作者：王守鸿

　　印刷业各种技术层出不穷，其中发展最快的一项要数能量固化技术。它是指油墨或上光涂料在辐射能照射下，固着或硬化在承印物上，从而获得干燥的印迹。UV光和加速高能电子束(EB)是能量固化技术的两种能量形式。相应地，分别采用UV光和EB能量固化的油墨称之为UV油墨和EB油墨。由于干燥效果好且污染小，近年来使用成本也有了明显的降低，所以越来越受到印刷厂商的青睐。

　　本文将重点讨论关于EB固化油墨的一些相关问题。

　　EB油墨的固化原理

　　普通油墨在印刷后墨膜层的干燥，是油墨中的连接料(溶剂、油脂)被承印物吸收和挥发，固态物质(色料、树脂、蜡、干燥剂等)保留在承印物表面，形成一层薄薄的墨层。一般油墨的干燥与能量固化油墨的固着，区别在于油墨/上光涂料的化学成分不同，其次是印刷车间是否需要配备能量固化设备装置。

EB油墨和普通油墨的干燥原理的过程

　　EB固化是辐射固化的一种形式。它是一个以电子束为辐射源，诱导经特殊配制的百分之百反应性液体快速转变成固体的过程。其原理为：首先，高能电子与涂料或油墨分子相互作用，使之分解成自由基；然后，该自由基与C=C双键反应，形成增长链；最后，增长链与涂料或油墨的其余组分反应，使固化涂层产生交联，交联密度增加。由于辐照的电子能量较高，上述反应常常伴随分子降解、分子离子重排等负反应。因而EB固化的涂层产生了更大的支化度和更高的交联密度。

　　EB固化需要专用的固化设备。其工作原理为：电子从一组线形阴极板发出后，经过垂直均匀电场加速，在加速器辐照箱下得到帘状电子束。由于辐照制品距电场较近，因而其加速电压不高（低于500kV），但由于输出电流大，因而功率较高。直线阴极枪远比扫描型设备紧凑，更易安装到生产线上，也更易屏蔽。

　　EB固化技术的特点

　　EB固化作为一种新型固化技术，与传统的固化技术相比，有着独特的优势。

　　第一EB油墨固化时间很短，一般只需1/10秒即可彻底干燥固着在基材表面，对传统的热固型油墨和单张纸柯式油墨，干燥时间可能需要几分钟，甚至几天时间才能彻底干燥，故用能量固化油墨印刷柯式印刷活件，交货时间短，能够与柔印、凹印相媲美，且大大提高了柯式印刷的生产效率。

　　第二 固化所需的EB能量范围为150~300keV。它以接近光速的事度到达固化物质表面，不仅不受涂层颜色的限制，而且还能固化纸张或其他基材内部涂料和不透明基材（如铝箔）之间的黏合剂。

　　第三 EB固化可使涂料、油墨和黏合剂100%固化，尤其适用于固化程度必须为100%的领域，如食品包装等。

　　第三 用能量固化油墨印刷的印刷品，具有很强的耐抗性。因油墨中的化学物质通过交联反应形成了高分子立体网状聚合物，油墨表面具有很强的耐化学性能和耐摩擦性能。

　　第四EB油墨固化后的固含量接近100%，通常不含VOC(有机挥发物)，这有力说明了EB油墨体系与普通油墨体系相比，更有利环保。如EB油墨的化学成分调配得当，比很多氧化结膜干燥的普通油墨的气味要小很多，且印刷品表面干净无脏点。

　　第五 随着技术的发展EB固化油墨对人体皮肤的刺激性愈来愈小，与含汽油馏分的普通油墨刺激性差不多。

　　第六 能耗低，EB固化能耗为UV固化的5%，传统热固化的1%。操作简便，容易控制，精确度和可重复性高，无环境污染。

　　EB固化技术的发展和应用于印刷的情况

　　目前，EB固化技术在印刷中主要应用于柔性版印刷、胶印和上光。

　　EB油墨是采用电子束能量进行固化的专用油墨。使用EB油墨的印刷机需要特殊的较辊、润版液和清洗剂，这是由于EB敞车的表层能量与传统油墨不同。

　　20世纪70年代初，美国福特洫公司首次将EB固化技术应用于汽车零部件和仪表涂层，这为EB固化技术应用于工业生产开创了先河。同一时期，Album印刷公司在包装材料上使用了EB固化油墨和涂层。

