UV涂层固化程度检测方法的研究与探讨

尹福寿

在纸品包装印刷过程中，UV光油粘花质量问题时有发生，这主要是由纸品包装表面UV光油固化不完全所致。那么，如何检测和判断UV涂层是否完全固化？是否有简便易操作的检测方法？本文中，笔者在研究UV涂层固化程度检测方法的基础上，通过设计实验来探讨和验证其中某种检测方法的可操作性和科学性，以期为业界同行提供判断UV涂层是否完全固化的参考依据。

UV光油粘花原因分析

在UV上光过程中，UV光油固化的两个关键指标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响UV光油固化速度的主要因素，包括光引发剂的活性与浓度、单体反应活性、预聚物树脂的反应活性。

2.固化程度

影响UV光油固化程度的因素包括：UV能量、UV光油涂布面积和涂层厚度（基于氧阻聚的影响）等。

（1）UV能量

UV能量是指UV固化设备的UV能量值，一般要求UV固化设备的能量值比UV光油要求的最低能量值高出10～15mJ/cm2为参考标准。

（2）UV光油涂布面积和涂层厚度

UV光油涂布面积越大，涂层越厚，需要的固化能量越多。在UV固化设备功率一定的情况下，固化时间的长短决定固化能量的大小。

UV涂层固化程度检测方法

在业内，UV涂层固化程度的检测方法主要包括以下4种。

1.铅笔硬度仪测试

UV光油成膜后，硬度是一项重要的技术指标，我们可以采用铅笔硬度仪来进行测试，如果达到要求（一般为3～4H），则证明该UV光油已经完全固化。但该方法存在一定的局限性，不适用于柔韧性好、硬度低的抗爆线UV光油。

2.外观观测法

从外观来看，完全固化的UV光油表面光亮，无毛须现象，边缘无虚影。但该方法过于主观，准确度较低。

3.压强法

该方法源于涂料的检测方法。选择底面平整的500g砝码，把几丝棉丝纤维放在固化的UV涂层表面，再将砝码压在棉丝纤维上2～3min，然后移开砝码，若棉丝纤维不粘在UV涂层表面，即证明UV光油完全固化。但该方法也存在一定的局限性，同样不适用于柔韧性好、硬度低的抗爆线UV光油。

4.溶剂擦拭法

UV光油固化成膜后，耐溶剂性也是一项重要的技术指标。因为UV光油完全固化后，内部分子结构会发生改变，由双键向单键转换，转换程度越高，固化就越完全，随之UV光油整体就交联形成了紧固的网状化学结构涂层。

溶剂擦拭法就是使用棉签蘸取二甲苯溶剂，在固化后的UV涂层表面来回擦拭，根据擦拭次数判断UV涂层的固化程度。那么，溶剂擦拭法是否具有一定的可操作性和科学性呢？

溶剂擦拭法验证分析

为验证溶剂擦拭法的可操作性和科学性，笔者进行了如下实验分析。

1.实验材料

157g/m2双面铜版纸（单面印刷）30张、美丽华700-C22网印UV光油1kg、二甲苯500ml、棉签20根。

2.实验仪器

UV-Integrator 150 UV能量计。

3.实验设备

网印机、UV烘炉、300目网框1张、350目网框1张。

4.实验方法

在网印机UV烘炉中，首先使用UV-Integrator 150 UV能量计测量某一速度下UV装置的能量值，在此能量值下，分别对350目和300目网印局部UV涂层进行固化，能量值从40mJ/cm2开始以10mJ/cm2的间隔逐步上升至120mJ/cm2；然后分别测量不同能量值下350目和300目网印局部UV涂层固化后的抗二甲苯擦拭次数。

需要特别说明的是，二甲苯擦拭次数的判断依据为二甲苯完全溶解UV涂层，并开始溶解油墨，此时停止擦拭，同时判断为特定能量值下UV涂层的固化程度。

5.实验分析

从图1和图2的数据中可以得出以下结论（UV光油要求的最低能量值为60mJ/cm2）：

（1）能量值越高，UV涂层固化越完全，抗二甲苯擦拭次数越多，固化程度与擦拭次数基本成正比关系。

（2）能量值<80mJ/cm2时，固化程度与擦拭次数正比关系明显，固化程度与擦拭次数变化幅度较大，即UV涂层固化程度变化较大。

（3）能量值≥80mJ/cm2时，擦拭次数上升幅度变小，固化程度与擦拭次数正比关系不明显，即UV涂层已经基本固化，其固化程度变化减少。

本实验中，UV光油要求的最低能量值为60mJ/cm2，以UV固化设备的能量值比UV光油要求的最低能量值高出10～15mJ/cm2为参考标准，建议以能量值为70mJ/cm2时的擦拭次数为检测依据，即现场检测时，只要UV涂层抗二甲苯擦拭次数不低于17次，即可判断该UV涂层已经完全固化。同时可以看出，在检测和判断UV涂层是否完全固化上，溶剂擦拭法具有一定的科学性，同时操作简便，值得同行借鉴和参考。endprint