柔版印刷是凸版印刷的一個分支，柔版印刷在印刷原理上和凸版印刷相似，只是在印版、油墨的組成和壓印過程上不同于傳統的凸版印刷，圖1對柔性版印刷原理進行了簡單的介紹。 印刷過程中圖像的傳遞是通過一個由光化學反應得到的柔性感光樹脂版(Printing plate)或是一個刻有圖案的橡皮棍來完成的。 油墨在一個儲墨槽中，通過網紋傳墨輥(anilox)將一定量體積的油墨輸送到印刷版上。網紋傳墨輥(anilox)是由鉻合金組成，表面鍍有陶瓷耐磨層或經離子噴涂的陶瓷耐磨層，傳送的油墨量由傳墨輥表面的線數決定。粗的網紋傳墨輥(anilox)的表面每英寸有大約120線，而用于印刷精細圖案的傳墨輥每英寸可以達到500-900線。 柔版印刷油墨的技術要求 高質量的油墨有很多重要的參數，最重要的特性是良好的顏料潤濕性。像膠印油墨那種粘度很高的體系，顏料的絮凝不會構成問題。但對于柔印油墨，由于粘度非常低，顏料很容易絮凝甚至沉降，這就意味著適合用于膠印油墨的樹脂不一定適用于柔印油墨。 當然顏料潤濕并不是唯一要考慮的因素。要同時達到良好的流變性、反應活性、附著力、抗病菌性同樣也是很困難的。 ◆ 相對較低的粘度：標準的UV柔印油墨在2500s-1的剪切速率下的粘度為0.15-1.5Pa.s，印刷速度由施工的條件(在露天或密閉的房間內)決定，并且也決定了最終使用的油墨的粘度大小。如果粘度過高，油墨會在網紋傳墨輥與刮墨刀之間處堆積，這樣一來印刷出的圖案就會有一些不連續的油墨堆積的污點。如果油墨的粘度很低，則問題會小一點。然而由于柔性版印刷本身的過墨量很小，油墨的傳送會受到影響。 油墨的反應活性的要求也會影響油墨的粘度，因為大部分高官能團的產品粘度都很高。為了提高油墨的反應活性而不影響粘度，光引發劑的量就必須提高，但這同時又會影響氣味和油墨的成本。因此配方設計人員必須找到油墨粘度和其它特性最佳的結合點。 UV柔印油墨由于粘度比溶劑型和水性柔印油墨要高，所以與溶劑型和水性柔印油墨相比，使用UV柔印油墨可以取得更接近膠印和凹印的印刷效果。有些時候UV柔印油墨的粘度可以達到2.5Pa.s。 ◆ 顏料潤濕性和顏色強度：柔印油墨需要相當高的顏料含量，經常是在15%到20%，這就使印刷時最厚的墨膜不超過1微米成為可能。這對于印刷材料和每平米的印刷價格來說都很重要。在網紋傳墨輥表面的孔隙密度很低時，非常高的顏料含量會造成有很多細小而不連續的印刷點出現。 粘度的大小和顏料潤濕的好壞關系非常密切；顏料潤濕不好，就體現不出牛頓流體的特性，油墨也會出現相應的流動困難。此外，由于顏料沒有分散好，顏色強度也會變弱。 ◆ 流變性：具有良好流動性的油墨，光澤也會很好。牛頓流體具有粘度不隨剪速率變化的特點，這不僅決定油墨輸送能否良好，而且對于油墨在墨輥上的傳遞也同樣重要。在油墨通過網紋輥時擠出的氣泡會進入剩余的油墨。這樣一來過多的氣泡會使油墨的牛頓流變性產生偏移，并導致印刷故障。 ◆ 反應活性：目前常用的印刷速度為350m/min，因此提高了對油墨固化速度的要求。 ◆ 在各種底材上的附著力：由于UV柔印油墨主要用于印刷各種很柔軟的標簽和包裝，所以油墨必須在各種軟質底材如：PP，PE，PET，PVC，和PA上具有良好的附著力。 ◆ 其它要求：油墨要具備抗劃傷性，耐化學性和抗細菌性。