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上光的干燥处理

不同的上光涂料有不同的干燥机理和干燥方式,不同的印刷工艺对上光涂料和干燥装置的选择也不完全相同,在实际生产中应根据印刷工艺的需要选择上光涂料及相应的干燥方式。


一、上光涂料的干燥方式

1.溶剂挥发型干燥

  当溶剂型上光涂料涂布到印刷品表面后,通过烘道升温(红外辐射、固体导热、热风),涂料中的有机溶剂部分挥发,涂料中的成膜树脂在印刷品表面结膜干固。成膜品质与溶剂的挥发速度有关,溶剂挥发速度过快,会影响涂布的流平性,不容易涂均匀;溶剂挥发速度过慢,会影响涂层的干燥和固化。

溶剂挥发导致有害气体污染环境,影响员工健康。印刷品上存在残留的有机溶剂,受环保条例的约束,溶剂型上光的使用范围受到了限制。如:美国溶剂型上光油的使用比率已从80%降到15%左右;英国已立法从1999年6月开始禁止使用溶剂型油墨印刷食品薄膜包装。有些国家用提高税收来限制溶剂型油墨的使用。


2.氧化聚合型干燥

  有些上光涂料与胶印油墨的结构相同,当上光涂料印刷到印刷品表面后,涂料中的油性溶剂与空气中的氧发生氧化聚合反应,表面结膜,干固。这种干燥方式的干燥速度慢,一般需要4~8h才能干燥,上光产品不能堆积过高,不能立即进行后工序加工,不适宜用于联机上光。


3.UV 光固化干燥

  当UV上光涂料涂布(或印刷)到印刷品表面后,经过紫外光的照射,涂层内部发生光聚合反应、光交联反应而瞬间结膜固化。

  这种干燥方式的特点是:干燥速度快,可以联机上光,100%的涂料参加反应,无有害气体析出。

 

4.热固化干燥

  当热固化型上光涂料印刷(或辊涂)到印刷品表面后,经过烘道升温加热,涂层结膜固化。适用于多色高速轮转机印刷联机上光,彩色期刊、广告资料等产品,在印刷、上光完后,随即折页、打捆,进行后序加工,装订成册。


5.电子束(EB)干燥

  这是目前国际上受科技界推崇的一种新型干燥方式。电子束(EB)干燥是利用高能电子束辐照涂料层,使低分子液态树脂最大限度地转化为交联涂层,而无后固化和溶剂残留等问题。

  电子束干燥需要相应的EB涂料,这种涂料比UV涂料价格低,固化能耗低,但电子束设备价格昂贵,应用于印刷品上光还处在试验和开发过程。


二、上光的干燥处理

1.上光干燥的基本要求

   (1)上光干燥要确保印刷品的油墨和上光涂层快速结膜干固,不发生粘脏、粘连现象。

   (2)上光干燥后,不能发生印刷油墨、上光涂层变色,印刷纸张变形。

   (3)上光干燥装置要符合印刷工艺、上光工艺的适性要求。如凸、平、凹、孔四种印刷工艺的上光涂层的厚薄不等,印刷材质因产品而变化,印刷幅面的大小规格也不等,干燥装置的设计应该是体积小、安装方便、调整灵活,既要方便操作,又要安全、卫生可靠。


2.常用的上光干燥装置

   (1)红外线干燥装置 红外线干燥是将红外线辐射印刷品表面的上光涂层干燥固化。红外线干燥的机理是:当红外线辐射到涂层时,涂层中有机分子吸收红外线的能量,促使分子中的原子或基团发生共振,加速分子运动产生热效应,涂层温度迅速升高,迅速干燥固化。热固化涂料受热效应的作用发生热固化反应而结膜干燥。

  红外线是一种电磁波,其波长范围为0.77~1000um,按波长的差别,大致可分为三段:0.77~3.0um为近红外区;3.0~30um为中红外区;30~1000um为远红外区。远红外线的热量大,但相当一部分热量被空气吸收,对涂料的穿透作用小,只适于物体表面的干燥。中红外线的波长范围符合涂料干燥所需的波长范围,中红外线对涂层的穿透力也比远红外强,所以干燥效果较好,但是还有部分热量被空气吸收,产生一定的散射热。近红外线所产生的能量最高,对涂层的穿透力最好。

  红外线干燥装置是由辐射器(一般采用管状红外线石英灯)、反射器、控制部件和空气循环系统构成。辐射器必须用反射器配合。反射器(表面是玻璃护板,用陶瓷或用表面抛光的金属铝板组成)的作用是使辐射器产生的辐射能量朝定向辐射,使印刷品表面涂层聚焦高能量,减少热能损失,达到最大的固化效率。

  红外线干燥装置的特点是:升温速度快,成本低,上光时红外线辐射对人体不会造成伤害。

 

   (2)固体加热传导干燥装置利用电热管、电热棒、电热板为干燥加热源。固体加热传导干燥的机理是:加热源产生热能(由电能转化为热能),热能在密封的干燥通道中,使空气升温达到一定温度,印刷品表面的涂层受升温的影响,涂层内部分子运动加剧,涂层中溶剂挥发,废气从排气管道中排出,涂层干燥固化。固体加热传导的干燥装置比较简单,成本低,使用维修方便,但能量消耗大,干燥效率不高,一般都用于带烘道的专用上光机。烘道的长度一般为6~9m。在高速轮转印刷机上,一般采用电热管或煤气等组成加热烘道,胶印以热固化干燥,凹印、柔印通过烘道,溶剂挥发,达到涂层干燥。它们的效率都比较高。


   (3)紫外线干燥装置 紫外线也是一种电磁波,波长范围在0.2~0.4um之间,紫外线干燥机理是:紫外线辐射到印刷品表面的上光涂层,涂层中的光引发剂被引发,产生游离基与预聚物或与不饱和单体中的双键发生聚合、交联反应,使涂层结膜干固。紫外光光源的波长范围应与UV上光涂料接受波长的峰值相一致,否则会影响干燥速度,浪费能源。目前使用的紫外光光源有两种:一是高压汞灯,其波长范围在0.2~0.3um之间;二是金属卤化物灯,其波长范围在0.3~0.4um之间。前者适用于UV上光,光固化效率最高;后者适用于UV油墨干燥,如以二苯甲酮为光引发剂的 UV油墨,接受的波长范围在0.24~0.34um之间,峰值在0.28um时,发生光化学交联反应,使油墨固化干燥。


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