UV油墨的固化过程

    通过以上公式可以看到油墨膜最上层（1％厚度）和最底层（1％厚度）吸收的相对光能量大小，它们在两个区域内吸收的光能量完全不同，如图1。
   

                    图1 Beer－Lambert法则中油墨膜上层及底层的吸光率
    在对光引发剂、颜料和预聚物的光谱吸收率进行检查时，我们可以明显地看到波长短的UV光能（200～300nm）到达油墨层表面时即被全部吸收，完全不能到达膜层的最底部。通常，油墨膜层厚度是一定的，因此油墨对于承印材料的附着强度是首先要考虑的问题。甚至光引发剂将其敏感的光谱范围内的光能量全部吸收，使这部分波长范围内的光能量不能被更深层的光引发剂吸收，如图2、图3所示。由此可看到光引发剂非常适于很薄的透明涂层，而不适于有一定厚度的油墨，对于油墨，应选择波长范围长的光引发剂。

                           图2 透明涂层可使用波长短的光引发剂

                         图3 波长长的光引发剂适于油墨的固化
    大多数UV固化光源包含两种波长的UV光能量（如果加上红外线能量，则为三种波长光能量）。波长短的UV光能量适于墨膜表面的固化，波长长的UV光能量适于墨膜深层的固化。这主要是因为波长短的UV光能量完全被墨膜表面所吸收，而不能达到墨膜的深层。如果波长短的UV光能量辐射不足，油墨表面会发黏；如果波长长的UV光能辐射不足，将影响油墨对于承印材料表面的辅助力。油墨膜层的厚度受益于长、短波长光能量的恰当配比。

普通的水银灯辐射两种波长的光能量，但是它辐射的短波长的光能量很强，因此比较适于墨层薄的涂层固化。吸光率高的材料，如各种添加剂和网版印刷油墨，它们含有波长范围长的光引发剂，因此需要波长长的光能量进行固化。水银灯中加上一些其他成份可以使光源辐射大量的波长长的UV光能量，当然同时还辐射波长短的光能量，从而使油墨表面得到很好的固化，如图4。

                       图4 水银灯中加入添加剂以控制光谱输出范围
    在UV灯管中添加一定量的金属卤素可以改进灯管的光谱范围，金属卤素添加量是经过精确计算的。

    固化设备的光学因素对于固化过程的影响

    除去油墨本身，有很多因素可以影响油墨的固化效果。这些因素就是固化设备的光学特性和物理特性，而UV曝光设备是主要因素。

   1、UV光强度

    表示在指定的波长范围内单位面积内得到UV光能量的多少。UV光强度说明了光子的流量，计量单位为W/cm2或mW/cm2。光强度因光源的输出功率以及其与照射物体表面的距离不同而不同。与光源垂直的正下方，其光强度最强。光强度是电源功率、光源辐射量、反射率、焦点、灯管尺寸和几何形状综合性能的体现。在一定波长范围内测定的光强度称为有效光强度。表面得到的光强度强，油墨和涂层受到的UV光能量就强，固化的深度主要受辐射的光强度影响，而与曝光时间的长短关系不大。光强度对于吸光率高（遮盖性好）的油墨的固化起着重要的作用。

    2、光谱分布

    它描述的是灯管放射出的波长的相对辐射能量或是到达油墨表面的光能量的波长分布范围。为了描述UV能量的分布情况，通常是根据 10nm波长范围内的辐射光能量做出光能分布图。这样可以很方便地对每一种不同的电光源的光谱分布进行比较。一般地，电光源的制造商会提供每一类型电光源的光谱分布图。

    3、UV光源的有效能量

    是指在给定的波长范围内UV光到达单位面积上的辐射强度。它表示到达物体表面上的全部光子的数量。光能量同光子的速度成反比，同曝光光源的数量（固化通道的数量或光源排列的数量）成正比。UV光源的有效能量是承印材料表面得到辐射能量的一个时间积累，因为承印材料要通过一个光源或另一个光源进行干燥固化，有效能量通常用J/cm2或 mJ/cm2来表示。

    4、红外线辐射强度

    红外线辐射强度，表示UV光源中石英体放射出的红外线能量，它的测量单位与光强度的单位相同，它产生的表面温度有可能有益，也有可能带来麻烦。

多数UV固化油墨都有“光学厚度”，油墨表面会吸收很多辐射的光能量，根据油墨中颜料的不同和油墨层厚度的不同，对某一波长范围内的光能量的吸收率也将不同。在固化过程中油墨的光谱吸收率是非常重要的参数。对UV光源的吸收率将影响油墨的固化厚度，而红外线的吸收率影响观测的温度。

    为了使UV油墨的固化达到最佳效果，要根据 UV油墨的印刷产品、UV油墨的光化学性和UV固化光源的特性选择UV油墨的固化过程和方式。要特别注意油墨的光学特性以及油墨和固化光源的相互匹配，这样才能使UV固化设备有很宽松的操作环境。