加速高能电子束(EB)固化发展现状

能量固化可以算是目前印刷技术中应用比较广泛的技术，它是指油墨或上光涂料在辐射能照射下，固着或硬化在承印物上，从而获得干燥的印迹。紫外线(UV)和加速高能电子束(EB)是两种能量固化形式。相应地，分别采用UV和EB能量固化的油墨称之为UV油墨和EB油墨。

　　它们的共同特征是含有一些化学物质，在UV光或高能电子束的作用下，产生自由基或离子基，这些自由基或离子基再与其他物质交联成网状聚合物，从而在承印物上迅速固化。

　　共同优势

　　之所以能够广受印刷行业青睐，主要是因为其具有以下优势：

　　1.固化时间短

　　一般只需1/10秒即可彻底干燥固着在基材表面，与传统印刷油墨几分钟到几天的干燥时间相比，优势非常突出。因此采用能量固化技术，交货时间大大缩短，提高了生产效率。

　　2.耐抗性强

　　由于能量固化油墨中的化学物质是通过交联反应形成高分子立体网状聚合物，因此在油墨表面具有很强的耐化学性能和耐摩擦性能。这大大提高了印刷品的成品率，也使得能量固化油墨可以广泛应用在包装印刷等领域。

　　3.更利于环保

　　能量固化油墨固化后的固含量接近100%，通常不含VOC，更有利环保。如果UV/EB油墨的化学成分调配得当比很多氧化结膜干燥的普通油墨的气味要小很多，且印刷品表面干净无脏点。对人体皮肤的刺激性较传统油墨也小很多。

　　4.适合联机加工

　　由于能量固化油墨干燥速度很快，从而可以实现联机加工，这样获得的印刷品光泽度高，且表面平整均匀一致，同时也就可以使模切、压痕、上胶和烫印等包装加工工艺连线完成。

　　正因如此，能量固化油墨市场一直保持持续增长的态势。太阳化学折叠纸盒部的市场经理TonyBean认为：总的来说，全球能量固化油墨的用量正以每年4%的速度增长。来自INX国际油墨公司的报告显示，在过去的10年中，其能量固化油墨业务增长了8％～10％。

　　但世界印刷市场出现了一个极为有趣的现象，同样是能量固化，EB油墨显然没有获得和UV油墨相同的地位与关注度。

　　因为固化速度快，UV油墨在商务领域、直邮产业以及非直接接触的食品包装上获得很大程度的增长；因为能够产生清晰明锐的印刷效果，UV油墨在化妆用品、医疗保健和媒体包装上得到广泛应用……但是这些也都是EB油墨同样具有优势的领域，为什么会出现厚此薄彼的情况呢？

　　对EB的误解与事实

　　“EB油墨的成长被限制在现有的应用领域中，几乎看不到它在新领域的应用。”一位油墨专家对EB油墨的市场表现大感不解。目前，EB油墨似乎还主要应用在大型食品包装产业中,而在普通包装印刷或其他领域难觅踪影。

　　“我认为很多印刷企业拒绝EB油墨大多是因为几个错误的观念。”2006年向中国市场着重推出EB油墨及相关制程技术的元亨利包装科技（上海）有限公司董事长吴德明点明了EB遭受冷遇的原因。

　　1.EB和UV一样

 　　既然同为能量固化技术，已经有了UV印刷，为什么还要上EB？这是很多已经拥有UV印刷业务的企业面对EB的疑问。“事实上，相较于UV，EB拥有自己独到的优势。”吴德明说，据其介绍，EB优势主要体现在以下几方面。

　　（1）无须光引发剂

　　EB油墨与UV油墨最??样一方面使得EB油墨原材料成本比UV低；另一方面，也是更重要的，EB油墨印刷品气味很小，甚至没有气味，油墨中成分迁移也少一些。这对于食品包装非常重要，特别是和食品直接接触的包装，如果用EB油墨就会避免包装印刷油墨对食品的污染。

　　（2）固化更充分

　　尽管都属于高能固化油墨，EB油墨由于采用更高能量进行固化，电子束的穿透能力强，能穿透油墨层，因此相同时间固化得更为彻底。尤其对于厚实油墨膜层，其固化较UV彻底，且在固化中，由于不用UV固化所用的热源，属于完全的冷固化，所以不会出现导致承印物变形的强热量。

