3.5　UV柔印油墨

3.5.1　柔性版印刷

柔性版印刷也是凸版印刷的一種，它是一種應用柔軟、帶有彈性的橡皮版或彈性體版來印刷的輪轉型凸版印刷。柔性版印刷最早應用于1890年，當時采用橡膠作版材，發展較慢，直到1970年杜邦公司發明了感光性樹脂柔印版（Cyrel版），使制版速度和精度大大提高，柔性版印刷進入了發展新時期。柔印工藝適用性廣，對不同承印材料都能適用，除了傳統的紙張，一些非吸收性承印材料如玻璃紙、塑料薄膜、塑料制品、金屬箔（如鋁箔）、玻璃制品等，以及在較厚的紙板、瓦楞紙上都能印刷。柔印版印刷成本較低，能進行多色套印，印刷質量高，接近膠印，印刷速度也較快（可達300m/min）；同時裁切、成型、模切、穿孔、折頁、燙金、覆膜或上光等工序可以連成一條生產線，生產效率極高，自動化程度也很高，所以近年來發展很快，特別在商業標簽和包裝印刷中得到廣泛應用。目前軟包裝印刷、瓦楞紙箱印刷、不干膠標簽印刷、折疊紙盒的印刷幾乎都用柔性版印刷，部分報紙和雜志也采用柔印。

柔性版印刷過程是油墨經網紋傳墨輥傳到印刷輥筒的柔印版上，由墨刀刮去多余的油墨，再由柔印版直接轉移壓印到承印物表面（見圖3-13）。

柔性版印刷的理論和實踐證明，提高柔性版印刷質量的重要的考慮之一就是減小墨膜的厚度，從而達到減小網點擴大程度、展寬色調范圍的目的。網紋輥是柔性版印刷油墨轉移過程中控制墨膜厚度的關鍵部件，其主要目的就是向印版提供一層薄的均勻的墨膜。網紋輥目前有激光雕刻陶瓷網紋輥和機刻的金屬鍍鉻網紋輥兩種，它們的差別體現在兩方面：其一是陶瓷網紋輥的耐磨性、耐腐蝕性使其具有非常長的使用壽命，這一物性使陶瓷網紋輥在使用過程中能保持質量的穩定，這是精細柔版印刷所需要的。其二，激光雕刻可以刻制高線數輥子。通常CO₂激光雕刻最高線數可達1000～1200lpi，YAG激光雕刻的最高線數達到1500lpi以上。激光雕刻的網孔孔壁薄、結點小，而機刻的鍍鉻金屬網紋輥最高線數僅400～500lpi，孔壁厚、結點大。因此無論是從定量的薄的均勻墨膜要求方面，還是從保持參量的長期穩定性方面來看，陶瓷網紋輥遠優于鍍鉻金屬網紋輥。

3.5.2　柔印印刷的制版

柔性版版材就是一種感光性樹脂版材，傳統的柔性版有固體感光性樹脂柔性版和液體感光性樹脂柔性版兩種，它們的基本組成相似，制版過程都是通過銀鹽感光膠片或重氮膠片UV曝光，經顯影而制得。

（1）固體感光性樹脂柔性版制版

固體感光性樹脂柔性版組成主要是本身有彈性的合成橡膠類樹脂如聚丁二烯、聚異戊二烯、聚丁二烯-苯乙烯共聚物、聚氨酯、聚乙烯-乙酸乙烯共聚物等；交聯劑為丙烯酸多官能度單體，如季戊四醇三/四丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯；光引發劑為安息香醚類、蒽醌類、二苯甲酮類。版材如圖3-14所示，版基為聚酯片基，上面是感光樹脂層，再覆蓋一層可剝離的聚乙烯保護膜。感光樹脂層大多采用將橡膠類樹脂、交聯單體、光引發劑、熱阻聚劑等共混合擠出成型。固體感光性樹脂柔性版制版過程：

背面曝光→安置底片→正面曝光→顯影→干燥→后曝光→防粘處理→印版

首先是背面UV預曝光，其目的是為了增加版基的厚度，曝光時間越長，版基越厚。再揭去保護膜，放上陰圖底片，正面UV曝光，見光部分發生光交聯固化形成圖像部分；顯影時未見光部分被溶解除去，經干燥，為了使印版中單體完全固化，再進行后曝光，用紫外燈對版面進行全面曝光，經防粘處理，制成印版。

