印刷要數能量固化技術--EB固化技術

    印刷業各種技術層出不窮，其中發展最快的一項要數能量固化技術。它是指油墨或上光涂料在輻射能照射下，固著或硬化在承印物上，從而獲得干燥的印跡。UV光和加速高能電子束(EB)是能量固化技術的兩種能量形式。相應地，分別采用UV光和EB能量固化的油墨稱之為UV油墨和EB油墨。由于干燥效果好且污染小，近年來使用成本也有了明顯的降低，所以越來越受到印刷廠商的青睞。

    本文將重點討論關于EB固化油墨的一些相關問題。

    EB油墨的固化原理

    普通油墨在印刷后墨膜層的干燥，是油墨中的連接料(溶劑、油脂)被承印物吸收和揮發，固態物質(色料、樹脂、蠟、干燥劑等)保留在承印物表面，形成一層薄薄的墨層。一般油墨的干燥與能量固化油墨的固著，區別在于油墨/上光涂料的化學成分不同，其次是印刷車間是否需要配備能量固化設備裝置。

    EB固化是輻射固化的一種形式。它是一個以電子束為輻射源，誘導經特殊配制的百分之百反應性液體快速轉變成固體的過程。其原理為：首先，高能電子與涂料或油墨分子相互作用，使之分解成自由基；然后，該自由基與C=C雙鍵反應，形成增長鏈；最后，增長鏈與涂料或油墨的其余組分反應，使固化涂層產生交聯，交聯密度增加。由于輻照的電子能量較高，上述反應常常伴隨分子降解、分子離子重排等負反應。因而EB固化的涂層產生了更大的支化度和更高的交聯密度。

    EB固化需要專用的固化設備。其工作原理為：電子從一組線形陰極板發出后，經過垂直均勻電場加速，在加速器輻照箱下得到簾狀電子束。由于輻照制品距電場較近，因而其加速電壓不高（低于500kV），但由于輸出電流大，因而功率較高。直線陰極槍遠比掃描型設備緊湊，更易安裝到生產線上，也更易屏蔽。

    EB固化技術的特點

    EB固化作為一種新型固化技術，與傳統的固化技術相比，有著獨特的優勢。

    第一EB油墨固化時間很短，一般只需1/10秒即可徹底干燥固著在基材表面，對傳統的熱固型油墨和單張紙柯式油墨，干燥時間可能需要幾分鐘，甚至幾天時間才能徹底干燥，故用能量固化油墨印刷柯式印刷活件，交貨時間短，能夠與柔印、凹印相媲美，且大大提高了柯式印刷的生產效率。

    第二固化所需的EB能量范圍為150~300keV。它以接近光速的事度到達固化物質表面，不僅不受涂層顏色的限制，而且還能固化紙張或其他基材內部涂料和不透明基材（如鋁箔）之間的黏合劑。

    第三EB固化可使涂料、油墨和黏合劑100%固化，尤其適用于固化程度必須為100%的領域，如食品包裝等。

    第三用能量固化油墨印刷的印刷品，具有很強的耐抗性。因油墨中的化學物質通過交聯反應形成了高分子立體網狀聚合物，油墨表面具有很強的耐化學性能和耐摩擦性能。

    第四EB油墨固化后的固含量接近100%，通常不含VOC(有機揮發物)，這有力說明了EB油墨體系與普通油墨體系相比，更有利環保。如EB油墨的化學成分調配得當，比很多氧化結膜干燥的普通油墨的氣味要小很多，且印刷品表面干凈無臟點。

    第五隨著技術的發展EB固化油墨對人體皮膚的刺激性愈來愈小，與含汽油餾分的普通油墨刺激性差不多。

    第六能耗低，EB固化能耗為UV固化的5%，傳統熱固化的1%。操作簡便，容易控制，精確度和可重復性高，無環境污染。

    EB固化技術的發展和應用于印刷的情況

    目前，EB固化技術在印刷中主要應用于柔性版印刷、膠印和上光。

    EB油墨是采用電子束能量進行固化的專用油墨。使用EB油墨的印刷機需要特殊的較輥、潤版液和清洗劑，這是由于EB敞車的表層能量與傳統油墨不同。

    20世紀70年代初，美國福特洫公司首次將EB固化技術應用于汽車零部件和儀表涂層，這為EB固化技術應用于工業生產開創了先河。同一時期，Album印刷公司在包裝材料上使用了EB固化油墨和涂層。

