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影響水性UV涂料固化干燥的因素很多,本文只對(duì)其主要的影響因素進(jìn)行討論,這些因素有以下幾方面:
1.水性體系的預(yù)干燥對(duì)光固化的影響
固化前的干燥條件對(duì)固化速度的影響很大,不干燥或干燥不完全時(shí),固化速度較慢,且隨曝光時(shí)間的延長(zhǎng),膠凝率無(wú)明顯提高。這是因?yàn)檫^(guò)度包裝,盡管水對(duì)抑制氧的阻聚作用有一定的效果,但是這只能使墨膜表面迅速固化,只達(dá)到表干,而不能達(dá)到實(shí)干。由于體系內(nèi)含有大量的水,體系在一定溫度下固化時(shí)標(biāo)準(zhǔn)及認(rèn)證,隨著墨膜表面水分的迅速揮發(fā),墨膜表面迅速固化,膜層里面的水則難以逸出,大量的水殘留在墨膜中,阻止了墨膜的進(jìn)一步固化,固化速度降低。另外,UV照射時(shí)的周圍溫度對(duì)UV涂料的固化有很大的影響。溫度越高,固化性越好。因此施行預(yù)熱的話,涂料的固化性會(huì)增強(qiáng),附著性更好。
2.水性UV樹脂對(duì)光固化的影響
水性UV樹脂要進(jìn)行自由基光固化,這就要求樹脂分子必須帶有不飽和基團(tuán),在紫外光的照射下,分子中的不飽和基團(tuán)互相交聯(lián),由液態(tài)涂層變成固態(tài)涂層。通常采用引入丙烯?;⒓谆;⒁蚁┗鸦蛳┍姆椒?,使合成的樹脂具有不飽和基團(tuán)認(rèn)證,從而可以在合適的條件下進(jìn)行固化,丙烯酸酯由于其反應(yīng)活性高而經(jīng)常被使用。對(duì)于自由基型紫外光固化體系,隨分子中雙鍵含量的增加,涂膜的交聯(lián)速度會(huì)增大,固化速度將加快。而且不同結(jié)構(gòu)的樹脂對(duì)固化速度影響不同軟包裝,各種官能團(tuán)的反應(yīng)活性一般按以下順序升高:乙烯基醚<烯丙基<甲基丙烯?;?lt;丙烯?;?。因此一般以引入丙烯酰基和甲基丙烯?;鶠橹?,使水性UV樹脂具有較快的固化速度。
3.顏料對(duì)水性UV涂料光固化的影響
作為水性UV固化涂料中非光敏性的組分,顏料與引發(fā)劑競(jìng)爭(zhēng)吸收UV光,這在很大程度上影響到UV固化體系中體系的固化特點(diǎn)。由于顏料能夠吸收一部分輻射能量,這將會(huì)影響到光引發(fā)劑對(duì)于光的吸收,并進(jìn)而影響到能夠生成的自由基的濃度,結(jié)果會(huì)降低固化速度。各色顏料對(duì)不同波長(zhǎng)的光線有不同的吸收率(透光率),顏料的吸收率越小,透光率越大,涂層的固化速度越快。炭黑的紫外線吸收能力較高出版,固化得最慢,白色顏料反光性強(qiáng),也妨礙了固化。一般而言,對(duì)紫外光的吸收順序?yàn)椋汉谏?gt;紫色>藍(lán)色>青色>綠色>黃色>紅色。
相同的顏料的配比濃度不同,對(duì)墨膜固化速度的影響是不同的。隨著顏料用量的增加,墨膜的固化速率均有不同程度的下降。其中黃色顏料的用量對(duì)墨膜的固化速率影響最大,其次為紅色顏料、綠色顏料。由于黑色對(duì)紫外光的吸收率最大,使得黑墨的透光率最低,所以其用量的變化對(duì)墨膜的固化速率反而沒(méi)有明顯的影響。當(dāng)顏料的用量過(guò)大時(shí),墨膜表層的固化速率雖快,但是表層的顏料吸收大量紫外光,降低了紫外光的透光率,影響深層墨膜的固化,導(dǎo)致了墨膜表層固化而底層不固化,易產(chǎn)生“皺皮”現(xiàn)象。
