加速高能電子束(EB)固化發(fā)展現(xiàn)狀

能量固化可以算是目前印刷技術(shù)中應(yīng)用比較廣泛的技術(shù)，它是指油墨或上光涂料在輻射能照射下，固著或硬化在承印物上，從而獲得干燥的印跡。紫外線(UV)和加速高能電子束(EB)是兩種能量固化形式。相應(yīng)地，分別采用UV和EB能量固化的油墨稱之為UV油墨和EB油墨。

　　它們的共同特征是含有一些化學(xué)物質(zhì)，在UV光或高能電子束的作用下，產(chǎn)生自由基或離子基，這些自由基或離子基再與其他物質(zhì)交聯(lián)成網(wǎng)狀聚合物，從而在承印物上迅速固化。

　　共同優(yōu)勢

　　之所以能夠廣受印刷行業(yè)青睞，主要是因?yàn)槠渚哂幸韵聝?yōu)勢：

　　1.固化時間短

　　一般只需1/10秒即可徹底干燥固著在基材表面，與傳統(tǒng)印刷油墨幾分鐘到幾天的干燥時間相比，優(yōu)勢非常突出。因此采用能量固化技術(shù)，交貨時間大大縮短，提高了生產(chǎn)效率。

　　2.耐抗性強(qiáng)

　　由于能量固化油墨中的化學(xué)物質(zhì)是通過交聯(lián)反應(yīng)形成高分子立體網(wǎng)狀聚合物，因此在油墨表面具有很強(qiáng)的耐化學(xué)性能和耐摩擦性能。這大大提高了印刷品的成品率，也使得能量固化油墨可以廣泛應(yīng)用在包裝印刷等領(lǐng)域。

　　3.更利于環(huán)保

　　能量固化油墨固化后的固含量接近100%，通常不含VOC，更有利環(huán)保。如果UV/EB油墨的化學(xué)成分調(diào)配得當(dāng)比很多氧化結(jié)膜干燥的普通油墨的氣味要小很多，且印刷品表面干凈無臟點(diǎn)。對人體皮膚的刺激性較傳統(tǒng)油墨也小很多。

　　4.適合聯(lián)機(jī)加工

　　由于能量固化油墨干燥速度很快，從而可以實(shí)現(xiàn)聯(lián)機(jī)加工，這樣獲得的印刷品光澤度高，且表面平整均勻一致，同時也就可以使模切、壓痕、上膠和燙印等包裝加工工藝連線完成。

　　正因如此，能量固化油墨市場一直保持持續(xù)增長的態(tài)勢。太陽化學(xué)折疊紙盒部的市場經(jīng)理TonyBean認(rèn)為：總的來說，全球能量固化油墨的用量正以每年4%的速度增長。來自INX國際油墨公司的報告顯示，在過去的10年中，其能量固化油墨業(yè)務(wù)增長了8％～10％。

　　但世界印刷市場出現(xiàn)了一個極為有趣的現(xiàn)象，同樣是能量固化，EB油墨顯然沒有獲得和UV油墨相同的地位與關(guān)注度。

　　因?yàn)楣袒�速度快，UV油墨在商務(wù)領(lǐng)域、直郵產(chǎn)業(yè)以及非直接接觸的食品包裝上獲得很大程度的增長；因?yàn)槟軌虍a(chǎn)生清晰明銳的印刷效果，UV油墨在化妝用品、醫(yī)療保健和媒體包裝上得到廣泛應(yīng)用……但是這些也都是EB油墨同樣具有優(yōu)勢的領(lǐng)域，為什么會出現(xiàn)厚此薄彼的情況呢？

　　對EB的誤解與事實(shí)

　　“EB油墨的成長被限制在現(xiàn)有的應(yīng)用領(lǐng)域中，幾乎看不到它在新領(lǐng)域的應(yīng)用。”一位油墨專家對EB油墨的市場表現(xiàn)大感不解。目前，EB油墨似乎還主要應(yīng)用在大型食品包裝產(chǎn)業(yè)中,而在普通包裝印刷或其他領(lǐng)域難覓蹤影。

