第五節　光固化技術在凹版印刷油墨中的應用

凹版印刷是采用圖文部分凹下且深淺不同，非圖文凸起且在同一平面上。印刷時，先使整個印版表面涂滿油墨，然后用特制的刮墨機構，將非圖文部分的油墨去除干凈，使油墨只留存在圖文部分的“孔穴”之中，再在較大壓力的作用下，將圖文部分的油墨轉移到承印物表面，采用UV油墨的凹版印刷如圖5.9所示。由于印版圖文部分凹陷的深淺不同，填入孔穴的油墨量也不同，這樣轉移到承印物上的墨層有厚有薄，墨層厚的地方顏色深；墨層薄的地方顏色淺，原稿上的濃淡層次在印刷品上得到了很好的再現，所印刷的圖像墨色濃厚、飽和度高、色調層次豐富、印刷質量好，非常適合在各種紙張、塑料薄膜以及金屬箔等承印材料上印刷，是包裝印刷的最主要印刷方式。

圖5.9　UV凹印示意圖

目前凹版印刷以溶劑型油墨為主，它含有大量的有機溶劑，會產生大量的VOCs排放，嚴重污染環境，是所有油墨類產品中對環境污染最大的品種。UV凹印油墨因其在UV光源照射處理下能快速發生聚合反應固化成膜，過程中無有機溶劑揮發，油墨利用率高，低VOCs排放，節能高效、綠色環保，適用于多種基材等，成為凹印油墨的發展方向。

UV凹印油墨黏度很小，通常在20～300mPa·s，以保證油墨具有良好的傳遞性能，得到優質的印品。由于凹版印刷速度快，一般為100～300m/min，加之油墨墨層較厚，一般最厚為12～15μm，因此對UV凹印油墨固化速度要求非常高，但顏料含量相對較低，一般在6%～9%。UV凹印油墨同UV柔印油墨相似，要選用低黏度、固化速度快的低聚物和單體。由于凹版印刷主要用于包裝印刷，塑料薄膜是常用的承印材料，且很多產品印刷后需要復合處理，因此對UV凹印油墨附著力、復合強度要求很高。為避免塑料薄膜的變形，還需要低溫固化。

采用UV-LED自由基-陽離子混雜光固化體系，制備UV凹印油墨可解決光固化油墨在塑料基材凹印中的應用問題。自由基UV體系雖然固化速度快，但是轉化率只有80%，沒有反應的單體、引發劑，引發劑碎片容易遷移，遷移率較高；固化后體積收縮率大，因而內應力高，導致附著力差；還存在氣味大等問題。而陽離子UV體系雖然沒有上述問題，但是干燥速度慢，價格高；陽離子聚合存在后固化現象，陽離子聚合反應在鏈終止的同時產生了新的引發活性中心，可繼續引發聚合反應。混雜光固化體系可以充分發揮自由基和陽離子光固化體系的優勢。它可通過光固化反應和后固化進行深層次固化，移走光源后，環氧化合物可繼續發生聚合反應，使得體系進一步固化，有著較高的固化率和較低的遷移率。混雜光固化體系可采用環氧-乙烯雙重固化單體，加入環氧化合物可以平衡乙烯的體積變化，減小體積收縮率，從而減小內應力以增強附著力，非常適合塑料基材的印刷；加入乙烯則可以加快體系的固化速度和耐溶劑性能。采用UV-LED固化光源，無臭氧產生，更有利于環保，且熱效應極低，因此適印范圍廣泛，尤其適合于非耐熱基材和熱敏基材。因此，自由基-陽離子混雜光固化的UV-LED凹印油墨有著低氣味、低遷移率；良好的附著力、延展性，高光澤度；耐熱、耐凍、耐刮、耐磨、耐酸堿、耐溶劑；印刷色彩鮮艷等特點，適合紙張、各種金銀卡紙、鍍鋁膜、PET、PVC、PP等材料的印刷，廣泛地應用于包裝印刷領域，尤其是食品、藥品包裝。

除了常規油墨以外，UV凹印油墨還有裝飾性油墨，以實現用凹版印刷獲得與絲網印刷相近的裝飾效果，提高生產效率。常見的UV凹印裝飾性油墨有適用于PET和紙張的UV凹印磨砂油墨，可以進行連線凹印，并獲得磨砂效果；還有能產生折光圖案、冰花圖案、具有絲綢感等效果的油墨，但總體上品種不如絲印油墨多，這是由于凹印墨層厚度遠不及絲印墨層厚度，一些效果較難達到。

UV凹印油墨固含量為100%，因此所用的凹版不需要過深的網穴，傳統凹版網穴深度最高可達到40～60μm，而UV凹版只需15～25μm即可達到溶劑凹印油墨的效果，這可節省大量的油墨，降低油墨成本。