印后加工中 EB光油和UV光油的性能比較

印后加工中 EB光油和UV光油的性能比較

    印刷品上光是印后加工過程中一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)，光油品質(zhì)的好壞直接影響印刷品的美觀和性能。

在經(jīng)歷了苯溶性光油、醇溶性光油、水性光油、UV光油后，EB（ElectronBeamCuring）光油能否取代UV光

油成為印后光油中的主流產(chǎn)品？EB光油和UV光油相比，到底有什么優(yōu)點(diǎn)？EB光油能為印刷行業(yè)帶來什么有

利之處？

    本文就以上問題，和大家共同分享一下自己的觀點(diǎn)。

    目前常用光油的性能探討

    目前在印后加工過程中使用的光油主要有溶劑型光油、水性光油和UV光油三種，它們?cè)谛阅苌细饔星?/p>

秋。

    由圖1可以看出，溶劑型光油的主要缺點(diǎn)是：氣味大，干燥速度慢，不耐磨，容易擦花，不環(huán)保，屬

于被淘汰的產(chǎn)品。

    水油不含溶劑，環(huán)保，性能上無明顯的缺點(diǎn)，是一個(gè)綜合性能優(yōu)良的產(chǎn)品，存在的少許不足是耐磨性

和抗劃傷性無法令人滿意，同時(shí)，光澤和抗粘花性的欠缺也很傷腦筋，光澤高的產(chǎn)品抗粘花性差，不適合

銅版紙上雙面印刷，抗粘花好的產(chǎn)品光澤又不理想。

    UV油由于具備高光澤和良好耐磨性、抗擦花性，而被廣泛使用，但其存在的氣味問題、黃變問題始終

無法被很好解決。近年來，為節(jié)省成本，印刷廠普遍采用含填料高、脆性大的紙張，因此UV油的防爆線性

又被越來越多的關(guān)注。另絲印UV光油的柔韌性、附著力和抗粘花性的矛盾也比較突出。

    水油價(jià)廉物美，綜合性能適中，是一個(gè)生命力很強(qiáng)的產(chǎn)品，基于其干燥原理的局限性，性能上再想有

很大提升已不可能。UV油優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)分明，如何揚(yáng)長(zhǎng)避短或改良欠缺，值得進(jìn)一步探討。

    UV光油性能分析

    UV油主要由引發(fā)劑、活性單體、低聚物及助劑組成，低聚物通常有兩種以上配合使用，是決定UV油最

終物理性能的主要組份，活性單體主要提供使低聚物交聯(lián)和降低光油粘度的作用，助劑提供光油的流平性

、消泡性、表面滑爽性等性能，類似于飯菜中的鹽、味精等，引發(fā)劑接收紫外光，產(chǎn)生自由基，引發(fā)低聚

物和單體反應(yīng)，并固化成膜，作用非常關(guān)鍵。

    由于引發(fā)劑對(duì)紫外線敏感，所以施工后光油皮膜在日后的存放過程中，會(huì)繼續(xù)吸收紫外線，顏色變黃

。同時(shí)，引發(fā)劑反應(yīng)不完全，殘留的部分會(huì)使UV油氣味偏大，再者由于引發(fā)效率有限，單體和低聚物反應(yīng)

也不完全，殘留的部分會(huì)導(dǎo)致粘花和使人體過敏，會(huì)導(dǎo)致光油的抗擦花性和抗爆線性略有欠缺。針對(duì)UV光

油存在的這些先天不足的性能，EB光油應(yīng)運(yùn)而生，EB光油中去處了引發(fā)劑，使光油的性能有了很大提升，

以下就二者的區(qū)別略做分析。

    EB光油和UV光油的性能區(qū)別

    ·干燥（固化）原理和設(shè)備的區(qū)別

    UV光油是依靠光油中的引發(fā)劑吸收紫外光，產(chǎn)生自由基，引發(fā)單體和低聚物反應(yīng)并固化的。一臺(tái)國(guó)產(chǎn)

實(shí)驗(yàn)室固化設(shè)備2萬RMB即可，國(guó)產(chǎn)的生產(chǎn)設(shè)備約20-30萬RMB。

    EB光油是在電子束的猛烈轟擊下，單體和低聚物上的雙鍵被強(qiáng)制打開，產(chǎn)生自由基并完成聚合。一臺(tái)

進(jìn)口的實(shí)驗(yàn)室EB固化設(shè)備約需10-20萬美圓，而生產(chǎn)設(shè)備則在50-80萬美圓之間。

    目前EB固化設(shè)備的核心技術(shù)掌握在少數(shù)幾個(gè)國(guó)外公司手中，由于該類設(shè)備批量生產(chǎn)小，所以價(jià)格偏高

，相信該技術(shù)如果被普遍利用后，合理的價(jià)格應(yīng)在30-50萬美圓之間，如果該設(shè)備的制造技術(shù)被臺(tái)灣或國(guó)

