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昨天咱們說(shuō)了噴墨打印墨水的干燥，今天咱們繼續(xù)說(shuō)墨水的固化。

延伸閱讀：  一文說(shuō)清噴墨打印墨水的干燥和固化

化學(xué)固化

普通家用油漆是經(jīng)過(guò)固化（部分）干燥的墨水狀成份的典型例子。油漆中含有醇酸樹(shù)脂，在空氣中氧氣的催化下會(huì)出現(xiàn)聚合反應(yīng)。化學(xué)家讀者會(huì)發(fā)掘，這是聚酯樹(shù)脂上（一般）不飽和脂肪酸側(cè)鏈的一個(gè)簡(jiǎn)單鏈?zhǔn)椒磻?yīng)過(guò)程。因此呢不需要圖表。而針對(duì)非化學(xué)家的讀者來(lái)講，這般的圖表就沒(méi)什么用處了。

因此呢，許多膠印油墨，即所說(shuō)的快固型油墨，都含有海量粘性醇酸樹(shù)脂（請(qǐng)記住，膠印油墨是高粘度的），與冷固型油墨區(qū)別的是，這些醇酸樹(shù)脂會(huì)隨著時(shí)間的推移而硬化，以避免在閱讀過(guò)程中惱人的油墨擦落到手指上。亦便是說(shuō)，當(dāng)它們接觸印刷品時(shí)，不會(huì)太嚴(yán)重地轉(zhuǎn)移到印刷品的反面。在印刷機(jī)上，醇酸樹(shù)脂足夠稀釋?zhuān)瑤缀醪粫?huì)出現(xiàn)聚合反應(yīng)。與真正的油漆同樣，適當(dāng)?shù)?"干燥 "需要數(shù)小時(shí)到數(shù)天的時(shí)間。因此呢，快干油墨針對(duì)不需要附帶烤箱的印刷機(jī)的系統(tǒng)來(lái)講，是一種方便的折衷辦法。當(dāng)然，您亦能夠增多紅外加熱區(qū)來(lái)促進(jìn)醇酸反應(yīng)，使其更接近熱固設(shè)備。這種折衷系統(tǒng)可叫作為超快固系統(tǒng)，目的是在印刷機(jī)上完成全部工藝流程，使最后制品在完全固化后就可發(fā)貨，而不需要數(shù)小時(shí)或數(shù)天的快固期。兩者的區(qū)別在于程度而非種類(lèi)，運(yùn)用區(qū)別的醇酸樹(shù)脂，或許還添加了熱激活催化劑（過(guò)氧化物）。

另一種流行的固化系統(tǒng)是聚氨酯油墨，這種油墨能夠配制出幾乎任何理想的特性，不外人們大多認(rèn)為這種油墨擁有韌性和柔韌性。這種油墨含有二元醇和異氰酸酯的混合物，二者反應(yīng)形成聚氨酯。印刷商面臨的挑戰(zhàn)是怎樣掌控反應(yīng)速度。你能夠買(mǎi)到在印刷時(shí)很穩(wěn)定的單組分油墨，但不出所料的是，它需要很長(zhǎng)期才可固化，亦許令人吃驚的是，固化時(shí)需要從空氣或基材中吸入少量的水。另一，您亦能夠運(yùn)用雙組分油墨，這種油墨在印刷前進(jìn)行混合，并選取催化劑的濃度和類(lèi)型，以便在高溫下達(dá)到所需的固化速度，同期在印刷機(jī)上達(dá)到所需的較長(zhǎng)的開(kāi)放時(shí)間。這種必要的折衷寓意著許多聚氨酯油墨就像快固型油墨同樣，要經(jīng)過(guò)幾小時(shí)或幾天才可最后運(yùn)用。這就給測(cè)試油墨是不是合格帶來(lái)了挑戰(zhàn)。倘若一天后你發(fā)掘，因?yàn)?/span>有人忘記添加適量的催化劑，引起海量印刷品無(wú)固化，那就為時(shí)已晚，只能把這批油墨扔進(jìn)垃圾桶。

