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1、江苏华邦包装材料有限公司,UV光固化基础知识讲座,Simon 2013-8-21,2,要点,1、UV定义 2、UV与水性及油性区别 3、UV反应机理 4、UV油配方设计 5、UV油检测项目 6、UV油常见问题及解决,江苏华邦包装材料有限公司,3,1、UV定义,UV是英文Ultraviolet Rays【 ltrvailt Reiz】的缩写,即紫外光线.紫外线是肉眼看不见的,是可见紫外光以外的一段电磁辐射,波长在100-420nm的范围.通常按其性质的不同又细为以下几段: 真空紫外线（Vacuum UV）：40-200nm 短波紫外线（UV-C）：200-280nm 中波紫外线（UV-B）：28
2、0-315nm 长波紫外线（UV-A）：315-420nm 另外除了紫外线还有如下几种波长的光： 可见光（Visible light）：420-800nm 红外光：800-220000nm 无线电波：220000nm,4,紫外光固化油墨是指在紫外线照射下，利用不同波长和能量的紫外光使油墨成膜和干燥的油墨。 紫外光吸收本质：光的能量转移到吸光物质，使得吸光物质分子由低能量状态转化为高能量状态，即由基态转化为激发态 吸收的能量与波长关系：E=hc/ 其中：E是分子从基态到激发态的能量差 h是planck常数，为6.63x10-34JS c是光速，为3x108m/s 是波长，单位为nm 可见，光波长
3、越长，能量越小，波长越短，能量越高。 因为紫外光能量比较高，会对生物细胞产生破坏作用，所以应尽量避免紫外光对皮肤的照射。远紫外线能量高，可用来杀菌消毒，通常用的杀菌灯就是波长为200-300 nm的紫外灯。,江苏华邦包装材料有限公司,5,2、UV与水性及油性区别,1、干燥方式不同 UV是采用紫外光进行固化，发生的化学交联反应。 水性和油性（双组份含固化剂除外）均是采用烘干固化，把其中的水分或溶剂通过加温等方式挥发，成膜物质与其他组份附着在基材上，属于物理反应。 2、溶剂体系不同 UV采用活化单体进行稀释，单体作为组分参与最终反应，水性是用水做为稀释剂，为了加快干燥速度，常辅以一定量的醇如乙醇，
4、异丙醇等；油性体系是采用溶剂做稀释剂，油墨中常用溶剂有醚类，酯类，酮类等，一般不用苯做稀释剂,6,3、原料不同 UV用的原料如树脂是用的含有双键或C=C不饱和键，本身不会自干，必需借助合适的光引发剂进行激发和单体进行聚合交联成膜，水性或油性一般都可以自干，对水性树脂中低Tg的树脂，需要添加一定量的成膜助剂帮助成膜,江苏华邦包装材料有限公司,7,3、UV油墨（光油）反应机理,连接料中含有一定数量的不饱和酸键，在有少量光引发剂存在的情况下，经紫外线照射即产生游离基，然后迅速引起乙烯基发生聚合作用，使高分子物质在瞬间形成网状交联，油墨迅速固化，这种反应是在几秒钟甚至更短的时间内完成的。 UV油墨的固
5、化过程可以概括为一下几步： 1)引发剂受200-400nm的紫外线照射被激发，由基态转化成激发态，形成自由基 2）自由基与树脂的双键相互作用，形成长链自由基 3）不断增长的长链进一步反应，形成聚合物，从而固化,8,3、UV油墨（光油）反应特点,1. 冷工艺(室温). 2. 瞬时、快速在线工艺,省时效率高（快速） 3. 设备占地面积小，经济实惠（成本低） 4. 无溶剂或少溶剂 VOC低 (环保). 5. 可适用与对温度敏感的物体（用于特殊材料） 6. 较低的功率要求(节约能源). 7. 光泽度高,江苏华邦包装材料有限公司,9,4、UV油墨（光油）配方设计,一般UV油墨（光油）配方基本组成是： 预
