短，一般只需1/10秒即可徹底干燥固著在基材表面，對(duì)傳統(tǒng)的熱固型油墨和單張紙柯式油墨，干燥時(shí)間可能需要幾分鐘，甚至幾天時(shí)間才能徹底干燥，故用能量固化油墨印刷柯式印刷活件，交貨時(shí)間短，能夠與柔印、凹印相媲美，且大大提高了柯式印刷的生產(chǎn)效率。

    第二固化所需的EB能量范圍為150~300keV。它以接近光速的事度到達(dá)固化物質(zhì)表面，不僅不受涂層顏色的限制，而且還能固化紙張或其他基材內(nèi)部涂料和不透明基材（如鋁箔）之間的黏合劑。

    第三EB固化可使涂料、油墨和黏合劑100%固化，尤其適用于固化程度必須為100%的領(lǐng)域，如食品包裝等。

    第三用能量固化油墨印刷的印刷品，具有很強(qiáng)的耐抗性。因油墨中的化學(xué)物質(zhì)通過交聯(lián)反應(yīng)形成了高分子立體網(wǎng)狀聚合物，油墨表面具有很強(qiáng)的耐化學(xué)性能和耐摩擦性能。

    第四EB油墨固化后的固含量接近100%，通常不含VOC(有機(jī)揮發(fā)物)，這有力說(shuō)明了EB油墨體系與普通油墨體系相比，更有利環(huán)保。如EB油墨的化學(xué)成分調(diào)配得當(dāng)，比很多氧化結(jié)膜干燥的普通油墨的氣味要小很多，且印刷品表面干凈無(wú)臟點(diǎn)。

    第五隨著技術(shù)的發(fā)展EB固化油墨對(duì)人體皮膚的刺激性愈來(lái)愈小，與含汽油餾分的普通油墨刺激性差不多。

    第六能耗低，EB固化能耗為UV固化的5%，傳統(tǒng)熱固化的1%。操作簡(jiǎn)便，容易控制，精確度和可重復(fù)性高，無(wú)環(huán)境污染。

    EB固化技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用于印刷的情況

    目前，EB固化技術(shù)在印刷中主要應(yīng)用于柔性版印刷、膠印和上光。

    EB油墨是采用電子束能量進(jìn)行固化的專用油墨。使用EB油墨的印刷機(jī)需要特殊的較輥、潤(rùn)版液和清洗劑，這是由于EB敞車的表層能量與傳統(tǒng)油墨不同。

    20世紀(jì)70年代初，美國(guó)福特洫公司首次將EB固化技術(shù)應(yīng)用于汽車零部件和儀表涂層，這為EB固化技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)開創(chuàng)了先河。同一時(shí)期，Album印刷公司在包裝材料上使用了EB固化油墨和涂層。

    早期的EB固化技術(shù)僅限于卷筒材料材料的印刷或上光。這是因?yàn)樵趩螐埣堄∷C(jī)上，叼紙牙排會(huì)妨礙電子束裝置產(chǎn)生的X光屏蔽。而在卷筒紙印刷機(jī)上，EB固化裝置位于印刷機(jī)的末端，很容易固定在沒有支撐物的卷筒材料上方。通過研發(fā)人員的不斷努力，這個(gè)問題目前已得到解決。EB固化技術(shù)已廣泛地應(yīng)用于單張紙折疊紙盒、單張紙商業(yè)印刷等領(lǐng)域。

    如今，高質(zhì)量的EB固化技術(shù)已經(jīng)成為柔性印刷的最佳選擇。這不僅因?yàn)樗鼭M足了環(huán)保的要求，更得益于其優(yōu)良的印刷品質(zhì)和EB固化設(shè)備價(jià)格的不斷下降（EB固化設(shè)備已由最初的100多萬(wàn)美元下降到今天的20萬(wàn)美元左右，并且還有進(jìn)一步下降的趨勢(shì)）。EB油墨應(yīng)用的最大突破是其在CI（中央壓印滾筒）標(biāo)簽柔印機(jī)上的應(yīng)用。在印刷過程中，油墨實(shí)現(xiàn)了濕-濕套印而無(wú)須在每色印刷完成之后進(jìn)行干燥。利用EB技術(shù)，只需要通過一套EB固化系統(tǒng)就能將承印物進(jìn)行即時(shí)、徹底干燥，即一個(gè)“干燥器”代替了傳統(tǒng)印刷中的多套干燥裝置。