　　早期的EB固化技术仅限于卷筒材料材料的印刷或上光。这是因为在单张纸印刷机上，叼纸牙排会妨碍电子束装置产生的X光屏蔽。而在卷筒纸印刷机上，EB固化装置位于印刷机的末端，很容易固定在没有支撑物的卷筒材料上方。通过研发人员的不断努力，这个问题目前已得到解决。EB固化技术已广泛地应用于单张纸折叠纸盒、单张纸商业印刷等领域。

　　如今，高质量的EB固化技术已经成为柔性印刷的最佳选择。这不仅因为它满足了环保的要求，更得益于其优良的印刷品质和EB固化设备价格的不断下降（EB固化设备已由最初的100多万美元下降到今天的20万美元左右，并且还有进一步下降的趋势）。EB油墨应用的最大突破是其在CI（中央压印滚筒）标签柔印机上的应用。在印刷过程中，油墨实现了湿-湿套印而无须在每色印刷完成之后进行干燥。利用EB技术，只需要通过一套EB固化系统就能将承印物进行即时、彻底干燥，即一个“干燥器”代替了传统印刷中的多套干燥装置。

　　在标签印刷中，EB上光也得到了广泛应用。EB光油与EB油墨的主要区别在于前者不含颜料。在UV上光中，为了获得良好的光泽度，往往要进行双层涂布。第一个上光涂布机组在承印物上涂布水质的底层涂料，此涂层隔离胶印油墨与UV光油，以防发生化学反应，同时将印品上印刷图文与非图文部分的微观凹凸填平；第二个上光机组涂布UV光油，使印品获更好的印刷效果。这中间需要配备多达3个热气鼓风机，以实现印品的彻底干燥。而EB固化具有能固化更厚的膜层的突出优点。EB上光用“单层”膜代替了传统的双层基至多层结构，极大地节省了材料，使生产成本大大降低。有统计资料表明，仅上光涂布这一过程，利用EB上光就可以使生产成本降低10%左右。在该领域中，最具实效的进展要属太阳化工成功开发出具有低溶性的产品Sun Bean。它被允许直接与食品接触，可以用做食品包装的内部涂层。如今，该产品已得到了广泛应用，如在薄膜纸包装、多层布袋、食品盒等内部进行涂布。在应用EB上光时还需要注意与普通印刷油墨之间的兼容性，因为普通油墨中的蜡和润滑剂会妨碍EB光油的润湿。

　　利用EB固化，使得原来需要几分钟甚至几天才能彻底干燥的涂布层可以在瞬时完成干燥，实现了流水化作业，大大提高了生产效率。EB固化技术的应用极大缩短了从印刷、存储、上光到装箱运输的时间，使印刷、上光、装箱运输的全过程在一天之内就能完成，真正满足了当今时代高时效性和要求。

　　EB固化技术在印刷领域的应用前景

　　EB油墨（光油）具有诸多优点，使得EB固化技术在未来的发展中表现出强劲的生命力。

　　（1）不含挥发性物质VOC，没有气味或仅有很小的气味，减少了对工人健康的危害，无环境污染。

　　（2）耐抗性好，由于油墨中的化学物质通过交联反应形成了高分子立体网状聚合物，墨膜具有较好的耐化学性和耐摩擦性。

　　（3）固化时间短，一般只需0.1秒即可彻底干燥，与传统印刷需要几分钟甚至几天才能彻底干燥相比，大大提高了生产效率，有利于进行规模生产。

　　（4）颜料浓底高，印制的产品外观漂亮，具有很强的光泽高和立体感。

　　（5）减少了印刷机的清洗时间。墨斗里的EB油墨即使存放一个晚上，也不会出现结皮、硬化现象，减少了浪费。

　　（6）固化时不会出现导致承印物变形的强热量。

　　当然，作为一种发展中的新型固化技术，EB固化技术也存在着一些缺点。如近年来EB固化设备虽然在价格上有很大程度的降低，但是其设备一次性投入仍然较大；EB油墨的价格仍比普通油墨的价格高；EB固化仅适用于平面的涂层固化，因而固化产品的几何形状受到限制；EB油墨的一个重要特性就是它有良好的耐抗性，但这在废弃印刷品回收时则成为脱墨难、妨碍回收的一个因素，因此在印品回收方面还必须做新的研究。

　　总之，EB固化技术在包装印刷行业的应用前景是美好的。为了使EB固化工艺更方便和经济，应积极开发价格低廉，外型紧凑的EB固化设备，改进传输装置，使产品可以转动固化，这样辐射固化就可适用于多种形状的产品了。可以断言，EB固化技术凭借其低污染、低能耗、高品南的特点，今后将会有更大的发展。

[时间：2004-09-23  作者：王守鸿  来源：印刷技术]