雖然化學(xué)固化系統(tǒng)有許多可取之處，但盡管經(jīng)過(guò)幾十年的奮斗，似乎仍沒(méi)法得到一種在印刷機(jī)上足夠穩(wěn)定的系統(tǒng)，同期只需經(jīng)過(guò)典型的印刷爐很短的時(shí)間就可完全固化。

這便是為何紫外線（和電子束）油墨盡管存在非常多問(wèn)題，但仍然越來(lái)越受歡迎的原由。

紫外線和電子束

為方便起見(jiàn)，我將用 "紫外線固化 "來(lái)描述紫外線和電子束，由于兩者的基本原理是相同的。這兩種技術(shù)之間僅有兩點(diǎn)區(qū)別。首要，電子束不需要光誘發(fā)劑，因此呢印刷品中可能殘留的不良化學(xué)物質(zhì)較少。第二點(diǎn)是電子束的繁雜程度更高（設(shè)備會(huì)產(chǎn)生海量的 X 射線，因此呢需要適當(dāng)?shù)钠帘危?span style="color: green;">況且價(jià)格昂貴，僅有哪些需要極高印刷速度的人才可接受。

在一張圖中就能夠完成海量的紫外化學(xué)實(shí)驗(yàn)：

子單元能夠是聚合成長(zhǎng)鏈的單體，其側(cè)鏈長(zhǎng)度或功能性的變化取決于添加到混合物中的區(qū)別單體的比例。更平常的狀況是，單體與二聚體、三聚體等混合在一塊，形成交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，這種網(wǎng)絡(luò)更堅(jiān)韌，一般剛性亦更強(qiáng)。多功能丙烯酸酯的核心能夠是柔性的或剛性的，能夠是小分子或很強(qiáng)的低聚物，乃至是聚合物。

反應(yīng)經(jīng)過(guò)光誘發(fā)劑起始，光誘發(fā)劑產(chǎn)生自由基，自由基與丙烯酸酯基團(tuán)出現(xiàn)反應(yīng)，丙烯酸酯基團(tuán)又與其他丙烯酸酯出現(xiàn)反應(yīng)，直到反應(yīng)被某些不期盼出現(xiàn)的反應(yīng)阻止或系統(tǒng)中可得到的丙烯酸酯耗盡--這一點(diǎn)將在下文討論。

能夠自由混合和匹配如此廣泛的特性既是優(yōu)點(diǎn)亦是問(wèn)題。優(yōu)點(diǎn)是，原則上你能夠創(chuàng)造出幾乎任何所需的整套特性。問(wèn)題是，在丙烯酸酯行業(yè)很容易迷失方向，不曉得怎樣得到額外的粘合力，同期又不會(huì)太脆，無(wú)劇烈的殘留氣味，亦不會(huì)運(yùn)用健康和安全情況令人沒(méi)法接受的丙烯酸酯。一樣，有多種光誘發(fā)劑擁有區(qū)別的光吸收和反應(yīng)特性，它們亦有區(qū)別的殘留化學(xué)物質(zhì)和氣味。

按照以上幾點(diǎn)，雀巢機(jī)構(gòu)制定了可接受丙烯酸酯和誘發(fā)劑名單。雀巢機(jī)構(gòu)主動(dòng)制定了一份可接受丙烯酸酯和誘發(fā)劑名單，并對(duì) "可萃取物"（即殘留丙烯酸酯和誘發(fā)劑）的水平進(jìn)行了測(cè)試。咱們假定，倘若您運(yùn)用雀巢名單上的成份，并且經(jīng)過(guò)了標(biāo)準(zhǔn)萃取物測(cè)試，那樣您的制品就能夠安全運(yùn)用。

