3.5 UV柔印油墨
3.5.1 柔性版印刷
柔性版印刷也是凸版印刷的一种，它是一种应用柔软、带有弹性的橡皮版或弹性体版来印刷的轮转型凸版印刷。柔性版印刷最早应用于1890年，当时采用橡胶作版材，发展较慢，直到1970年杜邦公司发明了感光性树脂柔印版（Cyrel版），使制版速度和精度大大提高，柔性版印刷进入了发展新时期。柔印工艺适用性广，对不同承印材料都能适用，除了传统的纸张，一些非吸收性承印材料如玻璃纸、塑料薄膜、塑料制品、金属箔（如铝箔）、玻璃制品等，以及在较厚的纸板、瓦楞纸上都能印刷。柔印版印刷成本较低，能进行多色套印，印刷质量高，接近胶印，印刷速度也较快（可达300m/min）；同时裁切、成型、模切、穿孔、折页、烫金、覆膜或上光等工序可以连成一条生产线，生产效率极高，自动化程度也很高，所以近年来发展很快，特别在商业标签和包装印刷中得到广泛应用。目前软包装印刷、瓦楞纸箱印刷、不干胶标签印刷、折叠纸盒的印刷几乎都用柔性版印刷，部分报纸和杂志也采用柔印。
柔性版印刷过程是油墨经网纹传墨辊传到印刷辊筒的柔印版上，由墨刀刮去多余的油墨，再由柔印版直接转移压印到承印物表面（见图3-13）。
图3-13 柔性版印刷过程示意图
柔性版印刷的理论和实践证明，提高柔性版印刷质量的重要的考虑之一就是减小墨膜的厚度，从而达到减小网点扩大程度、展宽色调范围的目的。网纹辊是柔性版印刷油墨转移过程中控制墨膜厚度的关键部件，其主要目的就是向印版提供一层薄的均匀的墨膜。网纹辊目前有激光雕刻陶瓷网纹辊和机刻的金属镀铬网纹辊两种，它们的差别体现在两方面：其一是陶瓷网纹辊的耐磨性、耐腐蚀性使其具有非常长的使用寿命，这一物性使陶瓷网纹辊在使用过程中能保持质量的稳定，这是精细柔版印刷所需要的。其二，激光雕刻可以刻制高线数辊子。通常CO2激光雕刻最高线数可达1000～1200lpi，YAG激光雕刻的最高线数达到1500lpi以上。激光雕刻的网孔孔壁薄、结点小，而机刻的镀铬金属网纹辊最高线数仅400～500lpi，孔壁厚、结点大。因此无论是从定量的薄的均匀墨膜要求方面，还是从保持参量的长期稳定性方面来看，陶瓷网纹辊远优于镀铬金属网纹辊。
3.5.2 柔印印刷的制版
柔性版版材就是一种感光性树脂版材，传统的柔性版有固体感光性树脂柔性版和液体感光性树脂柔性版两种，它们的基本组成相似，制版过程都是通过银盐感光胶片或重氮胶片UV曝光，经显影而制得。
（1）固体感光性树脂柔性版制版
固体感光性树脂柔性版组成主要是本身有弹性的合成橡胶类树脂如聚丁二烯、聚异戊二烯、聚丁二烯-苯乙烯共聚物、聚氨酯、聚乙烯-乙酸乙烯共聚物等；交联剂为丙烯酸多官能度单体，如季戊四醇三/四丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯；光引发剂为安息香醚类、蒽醌类、二苯甲酮类。版材如图3-14所示，版基为聚酯片基，上面是感光树脂层，再覆盖一层可剥离的聚乙烯保护膜。感光树脂层大多采用将橡胶类树脂、交联单体、光引发剂、热阻聚剂等共混合挤出成型。固体感光性树脂柔性版制版过程：
背面曝光→安置底片→正面曝光→显影→干燥→后曝光→防粘处理→印版
图3-14 固体感光树脂柔性版结构示意
首先是背面UV预曝光，其目的是为了增加版基的厚度，曝光时间越长，版基越厚。再揭去保护膜，放上阴图底片，正面UV曝光，见光部分发生光交联固化形成图像部分；显影时未见光部分被溶解除去，经干燥，为了使印版中单体完全固化，再进行后曝光，用紫外灯对版面进行全面曝光，经防粘处理，制成印版。
（2）液体感光性树脂柔性版制版
液体感光性树脂柔性版与固体感光性树脂柔性版基本组成一样，只是制成液体树脂，即时制版。其制版过程为：
