3.3 UV裝飾性油墨
在包裝印刷行業中,近年來利用UV固化技術,開發出一系列具有特殊裝飾效果的UV網印油墨。這是由于在UV油墨印刷與固化過程中,通過控制UV油墨的組成、固化機理及固化速率的不同方式,可以產生很多種自然的、特殊的裝飾圖案,這些圖案無論溶劑型、烘烤型或自干型油墨都無法產生。人們還利用油墨印刷過程中常會產生氣泡、縮孔、疵點、皺紋、橘皮、晶紋等缺陷,人為地通過不同手段加以夸大,從而產生皺紋、磨砂、珊瑚、冰花等圖案,具有很好的裝飾效果,并發展成為新的UV網印油墨。這些具有特殊裝飾效果的UV油墨組成了一系列的UV裝飾性油墨。這些UV裝飾性油墨廣泛地應用于包裝印刷,不僅提高了包裝印刷的檔次,而且成為高檔煙、酒、茶、保健品、禮品、工藝品印刷包裝和請柬、賀卡、掛歷、名片、裝飾材料印刷的重要材料。
UV裝飾性油墨品種很多,大致可分為三種類型。
①外添加型。即油墨內添加了具有特殊效果的填料、顏料或助劑,印刷后油墨表面呈現特殊的裝飾效果,如磨砂油墨、珠光油墨、發光油墨、香味油墨、發泡油墨等。
②化學轉變型。油墨印刷后,表面看不到裝飾效果,在光固化過程中,油墨發生化學或物理變化,表面形成皺紋、冰花、裂紋等圖案的皺紋油墨、冰花油墨等。
③特殊印刷型。通過特制的網版,印刷出特定的效果圖案,如折光油墨、水晶油墨、七彩油墨、立體光柵油墨等。
每一種UV裝飾性油墨采用的工藝流程不同,所得到的裝飾圖案效果也不一樣。通過控制印刷或光照條件,才能使所得到的裝飾圖案符合設計要求。
由于UV裝飾性油墨主要用于煙、酒、茶、保健品、化妝品、請柬、賀卡等高檔包裝印刷,所以必須要做到以下幾點。
①無味環保。不含有任何帶有不良氣味的成分,油墨在印刷過程中無氣味,對印刷車間和包裝車間沒有污染。
②安全無刺激。油墨對人體皮膚無刺激,避免操作人員因不小心接觸而造成皮膚過敏或灼傷,保障操作人員安全。油墨組分固化后不易發生遷移,以免污染產品。
③附著力好,耐刮性強。油墨對紙質承印物特別是通用的金銀卡紙要具有極好的附著牢度及表面硬度,印品的耐刮和耐劃傷性要好。
④高耐抗沖擊性和柔韌性。鑒于印品在印刷后,往往還要經過壓凸、模切等具有沖擊性的后續加工工序,要求油墨層在印品上有較高的抗沖擊性和一定的柔韌性。
因此在生產UV裝飾性油墨時,要選擇好低聚物、活性稀釋劑和光引發劑,特別要選用無味、皮膚刺激性小的活性稀釋劑和遷移性小、光解產物無氣味的光引發劑。
3.3.1 UV折光油墨
UV折光油墨俗稱激光油墨,是用于折光(激光)印刷的一種特殊油墨。折光實際上是指反射光而非折射光,所以折光印刷又稱反光圖紋印刷。折光印刷利用光的反射原理實現其特殊裝飾效果,它采用光反射率高的材料,通常用金銀卡紙、涂鋁薄膜或鏡面不銹鋼等作承印物。
折光印刷常見的有傳統的機械折光、激光折光和目前較為流行的網印折光3種。其實這3種方式的本質是一樣的,都是通過壓印將折光紋理圖案復制到承印物表面。
機械折光是通過激光電子雕刻或腐蝕的方式將折光紋理圖案刻在金屬版上,然后用很大的壓力將折光紋理圖案轉移壓印到承印物表面。機械折光可采用圓壓平或平壓平的方式。圓壓平方式適合大面積、大批量印刷作業;平壓平方式適合局部小面積、小批量印刷作業。
激光折光的壓印方式類似于機械折光,只是其折光印版紋理的形成要復雜得多。首先是激光器將折光圖案信息記錄在全息記錄材料上,然后采用電鑄的方法將折光紋理復制到剛性的金屬模版上,形成非常致密的、人眼無法識別的光柵,將折光紋理圖案轉移壓印到承印物表面。機械折光和激光折光不需要油墨,只需通過剛性的模版,利用壓力將折光紋理壓印至承印物表面,而網印折光要用到油墨,即UV折光油墨。
網印折光是將精細的絲網模版制版技術與先進的桌面排版制作技術相結合,制作帶有折光紋理的網版,用網版印刷的方法印上UV折光油墨,便能在鏡面金銀箔卡紙上獲得極其精細的多彩折光(鐳射)的圖案,這些有規律、凹凸狀的圖案在光的照射下能產生有層次的光閃耀感以及三維立體的獨特效果。
由于傳統的用壓印方式產生折光(鐳射)紋理的方法制版成本高,效果也不甚理想,所以折光印刷現在大多數采用網印印刷,使用UV折光油墨。折光印刷主要應用于高檔煙、酒、茶、工藝品包裝及請柬、掛歷、賀卡等商品,印刷后不但能使包裝商品光彩奪目、華麗富貴、立體感強,而且還具有一定的防偽作用。
折光效果是在某些具有金屬質感的承印物表面進行加工,使之在各個視角上既有變幻的金屬光澤,又有清晰明辨的立體圖像的表面整飾加工工藝效果。產生折光效果的第一個條件是承印物表面具有金屬光澤,最好是光澤達到一定的鏡面反射效果;第二個條件是承印物表面印刷有折光紋理。折光紋理是由一系列規則平行的、等距的、具有幾個不同角度的極細實線組成的紋理圖案,如同心圓形折光紋理、平行線形折光紋理。
折光效果的形成是光線與折光紋理相互作用的結果。光線從各個方向射入印刷有折光紋理的承印物表面后,反射出來的光線由于受到折光紋理的影響,產生更多方向的反射,部分光線甚至產生干涉現象而強化反射效果,最終形成閃閃發光的折光效果。
折光印刷中折光圖案精細復雜,它由幾十條角度、弧度不同的線條通過同等距離的排列組成,其線條粗細在0.10~0.15mm,因此要求UV折光油墨具有高光澤、高分辨率和優良的觸變性,保證網印后線條清晰。
UV折光油墨在使用時需提前一天放進車間,使油墨溫度和生產車間的溫度相同,因為溫度的差異會使油墨的黏度發生變化,印刷效果也會不同。油墨在使用前必須充分攪拌,使油墨有良好的印刷適性,并能提高油墨的均勻度。印刷時可根據需要加入適量的稀釋劑進行稀釋。如果折光印刷圖文面積較大,為保證質量,必須用高精度的網版印刷機來完成,小面積的可采取手工印刷方式。
使用UV折光油墨時應避免其和皮膚接觸,若油墨粘在皮膚上,應立即用肥皂水沖洗。油墨保存不當或超過保質期將會使油墨特性發生改變,影響印刷后的效果。應避光、低溫(18~25℃)、密封貯存,保質期6 個月。
網印折光方法簡單,技術要求不高,雖然生產效率相對較低,防偽效果稍遜色于機械折光和激光折光,但折光效果也很強,對于小批量的產品來說平均成本低廉。因此,網印折光近年來發展迅速,受到許多中小企業的推崇,目前已經成為折光印刷的主要趨勢。
UV折光油墨為無色透明油墨,不用顏料,實際上就是一種UV透明光油,它的制備見“3.17UV上光油”。
3.3.2 UV皺紋油墨
通常情況下,油墨在干燥時,若表面層與底層收縮不同,則會產生起皺現象。這種起皺現象本來是印刷中的缺陷,但如果有意識地突出和控制起皺,使其形成一種獨特圖紋的裝飾效果,就可以使印刷品別有一番韻味,能產生這種起皺效果的油墨就是UV皺紋油墨。
網印UV皺紋油墨通常多用在光澤度很高的金卡紙、銀卡紙等承印物上,也可印在有機玻璃、PVC片材、塑料薄膜上。油墨印刷后,先經過低壓汞燈254nm UV照射,使油墨表層固化,內部呈半固化狀態,表層UV油墨由于固化收縮,產生凹凸模樣的紋路。然后,再通過中壓汞燈UV照射,使UV油墨整體固化,就可以達到具有金屬錘打效果或折皺的表面效果。其實皺紋漆早已存在,常涂裝在電器設備或機器的外殼上,但它需要高溫烘烤才能得到滿意的皺紋效果,故此工藝無法應用于以紙為基材的包裝材料上。而UV皺紋油墨巧妙地采取了UV油墨兩次固化的工藝,利用UV油墨固化時體積收縮引起油墨層起皺,產生了特殊的裝飾效果。由于UV皺紋油墨具有立體感強、豪華典雅、墨膜飽滿和良好的視覺效果等特點,其應用已擴展到高檔煙包、酒盒、禮品包裝盒、保健品包裝盒、化妝品盒、掛歷、書本等領域產品包裝的表面裝潢印刷。
使用UV皺紋油墨產生的皺紋大小與絲網目數、網印墨層厚度有關,絲網目數越低,墨層越厚,皺紋越大;絲網目數越高,墨層越薄,皺紋越小。一般使用絲網目數100~200目為佳。
UV皺紋油墨的皺紋形成需經過起皺和固化兩個階段,首先經低壓汞燈光照射表面形成皺紋,再通過中壓汞燈光固化。皺紋大小除與油墨厚度有關外,與通過低壓汞燈的速度也有關系,速度太快,無皺紋產生,速度太慢,表面已固化,也不會產生皺紋。通過控制傳送帶速度,改變低壓汞燈與高壓汞燈之間的距離,可確定最佳工藝參數。
UV皺紋油墨的性能要求見表3-19。
表3-19 UV皺紋油墨的性能要求