因?yàn)?/span>咱們常常期盼以盡可能少的昂貴紫外線光子達(dá)到最快的固化效果，因此呢理應(yīng)重視到聚合物網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)驚人定律：在所有物質(zhì)都最少與其他物質(zhì)有一個(gè)連接點(diǎn)（即凝膠點(diǎn)）之前，不會(huì)有顯著的固化效果。倘若測(cè)繪粘度與紫外線劑量的關(guān)系，就會(huì)發(fā)掘一段時(shí)間內(nèi)無(wú)什么變化（即使丙烯酸酯正在愉快地出現(xiàn)反應(yīng)），而后粘度忽然起始增多，最后達(dá)到一個(gè)安穩(wěn)點(diǎn)。低聚物（或聚合物）多功能丙烯酸酯的反應(yīng)曲線最清晰，由于它們?cè)诰W(wǎng)絡(luò)連接之前需要的鏈接最少，況且網(wǎng)絡(luò)火速就能完成。按照 Flory 的定義，當(dāng)每一個(gè)分子有 n 個(gè)官能團(tuán)時(shí)，官能度 f=2n ，當(dāng)轉(zhuǎn)化率達(dá)到 1/（f-1）時(shí)，凝膠點(diǎn)顯現(xiàn)。針對(duì)單體，f=2，即在 1/(2-1) = 1 = 100% 轉(zhuǎn)化之前不會(huì)顯現(xiàn)凝膠。針對(duì)二聚體，f=4，需要 33% 的轉(zhuǎn)化率才會(huì)有明顯效果。針對(duì) 4 聚體，f=8，凝膠點(diǎn)為 14%。

因此呢，運(yùn)用海量的多功能丙烯酸酯有很大的引誘力。其缺點(diǎn)是所形成的網(wǎng)絡(luò)可能非常脆，正如咱們稍后將看到的，這對(duì)強(qiáng)粘合性來(lái)說(shuō)不是好信息。

氧氣、溫度和光誘發(fā)劑

氧氣是丙烯酸酯固化體系的最大敵人。氧分子與聚合自由基出現(xiàn)反應(yīng)，形成相對(duì)穩(wěn)定的過(guò)氧化物，即使能繼續(xù)聚合，亦只能緩慢地進(jìn)行。處理這一問(wèn)題的最有效辦法是添加二氧化碳或氮?dú)獾榷栊詺怏w，或在固化過(guò)程中運(yùn)用滾筒或覆蓋材料。因?yàn)?/span>少量的氧氣就能產(chǎn)生海量的控制功效，因此呢惰性系統(tǒng)需要相當(dāng)繁雜，才可將氧氣含量降到較低水平，同期又不會(huì)消耗太多昂貴的氣體。針對(duì)有些運(yùn)用某些印刷技術(shù)（膠印似乎是個(gè)例外）的高需求應(yīng)用（如食品或嬰兒制品）來(lái)講，與氧氣的斗爭(zhēng)是輸不起的，從一起始就在設(shè)計(jì)中加入惰性系統(tǒng)最后會(huì)作為最佳策略。當(dāng)氧氣再也不是干擾原因時(shí)，配制優(yōu)秀的丙烯酸酯體系就容易多了。我聽(tīng)過(guò)最少二十年的講座，介紹對(duì)氧氣敏銳性低的紫外線固化體系。我想說(shuō)的是，倘若它們是好東西，咱們都會(huì)運(yùn)用它們，但咱們無(wú)。噻吩類(lèi)化合物被宣傳為尤其好，但人們不愿意運(yùn)用任何含有噻吩類(lèi)化合物（可能有氣味）的東西，況且傳統(tǒng)丙烯酸酯亦無(wú)那樣多擁有成本效益的原材料。

