印后加工中 EB光油和UV光油的性能比较

印后加工中 EB光油和UV光油的性能比较

    印刷品上光是印后加工过程中一个非常重要的环节，光油品质的好坏直接影响印刷品的美观和性能。

在经历了苯溶性光油、醇溶性光油、水性光油、UV光油后，EB（ElectronBeamCuring）光油能否取代UV光

油成为印后光油中的主流产品？EB光油和UV光油相比，到底有什么优点？EB光油能为印刷行业带来什么有

利之处？

    本文就以上问题，和大家共同分享一下自己的观点。

主要性能	测试方法	性能判别
气味	光油残留，嗅觉辨别或色谱	1最差→5最好
干燥速度	不同光油方法有别（表干/实干）	1最慢→5最快
光泽	GB/T9754-88；光泽仪，60度角	0最哑→100最亮
附着力	GB/T1720-1989 ；划格法	1最差→5最好
硬度	GB/T6739-1996；铅笔法	5B → HB → 5H
耐磨性	GB/T1768—1979（1989）；摩擦仪	1最差→5最好
耐划伤性	ISO12137（GB/T 9279）；划针法	1最差→5最好
抗爆线性	GB/T1731-1993；弯曲法	1最差→5最好
耐黄变性	ASTMG23、IOS-MAT-0050；QUV	1最差→5最好
抗粘花性	面对面（背），4kg/cm2压力，50℃*48h	1最差→5最好
施工性	施工方式和干燥方式不完全相同	1最难→5最易
经济性	相同光油厚度（干燥后）的施工成本	1最低→5最高