　　“我認(rèn)為很多印刷企業(yè)拒絕EB油墨大多是因?yàn)閹讉�錯誤的觀念。”2006年向中國市場著重推出EB油墨及相關(guān)制程技術(shù)的元亨利包裝科技（上海）有限公司董事長吳德明點(diǎn)明了EB遭受冷遇的原因。

　　1.EB和UV一樣

 　　既然同為能量固化技術(shù)，已經(jīng)有了UV印刷，為什么還要上EB？這是很多已經(jīng)擁有UV印刷業(yè)務(wù)的企業(yè)面對EB的疑問。“事實(shí)上，相較于UV，EB擁有自己獨(dú)到的優(yōu)勢。”吳德明說，據(jù)其介紹，EB優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下幾方面。

　　（1）無須光引發(fā)劑

　　EB油墨與UV油墨最??樣一方面使得EB油墨原材料成本比UV低；另一方面，也是更重要的，EB油墨印刷品氣味很小，甚至沒有氣味，油墨中成分遷移也少一些。這對于食品包裝非常重要，特別是和食品直接接觸的包裝，如果用EB油墨就會避免包裝印刷油墨對食品的污染。

　　（2）固化更充分

　　盡管都屬于高能固化油墨，EB油墨由于采用更高能量進(jìn)行固化，電子束的穿透能力強(qiáng)，能穿透油墨層，因此相同時間固化得更為徹底。尤其對于厚實(shí)油墨膜層，其固化較UV徹底，且在固化中，由于不用UV固化所用的熱源，屬于完全的冷固化，所以不會出現(xiàn)導(dǎo)致承印物變形的強(qiáng)熱量。

　　（3）不受油墨顏色影響

　　如果用UV印刷進(jìn)行多色疊印，那么在工藝及色序方面都必須有嚴(yán)格的要求。由于EB印刷固化充分，所以每一層油墨都能保持其本色，不存在竄色的情況。

　　（4）固化速度更快

　　由于沒有光引發(fā)劑，整個固化過程在電子束的照射下，從引發(fā)聚合反應(yīng)開始，隨后各步驟的反應(yīng)便與輻射無關(guān)，整個反應(yīng)按通常的聚合反應(yīng)動力學(xué)規(guī)律進(jìn)行，這樣整個固化過程瞬間就能夠完成，所以EB油墨的固化速度特別快，通常在1/200秒就能完成固化，使印刷、涂布上光和復(fù)合等工藝的聯(lián)機(jī)作業(yè)更為順暢。

　　（5）固化產(chǎn)生熱量更少

　　EB固化是一種冷加工，它產(chǎn)生的熱量比UV固化產(chǎn)生的熱量還要小。特別是對熱敏性的薄膜等基材的印刷，過多的熱量會使承印基材在印刷的過程中產(chǎn)生變形，導(dǎo)致印刷質(zhì)量下降和印刷故障的產(chǎn)生。所以EB油墨在這個方面要比UV油墨好，而且電子束對塑料薄膜基材也沒有什么負(fù)面影響。這就為其在軟包裝印刷領(lǐng)域應(yīng)用提供了廣闊的發(fā)展空間。

　　2.EB更貴

　　“可能這是很多印刷企業(yè)對EB敬而遠(yuǎn)之的主要原因，但也是最大的誤會。”吳德明說。

　　盡管EB所用固化能量比UV高很多，但是固化耗用時間更短，因此實(shí)際耗用能量僅為UV的1/3，而且EB固化設(shè)備的耗能量呈下降趨勢；盡管購買EB固化設(shè)備，以及后面的運(yùn)轉(zhuǎn)和維護(hù)都需要比UV更高的成本，但是伴隨技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，EB固化系統(tǒng)的價格已經(jīng)呈現(xiàn)下降趨勢，事實(shí)上，目前EB固化系統(tǒng)的費(fèi)用可能比輪轉(zhuǎn)印刷機(jī)的機(jī)組間安裝UV燈的翻新費(fèi)用還要低一些。