一種替代辦法是運(yùn)用紫外線原液。倘若對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行爆破，使其充滿自由基，那樣就能夠在鮮嫩氧氣擴(kuò)散進(jìn)來(lái)中斷固化之前進(jìn)行固化。在初期的紫外線 LED 系統(tǒng)中，雖然很容易供給與傳統(tǒng)汞系統(tǒng)相同的總功率，但固化效果會(huì)差非常多，由于功率傳輸?shù)臅r(shí)間更長(zhǎng)，能夠得到更加多的氧氣。現(xiàn)代 LED 系統(tǒng)此刻的強(qiáng)度更高，倘若系統(tǒng)的其他方面得到適當(dāng)優(yōu)化，就能供給必要的原始功率。原始功率并不方便宜，這亦是一起始就思慮運(yùn)用惰性系統(tǒng)的另一個(gè)原由。

另一種辦法是智能油墨設(shè)計(jì)。經(jīng)過(guò)有些折衷方法，能夠實(shí)現(xiàn)完全固化，尤其是運(yùn)用非常稀薄的膠印油墨，因?yàn)?/span>這些高粘度油墨的顏料含量較高，因此呢含有的紫外線物質(zhì)相對(duì)較少。而運(yùn)用低粘度油墨印刷時(shí)，一般需要運(yùn)用海量的單官能丙烯酸酯來(lái)保持低粘度，況且這些丙烯酸酯更難實(shí)現(xiàn)非提取。擁有 3 個(gè)以上官能團(tuán)的丙烯酸酯不會(huì)完全固化（接下來(lái)會(huì)討論），但倘若最少有一個(gè)官能團(tuán)出現(xiàn)了反應(yīng)，那樣它就不可萃取。而聚合丙烯酸酯本身的可萃取性就較低，盡管它們的粘度一般較高，因此呢不可用于大都數(shù)噴墨或柔印配方。

另一種效果則不那樣顯著。運(yùn)用紅外光譜儀能夠很容易地測(cè)繪固化后未反應(yīng)的丙烯酸酯的數(shù)量（傅立葉變換紅外光譜儀、（共焦）拉曼光譜儀和近紅外光譜儀均可運(yùn)用）。假設(shè)您有一個(gè)在室溫下固化的良好配方，并在惰性環(huán)境中擁有充足的能量。當(dāng)發(fā)掘最少有 25% 的丙烯酸酯未反應(yīng)時(shí)，您可能會(huì)大吃一驚。您能夠增多誘發(fā)劑含量、紫外線功率和揭發(fā)時(shí)間，但什么亦沒(méi)出現(xiàn)。未固化丙烯酸酯的數(shù)量可能降至 10%。為何會(huì)這般？這與反應(yīng)性無(wú)關(guān)。相反，這是流動(dòng)性增多的結(jié)果。在較低溫度下，隨著固化的進(jìn)行，基質(zhì)本身變得更加堅(jiān)硬，因此呢聚合鏈就更難移動(dòng)到未反應(yīng)的丙烯酸酯基團(tuán)上。而在較高溫度下，基體的流動(dòng)性仍然很強(qiáng)，因此呢聚合鏈能夠繼續(xù)尋找未反應(yīng)的基團(tuán)。下文將對(duì)此進(jìn)行更精確的討論。

因?yàn)?/span>咱們一般能夠得到所需的所有交聯(lián)，因此呢運(yùn)用較高溫度來(lái)減少未固化丙烯酸酯的數(shù)量似乎無(wú)必要。但請(qǐng)記住，丙烯酸酯是一種相當(dāng)令人討厭的分子，因此呢在最后制品中存在任何未反應(yīng)的丙烯酸酯都是一個(gè)潛在的問(wèn)題。問(wèn)題包含氣味、健康和安全，以及過(guò)量丙烯酸酯與空氣和濕氣緩慢反應(yīng)時(shí)產(chǎn)生的含氧分子所帶來(lái)的意外老化后果。我和其他許多人都曾運(yùn)用過(guò)很好的配方，但在經(jīng)過(guò)幾個(gè)月等同于熱和濕度循環(huán)的老化測(cè)試后，配方就散架了。