UV皺紋油墨是不加顏料的,實際上也是一種UV透明光油,它的制備見“3.17UV上光油”。
UV皺紋油墨使用要點如下。
①UV皺紋油墨使用前應充分攪拌均勻,一般無須稀釋即可直接印刷。如確需稀釋,可用UV皺紋油墨專用的光油(稀釋劑)調稀,比例一般不超過5%。如需著色,可加相應的色漿調勻后印刷,但加入量一般不超過3%。不同系列及品牌的UV皺紋油墨一般不可相互拼混,以免發生不良反應影響印刷效果。
②對于某些附著性不好的承印物,可先用相應的透明油墨印刷,再印UV皺紋油墨,即可解決附著性問題。
③在批量使用前,應少量試用并充分確認符合材料與設備要求后才能批量使用。油墨應貯存于陰涼干燥處,用后蓋緊密封,注意避免接觸明火及高溫。保質期一般為 1年。
④UV皺紋油墨通常用于網印,要根據需要達到的皺紋效果來選擇不同目數的絲網。網印中對印刷品的精度要求越高,選用的絲網目數越高,反之,則選用的目數越低。網目數越高,產生的皺紋效果越小,反之則越大。因此,在UV皺紋油墨網印中,根據實踐經驗,一般選用100~200 目的絲網,如果印刷設備精度很高,則可以適當地選擇目數高一些的絲網。
⑤選擇合適的網距。網距小于5mm時,圖像能夠完全呈現在承印物上,而當網距超過 5mm時,隨著網距的增加,呈現在承印物上的圖像有丟失現象。根據實踐經驗,網距的設定范圍是 2~5mm比較合適。
⑥選擇合適的繃網角度。根據網印的實踐經驗,繃網角度為45°時,龜紋最嚴重,繃網角度是60°、75°時,龜紋也比較嚴重,繃網角度為30°時,龜紋較輕,而繃網角度為 0°、10°、20°、25°時,印刷品基本上沒有產生龜紋,因此,繃網角度的范圍可選擇小于30°。
⑦注意調整印刷速度和控制刮刀角度。印刷速度的變化不會帶來印刷品質量的變化,只能改變油墨起皺花紋的大小。印刷速度快,花紋就小;印刷速度慢,花紋就大。同樣,刮刀角度的變化也不會改變印刷品的質量,僅改變花紋大小。刮刀角度小,花紋小,反之,花紋就大。因此,在紫外線固化時,以出現最佳花紋效果來調整最佳的印刷速度和控制刮刀角度。
⑧要注意控制油墨的引皺和干燥速度。引皺速度過慢,印刷品無法起皺。實驗證明,當引皺速度小于 14m/min 時,油墨基本上無法起皺;當速度達到 14m/min 以上時,油墨均會起皺。因此,一般生產中可選擇 14~20m/min 的引皺速度。
⑨注意墨層的厚度和油墨的顏色對UV固化的影響。由于網印的墨層厚度很大,當油墨太厚時就會影響固化效果,所有影響印刷墨層厚度的因素都會影響固化效果。對墨層厚度有影響的因素有絲網目數、張力、感光膠厚度、膠刮硬度、膠刮刃口的銳利度、刮印角度、刮印速度、壓力等,在印刷中要注意控制這些因素。此外,顏料對網印UV油墨也有較大的影響,不同顏色、不同厚度的UV皺紋油墨的UV固化效果也有差別,這主要是由于各種顏料對光線吸收、反射及油墨中顏料含量不同。一般來說,白色、黑色、藍色、綠色較難固化,紅色、黃色、光油、透明油易固化。利用光引發劑的特點,可以通過選擇光引發劑的種類、降低顏色密度,使不同顏色的UV皺紋油墨在同一固化條件下達到固化參數的一致;墨層的厚度應該通過改變網版的參數、膠刮的硬度和刮印速度等方法調整,保證油墨的快速固化要求。
UV固化要求UV固化機加裝引皺裝置,光源為20~40W 低壓UV燈,功率在60~100W,UV引皺裝置與UV固化燈之間的距離不低于 1.2m,否則印刷后的產品未經UV引皺裝置引出皺紋而被UV燈固化,花紋無法引出,也無法達到皺紋的效果。UV固化燈的功率不低于3kW ,傳送帶的速度視印刷光固效果而定,一般在18~25m/min。UV引皺裝置的功率與傳送帶的距離直接影響產品的花紋,UV引皺燈的功率大,傳送帶的速度要快,反之,UV引皺燈的功率小,傳送帶的速度則要慢。
3.3.3 UV仿金屬蝕刻油墨(磨砂油墨)
UV仿金屬蝕刻印刷就是利用UV仿金屬蝕刻油墨中含有雜質而產生的疵點對光線產生散射,這本來是印刷中應盡量避免的缺陷。但如果在油墨中加入大量“雜質”,用仿蝕刻絲網印刷把這些小顆粒漏印于具有金屬鏡面光澤的金銀卡紙上,就可產生猶如光滑的金屬經腐蝕、雕刻式磨砂等處理的特殊效果。UV仿金屬磨砂印刷所產生的特殊視覺效果的光學原理是:印有UV仿金屬磨砂油墨的圖文部分在光的直射下,油墨中的小顆粒對光發生漫反射形成強烈的反差,猶如光滑金屬表面經磨砂產生凹陷的感覺;沒有油墨的部分因金銀卡紙的高光澤作用,產生鏡面反射而有凸出的感覺,仍然具有金銀卡紙金屬般的光澤度。它能使承印物具有金屬般的光澤度和似蝕刻后的浮雕立體感,產生磨砂、啞光及化學蝕刻的效果,使印刷品顯得高雅莊重、華麗美觀,大大提高了印刷品的裝飾檔次及藝術欣賞價值。
仿金屬蝕刻印刷制作方法有以下三種。
壓砂:即利用凹凸不平的鋼模,在高壓下加熱定型,壓出磨砂效果。
平面噴砂:在要磨砂的圖案部分,先用腐蝕液進行啞光處理,待干燥后,用預制的具有類似噴砂玻璃面的凹凸紋的模具壓制圖案區,同時加熱,使壓制的凹凸紋熱熔定型,起模后得磨砂圖案。
印砂:這是使用最廣泛的一種仿金屬蝕刻印刷方法,它是直接利用絲網印刷在具有鏡面光澤的材料上網印UV仿金屬蝕刻油墨,獲得磨砂效果。
UV仿金屬蝕刻油墨是一種粒徑為15~30μm的無色透明單組分UV網印油墨。油墨墨絲短而稠,其中添加顆粒直徑為15~30μm的“砂粒”,印刷后可在光照下形成漫反射,產生磨砂效果。所謂的“砂粒”實際上都是無色透明的塑料細顆粒,如聚丙烯、聚氯乙烯、聚酰胺等塑料粉末,滿足顆粒大小在15~30μm就可用。為了反映出承印物的固有光澤,UV仿金屬蝕刻油墨一般是將低聚物、活性稀釋劑、光引發劑、填料等多種材料攪拌成淺色透明糊狀,也可加入顏料制成彩色蝕刻油墨,但不能使用遮蓋力強的顏料。性能優越的UV仿金屬蝕刻油墨首先要具有良好的顆粒分布及立體感,蝕刻效果好,印刷后才能產生令人滿意的藝術效果;還要求附著力及柔軟性優良,否則在煙、酒盒等進行軋縫時會發生爆裂,嚴重影響產品質量;還需要固化快、存放期長、手感好,不能太毛糙,否則在煙標等包裝生產線中容易發生軋片現象。此外,印刷煙標及食品包裝盒的油墨還必須具有低氣味性,保證油墨符合食品衛生和環保綠色印刷的要求。UV仿金屬蝕刻油墨在配料時添加的各種助劑、材料要充分攪拌均勻,為了減小印刷后油墨在承印物膜面的流平性,要少用或不用流平劑,以促進凹凸粗糙面的形成。還有,在配方設計中要保證仿金屬蝕刻油墨具有良好的觸變性、適宜的附著力,根據不同的承印物和設備環境等因素調整控制好油墨黏度。
UV仿金屬蝕刻油墨性能要求見表3-20。
表3-20 UV仿金屬蝕刻油墨性能