　　而且EB固化系統(tǒng)非常穩(wěn)定，“請注意是‘穩(wěn)定’，EB固化系統(tǒng)能夠在一個穩(wěn)定期完全保持相同的固化水平，而不存在衰減的情況，這對于保持印刷品的質(zhì)量穩(wěn)定性非常重要。”吳德明說。

　　對于總體運(yùn)行成本，吳德明算了這樣一筆賬：一家印刷企業(yè)，其一臺印刷機(jī)有5個干燥系統(tǒng)，總投資需要60萬元，而元亨利的一臺電子束固化設(shè)備要300萬元，印刷企業(yè)會認(rèn)為當(dāng)然選擇60萬元的干燥系統(tǒng)最劃算了。但是忽略了一個問題，就是在投入60萬元的成本后，之后的成本會陸續(xù)增加。這種普通的干燥系統(tǒng)，要消耗大量能量，不但如此，還存在廢氣排放，如果某天環(huán)保部門要求企業(yè)清理排放的廢氣時，企業(yè)還要增加廢氣處理的成本。另外，目前國內(nèi)很多干燥系統(tǒng)的速度大概是100米/小時左右，如果生產(chǎn)速度再快，干燥速度就跟不上，效率也無法增加。而元亨利的電子束固化設(shè)備一般都是300～400米/小時完全滿足客戶今后的長期生產(chǎn)需求。使用普通干燥系統(tǒng)，一系列的成本不斷累加，不但不節(jié)能，還會降低生產(chǎn)效率。

　　不得不談的劣勢

　　盡管使用EB固化系統(tǒng)擁有很多優(yōu)勢，但在投資時，印刷企業(yè)依然要注意到EB固化系統(tǒng)可能帶來的投資風(fēng)險。

　　1.EB油墨要求高

　　盡管EB油墨無須光引發(fā)劑，但為了保證印刷品實(shí)現(xiàn)精美的印刷效果，一般在EB油墨中還添加了一些成本較高的原材料，EB油墨總體成本可能還是會比UV油墨大。

　　為了實(shí)現(xiàn)EB油墨固化的完全，必須保證EB油墨本身的純度很高，購買、分析、檢測EB油墨的純度就可能提高整體成本。

　　此外，EB油墨要求印刷時黏度依次降低。對潤濕液pH值和電導(dǎo)率也有一定的要求。

　　2.必須使用氮?dú)?

　　因?yàn)榭諝庵械难鯕鈺�抑制油墨層中游離基的活性，不利于鏈增長的聚合反應(yīng)。所以，EB油墨在固化時，室內(nèi)的活性氣體的含量必須嚴(yán)格控制，固化室內(nèi)通常充滿氮?dú)猓�以保證固化處理室內(nèi)的氧氣含量低于一定的量。這就要求印刷企業(yè)必須投資氮?dú)庠O(shè)備，并且要占用一定的廠房空間。

　　“這的確需要額外的投資，但如果是為了利用EB固化技術(shù)充分提升印刷水平，這種投資是非常值得的。”吳德明說。

　　3.并不適宜機(jī)組間固化

　　由于EB固化體系的總體成本還是比較高，所以并不推薦印刷企業(yè)在多色印刷機(jī)的機(jī)組與機(jī)組間安裝。事實(shí)上，很多印刷企業(yè)摸索出比較劃算的方案是：在機(jī)組與機(jī)組間安裝UV固化單元，而在印刷機(jī)后連線安裝EB固化單元。

　　“如果說過去沒有實(shí)力上馬EB，那只能說遺憾；但是如果因?yàn)檎J(rèn)識不足而喪失把握EB的商機(jī)，那就是非常可惜了。”吳德明對中國EB固化技術(shù)的前景非常看好。