    在標(biāo)簽印刷中，EB上光也得到了廣泛應(yīng)用。EB光油與EB油墨的主要區(qū)別在于前者不含顏料。在UV上光中，為了獲得良好的光澤度，往往要進(jìn)行雙層涂布。第一個(gè)上光涂布機(jī)組在承印物上涂布水質(zhì)的底層涂料，此涂層隔離膠印油墨與UV光油，以防發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，同時(shí)將印品上印刷圖文與非圖文部分的微觀凹凸填平；第二個(gè)上光機(jī)組涂布UV光油，使印品獲更好的印刷效果。這中間需要配備多達(dá)3個(gè)熱氣鼓風(fēng)機(jī)，以實(shí)現(xiàn)印品的徹底干燥。而EB固化具有能固化更厚的膜層的突出優(yōu)點(diǎn)。EB上光用“單層”膜代替了傳統(tǒng)的雙層基至多層結(jié)構(gòu)，極大地節(jié)省了材料，使生產(chǎn)成本大大降低。有統(tǒng)計(jì)資料表明，僅上光涂布這一過程，利用EB上光就可以使生產(chǎn)成本降低10%左右。在該領(lǐng)域中，最具實(shí)效的進(jìn)展要屬太陽(yáng)化工成功開發(fā)出具有低溶性的產(chǎn)品SunBean。它被允許直接與食品接觸，可以用做食品包裝的內(nèi)部涂層。如今，該產(chǎn)品已得到了廣泛應(yīng)用，如在薄膜紙包裝、多層布袋、食品盒等內(nèi)部進(jìn)行涂布。在應(yīng)用EB上光時(shí)還需要注意與普通印刷油墨之間的兼容性，因?yàn)槠胀ㄓ湍械南灪蜐?rùn)滑劑會(huì)妨礙EB光油的潤(rùn)濕。

    利用EB固化，使得原來(lái)需要幾分鐘甚至幾天才能徹底干燥的涂布層可以在瞬時(shí)完成干燥，實(shí)現(xiàn)了流水化作業(yè)，大大提高了生產(chǎn)效率。
EB固化技術(shù)的應(yīng)用極大縮短了從印刷、存儲(chǔ)、上光到裝箱運(yùn)輸?shù)臅r(shí)間，使印刷、上光、裝箱運(yùn)輸?shù)娜^程在一天之內(nèi)就能完成，真正滿足了當(dāng)今時(shí)代高時(shí)效性和要求。
    EB固化技術(shù)在印刷領(lǐng)域的應(yīng)用前景

    EB油墨（光油）具有諸多優(yōu)點(diǎn)，使得EB固化技術(shù)在未來(lái)的發(fā)展中表現(xiàn)出強(qiáng)勁的生命力。

    （1）不含揮發(fā)性物質(zhì)VOC，沒有氣味或僅有很小的氣味，減少了對(duì)工人健康的危害，無(wú)環(huán)境污染。

    （2）耐抗性好，由于油墨中的化學(xué)物質(zhì)通過交聯(lián)反應(yīng)形成了高分子立體網(wǎng)狀聚合物，墨膜具有較好的耐化學(xué)性和耐摩擦性。

    （3）固化時(shí)間短，一般只需0.1秒即可徹底干燥，與傳統(tǒng)印刷需要幾分鐘甚至幾天才能徹底干燥相比，大大提高了生產(chǎn)效率，有利于進(jìn)行規(guī)模生產(chǎn)。

    （4）顏料濃底高，印制的產(chǎn)品外觀漂亮，具有很強(qiáng)的光澤高和立體感。

    （5）減少了印刷機(jī)的清洗時(shí)間。墨斗里的EB油墨即使存放一個(gè)晚上，也不會(huì)出現(xiàn)結(jié)皮、硬化現(xiàn)象，減少了浪費(fèi)。

    （6）固化時(shí)不會(huì)出現(xiàn)導(dǎo)致承印物變形的強(qiáng)熱量。

    當(dāng)然，作為一種發(fā)展中的新型固化技術(shù)，EB固化技術(shù)也存在著一些缺點(diǎn)。如近年來(lái)EB固化設(shè)備雖然在價(jià)格上有很大程度的降低，但是其設(shè)備一次性投入仍然較大；EB油墨的價(jià)格仍比普通油墨的價(jià)格高；EB固化僅適用于平面的涂層固化，因而固化產(chǎn)品的幾何形狀受到限制；EB油墨的一個(gè)重要特性就是它有良好的耐抗性，但這在廢棄印刷品回收時(shí)則成為脫墨難、妨礙回收的一個(gè)因素，因此在印品回收方面還必須做新的研究。

    總之，EB固化技術(shù)在包裝印刷行業(yè)的應(yīng)用前景是美好的。為了使EB固化工藝更方便和經(jīng)濟(jì)，應(yīng)積極開發(fā)價(jià)格低廉，外型緊湊的EB固化設(shè)備，改進(jìn)傳輸裝置，使產(chǎn)品可以轉(zhuǎn)動(dòng)固化，這樣輻射固化就可適用于多種形狀的產(chǎn)品了。可以斷言，EB固化技術(shù)憑借其低污染、低能耗、高品南的特點(diǎn)，今后將會(huì)有更大的發(fā)展。

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