本科毕业设计（论文）-水性UV油墨的配置与性能研究

PAGE摘要水性UV油墨主要是由预聚物（水基光固化树脂）、光引发剂、颜料、胺类物质、水、助溶剂和其它添加剂等配制而成。其结合了UV油墨和水性油墨的优点，拥有比单独UV油墨或水性油墨更好的印刷适性。其干燥固化结合了UV光固化和水性油墨渗透蒸发二种干燥形式，具体说主要有两种干燥方式：水性体系的预挥发干燥和紫外光固化。这是一种新型的环保型UV油墨，主要应用于PET塑料表面的印刷。水性UV光油以水和乙醇作为稀释剂，其干燥速度、附着力等都受到水性UV光固化树脂在光油中所占比例的影响，实验需通过不断改变水性UV光固化树脂的比例来测试水性UV光油的固化性能，综合各个参数，寻求最佳配比。通过在最佳比例的水性UV光固化树脂的条件下，配制水性UV光油，改变添加剂的种类、含量，颜料的种类及含量后，研磨油墨后以丝网印刷的方式，通过300目/cm，绷网张力在20N/cm以上的丝网印刷在PET塑料表面，测试其干燥速度和油墨附着力，并通过不断改变实验条件来改善其干燥速度和附着力。关键词：水性UV油墨最佳配比干燥速度附着力ABSTRACTWatercharacterUVprintinginkismainlymadeupwithprepolymer（water-basephoto-curingresin）、Lightinitiator、Pigment、Aminesmaterial,water,fluxandotherchemicaladditivesandsoon.ItunifiedtheUVprintinginkandtWatercolorinkmerit,hascomparedtoalonetheUVprintinginkorWatercharacterprintinginkbetterprintability.ItsdrysolidificationunifiedtheUVphoto-curingandWatercolorinkpenetrationevaporatesdryforms,saidspecificallymainlyhastwodryways:Watercharactersystem'spre-volatilitydryandultravioletphoto-curing.ThisisonekindofnewenvironmentalprotectionUVprintingink,mainlyappliesinPETplasticsurfaceprinting.ThewatercharacterUVglosstakesthediluentbythewaterandtheethylalcohol,itsdryingvelocity,theadhesionandsoonreceivethewatercharacterUVphoto-curingresintoaccountfortheproportionintheglosstheinfluence,TheexperimentmustthroughchangethewatercharacterUVphoto-curingresintheproportiontotestthewatercharacterUVglossunceasinglythesolidificationperformance,synthesizeseachparameter,seeksthebestallocatedproportion.ThroughunderbestproportionwatercharacterUVphoto-curingresincondition,dispositionwatercharacterUVgloss,changechemicaladditivetype,content,afterpigment'stypeandcontent,afterabrasiveink,bysilk-screenprintingway,Through300item/cm,stretchesthenettensityinthe20N/cmabovesilk-screenprintinginthePETplasticsurface,testsitsdryingvelocityandtheprintinginkadhesion,andthroughchangestheexperimentalconditiontoimproveitsdryingvelocityandtheadhesionunceasingly.Keyword:WatercharacterUVprintinginkBestallocatedproportionDryingvelocityAdhesionPAGE17目录引言 1第一章概述与理论部分 21.1水性UV油墨概况 21.2水性UV油墨组成 31.2.1预聚物 31.2.2光引发剂 31.2.3颜料 31.2.4水性上光油的组成和应用 41.2.5添加剂 41.2.6电晕处理 51．