在采用網印UV仿金屬蝕刻油墨印刷時,絲網的選擇是至關重要的,選擇的絲網目數應與油墨砂型的粗細程度相匹配,如果油墨砂型比較粗,顆粒度大,應選擇較低目數的絲網,其絲網的孔徑較大,可使油墨中砂粒通過絲網漏印到承印物上,否則會使部分砂粒殘留在網版上,造成印刷品上的砂粒稀少,出現花白現象,導致蝕刻效果差。并且隨著印刷的進行,油墨砂粒不斷堆積,網版上的油墨黏稠度逐漸增大。如果砂型較細,顆粒度小,則可選擇較高目數的絲網。一般油墨砂粒直徑在15~30μm,選用的絲網目數在150~250目即可,具體情況可根據實際使用經驗來選擇。
為使UV蝕刻印刷有良好的視覺效果,承印物的選擇也很重要,一般選擇具有金屬鏡面效果和高光澤的材料。材料的平滑度也很重要,若平滑度低印刷適性就不高,油墨附著性就差。蒸鍍有鋁箔的卡紙、鋁箔都可以印刷,但以金銀卡紙最為理想。
在印刷中要熟悉和掌握UV仿金屬蝕刻油墨的印刷適性,一般來說,UV仿金屬蝕刻油墨在使用全自動網印機進行大批量高速生產時會出現問題,往往在印幾千張或上萬張后,仿金屬蝕刻油墨就不能完全密實地鋪展在絲網上,導致仿金屬蝕刻效果不均勻;UV仿金屬蝕刻油墨太稀或相溶性不好,則易導致跑邊、露底等。為了避免這些問題,首先要使用符合質量要求的金銀卡紙,因為對于一些質量相對較差的金銀卡紙,UV仿金屬蝕刻油墨會溶解金銀卡紙上的金銀色,嚴重時甚至把金銀色全部溶掉,使整個印品發白。要解決這個問題,在設計油墨配方時,就必須全盤考慮各種原材料的組成,不選用分子量小、溶解性能強的活性稀釋劑,以避免金銀卡紙掉色。當然,增大UV光源強度,縮短印品從印刷到固化的時間,對于克服印品發白的弊病也有一定的效果。
如何使UV固化油墨產生啞光效果?可以通過添加微粉蠟或無機啞光粉等來獲得。蠟是油墨中很常用的組分,用以改變油墨的流變性、改善抗水性和印刷性能,使印品網點均勻完整。微粉蠟一般為合成的聚乙烯蠟和聚丙烯蠟,分散于UV網印油墨中,固化成膜時,由于蠟與樹脂體系存在不相容性,故游離而浮于固化墨膜表面,使光澤度受到影響,形成啞光效果。這種啞光效果有柔軟的手感和蠟質感,但由于蠟粉僅僅是浮于印膜表面而形成消光作用,又因蠟質本身強度較低,抗刮傷能力差,所以效果大多不夠理想。如果改用氣相二氧化硅、硅微粉、滑石粉等無機填料組分,由于浮于膜層的表面的能力差,故難以獲得啞光磨砂效果。
對添加硅粉消光劑的UV油墨,可以采用分步輻照的方法來獲得啞光磨砂效果。先對濕墨層用較長波長的光源輻照,因其對膜層較有力的穿透效果,可使下層油墨基本固化,墨層表面層雖然光能相對較強但受氧阻聚的干擾,上表層固化較差,在墨層內形成下密上疏的結構,有一種迫使填料上浮的作用力,再加上無機填料(硅粉)與有機交聯網絡的不完全相溶性,無機粒子就會被迫向固化狀況較差的表層遷移,聚集到墨層表面。此時再用波長較短、能量較高的光源輻照墨層,使油墨表面層徹底固化,這樣便可得到明顯的啞光磨砂效果。
3.3.4 UV冰花油墨
UV冰花油墨是一種特殊的UV透明油墨,它采用網印工藝,將油墨印在具有鏡面感的鍍鋁膜卡紙上,經紫外線照射固化,承印物表面將出現晶瑩剔透、疏密有致的冰花圖案,在光的照射下發出耀眼的光彩,能使包裝更加新穎別致。冰花油墨一般用于商品包裝、禮品、賀卡、標簽等產品的表面裝飾。但由于UV冰花油墨產生冰花所需的UV照射時間太長、生產效率太低、耗能過高、紙張易變形等缺點,多數還只用于小批量的印刷,未能在包裝業中大量使用。UV冰花油墨也可印刷在透明的基材上,如玻璃、透明亞克力、透明PC等,常被用來反印正看;也可印刷在具有反光效果的底材上,如鏡面不銹鋼、鈦金板、鏡面氧化鋁板等。
UV冰花油墨是無色透明油狀液體,加入專用色漿,還可以印刷各種彩色的冰花圖案 。也可以先印好透明的彩色UV油墨,光固化后再疊印冰花油墨,獲得彩色的冰花圖案。UV金屬/ 玻璃冰花油墨是專門為玻璃及鏡面金屬底材而開發的,硬度高,有優異的附著牢度,耐水性強。為了使玻璃上的透明冰花圖案具有金屬閃光效果,在冰花表面印刷一層UV鏡面銀油墨,從玻璃或透明塑料薄膜的反面觀看時,冰花就具有金屬感,冰花油墨好像是印在鏡面金屬上。
UV冰花的形成機理是:當UV冰花油墨受到紫外光照射時,會發生兩種反應,一種是主反應,即光化學聚合/交聯反應,促使油墨固化,同時產生體積收縮,由于配方中樹脂的官能度較高,所以冰花固化膜既硬又脆。墨層的收縮和固化過程是不同步的,也是不均勻的,其結果必然造成應力集中,導致固化膜開裂,形成許多類似于冰面被敲擊的裂紋圖案,即冰花圖案。UV冰花紋理是自然形成的,非人為所致,具有自然美的特點,藝術感很強。另一種是副反應,即空氣中氧氣產生的氧阻效應,也就是說氧氣會阻礙油墨的進一步固化,對固化不利,尤其是與空氣直接接觸的冰花墨層表面很難固化。
UV冰花的形成過程分為三個階段:大裂紋的產生;小冰絲的形成;冰花墨層的干燥。當印刷好的冰花油墨進入紫外光照射區域時,油墨表面慢慢地會出現一層白霧狀的固化層,本來完全透明的涂層變得不那么透明了,并逐漸形成縱橫交錯的裂紋圖案,就好比天空中出現了很多條閃電軌跡。大裂紋的產生一般需要中等強度的紫外光照射20~40s。隨著大裂紋逐漸變深,墨層表面的白霧逐漸退去,有的地方變得透明,有的地方半透明,墨層變成了分布著許多大裂紋的透明層。一眨眼的工夫,大裂紋的邊沿又出現了無數細小的冰絲,彼此朝著一個方向快速增長,直到碰到對面的冰絲為止,冰絲的形成時間很短,一般為5~10s。如果此時用手觸摸油墨表面,黏糊糊的還未固化。冰絲的粗細與密度決定冰花圖案的立體效果。冰絲越密、越細,冰花的反光和折射效果越明顯,立體感越強,但透明度較差;冰絲越粗,密度越低,冰花墨層的透明度越好。大裂紋和小冰絲形成后,冰花墨層就需要用強紫外線照射使之快速干燥,否則美麗的冰花圖案會因為氧阻作用變得模糊不清。仔細觀察UV冰花圖案,尤其是用高倍放大鏡觀看時,會發現冰花是由許許多多的大小裂紋組成的,有的裂紋大又長,有的裂紋短而細(簡稱為冰絲)。大的裂紋相互交叉并連接在一起,冰花圖案的大小是由大裂紋所圍合的面積決定的,面積越大,冰花越大,反之冰花越小。UV裂紋決定冰花的大小,冰絲決定立體感,只有充分了解UV冰花的形成過程和影響因素,才能生產出立體感強、透明度高、大小合適的UV冰花裝飾產品
底材的性能(顏色、透明度)對冰花的形成也會產生很大的影響。底材顏色越深,冰花固化得越慢,冰花就大,顏色淺的地方,冰花就小。在其他條件不變的情況下,通過改變底色也可以控制冰花的肌理效果。
要想得到穩定的冰花,還必須保持光照區域溫度的穩定。因為冰花的形成過程受溫度的影響很明顯,溫度越高,墨層中的氧氣的溶解速度越快,溶解的氧氣量越多,固化速度就會越慢,冰花就會越大。所以印刷冰花油墨,夏天生產很正常,天氣一冷就遇到了麻煩,最好的解決方案就是印刷車間的溫度相對穩定。
冰花油墨印刷的均勻性,不但影響產品的顏色深淺,而且決定著冰花圖案的大小。印刷冰花油墨時,一般選用200~260目絲網版,網目低,墨層厚,冰花就大;反之,冰花花紋就小。冰花油墨的黏度較大,網印時應放慢刮印速度,使墨層均勻一致,否則生產出來的產品不光顏色深淺不一,冰花大小也不一樣。
印刷UV冰花油墨時,環境溫度應盡量保持穩定。溫度高,油墨黏度小,氣泡消失得快,印刷墨層較薄,光照后形成的冰花花紋較小;溫度低,油墨黏度大,印刷時易產生氣泡,墨層較厚,形成的花紋較大。因此,印刷環境溫度的波動會直接導致冰花圖案大小的變化,從而影響產品的批次穩定性。建議印刷環境溫度控制在20~30℃較佳。
UV冰花光固機比普通的光固機長很多。標準的四燈UV冰花光固機,網帶/滾輪寬度2m,燈管發光區長1.95m,前三只UV燈功率12kW,最后一只UV燈功率16kW,燈管總功率52kW,機器寬度2.2m,燈箱長度5m,總長7~8m。UV冰花光固機的每只UV燈作用不同,并且燈距可調。前三只燈產生冰花,最后一只用于固化油墨。普通的三燈UV固化機長度一般只有2.5~3.5m。
UV冰花光固機溫度控制要求較高,風機多。不管春夏秋冬,燈箱內的溫度要求控制在35~55℃。
3.3.5 UV珠光油墨
UV珠光油墨是將云母珠光顏料加入UV油墨中而制得的一種具有珠光幻彩效果的特種油墨。珠光顏料為無機顏料,由云母晶片組成,外層包裹為具有高折射率的金屬氧化物,如二氧化鈦、氧化鐵,利用云母片的反射或閃光效應,使顏料表面具有珠光色彩。云母是天然硅酸鹽,大多數云母礦不適合作珠光顏料,只有密度為2.7~3.1g/cm3、硬度為2.0~3.0的單斜晶系的白云母 KAl3O10Si3(OH)2才適合制作云母珠光顏料。將透明的白云母晶體處理成片狀顆粒后,用化學方法將二氧化鈦等金屬氧化物涂覆于云母片表層,既可提高云母表面的耐光、耐候性,還可通過調節色膜厚度來獲得各種干涉色。
表3-21為二氧化鈦膜的膜厚與色相的關系,表3-22為云母鈦的粒度與二氧化鈦的附著力關系。
表3-21 二氧化鈦膜的膜厚與色相的關系

