UV涂層固化程度檢測(cè)方法的研究與探討

尹福壽

在紙品包裝印刷過程中，UV光油粘花質(zhì)量問題時(shí)有發(fā)生，這主要是由紙品包裝表面UV光油固化不完全所致。那么，如何檢測(cè)和判斷UV涂層是否完全固化？是否有簡(jiǎn)便易操作的檢測(cè)方法？本文中，筆者在研究UV涂層固化程度檢測(cè)方法的基礎(chǔ)上，通過設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來探討和驗(yàn)證其中某種檢測(cè)方法的可操作性和科學(xué)性，以期為業(yè)界同行提供判斷UV涂層是否完全固化的參考依據(jù)。

UV光油粘花原因分析

在UV上光過程中，UV光油固化的兩個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)是固化速度和固化程度。

1.固化速度

UV光油的自身特性是影響UV光油固化速度的主要因素，包括光引發(fā)劑的活性與濃度、單體反應(yīng)活性、預(yù)聚物樹脂的反應(yīng)活性。

2.固化程度

影響UV光油固化程度的因素包括：UV能量、UV光油涂布面積和涂層厚度（基于氧阻聚的影響）等。

（1）UV能量

UV能量是指UV固化設(shè)備的UV能量值，一般要求UV固化設(shè)備的能量值比UV光油要求的最低能量值高出10～15mJ/cm2為參考標(biāo)準(zhǔn)。

（2）UV光油涂布面積和涂層厚度

UV光油涂布面積越大，涂層越厚，需要的固化能量越多。在UV固化設(shè)備功率一定的情況下，固化時(shí)間的長(zhǎng)短決定固化能量的大小。

UV涂層固化程度檢測(cè)方法

在業(yè)內(nèi)，UV涂層固化程度的檢測(cè)方法主要包括以下4種。

1.鉛筆硬度儀測(cè)試

UV光油成膜后，硬度是一項(xiàng)重要的技術(shù)指標(biāo)，我們可以采用鉛筆硬度儀來進(jìn)行測(cè)試，如果達(dá)到要求（一般為3～4H），則證明該UV光油已經(jīng)完全固化。但該方法存在一定的局限性，不適用于柔韌性好、硬度低的抗爆線UV光油。

2.外觀觀測(cè)法

從外觀來看，完全固化的UV光油表面光亮，無毛須現(xiàn)象，邊緣無虛影。但該方法過于主觀，準(zhǔn)確度較低。

3.壓強(qiáng)法

該方法源于涂料的檢測(cè)方法。選擇底面平整的500g砝碼，把幾絲棉絲纖維放在固化的UV涂層表面，再將砝碼壓在棉絲纖維上2～3min，然后移開砝碼，若棉絲纖維不粘在UV涂層表面，即證明UV光油完全固化。但該方法也存在一定的局限性，同樣不適用于柔韌性好、硬度低的抗爆線UV光油。

4.溶劑擦拭法

UV光油固化成膜后，耐溶劑性也是一項(xiàng)重要的技術(shù)指標(biāo)。因?yàn)閁V光油完全固化后，內(nèi)部分子結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生改變，由雙鍵向單鍵轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換程度越高，固化就越完全，隨之UV光油整體就交聯(lián)形成了緊固的網(wǎng)狀化學(xué)結(jié)構(gòu)涂層。

溶劑擦拭法就是使用棉簽蘸取二甲苯溶劑，在固化后的UV涂層表面來回擦拭，根據(jù)擦拭次數(shù)判斷UV涂層的固化程度。那么，溶劑擦拭法是否具有一定的可操作性和科學(xué)性呢？

溶劑擦拭法驗(yàn)證分析

為驗(yàn)證溶劑擦拭法的可操作性和科學(xué)性，筆者進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)分析。

1.實(shí)驗(yàn)材料

157g/m2雙面銅版紙（單面印刷）30張、美麗華700-C22網(wǎng)印UV光油1kg、二甲苯500ml、棉簽20根。

2.實(shí)驗(yàn)儀器

UV-Integrator 150 UV能量計(jì)。

3.實(shí)驗(yàn)設(shè)備

網(wǎng)印機(jī)、UV烘爐、300目網(wǎng)框1張、350目網(wǎng)框1張。

4.實(shí)驗(yàn)方法

在網(wǎng)印機(jī)UV烘爐中，首先使用UV-Integrator 150 UV能量計(jì)測(cè)量某一速度下UV裝置的能量值，在此能量值下，分別對(duì)350目和300目網(wǎng)印局部UV涂層進(jìn)行固化，能量值從40mJ/cm2開始以10mJ/cm2的間隔逐步上升至120mJ/cm2；然后分別測(cè)量不同能量值下350目和300目網(wǎng)印局部UV涂層固化后的抗二甲苯擦拭次數(shù)。

需要特別說明的是，二甲苯擦拭次數(shù)的判斷依據(jù)為二甲苯完全溶解UV涂層，并開始溶解油墨，此時(shí)停止擦拭，同時(shí)判斷為特定能量值下UV涂層的固化程度。

5.實(shí)驗(yàn)分析

從圖1和圖2的數(shù)據(jù)中可以得出以下結(jié)論（UV光油要求的最低能量值為60mJ/cm2）：

（1）能量值越高，UV涂層固化越完全，抗二甲苯擦拭次數(shù)越多，固化程度與擦拭次數(shù)基本成正比關(guān)系。

（2）能量值<80mJ/cm2時(shí)，固化程度與擦拭次數(shù)正比關(guān)系明顯，固化程度與擦拭次數(shù)變化幅度較大，即UV涂層固化程度變化較大。

（3）能量值≥80mJ/cm2時(shí)，擦拭次數(shù)上升幅度變小，固化程度與擦拭次數(shù)正比關(guān)系不明顯，即UV涂層已經(jīng)基本固化，其固化程度變化減少。

本實(shí)驗(yàn)中，UV光油要求的最低能量值為60mJ/cm2，以UV固化設(shè)備的能量值比UV光油要求的最低能量值高出10～15mJ/cm2為參考標(biāo)準(zhǔn)，建議以能量值為70mJ/cm2時(shí)的擦拭次數(shù)為檢測(cè)依據(jù)，即現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)時(shí)，只要UV涂層抗二甲苯擦拭次數(shù)不低于17次，即可判斷該UV涂層已經(jīng)完全固化。同時(shí)可以看出，在檢測(cè)和判斷UV涂層是否完全固化上，溶劑擦拭法具有一定的科學(xué)性，同時(shí)操作簡(jiǎn)便，值得同行借鑒和參考。endprint