6、聚物（连接料） （530） 单官能或双官能稀释剂 （2040） 三官能或多官能交联剂 （1030） 颜料 （光油不含） （0 20） 组合光引发剂 （510） 光助引发剂 （低聚物） （015） 助剂 等 （120）,UV油墨的组成：预聚体、感光性单体（相当于溶剂）、光引发剂、颜料、填料及各种助剂（消泡剂、流平剂、触变剂、稳定剂等）。 1）预聚物种类： 从结构上看，预聚物都为含有C=C不饱和双键的树脂，大都为丙烯酸树脂。目前，常用于UV上光油中的预聚物有环氧丙烯酸树脂、聚氨酯丙烯酸树脂和聚酯丙烯酸树脂等，环氧丙烯酸树脂具有固化速度快、价格便宜等特点，制成的上光油涂布于纸或纸板上，能使其具有良好
7、的耐化学药品性和较高的机械强度。聚氨酯丙烯酸树脂具有柔韧性好、弹性强、光泽度高等特点，但价格较贵，常与环氧丙烯酸树脂混合使用。聚酯丙烯酸树脂粘度低，柔韧性好，价格较便宜。 也有用固体丙烯酸树脂，通过单体溶解做为预聚物树脂使用。,11,常用的预聚物有以下几种： (1)环氧丙烯酸酯；如我公司正在使用的R101（江苏三木），上海宝呈的2066，台湾双键127-TP20，188等 (2)纯丙烯酸酯；如长兴的6530B-40，双键的DM345 (3)聚氨酯丙烯酸酯；如长兴的6145-100 (4)聚酯丙烯酸酯；如长兴的6311-100等。,江苏华邦包装材料有限公司,12,预聚物生产厂家,美国沙多玛，美国
8、氰特UCB，台湾长兴，台湾双健，江苏三木，拜耳等,13,2)单体及其种类,一般来说，常用单体有单官能度，双官能度和多官能度单体，官能度愈多固化速度越快，但稀释效果越差。所谓的官能度是指单体中参与反应的官能团数。常用的单体官能数有单官能度，双官能度，三官能度和多官能度单体等。 （1）单官能度单体 单官能度单体特点是反应快，低粘度，收缩低，稀释性佳如 丙烯酸异辛酯 中等活性、味浓、涂层极软，如沙多玛的SR440 丙烯酸异冰片酯 (IBOA) 味淡、活性大、硬、稀释性差，如长兴的EM70，沙多玛的SR506,江苏华邦包装材料有限公司,14,(2)双官能度单体 特点： 反应快，稀释佳，收缩低如常用的双
9、官能单体有 三丙二醇二丙烯酸酯（TPGDA）(使用最普遍)，对应我公司的M121，长兴的EM223，沙多玛的SR306 1，6己 二醇二丙烯酸酯（HDDA） (高反应，低刺激)，对应长兴的EM221，沙多玛的SR238,15,(3)三官能度单体 三官能度单体特点： 提供一定的硬度，交联密度高，高反应性，三官能度单体如： 三羟甲基丙烷三丙烯酸酯（TMPTA），高反应性，高交联密度，活性很高,粘度较低，对应我公司的M131，长兴的EM231 季戊四醇三丙烯酸酯（PETA）高反应性，高交联密度，粘度比较高,活性更高 ，对应长兴的EM235 三乙氧基三羟甲基丙烷三丙烯酸酯【TMP(3EO)TA】，低刺
10、激，柔韧性好对应我公司的M132，长兴的EM3380 (4)多官能度单体 多官能度单体特点：高交联密度，形成的膜较硬，高光泽，但反应较慢，不易多加，多官能度单体如： 季戊四醇四丙烯酸酯（PET4A），为4官能度单体，低刺激，高交联密度，如长兴的EM241 二季戊四醇六丙烯酸酯（DPHA），为6官能度单体，高硬度，低刺激，如长兴的EM265,江苏华邦包装材料有限公司,16,3）光引发剂种类,常用的光引发剂可分为夺氢型和裂解型。 夺氢型光引发剂需要和一含活泼氢的化合物（一般称助引发剂，通常为胺类化合物）相配合，通过夺氢反应形成自由基。它是双分子光引发剂，在上光油中常用的有二苯甲酮（BP）等。 裂解