铺流→背面曝光→形成图文的正面曝光→背面全面曝光→回收未固化树脂→显影→干燥→后曝光→印版
在曝光成型机中，在下玻璃板上铺上阴图底片，覆盖聚酯薄膜，涂覆液体感光树脂到所需厚度，覆盖聚酯片基，压好上玻璃板。再背面UV曝光，然后正面UV曝光，见光部分发生光交联固化，与背面曝光固化部分连接在一起形成图文，接着背面全面UV曝光，形成版基，回收未固化的感光树脂后，再经显影、水洗、干燥，最后用紫外灯对版面进行全面曝光，制成印版（图3-15）。
图3-15 液体感光树脂柔性版制版工艺
（3）激光CTP直接制版
20世纪末，美国杜邦公司率先推出一种与计算机直接制版技术接轨，将先进的数字成像与柔印版制版技术相结合的柔性版数字成像系统和直接制版用柔性版（CTP柔性版）。CTP柔性版是复合结构版材，即在原杜邦感光性树脂柔性版Cyrel版材上涂有一层黑膜（见图3-16），此层黑膜在受到激光束扫描时，能汽化而露出Cyrel版。经激光扫描，黑膜即成为底片，再按常规Cyrel制版工艺，经曝光显影制得印版。所以CTP柔性版制版过程为：
图文输入计算机→计算机控制激光烧蚀版材上黑膜形成底片→背面曝光→正面曝光→显影→干燥→后曝光→防粘处理→印版
图3-16 激光烧蚀CTP柔性版结构示意图
采用CTP柔性版，不用银盐胶片制作底片，省去了银盐胶片制作的设备、材料和时间；无须真空吸版，故无漫射，网点扩大程序小、分辨率高；印刷质量提高，可与胶印媲美。CTP柔性版技术是数字化制作柔性版，它代表了柔性版的发展方向。从版材上看，成本增加不大，主要是制版设备投资增加较大，这就影响了CTP柔性版技术的推广应用。
（4）喷墨CTP直接制版
进入21世纪，喷墨技术得到发展，在柔性版制版上得到应用，直接在感光性柔性版材上喷上阻挡UV的墨水，经UV曝光和显影就完成制版，也不用感光胶片，更方便，成本更低。
柔性版传统胶片制版技术、激光CTP直接制版技术和喷墨CTP制版技术的工艺流程对比见图3-17。
图3-17 柔性版传统制版、CTP直接制版和喷墨CTP制版工艺流程
从图中可以看出，这三种制版技术最大的区别在于成像方式不同，传统柔性版制版采用的是胶片曝光成像方式，目前常见的柔性版CTP直接制版方式是激光烧蚀黑膜成像方式，喷墨CTP制版系统采用的是喷墨成像方式。
与传统柔性版制版方式相比，喷墨CTP制版技术省去了输出胶片及用胶片在版材上曝光成像的步骤，同样是采用低成本的传统模拟版材，制版质量却有了大幅提升； 与目前常见的柔性版CTP直接制版方式相比，喷墨CTP制版技术无须采用价格较高的数字版材，且无须昂贵的激光烧蚀黑膜成像设备，成本优势非常明显。
喷墨CTP制版系统也存在一些不足之处，特别突出的一点就是： 输出印版的幅面较小，且可用版材的厚度也有限制，因此适用的产品范围就有一定的局限性。就目前来看，该系统针对的目标市场更多的应当是标签印刷领域，但其制版质量达不到标签印刷特别是高档标签印刷的要求，这也是其在推广中面临的难题。
由于银和石化产品等原材料的国际价格的持续上涨，胶片的价格也在不断上调，省去胶片的数字化直接制版方式将是柔性版制版的未来发展方向。因此，如果今后柔性版喷墨CTP制版技术在输出幅面和制版质量上能够有较大突破的话，很可能拥有较大的市场空间。
3.5.3 UV柔印油墨的制备
柔印油墨可分为溶剂型柔印油墨、水性柔印油墨和UV柔印油墨。溶剂型柔印油墨因污染环境，使用受限制。水性柔印油墨虽有许多优点，如不影响人体健康、不易燃烧、墨性稳定、色彩鲜艳、不腐蚀版材、操作简单、价格便宜、墨层印后附着力好等，但是也存在缺点，如干燥速度比较慢、色饱和度不高、稳定性差、不宜印刷大面积实地、久置易发生沉淀和分层等。从1990年开始，人们开始研究无溶剂的柔性版印刷油墨及系统，以代替水性油墨和溶剂型油墨。结果发现，UV油墨几乎能印在任何承印物上，而且印品的质量高于水性油墨和溶剂型油墨，并具有网点扩大率小、亮度好、耐磨、耐化学性能好、无污染、遮盖力好、成本相对低等优点，因此近年发展较为迅速。
