UV涂料上光特点分析及其光固化原理解析

    【集萃网观察】UV是英文ultraviolet的缩写，即紫外线辐射。UV上光是利用紫外线照射引发UV光油的瞬间光化学反应，在印刷品表面形成具有网状化学结构的亮光涂层。UV上光使用的UV上光油不是靠传统的加热挥发干燥，而是利用紫外光的光能量使其固化。

　　UV上光方法与传统的上光方法相比，具有光泽好、耐热、耐磨、耐酸碱及安全环保等许多明显的优势，而且用途更为广泛。所以自20世纪90年代以来国内外均发展较快，据有关资料统计近年来国内由于包装印刷领域的广泛应用和取代传统塑料覆膜工艺在教科书和期刊封面的应用，UV上光得到了快速发展，目前已经成为国内外最主要的上光方式，具有广阔的市场发展前景。

　　一、UV涂料上光的特点

　　UV涂料上光具有快速固化、低温固化、安全环保和成膜性能优异等特点。有助于印刷品光泽加工过程诸多问题的解决，填补了传统上光的许多不足，其主要特点如下。

　　(1)安全环保标准的UV光油应该属于无溶剂光油，固含量100%，即受光后全部转化为有效成膜物质，无VOC(有机挥发物)排放，有助于防止大气污染和改善作业环境，减少发生火灾的危险。

　　(2)生产效率高室温下可以快速固化，比一般的上光方法生产效率高，目前一般固化速度为50～150m/min，最快可达300～500m/min。

　　(3)适应范围广UV上光除纸印刷品外，还可以适应众多承印物，例如铝箔、金银卡纸、真空镀铝膜、镭射膜、塑料、合成纸、金属、木材等多种印刷载体。

　　(4)成膜性能优异UV上光不仅光泽度高，平整光滑，而且经紫外光固化后，由于形成了强韧的体型网状结构，所以具有优异的耐磨、抗水、耐热、抗划伤、耐化学药品和耐溶剂等性能，这是其他上光涂料难以比拟的。

　　(5)节省能源和占地面积UV上光装置的占地面积比溶剂上光的加热烘道占地面积少得多，能源消耗也省得多，非常适合联机上光和自动化流水线作业。

　　(6)涂布性能稳定由于UV光油不含挥发性溶剂，不易造成涂布过程的黏度变化，所以涂布稳定性较好，且用量较省。

　　(7)可避免产品粘连溶剂型上光涂料使用的树脂多为热塑性树脂，受温度、湿度、涂层厚度和烘干状况等因素影响较大，容易引起产品程度不等的粘连现象，而光固化涂层只要光照条件符合要求，则完全不必担心出现粘连问题，上光后即可任意叠放或进行后加工作业。

　　(8)可以取代塑料复合用UV上光取代塑料薄膜复合工艺已在国内外许多领域广泛采用，它可以完全避免覆膜工艺经常出现的翘边、起泡、起皱、脱层等现象，而且可以回收造纸，减少覆膜产品不能再生形成的环境污染。

　　二、UV涂料上光的光固化原理

　　UV上光的基本原理是利用200?400nm波段的紫外光照射引发的瞬间化学反应，使印刷品表面形成透明的光泽涂层。目前国内外使用的UV光油基本上都是采用游离基(也称自由基)聚合型的丙烯酸酯类材料，包括具有聚合性双键的丙烯酸酯类低聚物、含不饱和双键的丙烯酸酯类单体以及光引发剂等。UV光油经紫外线照射后，首先由其组分中的光引发剂吸收光能量，经激发产生游离基，引发并导致不饱和丙烯酸酯低聚物和活性单体的光聚合交联反应，形成固化涂层。

　　紫外线(UV)从本质上说，是一种具有特定频率(波长)的电磁辐射波。紫外光是波长为40～400nm的光，拥有较大能量见下表，可引发光化学反应。

　　

　　表1

　　紫外光又可分为真空紫外光(<2OOnm)、中紫外光(200～300nm)和近紫外光(300?400nm)，由于小于200nm的真空紫外光(也叫远紫外光)在空气中易被吸收消耗，只有在真空中才能传播，在光固化应用中没有实际意义，因此UV光油的固化主要是选择200?400nm的紫外光，特别是300～400nm的近紫外光。

　　对于UV光油来说，由于普遍采用的多为不饱和丙烯酸酯体系材料，而该体系的固化干燥属于游离基引发下的光聚合交联反应，尽管光固化的过程是在瞬间完成的，但从机理上来说，它经历了游离基的形成、链的引发和增长、链的终止等反应历程。

　　当光引发剂(R)吸收紫外光能量后，即处于不稳定的能量激发态(R?)，并迅速分解为活性大的游离基(R.)，该游离基会立即引发体系中的不饱和化合物(M)发生聚合交联反应，并生成新的游离基(RM.)，该游离基继续与周边不饱和化合物分子发生类似反应，分子链不断增长，形成增长中的游离基(RMm?或RMn?)，随着反应不断深入，分子量迅速增长(RMm+1?或RMn+1?)，当两个新生成的游离基(RMm?和RMn?)在光化学反应过程中相互结合成链，生成电中性的分子(Pm、Pn或Pm+n)后，即失去各自的活性，链的增长便告终止。UV光油也就由液态转化为固态，成为具有多种优异性能的不溶不熔的网状涂层。

　　来源：中国油墨技术网