能量固化型喷墨油墨探讨，及喷头技术与未来！

单通道喷墨印刷系统是应用于制造领域的工业喷墨印刷的主要工具。在过去的20年中，这些应用中最常见的选择是UV固化油墨。本文，我们将讨论一些原因，并介绍所谓的“能量固化”油墨的广泛用途，这种油墨有时也被称为“辐射固化”。

为什么需要UV油墨？

UV油墨最常用的短语是，您可以“在任何东西上印刷”。这可能是对的，但实际情况是很难做到。与水性油墨完全相反，标准的UV固化油墨实际上是100％的固体，因为没有一部分油墨会蒸发。这使它们非常适合管理喷头性能，但前提是这些昂贵的喷头不会意外暴露在UV下。

从历史上看，Inca Digital确实通过在2005年首次安装由太阳化学开发并首次安装的FastJet单通道印刷机，在大型印刷机领域树立了标杆。自那时以来，喷头的不断发展意味着从地板到瓦楞纸板和标签，再到瓶子和3D印刷等应用领域的爆炸性增长。

从应用的角度来看，由于反应性单体和低聚物材料的选择令人难以置信，因此UV油墨的最大优点是其可根据不同要求实现很高的可调性。如上图所示，正是这些成分的混合物构成了配方的主体，从而导致了固化膜的性能。

配方范围的广度意味着可以为大多数应用创建一种油墨，从300％可拉伸的热成型油墨和高风化的汽车图形，到汽车涂料和耐刮擦玻璃油墨。可固化油墨也已获得专利，可通过3D印刷制造模拟的器官组织，尽管其中一些是我们所谓的“混合”油墨，这将是我们下一篇文章的主题。

在过去的十年中，我们看到了取代传统汞灯的UV-LED固化技术的稳步增长。这通常会提高效率、寿命/过程稳定性，减少热量的产生，并且不产生臭氧。对于工业应用，仍然有充分的理由使用较旧的技术或结合使用。为了理解这一点，重要的是认识到固化光的波长与光引发剂材料的选择，以及实现那些微调特性的能力紧密相关。

超越UV

UV油墨面临的一大挑战是健康与安全，因为越来越多的材料被欧盟的REACH法规归类为危险物质。这影响了反应性单体和光引发剂，并导致不断地重新配制，以避免对印刷操作者的风险，以及由于产生的标签而导致的分配成本。对于敏感的应用（例如与食物接触或皮肤接触），通常应避免使用UV油墨，其中大部分归结为固化不完全后材料迁移的风险。

电子束固化是解决此问题的一种方法。在这些油墨中，交联反应是由高能电子而不是低能UV光子的相互作用引起的，这意味着不需要那些危害更大的光引发剂。如下所示，电子的渗透不受颜料沉积的影响，因此电子束非常适合高颜料涂料应用，而更敏感的油墨可以通过调节电子能量来固化。在这两种情况下，都可以实现极快的固化。

缺点是很难制造电子束所需的电子源，特别是在尺寸上，因此它们通常要昂贵得多。吸收到材料中的电子还具有足够的能量来产生X射线，因此需要屏蔽电子束固化系统。印刷机通常只有一个电子束系统，因此必须将油墨湿碰湿，这会导致在使用最新高速Si-MEMS喷头所需的低喷墨粘度时出现大量渗色问题。

尽管利基大得多，但一些3D印刷的特殊材料，通常可以在被UV钉扎或预固化后通过加热（即热能）进行固化，以便在后处理之前为3D印刷的部件提供绿色强度。

喷头

UV配方的一个重要因素是喷头的粘度要求，因为即使最薄的UV单体也比水浓得多。要获得可以印刷100+kHz的UV，并以300m/min的速度固化，以匹配最新种类的水性喷墨印刷机的UV仍然是一个挑战，但要继续保持良好的发展势头。最新开发的UV标签印刷机现在提供超过100m/min的速度。

原材料供应商正在不断创新材料，以帮助配方设计师应对新的挑战，不断增长的3D印刷市场是这些努力的最大受益者，这些工作已使功能聚合材料能够喷墨沉积。在这些应用中，喷头的选择至关重要，因为公认的喷墨粘度极限已推至极限。英国喷头生产商赛尔透露，在喷头温度升高时，巴斯夫材料的印刷速度超过50cP。

未来

由于UV油墨提供的广泛可能性，它将继续成为喷墨制造的支柱。随着3D印刷的高速增长，以及更多创新的出现，这将成为喷墨难题中越来越重要的一部分。

电子束在喷墨应用中的渗透率，很大程度上是成本和所使用墨水的可用性的一个因素。尽管通过湿到湿印刷有一些实际困难需要克服，但是速度的显著优势为未来的应用提供了明显的潜力，其中包括我们将来会讨论的混合水性UV油墨。