油墨制造商們在開發新的油墨品種時經常會面對一個很困難的問題就是如何在涂膜被細菌侵蝕后，仍具有很好附著力。另外法規方面的要求也要考慮，尤其在食品包裝方面的應用上。 所選用物質和其特性 UV柔印油墨通常的制造方法是兩步法：將樹脂和一定含量的顏料一起在三輥機上研磨，在研磨過程中經常會加一些單體，有時也會加一些分散助劑，做成色漿。接下來用含有單體，引發劑和流平劑的低粘度混合物來稀釋色漿。 研磨過程中經常用聚脂樹脂或是改性環氧樹脂作為研磨基料(見表1)。同時給出了在研磨或稀釋階段使用的一些特別有效的單體(見表1)。 實驗結果 ▲ 研磨樹脂的影響：研墨設備對顏料的分散效果有很大的影響。可以將單體和顏料混合用球磨機來研磨，或者也可以用三輥機來研磨樹脂和顏料的混合物。 研磨效果的好壞很大程度上取決于顏料的種類和細度等級。顏料研磨過程中沒有化學變化。 品紅柔印油墨 單純通過粘度與剪切率之間的變化關系來判斷油墨質量的好壞有時是很困難的。但通過變薄指數(SI)就可以很容易發現哪個油墨的印刷適性最好。 針對紅顏料57:1，必須通過用聚酯丙烯酸脂如EbecrylTM 450，EbecrylTM 657或是EbecrylTM 870混合研磨，這樣才能得到最好的流變行為。環氧樹脂由于極性過高，因此會導致油墨在低剪切速率下粘度過高。 與聚酯丙烯酸酯相比，基于環氧丙烯酸酯的油墨在紙張上的光澤會低一點。但這并不是說環氧丙烯酸酯不能用于這類油墨中，而且環氧丙烯酸酯可以提高油墨的固化速度，并且價格較低不會增加成本。這種情況下可以通過添加其它的組份來保證顏料的潤濕。 黑色柔印油墨 對于黑色柔印油墨，為了提高油墨的反應活性，可以在配方中適當使用環氧樹脂替代聚酯樹脂。使用氧化的碳黑顏料在環氧樹脂中分散會有不同效果。經常使用的環氧丙烯酸樹脂是基于雙酚A型的環氧樹脂。EbecrylTM 3702是一種脂肪酸改性的環氧樹脂。它是一種顏料潤濕性很好的連結料。 EbecrylTM 600在顏料潤濕性這方面不好，會使油墨流動性不良，以至不能用泵傳送。實際上，油墨的流動性不好，通過DPGDA稀釋后，光密度下降和著色力下降這些現象都說明了顏料有絮凝的情況。EbecrylTM 3701提供了較好的流變特性。盡管使用EbecrylTM 3701的油墨的光密度和透明度都很好，但是在各種底材上的光澤卻很低。 ▲ 單體和分散劑的影響：如果體系中降粘組份選擇不好的話，再恰當的顏料含量也不會取得好的效果。降粘組份包括用來調節粘度的單體，當然單體還會起到協調其它方面性能的作用。此外光引發劑和助劑也是必不可少的。 通過研究品紅顏料4BY以相同的顏料含量分別通過低粘度的丙烯酸酯EbecrylTM 40和EbecrylTM 160稀釋發現，在不加分散劑的情況下，所有的油墨都是具有觸變性的，但是基于EbecrylTM 160的油墨印刷適性更好一些，還有光密度，光澤和透明性都會相對好一些。 當在顏料的研磨階段中加入分散助劑后，油墨的牛頓流體特性變的明顯，光密度也變高了。實驗表明分散助劑與EbecrylTM 160配合作用的結果要比與EbecrylTM 40配合的好很多。在烷氧基化的新戊二醇衍生物中也同樣如此。雖然助劑不能像我們希望的那樣能最大程度解決存在的問題，有時還會出現相反的結果。但用EbecrylTM 160的油墨在紙張上的光澤要相對更好一點。