表3-22 云母鈦的粒度與二氧化鈦的附著力關系

在應用中,將珠光顏料均勻分散在涂層中,而且平行于物質表面形成多層分布,同在珍珠中一樣,入射光線會通過多重反射、干涉達到珠光效果。這種珠光效果不同于普通“吸收型”顏料和“金屬”顏料,它所表現出的色彩是豐富而具有變化的。人眼在不同的視角觀察同一點時,光澤會不同;人眼在同一視角看不同點時,光澤也會不同。總的看來,珠光就像是從物體內部或深層發出來的光芒。
珠光顏料隨其顆粒大小的不同在使用中表現出不同的效果。總的說來,顆粒越大,閃光度越高;顆粒越小,對底色的覆蓋力越強,而閃光度降低。
改變涂布在云母內核上的金屬氧化物的厚度或種類,也會帶來不同的色彩變化。把珠光粉應用于包裝領域,將獲得更多意想不到的華麗享受。
另外,珠光顏料的優勢在于它良好的物化特性,耐水、耐酸、耐堿、耐有機溶劑、耐熱,300℃無變化,不導電,耐光性極好,無毒,對皮膚和黏膜無刺激,不會引起過敏反應。
使用金屬離子還可以得到彩色的珠光顏料,不同的金屬使珠光顏料呈現不同的顏色,如使用含Bi、Sb、As、Cd、Zn、Mn、Pb等化合物的產品具有穩定的色彩。另外,在云母鈦表面沉積Au、Ag、Cr、In、Sn、Ni、Cu、Ge、Co、Fe或Al的氧化物,可增強顏料對光的反射,提高珠光效果,見表3-23。
表3-23 金屬與珠光顏料色彩的關系

表3-24介紹了云母鈦不同粒度時的光澤,表3-25介紹了云母鈦的色相和膜厚、包覆率之間的關系,表3-26則介紹了云母鈦的幾何學厚度和色相的關系,表3-27介紹了默克公司的珠光顏料。
表3-24 云母鈦不同粒度時的光澤差異

