核心提示：印刷油墨如膠印油墨、柔印油墨，凹印油墨、絲印油墨等，是按不同的印刷方式來(lái)分類的，而且干燥方式也不同，本文將介紹幾款比較有代表性的干燥方式。
圖：印刷油墨（光油）的固化干燥
油墨在印刷機(jī)上不干燥并保持一定的流動(dòng)性，而一旦轉(zhuǎn)移到承印物上則必須馬上干燥。例如膠印油墨印刷之后在承印物上成為微米級(jí)的薄膜，單位體積油墨表面積變大，油墨本身以及油墨與承印物之間產(chǎn)生化學(xué)或物理變化，油墨粘度上升，最后完全固化干燥。
另一方面，印刷油墨如膠印油墨、柔印油墨，凹印油墨、絲印油墨等，是按不同的印刷方式來(lái)分類的，而且干燥方式也不同。特別是膠印油墨中單張紙膠印油墨和卷筒紙膠印油墨也是如此。
干燥方式的分類
現(xiàn)對(duì)印刷油墨典型的5種干燥方式加以解說(shuō)。因印刷方式與使用的油墨不同，導(dǎo)致干燥方式不同，干燥速度也有明顯的不同。
1)氧化聚合干燥型
在油墨連接料中包含有大量干性油或干性變性油的合成樹(shù)脂，油墨一旦印刷到承印物上，這些干性油成分就被空氣中的氧氣吸收，通過(guò)氧化聚合反應(yīng)形成柔軟的大分子墨膜而固化干燥。
干性油的主要成分，是脂肪酸和甘油的脂類，R-COO-所表示的脂肪酸是以18個(gè)C原子組成的直鏈?zhǔn)讲伙柡椭舅釣橹黧w的。近年來(lái)因環(huán)境問(wèn)題，膠印油墨中植物油的用量增加了。特別是大豆油墨及其印刷品已經(jīng)獲得了SOYsell認(rèn)證。因此，膠印油墨中使用的植物油的主體成分由原來(lái)的亞麻仁油換成了大豆油。
植物油中的不飽和脂肪酸與空氣中的O2產(chǎn)生氧化聚合反應(yīng)。圖1表示在甘油酸中的反應(yīng)機(jī)理。通過(guò)空氣中的氧氣形成共軛雙鍵，共軛雙鍵的形成使得周圍相連的植物油分子雙鍵之間因Diels-Alder反應(yīng)二次聚合，從而完成干燥。
但是，僅有植物油的氧化聚合反應(yīng)，干燥過(guò)程是緩慢的，所以單張紙膠印油墨中使用了Co、Mn等干燥助劑。
實(shí)際上，膠印的干燥并不只有氧化聚合，膠印油墨是在顏料(固體成分)分散于連接料(液體成分)中的狀態(tài)下，印刷在承印物(紙張)上面的。之后，連接料以及低粘度的調(diào)墨油或者溶劑通過(guò)毛細(xì)管現(xiàn)象浸透進(jìn)紙張中。在這個(gè)階段，樹(shù)脂和顏料的凝聚力處在增強(qiáng)的狀態(tài)，用手觸摸時(shí)，形成的墨膜處在一種能保持其形狀的狀態(tài)。我們把這一狀態(tài)稱為油墨的凝固態(tài)，這與下邊要談到的滲透干燥型處于同一狀態(tài)。在這之后，通過(guò)樹(shù)脂與植物油組成的連接料與氧氣的氧化聚合反應(yīng)達(dá)到完全干燥。
2)滲透干燥型
這是報(bào)紙、電話簿印刷的干燥方式。承印物為吸收性好的非涂料紙。印刷油墨連接料中的低粘度的溶劑成分(植物油、礦物油)在印刷時(shí)被擠壓進(jìn)紙張的凹陷處和紙的孔隙中，之后溶劑通過(guò)紙纖維間的毛細(xì)管而浸透到紙中，油墨粘度很快增加而干燥。
當(dāng)然，隨后還要進(jìn)行氧化聚合反應(yīng)，經(jīng)過(guò)相當(dāng)?shù)臅r(shí)間才能完全干燥，形成堅(jiān)固的墨膜。
3)揮發(fā)干燥型
熱固著油墨、柔印油墨、絲印油墨之類的油墨，印刷到承印物上后其中的溶劑分離揮發(fā)掉，油墨中的固體成分留在了承印物上，這樣的干燥方式稱為揮發(fā)干燥型。
油墨連接料由聚合物(樹(shù)脂)與溶劑組成。由于印刷之后經(jīng)熱風(fēng)等加熱工序使溶劑揮發(fā)，剩下來(lái)的樹(shù)脂和顏料形成墨膜，因而以秒為單位完成干燥。
例如，溶劑型凹印油墨使用低沸點(diǎn)溶劑(苯，沸點(diǎn)110℃；乙酸乙酯，沸點(diǎn)77℃；乙醇，沸點(diǎn)78℃)，水性柔印油墨則使用水為溶劑。兩者在印刷之后因溶劑揮發(fā)而干燥。