如上所述，電子束的一個(gè)顯著優(yōu)良是不需要光誘發(fā)劑，電子自己就能完成工作。針對(duì)紫外線固化，人們常常會(huì)加入海量的誘發(fā)劑 "以防萬(wàn)一"。經(jīng)驗(yàn)顯示，在注重惰性和溫度的同期減少誘發(fā)劑的用量能夠降低成本，加強(qiáng)固化效果，并減少有時(shí)令人不快的誘發(fā)劑殘留量。

咱們中的許多人都發(fā)掘，光誘發(fā)劑的一大奧秘在于，當(dāng)咱們客觀地曉得，因?yàn)?/span>其他原因（紫外線穩(wěn)定劑、油墨顏料、經(jīng)過(guò)吸收基膜固化）的吸收，到達(dá)光誘發(fā)劑的光很少時(shí)，咱們仍然能夠得到良好的固化效果--但前提是系統(tǒng)設(shè)計(jì)正確，惰性和熱效應(yīng)得到掌控。這亦是另一種說(shuō)法，即倘若工藝的其他部分得到掌控，很少的誘發(fā)劑亦能發(fā)揮很大功效。

固化速度與光誘發(fā)劑含量的科學(xué)關(guān)系顯示，隨著光誘發(fā)劑含量的增多，固化速度的價(jià)值亦在降低。接下來(lái)討論的應(yīng)用程序給出了固化速度和固化程度與光誘發(fā)劑等級(jí)和分子理想功能性的總體關(guān)系。

因此呢，我的意見(jiàn)是從一起始就在系統(tǒng)中加入惰性和高溫固化，除非有特殊原由（如高粘度膠印油墨）需要保證低水平的可萃取物。這種前期投資可使您在生產(chǎn)設(shè)備的生命周期內(nèi)避免許多問(wèn)題。

雖然說(shuō)很難設(shè)計(jì)出一種能在高速下有效惰化的系統(tǒng)，但一樣顯著的是，基于良好流體 動(dòng)力學(xué)的智能設(shè)計(jì)能夠在簡(jiǎn)便性、速度和低 N2 消耗之間取得良好的平衡。

紫外線固化建模

建模的首要問(wèn)題是光誘發(fā)劑的最佳用量。太少會(huì)浪費(fèi)紫外光，但卻能得到良好的透氣性。太多，倘若無(wú)下文所述的自漂白技巧，紫外線會(huì)被頂層吸收，而無(wú)紫外線進(jìn)入底層。人們常說(shuō)，最佳光密度（OD）為 0.43。追溯這一說(shuō)法的源自非常有趣。我重復(fù)計(jì)算了表層和底層對(duì)光的吸收程度，得到了如圖所示的圖表。這種說(shuō)法確實(shí)有道理，但最佳值在 OD=0.4 周邊非常寬泛，這寓意著，正如許多配方設(shè)計(jì)師所觀察到的那樣，光誘發(fā)劑的用量在配方中竟然不是一個(gè)關(guān)鍵原因。因此呢，鑒于光誘發(fā)劑價(jià)格昂貴，況且可能會(huì)留下令人不快的殘留物，因此呢用量少比用量多要好，除非需要對(duì)表面的氧氣控制進(jìn)行賠償，由于氧氣控制會(huì)消耗誘發(fā)劑，而誘發(fā)劑不會(huì)出現(xiàn)交聯(lián)。倘若誘發(fā)劑擁有自漂白性（即反應(yīng)后不吸收），那樣就不會(huì)顯現(xiàn)這個(gè)問(wèn)題。

有些光誘發(fā)劑（如膦氧化物）會(huì) "自漂白"，即一旦出現(xiàn)反應(yīng)就再也不吸收。這寓意著，倘若出于其他原由需要，能夠在起始時(shí)運(yùn)用較高的濃度。