表3-25 云母鈦的色相和膜厚、包覆率的關系

表3-26 云母鈦的幾何學厚度和色相的關系

表3-27 默克公司的珠光顏料品種

注:表中黑斜體標出的產品為推薦用于印刷的產品。
UV珠光油墨可印在幾乎所有的材料上,如紙張、塑料、金屬、玻璃、陶瓷、織物等,特別是在紙張、針織品上應用較多。
珠光顏料屬于無機顏料,本身顆粒較大,雖然具有透明性,但是珠光顏料對紫外線反射也最強。所以要根據珠光涂層的效果來調節顏料的加入量,加入量過多,不僅影響油墨黏度,更會影響油墨的光固化速度。
珠光顏料為片狀結構,對剪切力非常敏感,大的剪切作用會破壞珠光效果,所以油墨制作時,顏料的分散不能使用常規的三輥研磨機、球磨機和砂磨機,只能使用高速攪拌機分散,而且必須慢速分散攪拌,以免破壞云母片狀結構。珠光顏料幾乎可以和所有天然和合成的樹脂相混合,而且潤濕性和分散性都比較好,特別是在聚酯樹脂和羥基丙烯酸樹脂中。
珠光顏料在加入油墨連接料之前應首先進行潤濕。潤濕用的溶劑應與油墨體系相適應。良好的潤濕可以使珠光顏料均勻地分散到油墨連接料中,這是獲得優質珠光印刷效果的基礎。同時,潤濕也能克服珠光顏料在分散時的“起塵”現象。由于珠光顏料具有良好的分散能力,在低黏度體系中一般使用低速攪拌即可很好地分散。
UV珠光油墨中加入的珠光顏料顆粒都會對紫外線發生吸收、反射或散射,使紫外線很難到達油墨層底部,影響UV珠光油墨的固化,尤其是底部更難固化。因此制備UV珠光油墨必須要選擇合適的、光引發效率高的、有利于深層固化的光引發劑,如ITX、TPO和819等,有時還要配合使用增感劑EDAB等。
珠光顏料可提供一個嶄新的、個性化的色調效果,它既可以單獨使用,也可與透明的常規顏料合用,另外底層涂料的顏色與之疊合,又會有更令人驚喜的色彩產生,其裝飾效果的豐富性幾乎可以無限延伸。干涉色系列珠光顏料既可單獨使用,也可同其他傳統色料同用,干涉色會隨視角改變而產生多種效果。
①“珠光白”效果,銀白系列珠光顏料既可單獨使用,又可同其他傳統色料一起使用。需要注意的是色料應該為透明性的,而且添加濃度不能超過3%。由于該珠光顏料透明性高,金屬光澤效果很強。
②“珠光幻彩”效果,干涉色系列珠光顏料既可單獨使用,也可同其他傳統色料同用,干涉色會隨視角改變而產生多種幻影色彩,只有一種混合方式不可取,即將不同的干涉色顏料相混合,因其結果是暗淡的灰色。
③“珠光金及金屬色”效果,這種珠光顏料不同于傳統的銅粉或鋁粉顏料,除一般的金色以外,它還提供了更引人入勝的多種光澤。主要的色彩有黃金光澤、紫銅、青銅和紅金色。如果加少量碳(0.001%~0.05%),可以產生獨特的金色或銅色效果。銀灰色則可以通過將珠光銀白顏料涂于黑的底色上,或將其同少量炭黑在油墨中混合而產生。
與常見的油墨顏料不同,珠光顏料以下幾個特點對于印刷結果的影響非常重要,因此,在油墨制備和使用時,絕對不能忽視。
(1)顏料的易損性
珠光顏料由二氧化鈦(或其他金屬氧化物)包覆云母而成,呈脆弱的薄片狀結構,容易損壞。在珠光油墨的配制中,不要采用大剪切力或者有研磨功能的分散裝置。
(2)顏料的顆粒度
普通有機顏料顆粒的尺寸是0.2~0.7μm,炭黑更小些,為0.02~0.08μm,而常用的云母鈦珠光顏料(F級)尺寸達到了25μm,厚度為0.2~0.5μm。必須對印刷中的相關參數進行調整,不然珠光顏料的轉移將受到很大影響。
(3)顏料的排布
這與薄片狀顏料結構有關,當顏料在油墨涂層中分布得均勻,而且多數顏料顆粒同承印物表面呈平行排列時,得到的光澤最好,否則就會大打折扣,因此應該注意油墨轉移后的流平性,流平性好才能保證顏料薄片排布的質量。
(4)顏料的透明性
珠光效果主要來源于入射光線的折射和干涉,如果油墨涂層的透明度低,原本充足的光線就會被吸收而損失掉。在選用油墨連接料或光油的時候,要選擇透明度盡可能好的材料,所以一般制備UV珠光油墨時,常用透明的UV光油作連接料。
3.3.6 UV香味油墨
人們在印刷上除了追求視覺美的效果外,在嗅覺上有所突破也是一個方向,香味印刷隨之產生。香味印刷最早是在印刷油墨或紙中加入香料以得到香味,這種方法簡單,但不易持久。后來由于發明了微膠囊技術,將香料封入微膠囊內,并制成油墨進行印刷。由于香料被微膠囊封閉,徐徐散發出來,故印品能持久飄香。在UV香味油墨固化后用手指輕輕摩擦,即可聞到濃郁的香味。香味印刷主要應用于雜志、廣告、傳單、說明書、明信片、餐單、日歷等方面,也可用于紡織物印花。
UV香味油墨是一種微膠囊油墨,是在UV油墨中添加了微膠囊而制成的一種特種油墨。微膠囊技術是20世紀中期發展起來的一門新技術。它是在物質(固、液、氣態)微粒(滴)周圍包覆上一層天然高分子或合成高分子材料薄膜,形成極微小的膠囊。微膠囊具有許多特殊性能,它能夠儲存微細狀態的物質,并在需要時釋放出來,還可改變物質的顏色、形狀、質量、體積、溶解性、反應性、耐久性、壓敏性、熱敏性及光敏性。因此微膠囊技術廣泛應用于醫藥、食品、化妝品、洗滌用品、農藥、化肥、印刷等行業。微膠囊技術與油墨生產制造技術結合為印刷油墨的開發提供了新思路,不僅促進油墨新品種的開發,如香味油墨、發泡油墨、液晶油墨等,還產生了許多印刷新工藝,提高了包裝印刷品的附加值。
微膠囊的直徑一般在微米至毫米級,粒徑在2~200μm,若粒徑<1μm稱為納米膠囊。包在微膠囊內部的物質稱為囊心,囊心內的核心物質可以是液體、固體或氣體,可以是單核也可以是多核。微膠囊的外皮即由高分子成膜材料形成的包覆膜稱為壁材,或稱為外膜、包膜,囊壁厚度為0.5~150μm,可以是單層,也可以是多層。
微膠囊囊壁所用材料一般為天然高分子化合物或化學合成高分子材料。以天然物質提取而成的,主要有明膠、阿拉伯樹膠、淀粉、蜂蠟、骨膠蛋白、乙基纖維素、阿戊糖、甲殼素等,這類材料黏度大、易成膜、致密性好、無毒或極微毒,但力學性能較差。由化學方法合成的,如聚乙烯醇、聚苯乙烯、聚酰胺、聚氨酯、聚脲、環氧樹脂等,這類材料力學性能好,但生物相容性較差。這些物質的最大特點是具有一定的成膜性,且在常溫下比較穩定,囊壁厚度一般在0.2μm 至幾微米。使用時應根據囊心內核心物質的黏度、滲透性、化學穩定性、吸濕性、溶解性等因素來確定選用何種高分子材料作壁材。
微膠囊的制備方法主要分為化學法、物理化學法和物理法3類。化學法主要是利用單體小分子發生聚合反應,生成高分子成膜材料并將囊心包覆,常見的為界面聚合法、原位聚合法和乳液聚合法等。物理化學法主要是通過改變條件,使溶解狀態的成膜材料從溶液中聚沉出來,并將囊心包覆形成微膠囊,有代表性的是凝聚法分離技術。物理法主要是利用物理和機械原理制備微膠囊,此法具有設備簡單、成本低、易于推廣、有利于大規模連續生成等優點,比較成熟的有空氣懸浮被覆法、噴霧干燥法、擠壓法、多孔離心法等。
圖3-7為凝聚法制備微膠囊的示意圖,該制備技術應用了膠體化學中的凝聚現象的原理來制備微膠囊。

圖3-7 凝聚法制備微膠囊的過程
①首先將微細的心材分散入微膠囊化的介質中;
②再將成膜材料倒入該分散體系中;
③通過某種方法,將壁材聚集、沉積或包覆在分散的心材周圍;
④微膠囊的膜壁是不穩定的,尚需用化學或物理的方法處理,以達到一定的機械強度。
微膠囊的功能較多,在印刷方面主要有降低揮發性、控制釋放、隔離活性成分、形成良好的分離狀態等功能。UV香味油墨主要利用微膠囊的降低揮發性和控制釋放的功能,由于香料被膠膜包裹,香味徐徐散發,其香味保存時間最長可達一年;也有的香味微膠囊只有在紫外線照射、氧氣流通、加熱、濕度變化等環境因素催化作用下才會互相反應,產生香味物質,這樣就可避免印刷品在一般情況下的無效逸散,更可延長香味散發的時間。UV香味油墨的香味的散發受溫度的影響,25℃以下時散發慢,隨溫度升高散發速度加快。理想狀況下,微膠囊在印刷過程中不易破裂,但用手觸摸印好的成品就會散發出香味。這是因為印刷壓力一般在微膠囊能承受的壓力范圍內,一旦形成印刷品,由于膠囊與空氣接觸,囊壁或多或少會氧化,從而導致其能承受的壓力變小,此時用手觸摸便散發出香味。
由于微膠囊化油墨的顆粒相對較粗,要求印刷的墨層要厚一些,并且印刷時不能使用較大的印刷壓力,否則會導致微膠囊破裂,所以對印刷方式有一定的要求,通常采用絲網印刷比較理想。因為絲網印刷具有一些優勢,如印刷墨層可厚達100~300μm,其厚度比微膠囊顆粒大,既可對微膠囊起到保護作用,又可以得到其他印刷方式不能得到的印刷效果,它完全能勝任含微膠囊油墨轉移的特性。另外,絲網印刷適合各種材料特性和形狀的承印物,為微膠囊技術的廣泛應用奠定了基礎。在選擇絲網目數時要清楚絲網孔寬與油墨中微膠囊顆粒體積的關系,一般絲網網孔的寬度至少為油墨中微膠囊(或填料)顆粒直徑的3~4倍。UV香味油墨中使用的香味微膠囊一般直徑在10~30μm,因此制成UV香味油墨后,采用絲網印刷,絲網網目選用200~300目較適宜。
由于含微膠囊顆粒豐富的UV香味油墨較難表現畫面的色彩和層次,故盡量不要選擇原稿層次非常豐富、清晰度要求很高的畫面作原稿。印刷時要注意控制油墨的黏度,含微膠囊的油墨在印刷之前要進行黏度調整,稀釋劑要適當,使微膠囊顆粒能順利通透而不影響其質量。黏度過高,油墨不易通過絲網版轉移到承印物上,造成印刷困難,但黏度太低會造成印跡擴大,影響印刷質量,甚至造成廢品。在印刷過程中印刷速度不能太快,以免刮墨刀摩擦產生熱量使溫度升高,導致微膠囊顆粒破裂。為了確保油墨能順利地透過絲網孔而轉移到承印物上,印刷壓力的調節很重要,印刷壓力過大也會造成微膠囊破裂。除了注意刮墨后版面上的油墨是否均勻外,對采用不同壁材的微膠囊,在印刷時應結合印刷效果運用不同的印刷壓力。當進行多套色疊印時,要結合實際情況具體安排,因為不是每一種色都帶有微膠囊顆粒的,所以要合理安排帶有微膠囊顆粒的色墨的色序。若把含有微膠囊的色墨放在最后一色印刷,可避免后面進行印刷時破壞微膠囊體;但放在前面印刷時,也可因后來油墨疊加上去而起到保護微膠囊釋放的作用。因此要結合實際情況合理安排。
香味油墨的香料應滿足以下要求:
①微膠囊破裂后,香料與空氣接觸的機會多,因此香料要有一定的抗氧化能力;
②水溶性香料含有水分,為避免香料對油墨產生較大影響,應選用油溶性香料;
③香料揮發度要小,穩定性和持久性要好;
④香料應為液態;
⑤香料化學性質不能受油墨影響;
⑥在滿足其他條件的情況下,成本要盡可能低;
⑦膠囊壁材要具有疏油性和一定的抗氧化能力。
UV香味油墨網印工藝要點如下所述。
①香味油墨網印絲網的選擇。應盡量采用尼龍單絲平織絲網,因尼龍單絲平織絲網的纖維表面圓滑,具有高彈性和柔軟性,油墨通透性好。絲網的網孔寬度至少應大于油墨中顏料顆粒直徑的3~4倍。
②香味油墨網版印刷要點。網印的油墨黏度應為2Pa·s左右,所以香味油墨在印刷前要進行黏度調整,使之達到所需黏度。印刷速度不能太快,以免刮墨刀摩擦產生熱量而使溫度過高,導致微膠囊顆粒破裂(這里所說的印刷速度是刮墨速度)。印刷壓力不能太大,網印過程中除了要注意刮墨后版面上的油墨是否均勻外,還要觀察微膠囊是否破裂,嗅有無香味飄出,這樣,邊試邊印,調節壓力。進行彩色階調印刷時,還應考慮色序問題,含微膠囊的色墨最好放在最后印刷,以避免后續印刷時破壞微膠囊體。
3.3.7 UV發泡油墨
UV發泡油墨是一種在承印物上形成立體圖案的裝飾性油墨,由于印刷圖案具有立體感,表現出自然的浮雕形狀,似珊瑚、似泡沫、似皺紋,花紋自然、美麗、奇特,除能增強裝飾藝術效果外,還可以賦予盲文閱讀的特殊功能。UV發泡油墨通過網印方式在紙張或織物上印刷,可獲得圖文隆起的效果,應用日益廣泛,在塑料、皮革、紡織品等包裝物上進行印刷,其外觀手感、透氣、透濕、耐磨、耐壓、耐水、色澤等方面都具有獨特之處。
UV 發泡油墨也是一種微膠囊油墨,采用微膠囊技術制備而成,在微膠囊中充入發泡劑,經加熱處理,發泡劑釋放氣體,使微膠囊體積增大到原體積的5~50倍,將此種微膠囊制成UV發泡油墨。由于微膠囊是空心的,所以硬度、耐刮性不是很好,使用時盡量不要用硬的東西刮擦,這是發泡油墨的缺點。
常用的發泡劑的性能見表3-28。
表3-28 常用發泡劑的性能

