当UV喷墨油墨的技术及应用一

UV喷墨油墨的技术及应用(一)

1引言

喷墨打印同电子照相、热成像一样均属非冲击式打印，是喷射墨滴到基质而形成图像的过程，喷墨打印具有按需打印、高速度、高质量、低价格、色彩宽容等优点。UV固化油墨是指利用紫外线的能量，使油墨连结料的分子产生聚合，固化墨滴的一种技术。UV固化油墨具有印品干燥快，可作业;无挥发性溶剂，减少环境污染;节省能源消耗;印品稳定性好;停车时油墨不会凝固等优点。UV固化喷墨油墨结合了上述 UV固化油墨与喷墨打印技术的全部优点，既有UV固化在经济和技术上的优势，还拥有喷墨打印技术在使用和操作上的便利。这些优点包括:没有挥发性有机物质;低能量需求;快速固化;适合于多种基材;固化之前不干燥;不堵塞喷头;油墨组成恒定;良好的打印质量，抗摩擦;无油墨浪费等等。因此，21世纪UV固化喷墨技术将是辐射固化领域最具发展前景的技术之一。

2 喷墨打印技术的特点及原理

喷墨打印，是一个喷射墨滴到基硬制品的硬度高于低密度聚乙烯质而形成图像的过程，它与电子照相、热成像一样都属于非冲击式打印。

喷墨打印的优点:低打印价格，高打印质量;与激光装置相匹配的图形显示装置;可制作高档产品;色彩容量大;高速度;可变信息的打印和定制;非接触式。

喷墨打印按打印方式不同可以分为两大类:连续式打印(continuous printing)和按需式打印( drop一on一demand)。目前，大多数按需喷墨打印机使用的是压电或热敏法，热感气泡式喷墨( Thermal Ink一Jet)属于DOD的喷墨线性热膨胀系数等均有良好的保持技术，其运作原理是利用一个薄膜电阻器，在墨水喷出区中将墨水加热，而形成一个汽泡。这个汽泡以非常短的时间( 10us)扩展开来，并迫使墨滴从喷嘴喷出。主要的应用厂商有Canon, HP和Lexmark，但由于其高温气化运作原理使得适用液体(主要是水)选择性低，因而应用领域有限。压电式喷墨( Piezo binary ink一jet)属于使用DOD的PZT (pie-zoelectric)技术，是利用压电陶磁(大部份的材料为铅 Pb,锆Zr,Ta)，藉由压晶体管施加电压使其产生形变，挤压液体产生高压而将液体喷出。除了压电式喷墨头成功商业化为高分辨率喷墨(水)打印机外，压电式喷墨头因不从2016年9月开始的各类原材料涨价潮正在给家电、家具、纺织服装等出口行业造成致命冲击需将被喷液体气化，亦可应用于熔融的金属、高分子塑料等材料之喷射与分配，并在电子工业制造上，有极大的发展潜力。应用在大幅面喷墨的优点有:不必对喷墨头加热，不但速度快更可以有更多种印墨的选择，如颜料(Pigment)式的墨水，就比染料(Dye)式墨水更能抗紫外线的照射;图像更锐利，采用压电式更容易控制墨点的形状和大小，不像热气泡式是采用飞溅的方式到达被印物，因此影像比较清晰锐利;节省更换喷墨头的成本，热气泡式喷墨头由于加热的缘故必须更换喷头，而压电式是藉由压晶体管产生挤压的动作，不损伤喷头，可节省更换的成本。

为了将紫外固化技术应用于喷墨油墨，一种新式的使用压电式喷头技术的平床喷墨打印机正在有力推动着紫外固化技术在喷墨油墨中的应用。这种机器用于紫外固化是再理想不过了，因为它是按照“一次通过”概念来设计制造的，并且可以打印在各种软硬基材之上。

2 UV喷墨油墨的组成

UV喷墨组成包括光活性单体、光活性预聚物、光引发剂、着色剂及其它助剂。

2.1光活性单体

引人活性单体主要是为了改善齐聚物的流变性。它们把高分子量的齐聚物分子连结在一起，而且依靠它们的官能度，通常对加速完全固化有显著贡献。双官能、三官能及更多官能的活性单体皆很易形成交联络。特别是一组单体混合物，可以提供一个较低的粘度，增强固化速度和改善附着力。单体的非限定性例子为丙烯酸醋、甲基丙烯酸醋及其烷氧基化和多烷氧基化衍生物。

活性单体包含单官能、双官能和三一或更高官能度组分，单官能度单体可选择丙烯酸酷、甲基丙烯酸醋及其烷氧基化和多烷氧基化衍生物。双官能度物质包含至少一种选自1, 4一丁二醇、新戊二醇、丙氧基化新戊二醇、乙二醇、二亚丙基二醇、三亚丙基二醇、二甘醇、三甘醇、聚乙二醇和二丙烯酸醋的单体。三一或更能度物质包含至少一种选自乙氧基化三经甲基丙烷丙烯它要求选择助剂的合成原料时酸醋和丙氧基化甘油丙烯酸酷的单体。尽管也可使用具有三个以上官能度的化合物，但多数情况下应该仅包含少量的这些化合物，其中最大容许量应该随着该化合物官能度增加而减少。这是因为，官能度增加时，交联就随着该化合物官能度的增加而增加，固化产物中的交联密度也增加，该化合物的分子量提高，从而导致该化合物粘度增加。油墨中的总能度;即，每个分子的可辐射聚合不饱和碳碳键的平均数，如果该值太低打印品往往太软，但如果太高打印品又往往变脆，因此当打印基材是非吸收性基材时，优选所述油墨的单、二和三和更高官能度组分的用量选择要使得官能度值为1.3一1. 70

单体通常是低粘度的丙烯酸醋，其功能是反应性稀释剂、交联剂和性能增强剂。它们的粘度范围可达5一25,000cps，分子量比齐聚物低而且官能度变化性大，最长使用的是单，双和三官能团单体，不过，高达六官能团的单体也早已商业化了。下表为官能度从1到6的丙烯酸醋的性能。

(待续)