紫外線固化過(guò)程既繁雜又隨機(jī)，因此呢很難建模--除非你有一個(gè)天生善于處理繁雜隨機(jī)過(guò)程的算法。吉萊斯皮隨機(jī)模擬算法（Gillespie SSA）便是這般一種算法，它是一種蒙特卡洛辦法，亦便是知道運(yùn)用隨機(jī)數(shù)做為算法的一部分。有一篇論文詳細(xì)解釋了怎樣將 SSA 應(yīng)用于紫外線固化 ，因此呢我創(chuàng)建了一個(gè)應(yīng)用程序，能夠探索其中的關(guān)鍵參數(shù)。屏幕截圖展示了該應(yīng)用程序的功能，感興趣的讀者能夠拜訪該應(yīng)用程序認(rèn)識(shí)更加多詳情。

APP 2-3 https://www.stevenabbott.co.uk/practical-coatings/uv-cure.php

簡(jiǎn)而言之，在誘發(fā)劑百分比（為降低成本和可萃取性，期盼較低）、紫外線功率、傳播速率 kp 和終止速率 kt 之間存在權(quán)衡，同期還有一個(gè)系數(shù)（cyFact）可掌控有多少反應(yīng)會(huì)反功效于自己，而不是擴(kuò)展聚合物網(wǎng)絡(luò)。

屏幕截圖表示，即使有海量備用誘發(fā)劑，長(zhǎng)期暴露時(shí)的轉(zhuǎn)化率亦相對(duì)較低。新自由基基本不可能找到未反應(yīng)的單體。運(yùn)用單體（在應(yīng)用程序中嘗試將丙烯酸酯官能度設(shè)置為 1），轉(zhuǎn)換能夠完成，但誰(shuí)會(huì)想要一個(gè)未交聯(lián)的配方呢？倘若不切實(shí)質(zhì)地將官能度設(shè)置為 6，轉(zhuǎn)化率將達(dá)到 8%，但得到的配方可能太脆而沒(méi)法運(yùn)用。

文本框表示了最后的轉(zhuǎn)化率、系統(tǒng)凝膠化的時(shí)間（即平均有一個(gè)聚合物-聚合物連接）、自由基與循環(huán)（分子內(nèi)）反應(yīng)的傳播和終止率以及聚合物鏈的最大長(zhǎng)度。

雖然該應(yīng)用程序不可隨時(shí)應(yīng)用于任何特定的配方問(wèn)題，但我的經(jīng)驗(yàn)是，運(yùn)用該應(yīng)用程序有助于創(chuàng)立一種理解，而我卻從未經(jīng)過(guò)直覺(jué)或閱讀文獻(xiàn)來(lái)理解這種理解。

經(jīng)過(guò)觀察配方中區(qū)別功能的命運(yùn)，能夠找到固化過(guò)程的另一種視角。這背面的辦法是米勒和馬科斯科在 1976 年提出的 ，但卻鮮為人知，令人驚訝。我只是在 2018 年無(wú)意中發(fā)掘了它。即使在那時(shí)，我亦沒(méi)法正確理解它，而針對(duì) UV 而言，在實(shí)現(xiàn)它之前，我必須找到似乎獨(dú)一發(fā)布過(guò)的關(guān)于運(yùn)用它的論文。我非常感謝 HS-Esslingen 的 Meichsner 教授將這篇在期刊檔案中找不到的論文寄給我。

APP 2-4 https://www.stevenabbott.co.uk/practical-coatings/x-link-uv.php

從屏幕截圖中能夠看出，該應(yīng)用程序相當(dāng)繁雜。但它描述的是一個(gè)繁雜的過(guò)程。圖中大部分線條表示的是 X[m,f] 值。X[1,4] 暗示有多少 HDDA 分子與 1 條鏈相連。起始時(shí)這一數(shù)值快速提升，而后隨著 X[2,4] 的增多而下降，接著是 X[3,4]，最后是 X[4,4]。0.95 的 q 值寓意著 95% 的自由基能夠繼續(xù)增長(zhǎng)，亦便是說(shuō)，5% 的自由基會(huì)以某種方式終止。這便是為何 X[4,4] 永遠(yuǎn)不會(huì)達(dá)到 1。

