UV及電子束油墨柔印:更出色的印刷表現



品牌商及印刷廠均已意識到 UV 及電子束油墨柔印在生產效率和可持續發展方面的優勢,這塊市場將有良好的發展遠景。同時,基於成本及環境因素的考慮,這類利用能量引發油墨固化的技術手段,也被做為提升印刷效能的重要選項。


為進一步發揮 UV 及電子束油墨柔印的優勢,特別在軟包裝領域,還需要做到:

(一)符合環境及相關法規的要求,例如油墨的低遷移特性

(二)進一步的研發提升性能


UV印刷的飲料瓶標


 

能量固化油墨


能量固化油墨的原理是含有當紫外線或高能量電子束照射形成遊離的自由基,自由基再跟樹脂交聯結合固化。UV、UV LED 及電子束是三種最常見的固化能量形式。


- UV 印刷是比較成熟的技術,能提供較快的固化速度,所以印刷速度可以更高。UV 柔印

可以適用寬泛的材料,也能做到低遷移的特性。傳統的 UV 印刷可服務多樣化的細分市

場,如化妝品、飲料標籤、收縮膜等等


- UV LED 柔印在食品包裝領域越來越流行,主要基於良好的可持續性及低遷移的特性。

UV LED 在生產效率及印刷表現上的優勢很明顯,特別適合大量生產。從能量的角度衡

量,UV LED 消耗更少的電力,且生產過程中不會產生臭氧,這是很多用戶採用的理由


- 電子束油墨是軟包裝印刷更具可持續性的一種選擇,因為完全沒有 VOC,也不需要溶劑

回收的動作。電子束油墨柔印可以提供新穎的阻隔塗層來替代貼合,這對生產可循環或

可降解的新型功能膜很重要


 

固化流程


紫外線固化採用水銀燈,操作時需要幾分鐘預熱以達到約 60度的工作溫度,使用壽命約1000 到 2000 小時,換算下來,一個 UV 固化單元每周大約消耗 2100 度電。若考慮能源成本及效率,採用 LED 固化燈替代傳統燈管是合理的選擇。


電子束產生的原理是對真空環境下的鎢絲充電產生電子,再用電極導引電子加速通過充填氮氣由鈦箔製成的釋放口,充填氮氣的作用是去除氧氣,要確保電子束釋放口的氧氣濃度保持在 200 ppm 以下。


印刷或塗布的紙張或是薄膜材料以每分鐘 250 到 500 米的速度通過電子束固化單元,電子束會引發油墨中的自由基與樹脂產生交聯,將液態的油墨轉化為固態,固化的比例可高達99.99 %。


電子束固化單元


 

技術優勢


UV 及電子束固化油墨的主要優勢分別討論如下:


一、符合規範要求


品牌商有義務確保包裝的安全與合規,要符合世界各地的規範,其中食品安全是

重中之重。品牌商必須從各方面來監督整個供應鏈以降低風險。這樣的要求不僅要關

注產品的原材料及製程,包裝也同樣重要。因此品牌商必須跟包裝廠攜手合作,確保

採用合適的油墨,才不致對產品或消費者形成風險。


在三種能量固化的方案中,電子束油墨可提供最低的油墨成本,尤其是低遷移特

性的需求。電子束油墨的低遷移特性使其在食品或是比較敏感的產品包裝應用上較受

青睞。

某些特定區域,例如加州及歐盟,對於可以和不可以使用的能量固化物質有嚴格

規定,這將對能量固化方案的選擇及成本造成影響。


摺疊紙盒及軟包裝領域對印刷效能、顏色穩定性和合規的要求較高,UV LED 憑

藉低氣味及低遷移的特性,在這些領域有優異表現。


二、可持續性


可持續性及安全的議題對包裝業者形成挑戰,UV 及電子束油墨則提供業者一條

可行的道路。但值得關注的是傳統 UV 燈管帶有水銀,廢棄物的處理耗費較高成本並

有環境因素的疑慮。而且傳統 UV 燈管會產生臭氧,這也迫使印刷廠必須安裝排風裝

置。


若切換到 LED 燈管,不僅不需要排風,燈管的使用壽命也更長,沒有重金屬廢

棄物的擔憂,還能享有長時間穩定輸出的固化能量。據研究,LED 燈管相較傳統 UV

燈管可節約 82 % 的能量消耗,相當於每年 18000 美元的費用。LED 的能源效率很

高,啟動後幾乎沒有延遲就能達到 40度的工作溫度。


電子束固化的交聯保護塗層可以替代傳統的貼合或淋膜工藝,能節省原本膠水貼

合、固化及熟成的時間。不僅降低成本、提高效率,還可達到更佳的可持續性,同時

還能讓包裝的重量減輕。


VOC 則是另一個受關注的問題,品牌商及包裝廠都希望減少 VOC,因為降低

VOC 就能減少碳排放。能量固化油墨沒有 VOC,最沒有碳排放的疑慮。能量固化油

墨配合可再生或可循環材料,是可持續性最佳的包裝方案。


從印刷材料上將油墨層移除的特性對循環利用很有幫助,若油墨層無法從材料

上移除,將讓包裝再生利用的可能性大幅降低。從紙張及摺疊紙盒上去除油墨層再生

利用的處理程序已經很成熟,在塑膠材料上,相較傳統的貼合工藝,電子束塗層可以

簡化移除墨層的過程,還能減少廢棄物的產生。


三、操作效率的提升


電子束固化沒有溶劑及光引發劑的參與,有助於包裝廠油墨遷移方面的合規。電

子束油墨印刷的品質與水性或溶劑油墨印刷並無差別。電子束固化是一種低溫固化手

段,而且對高溫及溶劑有較好的抵抗能力。固化過程不需要熱風,沒有揮發的過程,

所以固化的速度很快。


此外,由於電子束固化方案不需要烘乾,在碳排放方面有很大的優勢,良好的能

源效率及室溫下工作的特性,適合用在對溫度敏感的薄膜材料,例如熱收縮膜。電子

束油墨及塗層可以用於熱封及熱塑,對包裝的循環利用很有優勢。


UV 固化的優點是固化的速度很快,因此可以減少材料在印刷過程中的變形。


 

未來展望


品牌商及包裝業者都一致在尋求可持續性更好、高效能的解決方案,能量固化技術的持續研究開發,將使這項技術繼續發展並得到市場的認可,接下來幾年裡,勢必得到較快的增長。


 

※ 本文翻譯自美國 FTA " FLEXO " 雜誌 2021年 6月刊

原文標題:UV & EB Flexo

由「信華柔印科技 * 嘉昱有限公司」提供予「台灣柔版印刷協會」網站使用


※ 作者:Derrick Hemmings

Jim Bishop

Derrick Hemming 是 Sun Chemical 公司 能量固化產品部門產品經理

Jim Bishop 是 Sun Chemical 公司 區域包裝產品部門經理







※ 譯者:信華柔印科技 * 嘉昱有限公司--林嘉彥 先生