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水性UV油墨固化干燥机理(下)

发布日期:2022-05-27   来源:中纸网

包装印刷行业汇总,一般普通UV油墨中预聚物的粘度很高,需要用活性稀释剂稀释。然而,现有的稀释丙烯酸酯化合物具有不同程度的皮肤刺激性和毒性。同时,许多活性稀释剂单体在紫外光照射过程中仍反应不完全,残留单体具有渗透性,容易带来健康安全风险,影响固化膜的长期性能稳定性。水性油墨虽然粘度低,挥发性有机化合物(VOC)极低,但其干燥时间一般较长,大部分需要加热,基材的耐热性也有限,干燥和固化交联可能同时发生。水性UV油墨以水和乙醇为稀释剂,结合了水性油墨和UV油墨的特点,是UV油墨领域的一个新的研究方向。今天中网编辑查询了相关资料,带大家详细了解一下机理。


3.颜料对水性油墨紫外光固化的影响

颜料作为水性紫外光固化油墨的非光敏组分,与引发剂竞争吸收紫外光,极大地影响了紫外光固化体系的固化特性。颜料可以吸收一部分辐射能量,这会影响光引发剂的光吸收,进而影响可以产生的自由基浓度,导致固化速度下降。不同颜色的颜料对不同波长的光有不同的吸收率(透射率)。颜料的吸收率越小,透射率越大,涂料的固化速度越快。炭黑紫外吸收能力高,固化最慢,白色颜料的强反射性也阻碍了固化。一般对紫外线的吸收顺序是:黑色>紫色>蓝色>青色>惊艳>黄色>红色。

同一种颜料的不同比例和浓度对墨膜的固化速度有不同的影响。随着颜料用量的增加,不同工序的墨膜固化速度降低。黄色颜料的用量对墨膜的固化速度影响最大,其次是红色颜料和绿色颜料。由于黑色对紫外光的吸收率最高,黑色油墨的透光率最低,因此其用量的变化对油墨膜的固化速度没有明显影响。颜料用量过大时,墨膜表层固化速度快,但表层颜料吸收大量紫外光,降低了紫外光的透过率,影响深层墨膜的固化,导致墨膜表层固化而底层未固化,容易产生“皱皮”现象。

4.光引发剂对水性紫外光固化的影响

光引发剂的作用是吸收紫外光能后,分解产生自由基,从而引发体系中不饱和键的聚合,交联固化为一体。光引发剂的性能是水性光固化体系顺利聚合和固化的关键。根据不同的引发剂有一个最大吸收波长的原理,在选择紫外光固化引发剂时,光引发剂的紫外吸收波长区应正好在颜料的非吸收区(颜料有一个适合引发剂吸收的波长窗口),即颜料的最大透射波长区应与自由基引发剂的吸收波长区重合。此外,光引发剂的吸收峰应尽可能接近光源发出的主波长。

光引发剂必须与水性光固化体系有一定的相容性,且水蒸汽挥发性低,这样光引发剂才能分散,有利于达到满意的固化效果。否则,在干燥过程中,光引发剂会随着水蒸气一起蒸发,降低引发剂的效率。不同的光引发剂具有不同的吸收波长,它们的组合可以充分吸收不同波长的紫外线,提高对紫外线的吸收,从而大大加快墨膜的固化速度。因此,通过匹配各种光引发剂的使用权,调整各种光引发剂的配比,可以得到固化速度快、性能优异的墨膜。复合光引发剂在体系中的含量要合适,过低不利于与颜料的吸收竞争;过多的光线无法顺利进入涂层。起初,油墨的固化速度随着复合光引发剂的增加而增加,但当复合光引发剂的用量增加到一定值时,固化速度会随着其含量的增加而降低。

5.5的影响力。紫外光源、照射距离和固化时间

UV光源辐射一个波长带中的光,并且每个波长光的能量分布不同。波长为300-310nm和360-390nm的光能量分布较好,在UV-A区360nm左右的波长最好。为了达到固化体系的最佳组合,紫外光源的选择不仅要考虑体系中所含颜料的紫外光吸收特性,还要考虑引发剂的紫外光吸收特性。

水性UV油墨在干燥固化过程中,照射距离和固化时间也会影响固化过程。照射距离越近,光照越强,光引发剂产生自由基越快,引发聚合的双键数量越多,树脂的交联度越高,墨膜的固化速度越快,反之亦然。水性油墨的UV固化也必须有合适的固化时间。时间太短,墨水没有完全固化。当达到合适的固化时间时,固化膜的拉伸强度达到最大值。如果固化时间继续增加,固化膜的拉伸强度会下降,固化树脂会变黄。


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