發泡印刷設計的注意事項:
①發泡油墨經加熱,體積膨脹5~50倍,色調濃度變淡,設計時應考慮彩色配搭的協調性。
②發泡后的墨層表面粗化,變得不透明,不能像一般油墨那樣多色套印成色。必須按設計色要求采用各自專用色。
③因發泡后體積增大,大面積實地圖案表面易縮皺,發泡不均,損壞藝術效果,設計時對大面積實地圖案采用80%粗網點或用有微細間隔的線條代替,要為發泡留有充填的余地。
④發泡印刷對于0.2mm以下的細線條和過于細密的圖文效果不好。最好不要全部采用發泡油墨印刷,只對需要強調的部分使用,其他部分采用普通油墨印刷。印刷時將發泡油墨印刷安排在最后較妥。
⑤在UV 發泡油墨中添加專用UV色漿,可以改變圖案顏色。加入專用的發泡劑,可控制油墨花紋的大小和疏密,用同一塊網版,可以印出幾種不同的發泡圖案,大大增加了產品藝術裝飾效果。
發泡印刷的應用范圍很廣,按承印材料類別可歸納為紙張類、布品類、皮革類、金屬類、玻璃類、防滑材料及緩沖材料等。
發泡印刷在包裝裝潢、書籍裝幀、書刊插頁、盲文刊物、地圖、墻紙、棉紡織品等印刷中有著廣闊的應用前景。
3.3.8 UV發光油墨
UV發光油墨是一種在透明油墨中加入發光材料制備出的特種功能油墨,目前已經獲得了廣泛的應用。一般的發光油墨采用熱固化油墨摻雜發光材料制成,采用加熱固化的方式制備發光制品,在UV油墨中使用有一定的難度,這是由發光材料的特殊性決定的。發光材料即長余輝蓄光型發光材料是一種粒徑在10~60μm的無機粉體材料,在特殊條件下甚至還有更大的粒徑,這種粉體材料具有一定的體色并且不透明,在實際使用中需要印刷一定的厚度才能體現出較好的發光效果,這些問題給UV固化發光油墨的使用帶來一定的難度。
將發光粉加入油墨中是制備發光油墨的一種通用方法,過去都是將熱固化油墨與發光粉混合制備發光油墨。隨著UV技術的發展,將發光粉與UV油墨結合制備UV發光油墨已經逐漸被廣大印刷廠商采用,尤其是在發光標牌的制作上用UV發光油墨代替熱固發光油墨具有相當大的優勢。采用網版印刷技術進行UV發光油墨的印刷是制備發光標牌的一種常用方法。
①發光粉選擇。UV發光油墨在網版印刷中要考慮發光粉的選擇,發光粉的基本要求是亮度要高、粒徑適中。粒徑大無法從網版中漏下,粒徑小印刷厚度不夠,需要增加印刷次數才能達到厚度要求,費工費時,一般采用50~80μm的發光粉較合適。稀土發光粉是淺黃綠色的,因此選擇制作標志牌的底材以藍色或綠色為宜。
②網版制作。發光標牌一般都要求發光層印刷得較厚,因此通常采用的是80目滌綸單絲的網版,這樣發光粉可以通過網版,同時印出的發光層也比較厚。在制版中要考慮一般標牌產品中如一些地名標牌往往同一圖案不會連續印刷多次,在這種情況下可選用低檔耐油性感光膠,可節省成本。
③預涂底層。在印刷發光層之前需要印刷一層白色底層,發光層印刷在白色底層上。印刷底層是印刷發光油墨的必要步驟之一,在基體表面預涂底層,將有助于提高發光油墨的發光性能。使用不同顏料的底層對油墨發光性能的影響不一樣,加入二氧化鈦的白色底層最有利于提高發光油墨的發光性能,這是因為白色底層可使透過油墨層的入射光以及發射出的熒光更充分地反射,最大限度地發揮發光油墨的作用。
這里需要注意的是UV發光油墨需要在白色底層上具有很好的附著力,否則固化后發光墨層容易脫落,一般選用白色PVC油墨,這是因為大多數UV油墨在PVC油墨層上都具有很好的附著力,因此可避免發光層從標牌上脫落的現象。
④在多次印刷固化時,要注意層間附著力。采用UV發光油墨時要注意一個很重要的問題,標牌制作中往往需要發光層達到一定的厚度,這時需要進行多次印刷才能達到厚度要求。由于UV油墨是在印刷一遍后立即進行固化,固化后的表面光滑,在進行下一次印刷時是在前一層的基礎上進行的,此時需要UV油墨在每層間都具有較好的附著力,不能出現分層現象。因此在UV油墨的選擇上要特別注意層間附著力的問題。
長余輝蓄光型發光材料與UV油墨結合用于印刷中需要注意以下問題。
①長余輝蓄光型發光材料是一種無機粉體材料,發光材料密度較大容易沉淀,因此使用前需要進行攪拌,同時發光材料容易與鐵銹、重金屬等發生反應,因此在分散研磨過程中不宜采用金屬棒,不適合在金屬容器中保存,否則會導致材料變黑,影響使用效果。容器選擇玻璃、陶瓷、搪瓷內襯、塑料容器為宜。
②發光油墨成膜后,發光吸光功能是由發光材料的顆粒來實現的。由于光線通過的要求,將發光材料粘接在一起的樹脂應該有較好的透光性,無遮蓋力,所以選樹脂、清漆要以無色或淺色透明度好為宜。
③發光材料的含量越高,輝度就越亮,但是為了使發光材料與涂飾制品有合適的附著力,樹脂的比例最低不能少于10%。當然,樹脂的比例越高,發光涂層的平滑度和光潔度就越高。因此,發光材料的用量一般為總質量的20%~60%,或為容積的10%~35%,或根據發光亮度的要求確定發光材料的用量。
④UV發光油墨在網印中要考慮發光材料的選擇,發光材料的基本要求是亮度要高,粒徑適中。粒徑大無法從網版中漏下,粒徑小印刷厚度不夠,需要增加印刷次數才能達到厚度要求,浪費時間,采用20~80μm的發光粉較合適。發光材料顏色較多,制作標志產品一般選用淺黃綠色的發光材料。
⑤制作工藝上,發光材料不能研磨,不能使用三輥研磨機,配制發光油墨,只能使用高速分散機或攪拌機。具體方法是將樹脂或清漆放入容器中,加入助劑,開動攪拌器,在慢速攪拌狀態下依次加入防沉劑、發光材料。加完發光材料后提高轉速,直至發光材料均勻分散在物料中,過濾即可得到產品。
⑥不能使用重金屬化合物作添加劑。
要注意網版目數的選擇。一般的發光材料由于粒徑比較大,需要較小目數的網版,通常采用100目以下的網版印刷效果比較好。印刷后產品的固化程度也對產品的最終質量產生影響,測試固化是否完全的方法有以下四種。一是用鉛筆硬度儀進行測試,一般達到3~4H,可以認為油墨已經完全固化。二是用滴溶劑的方法進行測試,還要測試耐溶劑性,將丙酸滴在印品表面20min 后,如沒有變化證明已經完全固化。三是壓強法試驗,即將棉纖維放置在印刷品表面,用底面光滑的500g砝碼壓在棉纖維表面2~3min,然后拿開砝碼,若棉纖維不粘在印刷品表面證明已完全固化。四是劃格試驗法,采用劃格器用力在印刷品表面劃十字,然后用膠帶粘劃十字的表面,如果沒有粘下來油墨,說明固化完全并且固化后油墨層的附著力比較好。
3.3.9 UV珊瑚油墨
在印刷時,涂層中有氣泡是十分頭痛的事,但是如果在涂層中有大量氣泡相互聚集,這種無規律的連續堆積與無氣泡平滑部分在一起形成珊瑚狀紋路圖案,這種圖案可以產生特殊的裝飾效果,網印UV珊瑚油墨就是利用該原理制成的。這種油墨又可稱為珍珠油墨,當墨層較厚時,氣泡聚集在一起形成珊瑚狀的花紋;較薄時,形成小珍珠粒狀,也別有風味。網印UV珊瑚油墨多用于各類掛歷、酒包、化妝品盒的表面裝潢印刷。在使用珊瑚油墨時,應注意按所需的花紋選擇絲網目數,如要印成粗珊瑚狀,絲網用得粗些,刮刀口鈍些;如要印成小珍珠狀,則可用250~300 目的絲網。此外,還可以調整油墨印刷后等待通過UV機的時間來控制珊瑚花紋的大小,通常情況下,立即通過UV機,花紋清晰有序;等待時間越長花紋會越大越模糊。
3.3.10 UV立體光柵油墨
立體印刷是根據光學原理,利用光柵板使圖像記憶立體感的一種印刷方法。立體印刷較平面印刷來說,其核心技術就是光柵技術。光柵是立體印刷形成立體影像的觀景器,是立體彩色印刷技術的基礎。
光柵是一層由條狀柱面透鏡組成的光學材料,是指依照人類視覺原理規則地排列于透明平面材料上,形成對圖像信息的分割與聚集合成的一種光學元件(特殊透鏡)。將這種特殊透鏡有序排列在由立體印刷工藝印制的承印物上而形成透明材料體。
印刷光柵按特殊透鏡形式分為平面透鏡光柵、柱面透鏡光柵和球面透鏡光柵三種。目前,立體印刷成像均采用柱面透鏡光柵,其是當前應用最多也是最成熟的光柵。
柱面透鏡光柵成像是根據透鏡折射原理實現圖像的立體再現。柱面透鏡光柵是由許多柱面透鏡組成的透明塑料板(片),其表面的光柵線條由許多結構參數和性能完全相同的小半圓柱透鏡線形排列組成,其背面是平面,為柱面透鏡元的焦平面,每個柱面透鏡元相當于匯聚透鏡,起聚光成像的作用。因此,可以利用在不同視點上獲取的二維影像來重建原空間物體的三維模型。用它制作的立體圖像不需要背光源或立體眼鏡就能正常觀看,其成像原理如圖3-8所示。