11、型引发剂：它通过吸收强紫外灯光发射的紫外量子，从而引发聚合交联和接枝反应，使液体几分之一秒内形成固态薄膜，如1173、184、907、369、1490、1700等。 阳离子光引发剂是另一类非常重要的光引发剂，包括重氮盐、二芳基碘鎓盐、三芳基硫鎓盐、烷基硫鎓盐、铁芳烃盐、磺酰氧基酮及三芳基硅氧醚。 油墨及光油中常用的夺氢型及裂解型的，常用引发剂有1173（对应我公司的A103）,184(对应我公司的A104)，BP(对应我公司的A101),BDK,EPD，用在色墨中的有ITX,907，TPO等,17,光引发剂供应商,台湾双键，瑞士汽巴，上海翰东贸易，南京瓦力，上海厚诚、上海生兴行，江苏华钛等,江
12、苏华邦包装材料有限公司,18,一般是指三级胺助引发剂 特点： 参与反应,与光引发剂共同作用，促进光引发剂更好的发挥作用，常用的有：如我公司在用的M101，长兴的641,6410,6420等，双键的C225等，沙多玛的CN381,CN386等,4）光助引发剂（低聚物）,19,5）助剂,常用助剂种类： 1）消泡剂；分含硅和不含硅如我公司在用的A210等 2）流平剂；分含硅和不含硅如我公司在用的A307，A309，A318等 3）分散剂；根据需要添加，光油一般不用，需要添加特殊性功能助剂时候适当添加，如我公司在用的A601，A608 4）稳定剂；稳定剂用来减少存放时发生热聚合，提高上光油储存稳定性。
13、常用的稳定剂有对苯二酚、对甲氧基苯酚、对苯醌、叔丁基甲苯酚等,如我公司在用的A501 5）抗（滑）磨剂；提供耐磨或抗滑如我公司在用的A901 6）消光剂：降低光泽度，如我公司在用的A710.A712等 7）其他助剂如防沉剂等,江苏华邦包装材料有限公司,20,6）稀释剂,常用稀释剂为双官能度单体，如HDDA和TPGDA等，也有用非反应性溶剂做稀释剂，如苯类、醇类、酮类、酯类溶剂等,21,5、UV体系常见检测项目,1、光泽度 2、粘度 3、附着力 4、耐磨性 5、UV能量 6、固含量 7、抗爆性 8、防滑性 9、耐化性 10、耐弯折性,江苏华邦包装材料有限公司,22,11、与醇相容性 12、硬度
14、13、印刷性 14、其他性能测试,23,6、UV常见问题及解决,江苏华邦包装材料有限公司,24,（1）光泽不好、亮度不够,主要原因 A 印刷涂层太薄 B 乙醇、甲苯、二甲苯等非反应溶剂稀释过度 C 光固树脂自身的光泽度不够 D 纸张吸收性太强 E 网纹辊太细导致传送光油量太少 F 刮刀和网版目数选择不当,25,解决方法 A 选用高光泽的树脂 B 严格控制乙醇、甲苯或二甲苯的加入量 C 对于渗透性较强的纸张，可先涂一层底胶或者选择致密性好的纸品如水性底油打底后再涂布 D 适当增加网纹辊的直径，采用低线数网纹辊 E 降低刮刀的硬度 F 印刷时，也可以选择较低目数的网版，以增加涂层的厚度;,江苏华邦
15、包装材料有限公司,26,（2）干燥不好、固化不彻底，表面发粘,主要原因 A 紫外光功率不够 B 紫外灯管老化，强度减弱 C UV光油引发剂选择不当 D 乙醇、甲苯等溶剂加入量过大 E 机器走纸速度过快 F UV光油自身光固性能欠佳,27,解决方法 在固化速度小于0.5s的 情况下，一般应保证高压汞灯的功率不小于120W/cm；灯管要及时更换，必要时加入一定量的UV光油固化促进剂，加速干燥。 调整印刷工艺，将走带速度降低 调整配方,江苏华邦包装材料有限公司,28,（3）印刷品表面无法进行UV光油的印刷,主要原因 A UV光油粘度小，涂层太薄 B 印刷品表面有油污 C 油墨表面与光油亲和性不强 D
16、 油墨表面含防粘性材料（如硅油）太多 E 涂布网纹辊太细,29,解决方法 A适当调节光油粘度 B对要进行上光的印刷品采取必要的清洁措施 C 调配光油中助剂的种类和用量 D 不使用含影响油墨表面的的助剂 E 增大网纹辊线数,江苏华邦包装材料有限公司,30,（4）UV 上光涂层有白点和针孔,主要原因 A 印刷品表面有粉尘 B 网纹辊太细 C 乙醇、甲苯非反应型稀释剂加入量过大 D 光油本身润湿、流平性不好,31,解决方法,A 加强作业环境的清洁 B印刷时设法增加涂层厚度 C 选择专用的UV稀释剂稀释、防止体系组分不相容 D可加入少量的流平、润湿助剂,江苏华邦包装材料有限公司,32,（5）UV光油涂