3水性UV油墨的固化干燥机理 51．4影响水性UV油墨固化干燥的因素 61．5课题研究的现状 81．6课题研究的意义 81.7课题预计可达到水平及实用价值 9第二章实验 102.1实验试剂和仪器的选择 102.1.1试剂 102.1.2实验仪器 102.2实验步骤 112.2.1材料选用 112.2.2实验步骤： 112.2.3鉴别墨膜是否固化方法及鉴别合格光油方法 122.2.4测定油墨附着力的方法 12第三章实验结果与讨论 133.1测定水性UV光油主要成分的最佳配比 133.1.1改变水性UV光固化树脂含量对UV光油固化性质的影响①改变水性UV光固化树脂的含量 133.2颜料其对水性UV油墨固化性质的影响 143.3添加颜料测试水性UV油墨固化性能 163.3.1添加红色颜料测试油墨固化性能 163.3.2测试炭黑为颜料的油墨固化性能 183.3.3测试黄色颜料的油墨固化性能 223.3.4以最优配置测试其它颜料的油墨固化性能 243.3.5在最优配置下测试颜料含量对油墨固化性能的影响 263.3实验总结 28参考文献 29附录1：外文翻译原文 30附录2：外文翻译 33致谢 37引言水性UV油墨是一种新型的环保型油墨，其是由预聚物（水基光固化树脂）、光引发剂、颜料、胺类物质、水、助溶剂和其它添加剂等配制而成的一种新型环保油墨。水性UV油墨和普通UV油墨的最大区别在于用水作为溶剂，而不再使用单体稀释剂，这从根本上解决了使用单体稀释剂时，与人体接触产生的刺激作用，甚至引起皮肤过敏等对人体造成一定的伤害，在环保上有了更大的优势。水基光固化树脂是水性UV油墨的主要组成部分，它在油墨中起连接料的作用，它使颜料可以均匀分散，使油墨具有一定的流动性，并提供与承印物材料的黏附力，使油墨能够在承印物上很好地附着，并有耐磨、耐水等性质。光引发剂在水性UV油墨中起着重要的作用，它影响着油墨的干燥速度。适量的光引发剂可以加快油墨的固化速度并获得良好的油墨性质，但当光引发剂量增加到一定值时，如果再增加其含量，由于光引发剂会大量吸收能量，油墨固化速度反而会下降，因此在印刷中必须适量使用。颜料以微粒状态均匀地分布在连结料中，决定着油墨的色相，颜料颗粒通过吸收或反射光线呈现一定的颜色。一般要求颜料具有鲜艳的色泽，适合的着色力和遮盖力，以及较高的分散度。助溶剂是为了提高聚合物的水溶性，常用的有低级醇或醇醚类等溶剂。本课题是研制一种新型的水性UV油墨，通过改变水性UV固化树脂的含量，配制固化性能良好的水性UV光油，再结合添加颜料后油墨的固化速度，粘度等参数，选择一种配置为水性UV光油主要成分的最佳配置，再在此配置的基础上添加各色颜料，研磨成油墨后以丝网印刷的方式通过300目的丝网印刷到PET塑料表面，测油墨的固化性能。试验中通过添加多种不同含量的添加剂来改变油墨的附着力，针对不同颜色的颜料所配置的油墨的固化性能不一样，需要不断改变颜料种类，添加剂的含量及其他处理方法以优化油墨的固化性能。第一章概述与理论部分1.1水性UV油墨概况水性UV油墨主要是由预聚物（水基光固化树脂）、光引发剂、颜料、胺类物质、水、助溶剂和其它添加剂等配制而成[1]。水性UV油墨是目前UV墨领域研究的新方向。普通UV墨中的预聚物黏度一般都很大，需加入活性稀释剂稀释。而目前使用的稀释剂丙烯酸酯类化合物具有不同程度的皮肤刺激性和毒性，同时许多反应性稀释单体在紫外光辐射过程中还存在反应不完全的问题，残留单体具有可渗透性，易带来卫生安全隐患，并影响固化膜的长期性能稳定。水性油墨虽具有极易调节的低粘度和极低的有机挥发物（VOC），但其干燥时间一般较长，大多需进行加热，基材耐热性亦受限制，干燥与固化交联可能同时发生等不足之处。水性UV油墨以水和乙醇等作为稀释剂，结合了水性油墨与UV油墨的特点。不添加有机溶剂，保证极微少的VOC排放，无臭味，无易燃易爆的危险，油墨生产和印刷生产现场环境和卫生条件得到根本改善。能够符合环境保护管理部门对本行业的最严厉要求。印刷品墨层中没有有机溶剂残留；没有或极低的重金属检出量，能够符合严格的食品、药品包装以及在儿童玩具上的使用要求。具有良好存放稳定性，低温-20℃和高温60℃存放48小时后恢复常温，油墨流动度变化最大不超过15%，油墨印