　　（3）不受油墨颜色影响

　　如果用UV印刷进行多色叠印，那么在工艺及色序方面都必须有严格的要求。由于EB印刷固化充分，所以每一层油墨都能保持其本色，不存在窜色的情况。

　　（4）固化速度更快

　　由于没有光引发剂，整个固化过程在电子束的照射下，从引发聚合反应开始，随后各步骤的反应便与辐射无关，整个反应按通常的聚合反应动力学规律进行，这样整个固化过程瞬间就能够完成，所以EB油墨的固化速度特别快，通常在1/200秒就能完成固化，使印刷、涂布上光和复合等工艺的联机作业更为顺畅。

　　（5）固化产生热量更少

　　EB固化是一种冷加工，它产生的热量比UV固化产生的热量还要小。特别是对热敏性的薄膜等基材的印刷，过多的热量会使承印基材在印刷的过程中产生变形，导致印刷质量下降和印刷故障的产生。所以EB油墨在这个方面要比UV油墨好，而且电子束对塑料薄膜基材也没有什么负面影响。这就为其在软包装印刷领域应用提供了广阔的发展空间。

　　2.EB更贵

　　“可能这是很多印刷企业对EB敬而远之的主要原因，但也是最大的误会。”吴德明说。

　　尽管EB所用固化能量比UV高很多，但是固化耗用时间更短，因此实际耗用能量仅为UV的1/3，而且EB固化设备的耗能量呈下降趋势；尽管购买EB固化设备，以及后面的运转和维护都需要比UV更高的成本，但是伴随技术的进一步发展，EB固化系统的价格已经呈现下降趋势，事实上，目前EB固化系统的费用可能比轮转印刷机的机组间安装UV灯的翻新费用还要低一些。

　　而且EB固化系统非常稳定，“请注意是‘稳定’，EB固化系统能够在一个稳定期完全保持相同的固化水平，而不存在衰减的情况，这对于保持印刷品的质量稳定性非常重要。”吴德明说。

　　对于总体运行成本，吴德明算了这样一笔账：一家印刷企业，其一台印刷机有5个干燥系统，总投资需要60万元，而元亨利的一台电子束固化设备要300万元，印刷企业会认为当然选择60万元的干燥系统最划算了。但是忽略了一个问题，就是在投入60万元的成本后，之后的成本会陆续增加。这种普通的干燥系统，要消耗大量能量，不但如此，还存在废气排放，如果某天环保部门要求企业清理排放的废气时，企业还要增加废气处理的成本。另外，目前国内很多干燥系统的速度大概是100米/小时左右，如果生产速度再快，干燥速度就跟不上，效率也无法增加。而元亨利的电子束固化设备一般都是300～400米/小时完全满足客户今后的长期生产需求。使用普通干燥系统，一系列的成本不断累加，不但不节能，还会降低生产效率。

　　不得不谈的劣势

　　尽管使用EB固化系统拥有很多优势，但在投资时，印刷企业依然要注意到EB固化系统可能带来的投资风险。

　　1.EB油墨要求高

　　尽管EB油墨无须光引发剂，但为了保证印刷品实现精美的印刷效果，一般在EB油墨中还添加了一些成本较高的原材料，EB油墨总体成本可能还是会比UV油墨大。

　　为了实现EB油墨固化的完全，必须保证EB油墨本身的纯度很高，购买、分析、检测EB油墨的纯度就可能提高整体成本。

　　此外，EB油墨要求印刷时黏度依次降低。对润湿液pH值和电导率也有一定的要求。

　　2.必须使用氮气

　　因为空气中的氧气会抑制油墨层中游离基的活性，不利于链增长的聚合反应。所以，EB油墨在固化时，室内的活性气体的含量必须严格控制，固化室内通常充满氮气，以保证固化处理室内的氧气含量低于一定的量。这就要求印刷企业必须投资氮气设备，并且要占用一定的厂房空间。

　　“这的确需要额外的投资，但如果是为了利用EB固化技术充分提升印刷水平，这种投资是非常值得的。”吴德明说。

　　3.并不适宜机组间固化

　　由于EB固化体系的总体成本还是比较高，所以并不推荐印刷企业在多色印刷机的机组与机组间安装。事实上，很多印刷企业摸索出比较划算的方案是：在机组与机组间安装UV固化单元，而在印刷机后连线安装EB固化单元。

　　“如果说过去没有实力上马EB，那只能说遗憾；但是如果因为认识不足而丧失把握EB的商机，那就是非常可惜了。”吴德明对中国EB固化技术的前景非常看好。