17、布不匀、有条纹及桔皮现象,主要原因 A UV光油粘度过高 B 压力大小不均匀 C 涂布量过大 D UV光油的流平性差 E 纸张不平整，吸收性太强 F 基材表面张力过低,33,解决方法,A 降低UV光油粘度 B 调整好压力 C 减少涂布量 D 可加入少量流平剂 E 必要时用水性底油打底后涂布 F 对印刷品表面进行电晕处理，以增加UV光油对基材表面的亲和力,江苏华邦包装材料有限公司,34,（6）UV光油附着力不好,主要原因 A 印刷品油墨表面难上油，如油墨表面有蜡或硅油 B UV光油自身的附着力不够 C 光固化条件未合理掌握，固化 时间过短或者过长 D 对于非极性或低极性基材（如PE、PP、PET
18、、OPP、BOPP等）未处理直接印刷UV光油,35,解决办法,A 印刷油墨应选择含蜡较低的型号或选择使用非硅类助剂的油墨 B 选择柔韧性好、附着力佳的光固树脂和活性单体 C 掌握合理的固化时间，固化时间太短，UV光油表面固化而底层固化不彻底导致附着力降低；固化时间太长，UV光油过度接收紫外线照射会引起 过度聚合使上光膜层脆裂，导致附着力不佳 D 上光前对基材进行处理（分电晕处理和化学处理）或在基材打一层底油以帮助UV油与底材的附着。,江苏华邦包装材料有限公司,36,（7）印刷品表面有火山口、鱼眼现象,主要原因 A 印刷品表面不洁净，有可能有油污 B UV光油的流动性差 ，触变高 C 光油的消泡
19、剂选择不当，消泡性能过于强烈,37,解决方法,A 上光前对基材进行清洁处理 B 调整配方，少使用高触变性助剂 C 合理选用消泡、流平助剂,江苏华邦包装材料有限公司,38,（8）UV光油变稠、有凝胶现象,主要原因 1、UV光油储存时间过长 2、UV光油未能完全避光储存 3、UV光油储存温度偏高 4、UV光油没有添加稳定剂或添加过少的稳定剂,江苏华邦包装材料有限公司,39,解决办法,注意UV光油的有效使用期并严格避光储存，UV油包装用不吸收光的深色包装桶或金属桶，储存温度以545为宜。 调整配方，添加一定比例的稳定剂 UV油储存期一般一年也有是半年的，某些特殊的油储存期更短，为三个月或更短，如UV
20、金银色油墨,40,（9）残留气味大,主要原因 A UV光油固化不彻底或紫外光能量不足或UV灯管老化 B UV光油中非反应型稀释剂加入过多，没有完全挥发掉 C 某些光引发剂造成如BP固化后会残留一段时间的气味,41,解决办法,A 更换灯管，提供足够的固化能量 B 降低非反应性稀释剂用量，并加强通风 C 选择低气味的引发剂,42,（10）上光膜层韧性不佳,主要原因 A UV光油自身树脂、活性单体选择不当 B 上光涂层太厚,43,解决方法,A 选择韧性好的光固树脂和活性单体，控制单体的用量，降低交联 密度，一般单体官能度越大，形成的膜越硬，也更脆 B 在印刷中，选用网目数或网线辊较大的印刷，以降低涂层厚度，对光油则通过压紧胶辊与传墨辊的间距减小上油量 对UV油墨，网板一般在300目以上，油性油墨，网板一般是250目左右，水性网印一般在100左右，如印精细字体或图案应选择更高目数的网板,44,（11）上光后膜层发黄,主要原因 A UV光油自身树脂黄变 B 光引发剂选择不当,45,解决方法,A 更换不黄变树脂 B 选择不黄变光引发剂，易引起黄变的引发剂有ITX，651，BDK等 ,这几种引发剂不适合用在透明性光油里,46,谢谢大家！,