（1）UV柔印油墨的主要品种
①UV纸张油墨。固化速度快，不易糊版，清晰度高，色彩鲜艳，光亮耐磨，化学稳定性好。
②UV聚烯烃油墨。适用于印刷表面经电晕处理的PE、PVC、PET、BOPP 塑料薄膜及合成纸等材料，固化速度快，附着牢固，抗水，耐磨，印刷适性好。
③UV珠光油墨。适用于高档包装印刷，具有珍珠光泽和金属光泽，质感华丽，附着牢固，印刷适性好。UV珠光油墨除银白色外，还有多种色彩及彩虹干涉型等品种。
④UV透明油墨。以染料或染料、颜料的混合色料制成，透明感强，色彩艳丽，附着牢固，适用于真空镀铝、铝箔、银卡纸、镭射纸等材料的印刷，可以获得类似烫印的效果。
⑤UV上光油。主要有纸张UV上光油、聚烯烃薄膜UV上光油、亚光UV上光油、可烫印UV上光油等诸多品种，固化速度快，抗水，耐磨，可以联机上光，也可以单机上光。
⑥UV助剂。主要包括UV油墨的活性稀释剂、UV固化促进剂及UV材料清洗剂等、UV助剂的应用有利于方便操作，改善印刷适性。
（2）UV柔印油墨的特点
①绿色环保。UV柔印油墨安全可靠，无溶剂排放、不易燃、不污染环境，适用于食品、饮料、烟酒、药品等卫生条件要求高的包装印刷品。UV柔印油墨在国外食品包装领域已应用多年，没有出现任何问题，其安全性已被美国环境保护局认可。
②印刷适性佳。UV柔印油墨印刷适性好，印刷质量高，印刷过程不改变物性，不挥发溶剂，黏度稳定，不易糊版堆版，可用较高黏度印刷，着墨力强，网点清晰度高，阶调再现性好，墨色鲜艳光亮，附着牢固，适合精细产品印刷。同时，UV柔印油墨可瞬间干燥，生产效率高，适用范围广，在纸张、铝箔、塑料等不同的印刷载体上均有良好的附着力，产品印完后可立即叠放，不会发生粘连。
③物理化学性能优良。UV柔印油墨固化干燥过程是通过UV油墨中低聚物、活性稀释剂和光引发剂之间的光化学反应，由线型结构变为网状结构的过程，所以具有耐水、耐化学品、耐磨、耐老化等许多优异的物化性能，这是其他各种类型的油墨所不及的。
④使用方便。柔性版印刷用的UV油墨一般比较稀，比UV胶印油墨的黏度小得多，但无溶剂挥发，黏度和pH值稳定，消除了在印刷过程中油墨成分的变化因素，因此UV油墨的印刷稳定性和一致性较好，使用方便。而且UV柔印过程中印刷机可随时停机，UV油墨不会因干燥而堵塞网纹辊。换班后的清洗和将剩余色组再次投入使用也成为可能，大大简化了生产环节。
⑤成本相对低。UV柔印油墨用量省，由于没有溶剂挥发，有效成分含量高，可以近乎100%转化为墨膜，其用量还不到水墨或溶剂油墨的一半；而且可以大大减少印版和网纹辊的清洗次数，所以综合成本比较低。
综合上述特点，无论从价格质量的角度还是从技术发展的角度考虑，UV柔印油墨都具有明显的优势和发展前景。
柔印油墨黏度较低，一般在0.1～2.0Pa·s，是一种接近于牛顿流体的油墨。因为主要用于印刷包装材料，所以要求油墨色彩鲜艳，而且光泽也要好。柔性版印刷的墨层比较薄，一般在4μm左右，所以柔印油墨中颜料含量也较高，一般在12%～18%。
在UV柔印油墨的配方设计上，低聚物要选用黏度低、固化速率快、对颜料分散润湿性好的聚酯丙烯酸酯和环氧丙烯酸酯（见表3-38、表3-39）。
表3-38 湛新公司推荐用于UV柔印油墨的常用低聚物
表3-39 沙多玛公司推荐用于UV柔印、凹印油墨的低聚物