（2）液體感光性樹脂柔性版制版

液體感光性樹脂柔性版與固體感光性樹脂柔性版基本組成一樣，只是制成液體樹脂，即時制版。其制版過程為：

鋪流→背面曝光→形成圖文的正面曝光→背面全面曝光→回收未固化樹脂→顯影→干燥→后曝光→印版

在曝光成型機中，在下玻璃板上鋪上陰圖底片，覆蓋聚酯薄膜，涂覆液體感光樹脂到所需厚度，覆蓋聚酯片基，壓好上玻璃板。再背面UV曝光，然后正面UV曝光，見光部分發生光交聯固化，與背面曝光固化部分連接在一起形成圖文，接著背面全面UV曝光，形成版基，回收未固化的感光樹脂后，再經顯影、水洗、干燥，最后用紫外燈對版面進行全面曝光，制成印版（圖3-15）。

（3）激光CTP直接制版

20世紀末，美國杜邦公司率先推出一種與計算機直接制版技術接軌，將先進的數字成像與柔印版制版技術相結合的柔性版數字成像系統和直接制版用柔性版（CTP柔性版）。CTP柔性版是復合結構版材，即在原杜邦感光性樹脂柔性版Cyrel版材上涂有一層黑膜（見圖3-16），此層黑膜在受到激光束掃描時，能汽化而露出Cyrel版。經激光掃描，黑膜即成為底片，再按常規Cyrel制版工藝，經曝光顯影制得印版。所以CTP柔性版制版過程為：

圖文輸入計算機→計算機控制激光燒蝕版材上黑膜形成底片→背面曝光→正面曝光→顯影→干燥→后曝光→防粘處理→印版

采用CTP柔性版，不用銀鹽膠片制作底片，省去了銀鹽膠片制作的設備、材料和時間；無須真空吸版，故無漫射，網點擴大程序小、分辨率高；印刷質量提高，可與膠印媲美。CTP柔性版技術是數字化制作柔性版，它代表了柔性版的發展方向。從版材上看，成本增加不大，主要是制版設備投資增加較大，這就影響了CTP柔性版技術的推廣應用。

（4）噴墨CTP直接制版

進入21世紀，噴墨技術得到發展，在柔性版制版上得到應用，直接在感光性柔性版材上噴上阻擋UV的墨水，經UV曝光和顯影就完成制版，也不用感光膠片，更方便，成本更低。

柔性版傳統膠片制版技術、激光CTP直接制版技術和噴墨CTP制版技術的工藝流程對比見圖3-17。

從圖中可以看出，這三種制版技術最大的區別在于成像方式不同，傳統柔性版制版采用的是膠片曝光成像方式，目前常見的柔性版CTP直接制版方式是激光燒蝕黑膜成像方式，噴墨CTP制版系統采用的是噴墨成像方式。

與傳統柔性版制版方式相比，噴墨CTP制版技術省去了輸出膠片及用膠片在版材上曝光成像的步驟，同樣是采用低成本的傳統模擬版材，制版質量卻有了大幅提升； 與目前常見的柔性版CTP直接制版方式相比，噴墨CTP制版技術無須采用價格較高的數字版材，且無須昂貴的激光燒蝕黑膜成像設備，成本優勢非常明顯。

噴墨CTP制版系統也存在一些不足之處，特別突出的一點就是： 輸出印版的幅面較小，且可用版材的厚度也有限制，因此適用的產品范圍就有一定的局限性。就目前來看，該系統針對的目標市場更多的應當是標簽印刷領域，但其制版質量達不到標簽印刷特別是高檔標簽印刷的要求，這也是其在推廣中面臨的難題。

由于銀和石化產品等原材料的國際價格的持續上漲，膠片的價格也在不斷上調，省去膠片的數字化直接制版方式將是柔性版制版的未來發展方向。因此，如果今后柔性版噴墨CTP制版技術在輸出幅面和制版質量上能夠有較大突破的話，很可能擁有較大的市場空間。

3.5.3　UV柔印油墨的制備

柔印油墨可分為溶劑型柔印油墨、水性柔印油墨和UV柔印油墨。溶劑型柔印油墨因污染環境，使用受限制。水性柔印油墨雖有許多優點，如不影響人體健康、不易燃燒、墨性穩定、色彩鮮艷、不腐蝕版材、操作簡單、價格便宜、墨層印后附著力好等，但是也存在缺點，如干燥速度比較慢、色飽和度不高、穩定性差、不宜印刷大面積實地、久置易發生沉淀和分層等。從1990年開始，人們開始研究無溶劑的柔性版印刷油墨及系統，以代替水性油墨和溶劑型油墨。結果發現，UV油墨幾乎能印在任何承印物上，而且印品的質量高于水性油墨和溶劑型油墨，并具有網點擴大率小、亮度好、耐磨、耐化學性能好、無污染、遮蓋力好、成本相對低等優點，因此近年發展較為迅速。