另一方面，高速卷筒紙膠輪機(jī)熱固著油墨適用的紙張從涂布紙到木漿紙品種很多，但印刷機(jī)上有許多墨輥，要求油墨具有機(jī)上的穩(wěn)定性。與前面所述的凹印和柔印油墨相比，熱固著油墨使用高沸點(diǎn)的礦物油溶劑(沸點(diǎn)250℃～300℃)。因此，使用高溫型熱烘箱(紙張溫度100℃～150℃)，通過(guò)溶劑揮發(fā)而使油墨干燥，之后經(jīng)氧化聚合反應(yīng)形成堅(jiān)固的墨膜。
以往的熱固著油墨印品，因紙張溫度高，容易出現(xiàn)諸如紙張燙傷起泡，起熱皺紋，斷紙等故障。最近，經(jīng)過(guò)對(duì)油墨的改進(jìn)，紙張溫度降至100℃左右，上述故障已非常少見(jiàn)了。
4)熱聚合干燥型
金屬油墨等使用亞麻仁油變性醇酸樹(shù)脂或蓖麻油變性醇酸樹(shù)脂，通過(guò)干燥工序加熱使其產(chǎn)生熱聚合反應(yīng)。
另一方面，還有一種熱固化型無(wú)溶劑油墨，可選擇多種干燥方式組合(包括氧化聚合Diels-Alder反應(yīng)在內(nèi))，該油墨由下列三種基本反應(yīng)體系構(gòu)成:
①由包含OH基和COOH基在內(nèi)的不飽和聚酯樹(shù)脂系和氨基樹(shù)脂系產(chǎn)生縮聚反應(yīng)。
②由環(huán)氧樹(shù)脂系和氨基樹(shù)脂系產(chǎn)生交聯(lián)反應(yīng)。
③不飽和聚脂樹(shù)脂與不飽和單體之間產(chǎn)生的自由基聚合反應(yīng)。
特別是旨在獲得快干性的場(chǎng)合，要添加基于不同的反應(yīng)體系的物質(zhì)如有機(jī)過(guò)氧化物或金屬干燥劑等聚合助劑或催化劑。通過(guò)添加這種特殊的催化劑，來(lái)保持印刷油墨儲(chǔ)存的穩(wěn)定性與機(jī)上穩(wěn)定性。在干燥工序中一旦加熱超過(guò)規(guī)定溫度范圍，催化劑就會(huì)在瞬間發(fā)揮作用，迅速產(chǎn)生固化反應(yīng)。
5)UV及EB固化干燥型
當(dāng)油墨以墨膜狀轉(zhuǎn)印至承印物上后，通過(guò)紫外線(UV)或電子束(EB)產(chǎn)生光化子反應(yīng)而使油墨干燥。因此，干燥過(guò)程可在瞬間完成，后工序可連續(xù)進(jìn)行，可實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)效率的大幅提升。
另一方面，這類油墨因無(wú)溶劑，從環(huán)境保護(hù)角度受到關(guān)注，尤其是快干性使該油墨成為耐磨性好的油墨。紫外固化型油墨正在包裝材料的印刷領(lǐng)域大量地使用。
UV固化干燥的機(jī)理雖然復(fù)雜，但一般來(lái)講，油墨使用光反應(yīng)型丙烯酰基單體與光聚合引發(fā)劑，在UV的照射下，產(chǎn)生連鎖反應(yīng)而聚合干燥。尤其在最近，已經(jīng)在使用對(duì)皮膚刺激性小于丙烯酰基系材料的低粘度的UV陽(yáng)離子反應(yīng)型材料(脂環(huán)族環(huán)氧材料、氧雜環(huán)丁烷、乙烯醚等)，應(yīng)用于UV剝離涂布劑、噴墨印刷用油墨等產(chǎn)品上。
EB干燥。以往的EB干燥設(shè)備體積大，照射能量相當(dāng)強(qiáng)(有使承印物變質(zhì)的懸念)，非活性氣體(N2)在整個(gè)干燥過(guò)程中是必須存在的)，而這些對(duì)于印刷要求來(lái)講是不適應(yīng)的。
不過(guò)最近出現(xiàn)了低能量的EB固化概念裝置，正在進(jìn)行以廉價(jià)的CO2取代N2的探索實(shí)驗(yàn)，該實(shí)驗(yàn)作為一種具有前途的新型干燥方式一直引人注目。其EB不一定非要使用光引發(fā)劑，UV油墨中因存在引發(fā)劑必定產(chǎn)生臭氣的情況基本可避免，可進(jìn)一步提升附加值。
以上介紹了代表性的干燥方式。除此以外，還有一些其他干燥方式，如高頻干燥(微波干燥)、紅外線干燥、催化劑固化反應(yīng)、沉淀干燥等等。不過(guò)油墨干燥并非僅靠1種干燥機(jī)理完成干燥，而是由上述多種干燥方式的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)干燥的。