4.光引發(fā)劑對(duì)水性UV光固化的影響
光引發(fā)劑的作用是在其吸收紫外光,經(jīng)分解產(chǎn)生自由基,從而引發(fā)體系中不飽和鍵聚合,交聯(lián)固化成一整體。光引發(fā)劑的性能是水性光固化體系能否順利聚合固化的關(guān)鍵。根據(jù)不同的引發(fā)劑有一個(gè)最大的吸收波長(zhǎng)的原理,在選擇光引發(fā)劑的時(shí)候應(yīng)該使得光引發(fā)劑的吸收紫外線的波長(zhǎng)區(qū)間正好在顏料非吸收區(qū)或是微吸收區(qū)(顏料有一個(gè)適于引發(fā)劑吸收的波長(zhǎng)窗口),即顏料的最大透過(guò)的波長(zhǎng)區(qū)應(yīng)與自由基引發(fā)劑的吸收波長(zhǎng)區(qū)能重合。另外光引發(fā)劑的吸收波峰應(yīng)盡可能與光源發(fā)射的主波長(zhǎng)相近。
光引發(fā)劑必須具有與水性光固化體系一定的相溶性以及低的水蒸氣揮發(fā),以使光引發(fā)劑得以發(fā)散,有利于得到滿意的固化效果。否則,在干燥的過(guò)程中,光引發(fā)劑會(huì)隨著水蒸氣一起揮發(fā)掉,降低引發(fā)劑的效率。不同的光引發(fā)劑煙草包裝,具有不同的吸收波長(zhǎng),它們的配合使用可充分吸收不同波長(zhǎng)的紫外線,提高紫外光輻射量的吸收,從而大大加快墨膜的固化速率。所以可以通過(guò)多種光引發(fā)劑的配合使用,并調(diào)整各種光引發(fā)劑的配比以獲得固化速率快且性能優(yōu)異的墨膜。體系中復(fù)合光引發(fā)劑的含量要適量顯影,過(guò)低不利于同顏料的吸收競(jìng)爭(zhēng);過(guò)高光線不能順利地進(jìn)入涂層。涂料的固化速度開始時(shí)隨著復(fù)合光引發(fā)劑的增加而增加,但當(dāng)復(fù)合光引發(fā)劑量增加到一定值時(shí),再增加其含量,固化速度反而會(huì)下降。
5.UV光源、輻照距離和光固化時(shí)間的影響
UV光源輻射的是一個(gè)波段內(nèi)的光,且各波長(zhǎng)光的能量分布是不一樣的。其中波長(zhǎng)為300nm~310nm模切燙印壓痕,360nm~390nm的光的能量分布是較好的,波長(zhǎng)位于UV-A區(qū)域約360nm效果最佳。為使固化體系達(dá)到最佳的組合,UV光源的選擇既要考慮體系所含顏料的UV光的吸收特性,同時(shí)又要兼顧到引發(fā)劑的UV吸收特性。
在水性UV涂料的干燥固化過(guò)程中,輻照距離和光固化時(shí)間也會(huì)對(duì)光固化產(chǎn)生影響。輻照距離越近,光照越強(qiáng),光引發(fā)劑生成自由基的速度越快,引起聚合的雙鍵數(shù)目越多,UV樹脂的交聯(lián)程度也就越高,墨膜的固化速度就越快,反之越慢。水性UV涂料的光固化還必須有一個(gè)合適的光固化時(shí)間,時(shí)間太短,涂料的固化不完全,當(dāng)達(dá)到一個(gè)合適光固化時(shí)間時(shí),固化膜的拉伸強(qiáng)度達(dá)到最大,繼續(xù)增加光固化時(shí)間,固化膜的拉伸強(qiáng)度反而下降,并且固化樹脂出現(xiàn)黃變現(xiàn)象。