活性稀释剂选择见表3-4、表3-37，也以固化速度快、黏度低的为佳，尽量选用低皮肤刺激性的活性稀释剂，通常以单、双、多官能度丙烯酸酯配合使用。
光引发剂可参见UV胶印油墨，以ITX与907配合为主，黑色以369与ITX配合为主，白色则以TPO或819为主，配合184或MBF。
3.5.4 UV柔印油墨参考配方
（1）UV柔印油墨参考配方
四官能度PEA（EB657） 18.0
附着力促进树脂（EB40） 49.3
HDDA 9.2
ITX 1.0
EDAB 1.7
184 1.0
819 1.0
369 1.0
颜料（Blue 15︰3） 14.1
Solsperse 5000 0.3
Sdsperse B9000 1.4
（2）UV低气味柔印油墨参考配方
PEA 10
胺改性聚醚丙烯酸酯 45
TPGDA 21
369 3
ITX 2
活性胺 3
颜料 14
聚乙烯蜡 1
稳定剂 1
注：用于柔性包装材料印刷。
（3）UV低气味柔印油墨参考配方
PEA 10
EA 5
GPTA 30
TPGDA 31
369 3
ITX 2
活性胺 3
颜料 14
聚乙烯蜡 1
稳定剂 1
（4）UV蓝色柔印油墨参考配方
六官能度PEA 20.0
PEA 10.0
EO-HDDA（CD562） 11.0
PO-TMPTA（SR492） 10.5
TPGDA 15.0
369 3.5
KS300 3.0
TZT 1.0
ITX 0.5
蓝颜料（Blue GLVO） 20.0
分散剂（Lubrizol Solsperse 3900） 5.0
硅流平剂（BYK-UV3510） 0.5
（5）UV标签印刷用柔印油墨参考配方
EA 15
GPTA 30
TPGDA 31
651 3
BP 3
三乙醇胺 3
聚乙烯蜡 1
颜料 14
（6）UV纸盒包装印刷用柔印油墨参考配方
PEA 10
EA 5
GPTA 30
TPGDA 31
ITX 2
907 2
活性胺 3
稳定剂 1
颜料 14
分散剂 1
（7）UV黄色柔印油墨参考配方
色浆：
四官能度PEA（EB657） 53
DPGDA 13
分散剂 3
稳定剂 1
黄颜料（Yellow BAW） 30
油墨：
色浆 40.0
聚醚四丙烯酸酯（EB40） 51.5
DETX 3.0
EDAB 5.0
流平剂 0.5
（8）UV品红柔印油墨参考配方
色浆：
四官能度PEA（EB657） 48
DPGDA 13
分散剂 3
稳定剂 1
品红颜料（Magenta 4BY） 35
油墨配方：
色浆 40.0
聚醚四丙烯酸酯（EB40） 51.5
DETX 3.0
EDAB 5.0
流平剂 0.5
（9）UV蓝色柔印油墨参考配方
色浆：
四官能度PEA（EB657） 47
DPGDA 14
分散剂 3
稳定剂 1
蓝色颜料（Cyan BGLO） 35
油墨：
色浆 40.0
聚醚四丙烯酸酯（EB40） 51.5
DETX 3.0
EDAB 5.0
流平剂 0.5
（10）UV黑色柔印油墨参考配方
三官能度PEA 18
TMP（EO）3TA 30
DPGDA 12
颜料分散稳定剂（ViaFlex 100） 17
炭黑 15
369 2
651 2
ITX 2
EDAB 2
（11）UV白色柔印油墨参考配方
多官能度 PEA 13.0
四官能度聚丙烯酸酯 26.8
胺改性聚丙烯酸酯 5.0
DPGDA 25.5
TiO2 20.0
TPO 2.0
ITX 0.5
EDAB 5.0
胺改性聚丙烯酸酯 5.0
Rad2300 1.5
TEGO Dispers 655 0.7
（12）UV柔印油墨参考配方
色浆：
油墨：
（13）UV柔印油墨参考配方
色浆：
柔印油墨：
（14）UV柔印油墨配方