刷适性和固化干燥速度没有变化。具有优良使用稳定性，即使用高目数网布也不冻版，不堵网，印品色彩一致，成品率高。固含量高，墨层减薄少，固化前不流散，固化后图案清晰、网点表现力强，色彩鲜艳，不需要背印三色。干燥过程使用紫外线光源，能量利用率高，干燥快，节省时间，少占空间，生产效率高，适合快节奏的订单要

求。附着力强，适合多种合成纸、灯箱布、KT板基材·耐日光，耐磨，耐水，适合印刷户外场所使用的印刷品。印刷商生产的多种广告印刷品已经在北京、上海、广州

等多个城市发布。网版清洗使用普通洗涤剂和自来水，无需有机溶剂，节省费用，操作安全无毒害。目前，水性UV油墨主要应用于丝网印刷，主要由于水性UV油墨属于溶剂性油墨，它含有水分及5%环保溶剂，固化后水分蒸发，墨层减薄，所以它既具有溶剂型油墨干燥后墨层薄，不会导致像普通UV油墨由于印刷后没有溶剂挥发，干燥后墨层厚度很少减薄颜色叠加后，墨层明显变厚，造成承印物表面不平，在一定刮刀压力下，油墨向低凹处流散，造成网点扩大。又有UV油墨干燥快、环保等的优点。适用于现代印刷设备，固化能量低，可减低费用和减少承印物爱热，固化后表面坚硬。具高密度网点色，适用于室内外广告领域，如背打灯广告及前打灯广告，颜色鲜艳，高清晰度，网点外围无阴影，特别是第四色的印刷，有很好的网点锐利度的效果；为单组份光固油墨，不含NVP或重金属；油墨色密度高，可用网点光油改变印刷效果。1.2水性UV油墨组成水性UV油墨的主要成分是：预聚物（水基光固化树脂）、光引发剂、颜料、胺类物质、水、助溶剂和其它添加剂等[2]。1.2.1预聚物预聚物既水基光固化树脂，是UV上光油中最基本的组份。它是成膜物质，其性能对固化过程和固化膜的性质起着重要作用。从结构上看，齐聚物都为含有C=C不饱和双键的低分子树脂，大都为丙烯酸树脂。

目前，常用于UV上光油中的齐聚物有环氧丙烯酸树脂、聚氨酶丙烯酸树脂和聚酯丙烯酸树脂等。环氧丙烯酸树脂具有固化速度快、价格便宜等特点，制成的上光油涂布于纸或纸板上，能使其具有良好的耐化学药品性和较高的机械强度。聚氨酯丙烯酸树脂具有柔韧性好、弹性强、光泽度高等特点，但价格较贵，常与环氧丙烯酸树脂混合使用。聚酯丙烯酸树脂黏度低，柔韧性好，价格较便宜。由于它对非吸收性承印物如塑料、金属等的附着力好，因此常用作这类材料的上光油，一般与其他树脂混合使用，有时可作上光油的稀释剂，用来调节环氧丙烯酸树脂和氨酯丙烯酸树脂的黏度。[1][2]1.2.2光引发剂光引发剂是能吸收辐射能，经过化学变化产生具有引发聚合能力的活性中间体的物质，是任何UV固化体系都需要的主要成分。