  表1印后光油的主要性能

    目前常用光油的性能探讨

    目前在印后加工过程中使用的光油主要有溶剂型光油、水性光油和UV光油三种，它们在性能上各有千

秋。

    由图1可以看出，溶剂型光油的主要缺点是：气味大，干燥速度慢，不耐磨，容易擦花，不环保，属

于被淘汰的产品。

    水油不含溶剂，环保，性能上无明显的缺点，是一个综合性能优良的产品，存在的少许不足是耐磨性

和抗划伤性无法令人满意，同时，光泽和抗粘花性的欠缺也很伤脑筋，光泽高的产品抗粘花性差，不适合

铜版纸上双面印刷，抗粘花好的产品光泽又不理想。

    UV油由于具备高光泽和良好耐磨性、抗擦花性，而被广泛使用，但其存在的气味问题、黄变问题始终

无法被很好解决。近年来，为节省成本，印刷厂普遍采用含填料高、脆性大的纸张，因此UV油的防爆线性

又被越来越多的关注。另丝印UV光油的柔韧性、附着力和抗粘花性的矛盾也比较突出。

    水油价廉物美，综合性能适中，是一个生命力很强的产品，基于其干燥原理的局限性，性能上再想有

很大提升已不可能。UV油优点和缺点分明，如何扬长避短或改良欠缺，值得进一步探讨。

    UV光油性能分析

    UV油主要由引发剂、活性单体、低聚物及助剂组成，低聚物通常有两种以上配合使用，是决定UV油最

终物理性能的主要组份，活性单体主要提供使低聚物交联和降低光油粘度的作用，助剂提供光油的流平性

、消泡性、表面滑爽性等性能，类似于饭菜中的盐、味精等，引发剂接收紫外光，产生自由基，引发低聚

物和单体反应，并固化成膜，作用非常关键。

    由于引发剂对紫外线敏感，所以施工后光油皮膜在日后的存放过程中，会继续吸收紫外线，颜色变黄

。同时，引发剂反应不完全，残留的部分会使UV油气味偏大，再者由于引发效率有限，单体和低聚物反应

也不完全，残留的部分会导致粘花和使人体过敏，会导致光油的抗擦花性和抗爆线性略有欠缺。针对UV光

油存在的这些先天不足的性能，EB光油应运而生，EB光油中去处了引发剂，使光油的性能有了很大提升，

以下就二者的区别略做分析。

    EB光油和UV光油的性能区别

    ·干燥（固化）原理和设备的区别

    UV光油是依靠光油中的引发剂吸收紫外光，产生自由基，引发单体和低聚物反应并固化的。一台国产

实验室固化设备2万RMB即可，国产的生产设备约20-30万RMB。

    EB光油是在电子束的猛烈轰击下，单体和低聚物上的双键被强制打开，产生自由基并完成聚合。一台

进口的实验室EB固化设备约需10-20万美圆，而生产设备则在50-80万美圆之间。

    目前EB固化设备的核心技术掌握在少数几个国外公司手中，由于该类设备批量生产小，所以价格偏高

，相信该技术如果被普遍利用后，合理的价格应在30-50万美圆之间，如果该设备的制造技术被台湾或国

内同行掌握，相信价格会更低。

    ·气味的区别

    UV油和EB油均不含溶剂，所以施工中的气味问题不存在。所谓气味主要是指印刷品表面残留的气味。

UV油残留的气味来源有两个，一是残留的引发剂和活性单体，二是引发剂反应后生成的其它小分子物质。

对UV油的引发剂进行改良，并提高反应程度，气味会有改观，但不能完全清除。

    EB光油中没有引发剂，反应程度超过98%，所以不会像UV油一样会有残留气味的问题。

    ·耐黄变性的区别

    我们知道，上过UV油的纸张长时间放置后，会逐渐变黄，主要原因是残留的引发剂和引发剂生成物吸

收紫外线导致，使用昂贵的引发剂或在UV油中添加紫外线吸收剂，会有帮助，但不能完全做到不黄变。EB

光油不使用引发剂，所以不会有该问题存在。

    ·油墨变色的问题

    UV灯在产生紫外线的同时，也会产生红外线，使上过光油的纸张表面温度较高，由于要保证生产效率

，所以纸张来不及降温便被堆放在一起，内层部分的纸张会在30-60℃的温度下保持一段时间，这时候一

些耐热性差的油墨便会变色。除温度的影响外，UV油中的引发剂在相对较高的温度下，依然会保持一定的

活性，可能会和油墨中的一些活性物质产生化学反应，这也是UV油导致油墨变色的原因之一。对UV灯、反

光罩、冷却系统进行改良，油墨变色问题会有一定程度的解决，但也是治标不治本的办法。

    EB光油在固化过程中，固化设备在产生电子束的过程中不产生红外线，温度问题被很好的解决，所以

电子束固化是真正的冷能源，对一些热敏性的基材会更适合。

    ·固化程度的比较

    为了理解UV油和UV油的固化程度，在此引入了凝胶率的概念，其测定方法为：将光油制成厚度为100

μm的涂膜，记录下固化后的涂膜质量W0，用丙酮萃取48小时，在50℃下真空干燥8小时，记下萃取后的质

量Wg。然后按下式计算：

    凝胶率=Wg/W0×100%

    凝胶率越高，固化程度越高，下图是典型EB光油和UV光油固化程度的比较。

    可见，UV油无论如何提高能量，固化程度也只有75%左右，UV油正常的施工能量是50-100mJ/cm2，也

就是说目前我们使用的UV油，在印刷品表面会有25-30%的小分子物质残留，这些小分子物质，一方面使产