    早期的EB固化技術僅限于卷筒材料材料的印刷或上光。這是因為在單張紙印刷機上，叼紙牙排會妨礙電子束裝置產生的X光屏蔽。而在卷筒紙印刷機上，EB固化裝置位于印刷機的末端，很容易固定在沒有支撐物的卷筒材料上方。通過研發人員的不斷努力，這個問題目前已得到解決。EB固化技術已廣泛地應用于單張紙折疊紙盒、單張紙商業印刷等領域。

    如今，高質量的EB固化技術已經成為柔性印刷的最佳選擇。這不僅因為它滿足了環保的要求，更得益于其優良的印刷品質和EB固化設備價格的不斷下降（EB固化設備已由最初的100多萬美元下降到今天的20萬美元左右，并且還有進一步下降的趨勢）。EB油墨應用的最大突破是其在CI（中央壓印滾筒）標簽柔印機上的應用。在印刷過程中，油墨實現了濕-濕套印而無須在每色印刷完成之后進行干燥。利用EB技術，只需要通過一套EB固化系統就能將承印物進行即時、徹底干燥，即一個“干燥器”代替了傳統印刷中的多套干燥裝置。

    在標簽印刷中，EB上光也得到了廣泛應用。EB光油與EB油墨的主要區別在于前者不含顏料。在UV上光中，為了獲得良好的光澤度，往往要進行雙層涂布。第一個上光涂布機組在承印物上涂布水質的底層涂料，此涂層隔離膠印油墨與UV光油，以防發生化學反應，同時將印品上印刷圖文與非圖文部分的微觀凹凸填平；第二個上光機組涂布UV光油，使印品獲更好的印刷效果。這中間需要配備多達3個熱氣鼓風機，以實現印品的徹底干燥。而EB固化具有能固化更厚的膜層的突出優點。EB上光用“單層”膜代替了傳統的雙層基至多層結構，極大地節省了材料，使生產成本大大降低。有統計資料表明，僅上光涂布這一過程，利用EB上光就可以使生產成本降低10%左右。在該領域中，最具實效的進展要屬太陽化工成功開發出具有低溶性的產品SunBean。它被允許直接與食品接觸，可以用做食品包裝的內部涂層。如今，該產品已得到了廣泛應用，如在薄膜紙包裝、多層布袋、食品盒等內部進行涂布。在應用EB上光時還需要注意與普通印刷油墨之間的兼容性，因為普通油墨中的蠟和潤滑劑會妨礙EB光油的潤濕。

    利用EB固化，使得原來需要幾分鐘甚至幾天才能徹底干燥的涂布層可以在瞬時完成干燥，實現了流水化作業，大大提高了生產效率。
EB固化技術的應用極大縮短了從印刷、存儲、上光到裝箱運輸的時間，使印刷、上光、裝箱運輸的全過程在一天之內就能完成，真正滿足了當今時代高時效性和要求。
    EB固化技術在印刷領域的應用前景

    EB油墨（光油）具有諸多優點，使得EB固化技術在未來的發展中表現出強勁的生命力。

    （1）不含揮發性物質VOC，沒有氣味或僅有很小的氣味，減少了對工人健康的危害，無環境污染。

    （2）耐抗性好，由于油墨中的化學物質通過交聯反應形成了高分子立體網狀聚合物，墨膜具有較好的耐化學性和耐摩擦性。

    （3）固化時間短，一般只需0.1秒即可徹底干燥，與傳統印刷需要幾分鐘甚至幾天才能徹底干燥相比，大大提高了生產效率，有利于進行規模生產。

    （4）顏料濃底高，印制的產品外觀漂亮，具有很強的光澤高和立體感。

    （5）減少了印刷機的清洗時間。墨斗里的EB油墨即使存放一個晚上，也不會出現結皮、硬化現象，減少了浪費。

    （6）固化時不會出現導致承印物變形的強熱量。

    當然，作為一種發展中的新型固化技術，EB固化技術也存在著一些缺點。如近年來EB固化設備雖然在價格上有很大程度的降低，但是其設備一次性投入仍然較大；EB油墨的價格仍比普通油墨的價格高；EB固化僅適用于平面的涂層固化，因而固化產品的幾何形狀受到限制；EB油墨的一個重要特性就是它有良好的耐抗性，但這在廢棄印刷品回收時則成為脫墨難、妨礙回收的一個因素，因此在印品回收方面還必須做新的研究。

    總之，EB固化技術在包裝印刷行業的應用前景是美好的。為了使EB固化工藝更方便和經濟，應積極開發價格低廉，外型緊湊的EB固化設備，改進傳輸裝置，使產品可以轉動固化，這樣輻射固化就可適用于多種形狀的產品了。可以斷言，EB固化技術憑借其低污染、低能耗、高品南的特點，今后將會有更大的發展。

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