（1）UV柔印油墨的主要品種

①UV紙張油墨。固化速度快，不易糊版，清晰度高，色彩鮮艷，光亮耐磨，化學穩定性好。

②UV聚烯烴油墨。適用于印刷表面經電暈處理的PE、PVC、PET、BOPP 塑料薄膜及合成紙等材料，固化速度快，附著牢固，抗水，耐磨，印刷適性好。

③UV珠光油墨。適用于高檔包裝印刷，具有珍珠光澤和金屬光澤，質感華麗，附著牢固，印刷適性好。UV珠光油墨除銀白色外，還有多種色彩及彩虹干涉型等品種。

④UV透明油墨。以染料或染料、顏料的混合色料制成，透明感強，色彩艷麗，附著牢固，適用于真空鍍鋁、鋁箔、銀卡紙、鐳射紙等材料的印刷，可以獲得類似燙印的效果。

⑤UV上光油。主要有紙張UV上光油、聚烯烴薄膜UV上光油、亞光UV上光油、可燙印UV上光油等諸多品種，固化速度快，抗水，耐磨，可以聯機上光，也可以單機上光。

⑥UV助劑。主要包括UV油墨的活性稀釋劑、UV固化促進劑及UV材料清洗劑等、UV助劑的應用有利于方便操作，改善印刷適性。

（2）UV柔印油墨的特點

①綠色環保。UV柔印油墨安全可靠，無溶劑排放、不易燃、不污染環境，適用于食品、飲料、煙酒、藥品等衛生條件要求高的包裝印刷品。UV柔印油墨在國外食品包裝領域已應用多年，沒有出現任何問題，其安全性已被美國環境保護局認可。

②印刷適性佳。UV柔印油墨印刷適性好，印刷質量高，印刷過程不改變物性，不揮發溶劑，黏度穩定，不易糊版堆版，可用較高黏度印刷，著墨力強，網點清晰度高，階調再現性好，墨色鮮艷光亮，附著牢固，適合精細產品印刷。同時，UV柔印油墨可瞬間干燥，生產效率高，適用范圍廣，在紙張、鋁箔、塑料等不同的印刷載體上均有良好的附著力，產品印完后可立即疊放，不會發生粘連。

③物理化學性能優良。UV柔印油墨固化干燥過程是通過UV油墨中低聚物、活性稀釋劑和光引發劑之間的光化學反應，由線型結構變為網狀結構的過程，所以具有耐水、耐化學品、耐磨、耐老化等許多優異的物化性能，這是其他各種類型的油墨所不及的。

④使用方便。柔性版印刷用的UV油墨一般比較稀，比UV膠印油墨的黏度小得多，但無溶劑揮發，黏度和pH值穩定，消除了在印刷過程中油墨成分的變化因素，因此UV油墨的印刷穩定性和一致性較好，使用方便。而且UV柔印過程中印刷機可隨時停機，UV油墨不會因干燥而堵塞網紋輥。換班后的清洗和將剩余色組再次投入使用也成為可能，大大簡化了生產環節。

⑤成本相對低。UV柔印油墨用量省，由于沒有溶劑揮發，有效成分含量高，可以近乎100%轉化為墨膜，其用量還不到水墨或溶劑油墨的一半；而且可以大大減少印版和網紋輥的清洗次數，所以綜合成本比較低。

綜合上述特點，無論從價格質量的角度還是從技術發展的角度考慮，UV柔印油墨都具有明顯的優勢和發展前景。

柔印油墨黏度較低，一般在0.1～2.0Pa·s，是一種接近于牛頓流體的油墨。因為主要用于印刷包裝材料，所以要求油墨色彩鮮艷，而且光澤也要好。柔性版印刷的墨層比較薄，一般在4μm左右，所以柔印油墨中顏料含量也較高，一般在12%～18%。