品的物理性能下降，一方面在安全性上存在严重隐患，如有可能导致人体皮肤过敏等。

    EB光油的固化能量在达到40kGy（电子束能量的表示单位），固化程度便可达到98%以上，物理性能和

安全性得到了很好解决。

    ·抗擦花性、耐磨性和防爆线的区别

    抗擦花性：由于EB光油的固化程度远高于UV光油，再加上UV固化过程中，氧气阻聚的原因，UV油表面

的固化程度比内部更低，所以，在相同涂膜硬度的条件下，UV光油的抗擦花性远不如EB光油。当然，提高

UV光油的硬度、添加耐磨填料和助剂等，可以提高UV油的抗擦花性，但这样又会带来UV油防爆线性的牺牲

。

    耐磨性：我们知道，耐磨性和涂膜的柔韧性有关，韧性越大，涂膜越耐磨，如汽车轮胎（SBS橡胶材

质）和运动鞋底（PU聚胺脂材质）等，由于UV光油固化的不充分性，无法获得柔韧性良好的涂膜，因此，

UV光油的耐磨性是无法和EB光油相比的。

    防爆线性：曾经测试过，将UV油配方中的引发剂去掉，改变成EB光油，发现EB光油的抗爆线性不如UV

油，如以此为结论，便会大错特错。因为EB光油的固化程度高过UV油近30%，固化程度越高，产品的硬度

越大，越容易被折断，抗爆线性就会变差。

    若要真实比较二者的防爆线性，则要调整二者的配方，使它们的硬度或抗擦花性相同，这时候会发现

，EB光油的防爆线性会更好。

    ·抗粘花性的区别

    在一般人的印象中，UV油不存在粘花的情况，但在一些特殊的情况下，如，要求UV油有很好的防爆线

性，这时会尽量减少UV油的交联密度，使UV油具有更好的柔软性，在纸张弯曲的情况下不至于断裂。但由

于UV油固化的不完全性，可能会带来UV油粘花的风险。

    另，在丝网UV油中，为获得良好的柔软性和对薄膜的附着力，会在光油中填加热塑性树脂，如聚丙烯

酸异丁酯等，这些树脂不仅自己不参与固化，反而会阻隔其它单体和树脂的固化，这类UV油固化更不充分

，粘花的可能性更大。

    在EB光油中，由于电子束的猛烈轰击，能够反应的单体和树脂会充分反应掉，粘花的可能性很小。

    ·耐溶剂性的区别

    个别情况，光油会有耐溶剂性的要求，如在彩盒上面开天窗贴PVC或PET胶片，由于彩盒胶中含有少量

溶剂，如果UV油的耐溶剂性很差，就有可能导致UV油和胶片粘在一起。另外，贴膜家私表面涂层，对耐溶

剂性也有要求。

    耐溶剂性的测定方法为：以棉布蘸MEK（甲乙酮），往返为一次，擦破涂膜为止。下图3是EB光油和UV

光油耐溶剂性的区别，涂层厚度为4微米。

    在相同厚度条件下，EB光油的耐溶剂性是UV光油的4倍以上，随着涂层的加厚，EB光油的耐溶剂性会

更明显。

    ·EB光油是否和UV油一样需要打底

    首先，我们需了解为什么UV油需要打底，在UV油中，活性单体的分子量很小（300左右），低聚物的

分子量也非常有限（约在500-1000之内），和溶剂型光油中的树脂（2万）及水油中的树脂（5000-10万）

相比，分子量相差巨大，在UV油涂布到卡纸上时，单体和低聚物会渗透到纸张纤维中，失去表面上光的作

用。为保证UV油不向纸张内部渗透，全部停留在纸张表面，需要用高分子量的产品，如水油打底，同时为

保证底油和UV油有良好的附着力，底油也需要特别设计和配套。

    EB光油和UV光油在配方选材上非常相近，因此EB光油也是需要打底油，但由于EB光油固化的充分性，

在EB光油中可以使用更高分子量的树脂，对设计不需要打底的EB光油提供了更大的可能性和灵活性。

    ·成本上的区别

    相信每个人都会问及这个问题，对于气味要求不敏感的外包装材料上使用的UV油，由于没有使用昂贵

的紫外光引发剂，此类UV油和EB油相比，光油价格相当。但对于一些要求较高的礼品包装、医药、烟酒食

品等外包装上使用的UV油，UV光油价格会高于EB光油，但由于EB光油施工过程中需要氮气或二氧化碳气体

保护，总体成本二者可能相当，由于没有工业生产资料，目前还不能给出准确答案。

    EB光油的优点总结

    高效：单组帘式EB固化设备的固化速度已可达到900米/每分钟（计算值），高过3只UV灯管串联的UV

固化设备（约200米/分钟），同时也高于目前最快的印刷速度（726米/分钟，计算值，德国曼罗兰75型印

刷机，7.5万张对开），因此EB光油是目前干燥速度最快的光油，不会成为提升印刷效率的障碍；提升产

品的附加值：EB光油的固化程度远高于UV光油，可以使产品具有更好的耐磨性、耐擦花性、耐溶剂性、耐

黄变性和良好的气味，这些性能是UV油、水油等光油所无法达到的。

    安全性和环保性：用EB光油施工后的印刷品表面，没有残留的小分子化学物质，其安全性和环保性同

样是UV油所无法达到的，可以安全地使用在食品包装、烟酒包装、药物包装或和人体接触的物品包装上。

    结论

    EB光油较UV涂料在性能上存在明显优势，在加工高文件产品或某些特殊要求产品时，如食品包装/烟

酒包装/和人体接触的物品包装等，EB光油是一个较好的选择。

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