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在金属材料上印刷UV油墨

（Printing UV Inks on metal） 为什么一些UV油墨可以印刷在涂布的金属表面而一些不行？ 如果需要通过丝印刷的方式在金属印制图象，可以选择溶剂型油墨或UV油墨。那么什么类型的油墨适合什么类型的产品和金属类型？为什么有时使用UV油墨复合膜可以印刷成功，而有时又不成功？为什么有时使用溶剂油墨优点更加突出？本文会尽可能地回答这些问题，并对比一下在金属材料上印刷时，UV丝油墨与溶剂型油墨之间的差异。从以下几个方面进行说明： 1．承印物（带有涂层的）； 2．油墨； 3．部分性能参数； 4．市场（过去、现在和未来）。 首先对带有涂层的金属印刷市场进行定位，这一领域主要包括以下几种产品类型：装饰性产品、标牌、装饰型器皿、印刷电路版。虽然印刷电路版不属于金属类，但是特殊需要使它变成一种特殊的产品。 下面从四个方面进行说明。承印物 当提及金属印刷时，指的到底是什么？是指直接印刷在未经处理的金属板材上吗？多数情况下，答案是否定的。通常，金属丝印刷不在原金属材料上进行，而是印刷到涂布后的金属上。 下面我们看一下金属涂布的类型。金属涂布类型有两种： 1．热塑型； 2．热固树脂型； 热塑型涂料是一种在干燥的过程中不发生化学反应的涂料。干燥可能是通过蒸发或热熔解来完成的。需注意的一点是热塑性涂层在干燥后，通常不具有耐高温和抗强溶剂腐蚀的特性，在高温下可以使热塑性涂层重新熔解，遭受溶剂侵蚀的时候会溶解。 热固树脂型涂布是通过聚合或交联化学反应进行固化的涂布方法。当热固树脂型涂料被正确固化后，它具有抗热性，不会在高温下熔解，并且具有较强的耐溶剂性和耐磨性。聚合或交联便是在高温下长时间进行烘烤完成的。 用于涂布金属的树脂系统可能是乙烯基（增塑溶胶或溶液系统）、聚酯或丙烯酸。乙烯基涂层是热塑性的，通过溶剂蒸发进行干燥，在使用增塑溶胶的情况下，通过热固化干燥。聚酯和丙烯酸是热固树脂型中最常用的树酯。 热塑型和热固型均有缺点，较软的热塑型涂层可能会被油墨溶解，而较硬的交联形成的热固型涂布却难以使油墨附着。 虽然热塑型涂布非常软，但易于油墨附着。热塑型涂布不是对所有的化学物质和腐蚀物质具有抵抗力，这使得它密歇根州经济发展组织已许诺将提供1500万美元作为密歇根州对该研究所的注资不适合于许多类型的丝印刷。于是，许多丝印刷者使用热固树脂型涂料涂布金属表面。 所以需要在金属表面进行印刷时，需了解使用的是何种涂布，其中是否加入了增滑剂或其他表面活性剂，这些物质有可能阻碍油墨的附着。油墨 目前在金属表面印刷的最佳油墨是溶剂型油墨，但UV油墨也开始被采用，但仅占市场的一小部分。为什么会这样呢？首先让我们必须看一下这两种墨盒油墨是如何工作的，其工作机理是什么。 传统溶剂型油墨可以分成两种类型，是以如何固化分类的： 1．空气干燥（蒸发干燥）； 2．交联（通过烘烤进行化学硬化）固化。 空气干燥油墨有乙烯基、丙烯酸或漆类。固化型油墨有环氧型、瓷釉型和聚酯型或用交联树酯改进的丙烯酸物质，如三聚氢胺。（注意：环氧树不要用于室外作业。） 空气干燥溶剂型油墨，不通过化学反应干燥，具有较弱的或根本没有抗溶剂、抗氧化或强清洁剂的能力。与交联固化型油墨相比，空气干燥型油墨的墨层较软、容易被擦除和磨损，如果没有充分干燥还会出现结块，同时因为金属是很重的，所以成堆结块可能是一大问题。大多数空气干燥油墨有良好的适应性，适合于室外作业。 环氧型、丙烯酸或聚酯是通过化学反应的，需要在高温下进行长时间固化。固化后，这些油墨产生一个非常硬的油墨层，具有耐溶剂性、耐氧化性和清洁剂性，不易于擦除和磨损。 但这种油墨与空气干燥型油墨相比适应性较差，但较适合用于浮雕或制作模版。在干燥前进行正确地固化和冷却，它们就不会结块。UV油墨 UV油墨有两种化学固化： 1．阳离子； 2．自由基。 阳离子固化系统是一个基于环氧树酯的化学反应。这些油墨系统比传统自由基或丙烯酸系统固化速度慢。自由基系统是基于丙烯酸聚合体如聚酯或尿素脂的系统，这些油墨系统能够进行快速固化，有较好的室外耐久性。阳离子和自由基UV油墨系统都进行化学反应，并且可能生成硬油墨层，该油墨层具有同固化溶剂型油墨一样的抗化学腐蚀性、耐磨和适应性。性能参数 任何丝印刷油墨必须具有满足在涂布金属表面印刷所需要的某些属性。油墨需提供一个较硬的墨层以便抗磨损、擦除、结块和溶解，但还要具有一定的适应性，能满足弯曲、模切和浮雕的需要。 