圖3-8 柱面透鏡光柵板成像原理示意圖
隨著UV印刷技術的廣泛應用以及光柵材料的改進,開始在光柵材料背面直接印刷反向光柵圖像制作立體印刷品,實現了印刷與光柵復合成像同步完成。此工藝不僅省去了光柵復合工序,而且由于采用UV油墨固化技術,膠印油墨能瞬間固化,確保印刷的精度和效率,是當前立體圖像印刷的主要工藝及方式,UV膠印技術構成現代立體印刷的基礎。近年來,出現了立體光柵油墨技術,其工藝是先在紙面上按傳統平面彩色印刷要求印刷光柵圖像,然后用絲網印刷方式在圖像上印刷光柵油墨,最后通過在線光柵熱壓成型技術制成立體光柵印刷品。該技術與UV快速固化工藝相結合,可實現全自動流水線生產,是高線數光柵立體印刷工藝的發展方向。隨著現代印刷技術多樣化發展及立體印刷產品應用領域的不斷拓展,噴墨打印技術和數碼印刷技術也將在立體印刷領域得到應用。
“膠印+光柵復合”的立體印刷技術在印刷之后需將印刷圖像與光柵板進行復合,光柵復合成像主要有3種方式。
①平壓貼合法。采用平壓機,在柱面透鏡成型的同時將聚氯乙烯薄膜貼附在承印物上,實現印刷品與光柵板復合成像。
②輥壓貼合法。將卷筒式聚氯乙烯薄膜充分加熱,然后讓其與承印物重疊,并從冷卻陰模與壓輥之間通過,在柱面透鏡成型的同時與其進行加壓貼合,實現印刷品與光柵板復合成像。
③先成型后貼合法。由平壓機將成型的硬質柱面透鏡光柵板用黏合劑貼附在印刷品表面,實現印刷品與光柵板復合成像。目前使用較多的是先成型后貼合的方法。
光柵參數包括光柵線數、光柵厚度、光柵視距、光柵透光率、光柵偏差值等。目前光柵常用線數為62線/in、75線/in、100線/in和141線/in。光柵厚度直接影響所能表達的立體圖像的景深范圍。光柵表達景深范圍的能力用聚焦景深系數來表示,通常75線/in以上的光柵聚焦景深系數為2~3;30~75線/in的光柵聚焦景深系數為2~4;30線/in以下的光柵聚焦景深系數為3~5。光柵視距與光柵線數有一定對應關系(如表3-29所示)。光柵透光率越高,圖像越清晰。光柵偏差值越高越好,以保證達到圖像柵距與光柵柵距的精確匹配。
表3-29 光柵線數與視距關系

注:1in=2.54cm。
立體印刷光柵材料以塑料為原料,主要有PET(聚酯)、PP(聚丙烯)、PVC(聚氯乙烯)三種。通常制作光柵板的方法有兩種。一種是熱壓成型法,注塑成型是熱塑性光學透鏡加工的重要方法,光柵板是塑料透鏡的一種,也是人們使用的光學元件的重點部件。用光柵板模具與塑料片密合后加熱加壓,使塑料制成凸球面型柱鏡面光柵條紋。另一種是網版印刷法,用透明的UV立體光柵油墨直接在塑料片上網印出光柵條紋,再經紫外線照射固化,即可得到光柵板。網印光柵工藝不僅速度快、成本低,而且可以局部印刷光柵條紋,使圖像達到局部立體化,可以生產出整幅畫面既有立體圖像又有平面圖像的產品。
網印光柵就是把光柵上的條紋當作圖文來進行印刷,圖3-9為光柵板上條紋的結構示意圖。