這一切看起來(lái)都很美好，直到咱們認(rèn)識(shí)到 x 軸是轉(zhuǎn)換度，而咱們的公式很少能達(dá)到 100%。因此呢，倘若這個(gè)例子在 50% 轉(zhuǎn)換時(shí)停止（由于溫度太低），鼠標(biāo)讀數(shù)會(huì)告訴咱們僅有 20% 的 X[4,4]，60% 的 X[2,4]。一旦你習(xí)慣了讀圖，這類(lèi)信息就會(huì)告訴你非常多關(guān)于配方內(nèi)部狀況的信息。

由于溫度太低 "這句話與上文說(shuō)到的觀點(diǎn)相關(guān)，即一旦網(wǎng)絡(luò)限制太多，固化速度就會(huì)大大減慢。這一點(diǎn)能夠經(jīng)過(guò)理論和實(shí)驗(yàn)得到更精確的解釋。一旦網(wǎng)絡(luò)達(dá)到玻璃轉(zhuǎn)化溫度 Tg，固化速度就會(huì)降低。輕度交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的 Tg 可能是 30°C，因此呢在該溫度下固化將在輕度網(wǎng)絡(luò)時(shí)停止。交聯(lián)度較高的網(wǎng)絡(luò)的 Tg 可能為 50°C，因此呢倘若在該溫度下固化，就會(huì)達(dá)到該交聯(lián)度。因?yàn)?/span> Tg 值很容易用（例如）差示掃描量熱法或動(dòng)態(tài)機(jī)械分析法測(cè)繪，因此呢能夠確認(rèn)狀況確實(shí)如此。

一旦網(wǎng)絡(luò)達(dá)到玻璃轉(zhuǎn)化溫度（Tg），固化速度就會(huì)降低。輕度交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的 Tg 可能是 30°C，因此呢在該溫度下固化將在輕度網(wǎng)絡(luò)時(shí)停止。交聯(lián)度較高的網(wǎng)絡(luò)的 Tg 可能為 50°C，因此呢倘若在該溫度下固化，就會(huì)達(dá)到該交聯(lián)度。因?yàn)?/span> Tg 值能夠經(jīng)過(guò)（例如）差示掃描量熱法或動(dòng)態(tài)機(jī)械分析法容易測(cè)繪，因此呢能夠確認(rèn)狀況確實(shí)如此。

因此呢，該程序的一個(gè)額外功能是 "表示 Tg "選項(xiàng)，它能夠按照轉(zhuǎn)化率的函數(shù)對(duì) Tg 作出恰當(dāng)的估計(jì)，從而告訴您需要什么樣的溫度才可達(dá)到該固化程度。這只是一個(gè)指南。但我能夠向您保準(zhǔn)，我期盼我和我的同事在嘗試優(yōu)化困難的紫外線配方時(shí)，能夠運(yùn)用這般一款應(yīng)用程序。這款應(yīng)用程序遠(yuǎn)非完美，但比咱們（以及全部行業(yè)）不得不運(yùn)用的手工操作要好得多。相關(guān) Tg 計(jì)算背面的理論，請(qǐng)參閱另一個(gè)應(yīng)用程序：https://www.stevenabbott.co.uk/practical-coatings/x-link-tg.php。

閃光固化

倘若能將海量熱能快速注入油墨本身，那樣就有可能經(jīng)過(guò)某種反應(yīng)或燒結(jié)/熔化對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行熱 "固化"。將海量能量緩慢地輸入油墨本身是一種劫難，由于在實(shí)踐中，熱傳導(dǎo)率非常大，即使在毫秒級(jí)的時(shí)間范圍內(nèi)，海量熱量亦會(huì)流入基底，引起閃蒸工藝設(shè)計(jì)用于固化的問(wèn)題（熔化、變形......）。