如果最终产品是为了室内使用，除了树酯型系统适合外，环氧型也适合。如果产品不需要抗溶剂性，空气干燥油墨型油墨就足够了。如果抗溶型和室外耐久力都比较重要的话，大多数空气干燥油墨和环氧型油墨都不适合，传统固化型油墨或自由基UV油墨可以满足要求。在任何情况下，最重要的参数是正确干燥或固化后的油墨附着性。 那么又为什么有些条件下适合，而有些条件下不适合呢？ 要想知道答案，必须回到金属涂布阶段。如果涂层是热塑型，那么许多油墨都可以附着在其上，但如果涂层是热固树脂型，用UV油墨、空气干燥油墨或烘烤油墨可能都难以印刷。 这与金属热固型涂层的硬度有关。此硬度与涂层的树酯系统、涂布方法和涂层固化条件有关。通常来说，温度越高固化时间越长，表面硬度就越大。表面硬度是丝印刷者在涂布金属上用自由基油墨进行印刷所遇问题的根源。 最重要是要考虑墨层的收缩因素。自由基UV油墨的沉积在聚合和交联固化中可以缩小50%。而用传统固化油墨，收缩性是基于溶剂成份的，并且比UV油墨收缩的要小。 用传统固化油墨在带有涂层的金属表面印刷，印刷产品必须在高温下长时间烘烤。这会将金属涂层的表面软化到一定的程度，能使油墨在涂层表面得到较好的附着。随着金属和涂层冷却，油墨墨层也冷却，任何收缩发生的都比较慢，能够进行较好的附着。这样，油墨墨层不会从金属涂层上破皮。 UV油墨有一个系统，呈阳离子性，显示出较小的收缩性，但呈现出较慢的固化和环脂族环氧化物。这些油墨如果没有进行较好的固化，则会出现结块的现象。由于收缩量较小，阳离子油墨系统要比自由基系统更易于附着在热固化涂层金属表面。阳离子油墨经长时间固化后继续固化，但是必须注意防止中间涂层的粘附问题。 另一方面，自由基UV油墨在固化过程中反应较快，冷却较快，在坚硬表面上难以收缩或不收缩。这会降低附着性，原因是自由基UV油墨是在UV固化单元中固化的。金属和涂层不受影响，因为它们没有加热，所以既不会扩张也不会缩小，并且承印物表面保持坚硬。但是，UV油墨或暂时性垄断沉积收缩非常快，与承印物的油墨附着性关系重大，从这一鞋柜点上来说，油墨墨层可能从涂布金属表面破皮。 因为大多数商业型涂布金属是经过了一系列螺旋涂布机来完成的，这些涂布金属最初不是为了印刷需要（例如用于商业建筑），所以，它们常常不太适合丝印刷。由于化学反应和交联密度的不同，涂布层也不同，与表面硬度参数也相关，它常常超过UV油墨润湿表面的能力（即表面不利于油墨的附着）。可能一匹金属处理的好，二手钻床而下一匹处理的过硬，表现较差的附着能力。 为了能在这样的金属表面进行完美的印刷，应当在生产前对每一匹产品进行一个测试。如表面张力测试可以有助于检测出任何涂层中能引起附着问题的表面活性剂。 但是，在涂布金属表面进行成功印刷的最好方法是控制涂布及它的最终固化密度或硬度。这可以与金属供应商或油墨供应商合作，检测UV油墨的亲合程度。 现在有一些自由基UV油墨比较适用于涂布金属，事实上，也获得了不错的效果。一些印刷商用自由基UV油墨在金属上印刷取得了成功，这些金属涂层达到了参数的要求。针对这种情况，金属供应商已经与印刷者和油墨生产商合作开发一种较软的涂层满足印刷的需要。大多数应用已经不仅仅在装饰标牌、短期展示和室内装饰方面。 通常，传统固化型油墨（除了环氧油墨）会有三到四年的耐久力，并且清晰的涂布会进一步增强外在参数。UV油墨（非环氧基）会有两到三年的耐久力，虽然UV清晰涂层同样会进一步增加这些油墨的外在参数。市场 不管是阳离子还是自由基UV油墨都能用于涂布金属上的丝印刷。自由基UV油墨成功地用于半色调油墨标牌印刷，同时也成功微机控制冲击实验机地用于标示牌和装饰产品。但是，对长期的户外标牌来说，溶剂型油墨仍在控制着市场。 技术有时会消除UV油墨的印刷障碍。与溶剂型固化油墨相比，出于对原材料的考虑，生产商会最终生产UV油墨。问题是市场机会是否会有益于R&D的投资？在您没有得到该问题确切的答案前，先说明一种情况，目前涂布金属印刷市场正在缩小，而塑料制品专门用于标志、标牌、装饰产品和装饰越来越多。从金属转向塑料有几个原因，包括： 1．塑料比金属轻。塑料片可以堆的较高，这就是说它不会出现什么问题。同时它比金属较经济； 2．涂布金属油墨的固化花费高能量和需要长时间固化。 由于UV油墨的特点可以满足塑料材料印刷的需要，因此在不远的将来一定会看到UV油墨成长为与传统固化型油墨相抗衡的另一油墨。结论 UV油墨是未来广泛使用的油墨，但它们并不是虚幻的。它们会在某些领域担当重要的作用。想要掌握它们，就要不断地学习它们、理解它们，并使用它们。