在UV柔印油墨的配方設計上，低聚物要選用黏度低、固化速率快、對顏料分散潤濕性好的聚酯丙烯酸酯和環氧丙烯酸酯（見表3-38、表3-39）。

活性稀釋劑選擇見表3-4、表3-37，也以固化速度快、黏度低的為佳，盡量選用低皮膚刺激性的活性稀釋劑，通常以單、雙、多官能度丙烯酸酯配合使用。

光引發劑可參見UV膠印油墨，以ITX與907配合為主，黑色以369與ITX配合為主，白色則以TPO或819為主，配合184或MBF。

3.5.4　UV柔印油墨參考配方

（1）UV柔印油墨參考配方

四官能度PEA（EB657）　　18.0

附著力促進樹脂（EB40）　　49.3

HDDA　　9.2

ITX　　1.0

EDAB　　1.7

184　　1.0

819　　1.0

369　　1.0

顏料（Blue 15︰3）　　14.1

Solsperse 5000　　0.3

Sdsperse B9000　　1.4

（2）UV低氣味柔印油墨參考配方

PEA　　10

胺改性聚醚丙烯酸酯　　45

TPGDA　　21

369　　3

ITX　　2

活性胺　　3

顏料　　14

聚乙烯蠟　　1

穩定劑　　1

注：用于柔性包裝材料印刷。

（3）UV低氣味柔印油墨參考配方

PEA　　10

EA　　5

GPTA　　30

TPGDA　　31

369　　3

ITX　　2

活性胺　　3

顏料　　14

聚乙烯蠟　　1

穩定劑　　1

（4）UV藍色柔印油墨參考配方

六官能度PEA　　20.0

PEA　　10.0

EO-HDDA（CD562）　　11.0

PO-TMPTA（SR492）　　10.5

TPGDA　　15.0

369　　3.5

KS300　　3.0

TZT　　1.0

ITX　　0.5

藍顏料（Blue GLVO）　　20.0

分散劑（Lubrizol Solsperse 3900）　　5.0

硅流平劑（BYK-UV3510）　　0.5

（5）UV標簽印刷用柔印油墨參考配方

EA　　15

GPTA　　30

TPGDA　　31

651　　3

BP　　3

三乙醇胺　　3

聚乙烯蠟　　1

顏料　　14

（6）UV紙盒包裝印刷用柔印油墨參考配方

PEA　　10

EA　　5

GPTA　　30

TPGDA　　31

ITX　　2

907　　2

活性胺　　3

穩定劑　　1

顏料　　14

分散劑　　1

（7）UV黃色柔印油墨參考配方

色漿：

四官能度PEA（EB657）　　53

DPGDA　　13

分散劑　　3

穩定劑　　1

黃顏料（Yellow BAW）　　30

油墨：

色漿　　40.0

聚醚四丙烯酸酯（EB40）　　51.5

DETX　　3.0

EDAB　　5.0

流平劑　　0.5

（8）UV品紅柔印油墨參考配方

色漿：

四官能度PEA（EB657）　　48

DPGDA　　13

分散劑　　3

穩定劑　　1

品紅顏料（Magenta 4BY）　　35

油墨配方：

色漿　　40.0

聚醚四丙烯酸酯（EB40）　　51.5

DETX　　3.0

EDAB　　5.0

流平劑　　0.5

（9）UV藍色柔印油墨參考配方

色漿：

四官能度PEA（EB657）　　47

DPGDA　　14

分散劑　　3

穩定劑　　1

藍色顏料（Cyan BGLO）　　35

油墨：

色漿　　40.0

聚醚四丙烯酸酯（EB40）　　51.5

DETX　　3.0

EDAB　　5.0

流平劑　　0.5

（10）UV黑色柔印油墨參考配方

三官能度PEA　　18

TMP（EO）₃TA　　30

DPGDA　　12

顏料分散穩定劑（ViaFlex 100）　　17

炭黑　　15

369　　2

651　　2

ITX　　2

EDAB　　2

（11）UV白色柔印油墨參考配方

多官能度 PEA　　13.0

四官能度聚丙烯酸酯　　26.8

胺改性聚丙烯酸酯　　5.0

DPGDA　　25.5

TiO₂　　20.0

TPO　　2.0

ITX　　0.5

EDAB　　5.0

胺改性聚丙烯酸酯　　5.0

Rad2300　　1.5

TEGO Dispers 655　　0.7

（12）UV柔印油墨參考配方

色漿：

油墨：

（13）UV柔印油墨參考配方

色漿：

柔印油墨：

（14）UV柔印油墨配方