最好的辦法是運(yùn)用氙閃光燈（或準(zhǔn)分子激光器）和油墨吸收所有能量的系統(tǒng)。用于印刷電子制品的銀墨的所說(shuō) "光子固化 "便是一個(gè)很好的例子，不外因?yàn)?/span>所有用光固化的辦法都是光子固化，因此這個(gè)名字并不恰當(dāng)。氙閃能夠將低導(dǎo)電性的單個(gè)銀片/銀粒子印刷品瞬間變成高導(dǎo)電性油墨，銀粒子形成連續(xù)的路徑。

另一種便宜得多的辦法是運(yùn)用近紅外系統(tǒng)。這并不完全相同，由于它不是依靠油墨吸收所有能量，而是依靠近紅外波長(zhǎng)不被大都數(shù)透明基底吸收這一事實(shí)，因此呢銀等油墨可能會(huì)有很強(qiáng)的加熱差。經(jīng)過(guò)該應(yīng)用程序，您能夠探索在何種時(shí)間范圍內(nèi)需要從閃光燈源得到何種功率密度。

APP 2-5 https://www.stevenabbott.co.uk/practical-coatings/flash-cure.php

這里示例中，2kW/cm2 脈沖連續(xù) 300μs 可使頂部幾微米的溫度升至 500°C，而距離表面 10μm 以下的溫度不會(huì)超過(guò) 70°C。咱們需要花一點(diǎn)時(shí)間來(lái)理解這個(gè)圖表的含義。Y 軸上是進(jìn)入基底的深度（涂層厚度始終假設(shè)為 1 微米），X 軸上是溫度。彩虹色編碼表示了溫度在脈沖時(shí)間內(nèi)的變化，藍(lán)色接近起點(diǎn)，紅色在終點(diǎn)。

問(wèn)題是脈沖之后的時(shí)間內(nèi)會(huì)出現(xiàn)什么變化。

額外毫秒后的溫度范圍為 75-150°C

下圖回答了這個(gè)問(wèn)題。在這個(gè)例子中，基底是 "浮動(dòng) "的，因此呢后表面溫度并無(wú)固定在 25°C。彩虹色表示了表面溫度的快速下降，以及基底另一邊溫度的平緩提升。倘若關(guān)閉 "浮動(dòng) "選項(xiàng)（自己試一下），表面溫度幾乎不會(huì)受到影響，因此呢在這個(gè)時(shí)間范圍內(nèi)無(wú)實(shí)質(zhì)差別。顯然，在更長(zhǎng)的時(shí)間尺度內(nèi)，需要思慮傳遞能量的去除問(wèn)題。

功率密度是氙閃的典型值。據(jù)我所知，近紅外系統(tǒng)的功率密度要低一個(gè)數(shù)量級(jí)。

采用近紅外功率密度時(shí)，想要在不烤焦基底的狀況下在頂部實(shí)現(xiàn)閃蒸固化要困難得多

所有閃蒸固化問(wèn)題的基本原由是大都數(shù)聚合物基底的熱傳導(dǎo)率相對(duì)較高。倘若在導(dǎo)熱系數(shù)為 0.05 W/m.K 的紙上（未表示）運(yùn)用相同的近紅外閃蒸，則頂部溫度達(dá)到到 350°C，而基底內(nèi)的熱量要少得多。

請(qǐng)記住，即使是 "失敗的 "近紅外系統(tǒng)，其功率密度亦達(dá)到了 2MW/m2，相當(dāng)驚人。因此呢，要在大面積范圍內(nèi)得到真正良好的閃光固化效果，需要海量非常昂貴的 20MW/m2 的氙閃燈泡。

總結(jié)一下

這三種固化油墨的辦法在印刷中都得到了廣泛應(yīng)用，它們各有利壞處。無(wú)論您選取哪種辦法，關(guān)鍵是要避開(kāi)平常的誤區(qū)，專(zhuān)注于能夠優(yōu)化辦法的有些原則。

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