上光的最新干燥技术(上)

　　在印刷品表面涂（或喷、印）上一层无色透明的涂料，经流平、干燥、压光、固化后在印刷品表面形成一种薄而匀的透明光亮层，起到增强载体表面平滑度、保护印刷图文的精饰加工功能的上光工艺，已做为印后精加工的重要手段，在外贸出口产品包装加工上获得很大成效。在实现印前数字网络化、印刷多色高效化的技术创新中，印后加工只有运用高新技术达到精美自动化，才能完成印刷技术的整体革命。运用清洁能源、清洁原材料进行清洁产品生产的上光工艺，将做为适应ISO14000环境管理国际标准的面向廿一世纪的印后重要精加工手段，在印刷、包装行业全面推广。

　　随着上光加工的不断普及，上光涂料和机械的研制和开发越来越受到印刷、包装、化工、机械等相关行业的高度重视。上光涂料已由氧化聚合型，溶剂挥发型发展到热固化型、光固化型多个类型。依靠空气中的氧发生聚合反应将液体的上光涂料干燥成膜的设备投资少；依靠涂料中的溶剂挥发干燥成膜的流平性好，加工性能和适应范围广，但需进行上光、压光两道工序；依靠涂料中成膜树脂中高分子结构含有的活性官能基团和涂料的催化剂遇热发生交联反应干燥成膜的自动化上光设备生产效率高；依靠涂料吸收辐射光能量后，分子内部结构发生聚合反应干燥结膜的紫外光上光机构，可以和印刷同步进行，一机多用。紫外光技术使印刷、上光分别在专用机械上进行的工艺操作合并到印刷机组一次完成。

　　做为上光工艺重要的干燥技术也不断改进、发展。上光涂料成膜的干燥处理从氧化聚合、溶剂挥发的热风干燥式，发展到电热、紫外光干燥处理式。随着高新科技的发展和对清洁能源的运用及追求清洁能源的最大利用，综合各种先进科技手段汇聚开发研制的电子束干燥方式已在欧美发达国家开始运用。迅速发展到紫外光电子束与热电子束混合式最新干燥处理系统，将在世纪之交和廿一世纪为印刷、包装行业提供最新高能固化基本原理和技术。不断运用技术的创新将使上光干燥处理方式更科学，进一步推动印刷、包装业的质量提高和经济发展。

　　二、上光工艺几种干燥处理方式的比较

　　溶剂挥发干燥方式

　　溶剂型上光涂料因不同的涂料配方，所用的溶剂种类及比例不同，涂布、干燥过程中挥发速度也不同。溶剂挥发速度太快，上光涂料流平性不好，干燥成膜后表面出现条痕、砂眼等影响表面平滑度的质量问题。并在溶剂挥发过程因吸收外界热量诱发潮气凝结，使干燥后的涂层出现龟裂或发白。溶剂挥发太慢，又会引起干燥不足结膜固化不好，抗粘性不良等问题。

　　紫外固化干燥方式

　　紫外固化即利用UV（Uitra Violet即紫外线）照射能量使游离基聚合型丙烯酸酯类涂料固化成膜的上光工艺。这类涂料其组分中的光引发剂吸收紫外线的光能量，经过激发状态产生游离基，引发导致聚合反应。

　　[PI]-------[PI]--------[游离基]

　　光引发剂 激发态光引发剂

　　[游离基]+[单体]+[低聚物]-------[聚合物]

　　固化涂层

　　紫外线固化具有快速固化和低温固化的特点，有助于提高产品质量，保持颜色一致，缩短印刷时间，防止大气污染，减少火灾危险和改善作业环境。解决了溶剂型上光涂料因温度、湿度变化造成的粘连。

　　对紫外固化技术的运用在我国印刷、包装业发展很快，多用在印刷和印后精加工。1994年纸加工用紫外线固化涂料比1993年增加100%，年消耗量已达50吨。以后逐年增加。除北京大学开发的紫外线激发荧光粉做为主要原料大陆自行生产外，每年还需自香港，台湾、日本等地购进才能满足需求。

　　紫外固化的照射光源一般采用高压水银灯或金属卤化物灯。输出功率须控制在80-120Wcm，才能保证UV涂料的固化速度0.5s。同时还存在的固化的深度、程度、后固化的迟滞时间问题。

　　电子束（EB）加热干燥方式

　　电子束干燥处理方式是近年国外发达国家将原应用的穿孔、刻槽、切割等机械加工方面的电子束加工工艺，运用到多色高效印刷工艺生产中的一种新型能源转换加工手段。电子束（EB）即通过电真空器件产生聚合、密集的、具有一定方向的电子流。利用高功率密度的电子束加工方法，使从热阴极发射的电子受控制电极及加速阳极的静电场控制被聚成向同一方向运动的、密集的、载面很小的电子束。当电子束冲击到工件时，动能变为热能，产生极高的温度，可使任何材料瞬时熔化或气化。被科学界认为是近期具有最佳处理一致性的干燥技术。可使油墨、上光涂料最大程度地交联和聚合，而无后固化和溶剂残留。同时热能的用率最高。

　　大多数高速生产流水线印刷作业要求油墨、胶粘剂和上光涂料在机组达到干燥。单独运用电子束（EB）做为干燥处理手段，在价格和空间利用上不经济。

　　三、美国和欧洲的动向

　　做为印刷、包装物载体的纸张，至今在世界市场上仍占居主要原材的统治地位。但美观耐用、重量轻、可加工性好的塑料，已在美国和欧洲的食品、日常用品、化妆及卫生用品和其它产品包装市场中的使用量迅速增加。1995年末，欧洲和美国软和半硬纸与软塑料的销售量达到664亿美元，比1990年增长31%。此后，纸包装以每年平均增长3.9%的速度发展。到2000年将提高到364亿美元。软塑料包装的发展快于纸包装，以平均年增长7.2%的速度发展，到2000年时达到512美元。生产商正在积极采用新型热敏性塑料材料，和与之对应的不引起载体基材收缩的创新处理加工方法，取代现有纸制品印后精加工传统的处理方法。

　　过去，大多数印刷及印后生产机械（线）都是为处理溶剂型的油墨和涂料而设计的。因为溶剂的挥发造成了环境的污染和化学物质在载体上的残留和转移，其使用受环保条例的约束而严格限制并限期改造。外界的要求导致了紫外光固化和加热干燥等工艺的发展。紫外光干燥处理对表层固化效果好，但不能穿透或彻底固化较厚的涂层。同时耗费的电能实际上只有20%转换成紫外光产生固化作用，另外60%的电能以热的形式被释放，其余的20%则被转化成可见光，能量利用度特别低。

　　热干燥器的占地面积比紫外固化设备多4倍，比电子束固化设备多3倍。热干燥系统产生的热量易使许多塑料包装材料过热而引起基材起绉、收缩。经这种干燥处理方式后，纸张收缩率为1.25%，PE和BOPP薄膜将收缩2%或更多。这与使用新型热敏性塑料材料很不适应。

　　美国和欧洲的科学技术人员将电子束引入现有的紫外光或热干燥处理生产线上。并用电子束与其中任何一种干燥方式混合处理，优势可得互补，缺陷尽量弱化。便可制造新产品，提高生产效率和利润，增强市场竞争力。

来源：青工刊报