上光的最新干燥技術(上)

  一、不斷發展的上光干燥技術
　　在印刷品表面涂（或噴、印）上一層無色透明的涂料，經流平、干燥、壓光、固化后在印刷品表面形成一種薄而勻的透明光亮層，起到增強載體表面平滑度、保護印刷圖文的精飾加工功能的上光工藝，已做為印后精加工的重要手段，在外貿出口產品包裝加工上獲得很大成效。在實現印前數字網絡化、印刷多色高效化的技術創新中，印后加工只有運用高新技術達到精美自動化，才能完成印刷技術的整體革命。運用清潔能源、清潔原材料進行清潔產品生產的上光工藝，將做為適應ISO14000環境管理國際標準的面向廿一世紀的印后重要精加工手段，在印刷、包裝行業全面推廣。

　　隨著上光加工的不斷普及，上光涂料和機械的研制和開發越來越受到印刷、包裝、化工、機械等相關行業的高度重視。上光涂料已由氧化聚合型，溶劑揮發型發展到熱固化型、光固化型多個類型。依靠空氣中的氧發生聚合反應將液體的上光涂料干燥成膜的設備投資少；依靠涂料中的溶劑揮發干燥成膜的流平性好，加工性能和適應范圍廣，但需進行上光、壓光兩道工序；依靠涂料中成膜樹脂中高分子結構含有的活性官能基團和涂料的催化劑遇熱發生交聯反應干燥成膜的自動化上光設備生產效率高；依靠涂料吸收輻射光能量后，分子內部結構發生聚合反應干燥結膜的紫外光上光機構，可以和印刷同步進行，一機多用。紫外光技術使印刷、上光分別在專用機械上進行的工藝操作合并到印刷機組一次完成。

　　做為上光工藝重要的干燥技術也不斷改進、發展。上光涂料成膜的干燥處理從氧化聚合、溶劑揮發的熱風干燥式，發展到電熱、紫外光干燥處理式。隨著高新科技的發展和對清潔能源的運用及追求清潔能源的最大利用，綜合各種先進科技手段匯聚開發研制的電子束干燥方式已在歐美發達國家開始運用。迅速發展到紫外光/電子束與熱/電子束混合式最新干燥處理系統，將在世紀之交和廿一世紀為印刷、包裝行業提供最新高能固化基本原理和技術。不斷運用技術的創新將使上光干燥處理方式更科學，進一步推動印刷、包裝業的質量提高和經濟發展。

二、上光工藝幾種干燥處理方式的比較

溶劑揮發干燥方式
　　溶劑型上光涂料因不同的涂料配方，所用的溶劑種類及比例不同，涂布、干燥過程中揮發速度也不同。溶劑揮發速度太快，上光涂料流平性不好，干燥成膜后表面出現條痕、砂眼等影響表面平滑度的質量問題。并在溶劑揮發過程因吸收外界熱量誘發潮氣凝結，使干燥后的涂層出現龜裂或發白。溶劑揮發太慢，又會引起干燥不足結膜固化不好，抗粘性不良等問題。
紫外固化干燥方式

　　紫外固化即利用UV（Uitra Violet即紫外線）照射能量使游離基聚合型丙烯酸酯類涂料固化成膜的上光工藝。這類涂料其組分中的光引發劑吸收紫外線的光能量，經過激發狀態產生游離基，引發導致聚合反應。

　　[PI]-------[PI]--------[游離基]
　　光引發劑 激發態光引發劑
　　[游離基]+[單體]+[低聚物]-------[聚合物]
　　固化涂層

　　紫外線固化具有快速固化和低溫固化的特點，有助于提高產品質量，保持顏色一致，縮短印刷時間，防止大氣污染，減少火災危險和改善作業環境。解決了溶劑型上光涂料因溫度、濕度變化造成的粘連。

　　對紫外固化技術的運用在我國印刷、包裝業發展很快，多用在印刷和印后精加工。1994年紙加工用紫外線固化涂料比1993年增加100%，年消耗量已達50噸。以后逐年增加。除北京大學開發的紫外線激發熒光粉做為主要原料大陸自行生產外，每年還需自香港，臺灣、日本等地購進才能滿足需求。

　　紫外固化的照射光源一般采用高壓水銀燈或金屬鹵化物燈。輸出功率須控制在80-120W/cm，才能保證UV涂料的固化速度<0.5s。同時還存在的固化的深度、程度、后固化的遲滯時間問題。

電子束（EB）加熱干燥方式
　　電子束干燥處理方式是近年國外發達國家將原應用的穿孔、刻槽、切割等機械加工方面的電子束加工工藝，運用到多色高效印刷工藝生產中的一種新型能源轉換加工手段。電子束（EB）即通過電真空器件產生聚合、密集的、具有一定方向的電子流。利用高功率密度的電子束加工方法，使從熱陰極發射的電子受控制電極及加速陽極的靜電場控制被聚成向同一方向運動的、密集的、載面很小的電子束。當電子束沖擊到工件時，動能變為熱能，產生極高的溫度，可使任何材料瞬時熔化或氣化。被科學界認為是近期具有最佳處理一致性的干燥技術。可使油墨、上光涂料最大程度地交聯和聚合，而無后固化和溶劑殘留。同時熱能的用率最高。

　　大多數高速生產流水線印刷作業要求油墨、膠粘劑和上光涂料在機組達到干燥。單獨運用電子束（EB）做為干燥處理手段，在價格和空間利用上不經濟。

三、美國和歐洲的動向
　　做為印刷、包裝物載體的紙張，至今在世界市場上仍占居主要原材的統治地位。但美觀耐用、重量輕、可加工性好的塑料，已在美國和歐洲的食品、日常用品、化妝及衛生用品和其它產品包裝市場中的使用量迅速增加。1995年末，歐洲和美國軟和半硬紙與軟塑料的銷售量達到664億美元，比1990年增長31%。此后，紙包裝以每年平均增長3.9%的速度發展。到2000年將提高到364億美元。軟塑料包裝的發展快于紙包裝，以平均年增長7.2%的速度發展，到2000年時達到512美元。生產商正在積極采用新型熱敏性塑料材料，和與之對應的不引起載體基材收縮的創新處理加工方法，取代現有紙制品印后精加工傳統的處理方法。

　　過去，大多數印刷及印后生產機械（線）都是為處理溶劑型的油墨和涂料而設計的。因為溶劑的揮發造成了環境的污染和化學物質在載體上的殘留和轉移，其使用受環保條例的約束而嚴格限制并限期改造。外界的要求導致了紫外光固化和加熱干燥等工藝的發展。紫外光干燥處理對表層固化效果好，但不能穿透或徹底固化較厚的涂層。同時耗費的電能實際上只有20%轉換成紫外光產生固化作用，另外60%的電能以熱的形式被釋放，其余的20%則被轉化成可見光，能量利用度特別低。

　　熱干燥器的占地面積比紫外固化設備多4倍，比電子束固化設備多3倍。熱干燥系統產生的熱量易使許多塑料包裝材料過熱而引起基材起縐、收縮。經這種干燥處理方式后，紙張收縮率為1.25%，PE和BOPP薄膜將收縮2%或更多。這與使用新型熱敏性塑料材料很不適應。

　　美國和歐洲的科學技術人員將電子束引入現有的紫外光或熱干燥處理生產線上。并用電子束與其中任何一種干燥方式混合處理，優勢可得互補，缺陷盡量弱化。便可制造新產品，提高生產效率和利潤，增強市場競爭力。

信息來源：青工刊報