內(nèi)同行掌握，相信價(jià)格會(huì)更低。

    ·氣味的區(qū)別

    UV油和EB油均不含溶劑，所以施工中的氣味問題不存在。所謂氣味主要是指印刷品表面殘留的氣味。

UV油殘留的氣味來源有兩個(gè)，一是殘留的引發(fā)劑和活性單體，二是引發(fā)劑反應(yīng)后生成的其它小分子物質(zhì)。

對(duì)UV油的引發(fā)劑進(jìn)行改良，并提高反應(yīng)程度，氣味會(huì)有改觀，但不能完全清除。

    EB光油中沒有引發(fā)劑，反應(yīng)程度超過98%，所以不會(huì)像UV油一樣會(huì)有殘留氣味的問題。

    ·耐黃變性的區(qū)別

    我們知道，上過UV油的紙張長(zhǎng)時(shí)間放置后，會(huì)逐漸變黃，主要原因是殘留的引發(fā)劑和引發(fā)劑生成物吸

收紫外線導(dǎo)致，使用昂貴的引發(fā)劑或在UV油中添加紫外線吸收劑，會(huì)有幫助，但不能完全做到不黃變。EB

光油不使用引發(fā)劑，所以不會(huì)有該問題存在。

    ·油墨變色的問題

    UV燈在產(chǎn)生紫外線的同時(shí)，也會(huì)產(chǎn)生紅外線，使上過光油的紙張表面溫度較高，由于要保證生產(chǎn)效率

，所以紙張來不及降溫便被堆放在一起，內(nèi)層部分的紙張會(huì)在30-60℃的溫度下保持一段時(shí)間，這時(shí)候一

些耐熱性差的油墨便會(huì)變色。除溫度的影響外，UV油中的引發(fā)劑在相對(duì)較高的溫度下，依然會(huì)保持一定的

活性，可能會(huì)和油墨中的一些活性物質(zhì)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，這也是UV油導(dǎo)致油墨變色的原因之一。對(duì)UV燈、反

光罩、冷卻系統(tǒng)進(jìn)行改良，油墨變色問題會(huì)有一定程度的解決，但也是治標(biāo)不治本的辦法。

    EB光油在固化過程中，固化設(shè)備在產(chǎn)生電子束的過程中不產(chǎn)生紅外線，溫度問題被很好的解決，所以

電子束固化是真正的冷能源，對(duì)一些熱敏性的基材會(huì)更適合。

    ·固化程度的比較

    為了理解UV油和UV油的固化程度，在此引入了凝膠率的概念，其測(cè)定方法為：將光油制成厚度為100

μm的涂膜，記錄下固化后的涂膜質(zhì)量W0，用丙酮萃取48小時(shí)，在50℃下真空干燥8小時(shí)，記下萃取后的質(zhì)

量Wg。然后按下式計(jì)算：

    凝膠率=Wg/W0×100%

    凝膠率越高，固化程度越高，下圖是典型EB光油和UV光油固化程度的比較。

    可見，UV油無論如何提高能量，固化程度也只有75%左右，UV油正常的施工能量是50-100mJ/cm2，也

就是說目前我們使用的UV油，在印刷品表面會(huì)有25-30%的小分子物質(zhì)殘留，這些小分子物質(zhì)，一方面使產(chǎn)

品的物理性能下降，一方面在安全性上存在嚴(yán)重隱患，如有可能導(dǎo)致人體皮膚過敏等。

    EB光油的固化能量在達(dá)到40kGy（電子束能量的表示單位），固化程度便可達(dá)到98%以上，物理性能和

安全性得到了很好解決。

    ·抗擦花性、耐磨性和防爆線的區(qū)別

    抗擦花性：由于EB光油的固化程度遠(yuǎn)高于UV光油，再加上UV固化過程中，氧氣阻聚的原因，UV油表面

的固化程度比內(nèi)部更低，所以，在相同涂膜硬度的條件下，UV光油的抗擦花性遠(yuǎn)不如EB光油。當(dāng)然，提高

UV光油的硬度、添加耐磨填料和助劑等，可以提高UV油的抗擦花性，但這樣又會(huì)帶來UV油防爆線性的犧牲

。

    耐磨性：我們知道，耐磨性和涂膜的柔韌性有關(guān)，韌性越大，涂膜越耐磨，如汽車輪胎（SBS橡膠材

質(zhì)）和運(yùn)動(dòng)鞋底（PU聚胺脂材質(zhì)）等，由于UV光油固化的不充分性，無法獲得柔韌性良好的涂膜，因此，

UV光油的耐磨性是無法和EB光油相比的。

    防爆線性：曾經(jīng)測(cè)試過，將UV油配方中的引發(fā)劑去掉，改變成EB光油，發(fā)現(xiàn)EB光油的抗爆線性不如UV

油，如以此為結(jié)論，便會(huì)大錯(cuò)特錯(cuò)。因?yàn)镋B光油的固化程度高過UV油近30%，固化程度越高，產(chǎn)品的硬度

越大，越容易被折斷，抗爆線性就會(huì)變差。

    若要真實(shí)比較二者的防爆線性，則要調(diào)整二者的配方，使它們的硬度或抗擦花性相同，這時(shí)候會(huì)發(fā)現(xiàn)