圖3-9 光柵板上條紋的結構示意圖
網版印刷墨層厚可達30~100μm,因此覆蓋力強。近年來開發出厚版膠,網版厚度可達800~1000μm。由于光柵觀景面對厚度的要求特別高,如200線的細光柵的厚度為0.3mm,100線的厚度要在0.4mm以上,所以,從形成油墨層厚度的能力來分析,印刷光柵時網印技術是在線光柵(局部立體印刷)制作的首選方法。
UV立體光柵油墨是在UV網印光油材料基礎上,為了適應在線印刷光柵的特殊需求而特制的一種油墨。它除了滿足網印UV油墨要求,還必須滿足立體光柵UV油墨的以下三點要求:
①超厚度。一般UV網印墨層厚度在30~60μm,而立體光柵UV油墨要求墨層厚度達到200~500μm,并應在瞬間UV固化干燥,依靠油墨層堆積達到需求厚度是不科學的。
②可塑性強。這里所指的可塑性是指網印后,未經UV照射固化定型前,UV墨層只結膜未定型,可接受一定外壓力作用而產生任意變形的特性,這時可模壓成型。這是實現在線光柵制作的關鍵。模壓成型后即可UV照射固化定型,其可塑性隨之消失。
③高度透明性。因為光柵是形成立體圖像的觀景器,必須是一種光學透鏡元件,所以必須既要有良好的光學表面性又要有極強透明度,否則難以觀察到立體圖像。
UV立體光柵油墨配方是在網印UV上光油墨的基礎上調配而成的,網印UV上光油是一種無色透明的油墨,在其中加入一定量的高級透明的松香粉末,經攪拌均勻即可使用。如松香40%+普通上光油 18%+網印UV上光油42%混合均勻,就可調制成UV立體光柵油墨。由于油墨尚未UV照射固化,此時利用光柵模具熱壓成型,油墨中松香粉因受熱速溶而體積膨脹,在其表面形成一張由條狀柱面鏡組成的透明塑料薄片,再UV固化,就制成立體光柵。
近年來,隨著立體印刷品制作方法的發展,UV印刷光柵的方法得到了較快發展,該工藝是將立體圖像直接印刷在柱面透鏡光柵的背面,一次完成立體圖像,此工藝不僅省去了復合工藝,而且立體效果更佳,是立體印刷工藝的發展方向。
3.3.11 UV錘紋油墨
這是一種新型的光固化美術油墨,網版印刷后涂層自然收縮,在被涂裝物體表面形成一層具有獨特花紋的固化膜,這種花紋與鐵錘敲打鐵片所留下的錘紋花樣類似,錘紋凹凸起伏、立體感明顯。印刷在鏡面金屬上,錘紋還有金屬閃爍的光澤。
UV錘紋油墨既有無色透明光油,也有各種金屬顏色,如淺金色、古銅色、銀色等。無色透明光油適用于網印各種高光澤底材,如印在鏡面金銀卡紙上,生產裝飾品、工藝品等,印刷在鏡面金屬板材上,生產各種錘紋效果的標牌、面板、天花板等。花紋的大小與絲網目數的高低直接相關,網目越高,墨層越薄,花紋越小;反之,花紋越大,網目以300~420目為佳,固化膜有優異的耐磨性、耐溶劑性,附著力佳。印刷好的產品即可直接光固化,不能停放太久,否則花紋會發生變化,會造成批量產品花紋不一致。
3.3.12 UV水晶油墨
UV水晶油墨使用低目數(40目、60目、80目)網版印刷,UV光固化后,可獲得光亮透明、平滑柔韌且具有強烈立體感的上光效果。在水晶油墨中加入1%~5%的鐳射片、七彩片及金屬片,攪拌均勻后進行網印,可獲得金屬閃爍效果。UV水晶油墨適用于高檔煙酒、掛歷、書刊封面、賀卡等包裝印刷。
水晶油墨無色無味、晶瑩剔透、印后線條不擴散,透明似水晶。印刷品圖文具有立體透明的水晶狀效果、浮雕般的藝術感,典雅別致。如果加入適量的鐳射片、閃光片、特殊效果金屬顏料,即可獲得各種立體閃爍裝飾效果。該油墨可廣泛應用于各種水晶標牌、裝飾玻璃、書刊封面、掛歷、水晶畫、煙酒包裝盒、標牌及盲文等商品的印刷。
水晶油墨一般是采用特殊UV樹脂及助劑制成的紫外線固化油墨。它無色無味、晶瑩剔透、不揮發,固化后不泛黃,印后線條不擴散,透明似水晶。水晶油墨有硬型和柔韌型,油墨外觀呈透明濃漿狀,如果加入適量的閃光片、特殊效果金屬顏料,即可獲得各種立體閃爍和金屬裝飾效果。印刷網版必須是低目數的厚膜絲網版,否則達不到立體水晶的效果。如采用低目數的(40~80目)厚膜絲網版印刷,可以獲得高凸起、立體透明的水晶狀效果,使印刷品圖文具有浮雕般的藝術感,典雅別致。印刷時盡量采用原墨印刷,不同系列及品牌的油墨一般不可相互拼混,以免發生不良反應,油墨使用前應充分攪拌均勻。氣溫較低時,會變得較濃稠,如印刷困難,可加入少量專用的水晶油墨稀釋劑調勻后印刷,不可隨意用其他稀釋劑,否則會影響圖文的印刷質量和立體效果等。
3.3.13 UV凹印和柔印裝飾性油墨
UV裝飾性網印油墨品種繁多,性能單一,有的使用麻煩,生產能力低,為此人們又設法采用凹版印刷和柔版印刷來印刷裝飾性圖案,從而開發了UV裝飾性凹印油墨和UV裝飾性柔印油墨。這是我國自行研發的包裝印刷技術和裝飾性油墨,不但具有完美的裝飾效果,而且具有很好的防偽效果。
①凹版印刷法印刷裝飾性油墨。主要通過用電雕刻法或激光雕刻法對裝飾性圖案進行制版,同時研制了與其配套使用的裝飾性凹印油墨,并在凹版印刷機上安裝了UV固化設備來實現。凹印所產生的圖案是由制版時的網點及線條的排布、大小及深淺來決定的,只要在一個印版上制作具有不同效果的磨砂、折光、冰花、皺紋或珊瑚等圖案,用一種油墨就可印出不同的裝飾性圖案,使印品更富有藝術性。鑒于凹印的印刷一致性好,只要一個印版,用同一油墨和同一種紙,即使印上百萬張,其統一性也很好,故具有很好的防偽功能。凹版印刷速率快,墨層厚,難以徹底固化,為此UV裝飾性凹印油墨除了采用新型活性高的低聚物、活性稀釋劑和光引發劑來巧妙組合,還添加了能提高固化速率和克服氧阻聚的納米材料,制備了印刷速度高于150m/min的UV裝飾性凹印油墨。
②柔版印刷法印刷裝飾性油墨。采用數字激光柔性版技術制作柔性版,傳墨用網紋輥,盡量達到可轉移10μm以上的墨層厚度,用光學性能好(高折射率或高散射性)的材料制作UV油墨,經組合使用,印品不但裝飾效果完滿,而且還有很好的防偽效果。由于柔印工藝的限制,所印的油墨層較薄,如需印刷一些具有特殊效果的厚墨層,可用輥筒式網印機進行印刷,為此又開發了適用于輥筒式網印機的UV裝飾性網印油墨。
3.3.14 UV裝飾性油墨參考配方
(1)UV銀白色珠光油墨參考配方
EA(EB605) 40
PUA(EB264) 17
TPGDA 15
TMPTA 10
184 2
PBZ 4
Tego UV680 1
Foamex N 1
BYK3510 0.3
銀白色珠光粉(歐克1112) 10
(2)UV紫色珠光油墨參考配方
EA(EB608) 40
PUA(EB265) 15
PO2NPGDA 8
(EO)3TMPTA 20
ITX 2
907 3
Tego UV680 1
Foamex N 1
BYK3510 0.3
紫色珠光粉(歐克2220) 10
(3)UV深紅色珠光油墨參考配方
EA(EB745) 55
PUA(EB220) 5
DPGDA 8
TMPTA 10
TPO 2
ITX 1
907 3
Tego UV680 1
Foamex N 1
BYK3510 0.3
深紅色珠光粉(歐克7312VRA) 10
(4)UV珠光油墨的參考配方

(5)UV水性珠光絲網油墨參考配方
PUA水性樹脂(固含量30%) 60
聚氨酯類增稠劑 1
珠光顏料 18
pH 值調節劑(二甲基乙醇胺) 2
成膜助劑(乙二醇丁醚) 4
消泡劑TEGO Foamex843 0.7
流平劑Ciba EFKA3570 0.3
水 10
2959 2
819DW 2
(6)UV水性珠光絲網油墨參考配方
PUA水性樹脂(固含量55%) 50
聚氨酯類增稠劑 2
珠光顏料 10
pH 值調節劑(二甲基乙醇胺) 1
成膜助劑(乙二醇丁醚) 3
消泡劑BYK028 0.8
流平劑(德謙公司的Levaslip 468) 0.2
水 30
2959 1
819DW 2
(7)UV網印磨砂油墨參考配方
雙官能度脂肪族PUA(611A-85,含15%TPGDA) 80
(PO)2NPGDA 10
PETA 10
BP 2
184 1
活性胺(Etercure 6420) 5
消泡劑(Foamex N等) 4
平滑劑(Eterslip 70) 0.2
磨砂顆粒(5378) 20
(8)UV網印發泡油墨參考配方
雙官能度脂肪族PUA(611B-85,含15%HDDA) 50
改性EA(6231A-80,含20%TPGDA) 20
(PO)2NPGDA 10
(PO)3GPTA 10
PETA 10
184 1
BP 2
活性胺(Etercure 6420) 5
穩定助劑 1
流變調節劑 5
(9)UV網印皺紋油墨參考配方
雙官能度脂肪族PUA(611A-85,含15%TPGDA) 25
雙官能度脂肪族PUA(622A-80,含20%TPGDA) 20
TMPTA 15
(EO)3TMPTA 20
HDDA 10
BP 4
活性胺(Etercure 6420) 10
消泡劑等(Foamex N) 5
平滑劑(Eterslip 70) 0.2
(10)UV熒光油墨參考配方
丙烯酸共聚物溶液(MAA/MMA/EA/BA,固含量45%) 132
四乙二醇二丙烯酸酯 40
369 3
熒光顏料(Y,Gd)BO3∶Eu3+ 140
低熔點玻璃黏結料 3
丁酮 36
(11)UV防偽油墨參考配方
EA 100
DPGDA 9
TMPTA 6
其他稀釋劑 30~35
651 2~5
二苯胺 0.3
稀土熒光配合物 1~3
(12)UV雪花油墨參考配方
白色微膠囊(MFL-81GCA) 25
EA 10
PUA 25
丙烯酸-2-乙基己酯 25
TMPTA 7
DETX 5
分散劑(685) 3