，EB光油的防爆線性會(huì)更好。

    ·抗粘花性的區(qū)別

    在一般人的印象中，UV油不存在粘花的情況，但在一些特殊的情況下，如，要求UV油有很好的防爆線

性，這時(shí)會(huì)盡量減少UV油的交聯(lián)密度，使UV油具有更好的柔軟性，在紙張彎曲的情況下不至于斷裂。但由

于UV油固化的不完全性，可能會(huì)帶來UV油粘花的風(fēng)險(xiǎn)。

    另，在絲網(wǎng)UV油中，為獲得良好的柔軟性和對(duì)薄膜的附著力，會(huì)在光油中填加熱塑性樹脂，如聚丙烯

酸異丁酯等，這些樹脂不僅自己不參與固化，反而會(huì)阻隔其它單體和樹脂的固化，這類UV油固化更不充分

，粘花的可能性更大。

    在EB光油中，由于電子束的猛烈轟擊，能夠反應(yīng)的單體和樹脂會(huì)充分反應(yīng)掉，粘花的可能性很小。

    ·耐溶劑性的區(qū)別

    個(gè)別情況，光油會(huì)有耐溶劑性的要求，如在彩盒上面開天窗貼PVC或PET膠片，由于彩盒膠中含有少量

溶劑，如果UV油的耐溶劑性很差，就有可能導(dǎo)致UV油和膠片粘在一起。另外，貼膜家私表面涂層，對(duì)耐溶

劑性也有要求。

    耐溶劑性的測(cè)定方法為：以棉布蘸MEK（甲乙酮），往返為一次，擦破涂膜為止。下圖3是EB光油和UV

光油耐溶劑性的區(qū)別，涂層厚度為4微米。

    在相同厚度條件下，EB光油的耐溶劑性是UV光油的4倍以上，隨著涂層的加厚，EB光油的耐溶劑性會(huì)

更明顯。

    ·EB光油是否和UV油一樣需要打底

    首先，我們需了解為什么UV油需要打底，在UV油中，活性單體的分子量很小（300左右），低聚物的

分子量也非常有限（約在500-1000之內(nèi)），和溶劑型光油中的樹脂（2萬）及水油中的樹脂（5000-10萬）

相比，分子量相差巨大，在UV油涂布到卡紙上時(shí)，單體和低聚物會(huì)滲透到紙張纖維中，失去表面上光的作

用。為保證UV油不向紙張內(nèi)部滲透，全部停留在紙張表面，需要用高分子量的產(chǎn)品，如水油打底，同時(shí)為

保證底油和UV油有良好的附著力，底油也需要特別設(shè)計(jì)和配套。

    EB光油和UV光油在配方選材上非常相近，因此EB光油也是需要打底油，但由于EB光油固化的充分性，

在EB光油中可以使用更高分子量的樹脂，對(duì)設(shè)計(jì)不需要打底的EB光油提供了更大的可能性和靈活性。

    ·成本上的區(qū)別

    相信每個(gè)人都會(huì)問及這個(gè)問題，對(duì)于氣味要求不敏感的外包裝材料上使用的UV油，由于沒有使用昂貴

的紫外光引發(fā)劑，此類UV油和EB油相比，光油價(jià)格相當(dāng)。但對(duì)于一些要求較高的禮品包裝、醫(yī)藥、煙酒食

品等外包裝上使用的UV油，UV光油價(jià)格會(huì)高于EB光油，但由于EB光油施工過程中需要氮?dú)饣蚨趸細(xì)怏w

保護(hù)，總體成本二者可能相當(dāng)，由于沒有工業(yè)生產(chǎn)資料，目前還不能給出準(zhǔn)確答案。

    EB光油的優(yōu)點(diǎn)總結(jié)

    高效：?jiǎn)谓M簾式EB固化設(shè)備的固化速度已可達(dá)到900米/每分鐘（計(jì)算值），高過3只UV燈管串聯(lián)的UV

固化設(shè)備（約200米/分鐘），同時(shí)也高于目前最快的印刷速度（726米/分鐘，計(jì)算值，德國(guó)曼羅蘭75型印

刷機(jī)，7.5萬張對(duì)開），因此EB光油是目前干燥速度最快的光油，不會(huì)成為提升印刷效率的障礙；提升產(chǎn)

品的附加值：EB光油的固化程度遠(yuǎn)高于UV光油，可以使產(chǎn)品具有更好的耐磨性、耐擦花性、耐溶劑性、耐

黃變性和良好的氣味，這些性能是UV油、水油等光油所無法達(dá)到的。

    安全性和環(huán)保性：用EB光油施工后的印刷品表面，沒有殘留的小分子化學(xué)物質(zhì)，其安全性和環(huán)保性同

樣是UV油所無法達(dá)到的，可以安全地使用在食品包裝、煙酒包裝、藥物包裝或和人體接觸的物品包裝上。

    結(jié)論

    EB光油較UV涂料在性能上存在明顯優(yōu)勢(shì)，在加工高文件產(chǎn)品或某些特殊要求產(chǎn)品時(shí)，如食品包裝/煙

酒包裝/和人體接觸的物品包裝等，EB光油是一個(gè)較好的選擇。

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