光引发剂可分为夺氢型和裂解型。夺氢型光引发剂需要和一含活泼氢的化合物（一般称助引发剂，通常为胺类化合物）相配合，通过夺氢反应形成自由基。它是双分子光引发剂，在上光油中常用的有二苯甲酮（BP）等。裂解型光引发剂受光激发后，分子内分解出自由基，是单分子光引发剂。[1][2]1.2.3颜料颜料在油墨中起着显色作用，它又对油墨的一些特性有直接的影响。颜料是不溶于水和有机溶剂的彩色、黑色或白色的高分散度的粉末，根据其来源与化学组成，分为有机颜料和无机颜料两大类。①无机颜料是有色金属的氧化物，或一些金属不溶性的金属盐，无机颜料又分为天然无机颜料和人造无机颜料，天然无机颜料是矿物颜料。②有机颜料是有色的有机化合物，也分为天然和合成的两大类。现在常用的是合成有机颜料，有机颜料的品种多，色彩比较齐全，性能优于无机颜料。对印刷油墨中使用的颜料要求颇高，特别是颜色、分散度、耐光性、透明度等，要求彩色颜料的色调接近光谱颜色，饱和度应尽可能大，三原色油墨所用的品红、青、黄色颜料透明度一定要高，所有颜料不仅要耐水性，而且要迅速而均匀地和连接料结合，颜料的吸油能力不应太大，颜料最好具有耐碱、耐酸、耐醇和耐势等性能。颜料颗粒的颜色、大小和浓度都会影响到水性UV油墨的固化速度和附着力。1.2.4水性上光油的组成和应用水性上光油主要由主剂、溶剂、助剂三大部分组成。1．主剂。水性上光油的主剂是成膜树脂，通常是合成树脂，它影响和支配着深层的各种物理性能和膜层的上光品质，如光泽性、附着性、干燥性等。

水性成膜树脂品种很多，但目前国内外使用较为普遍的是丙烯酸体系的共聚树脂。其共聚树脂的性能取决于单体的组成和合成工艺。水性丙烯酸共聚树脂具有成膜性好、光泽度好、透明度高、干燥速度快、耐磨、耐水等一系列优良性能，大量地应用在水性上光油中。2．助剂。助剂是为了改善水性上光油的理化性能及加工特性。经常使用的助剂有：固化剂、表面活性剂、消泡剂、干燥剂、助粘剂、润湿分散剂、其他助剂等。

助剂的种类很多，使用上视上光油的种类而定。但各类助剂的用量不应超过总量的5%，否则将会影响上光油的加工适应性。

3．溶剂。溶剂的主要作用是分散或溶解合成树脂、各种助剂。

水性上光油的溶剂主要是水，无色、无味、无毒，来源广，价格低廉，挥发性几乎为零，流平性也非常好。但是，也有不足之处，如干燥速度慢，容易造成产品尺寸不稳定等，因此，在使用时适量添椰乙醇，以提高水性溶剂的干燥性能，改善水性上光油的加工适应性。[4]1.2.5添加剂添加剂主要用来改善油墨的性能。水性UV光油中常用的助剂有增稠剂、流平剂、附着力促进剂等。1.增稠剂增稠剂又称胶凝剂，它可以提高物系粘度，使物系保持均匀的稳定的悬浮状态或乳浊状态，或形成凝胶。2.流平剂

流平剂用来改善上光膜面的流平性，防止缩孔的产生，同时也增加了上光涂层的光泽度。3.附着力促进剂附着力促进剂用于促进油墨的PET塑料表面的附着力。1.2.6电晕处理电晕处理是广泛用于对塑料、纸张及金属箔作表面处理以改进油墨、油漆、连接剂及涂料的附着力。它被广泛采用的原因是效果好、能控制及便于掌握。尤其是因为电晕处理设备的效率及作用不断改进，与高产的加工设备保持着同步并进。电晕处理器由电极、高电位器及走卷导辊组成，当电压超过1-2mm的空气间隙的电离电阻时，就会产生连续放电，由于导辊上的电介质使放电获得均一的分散。电极装在罩室内，以防接触。为了降温及排除所产生的臭氧，用排气风扇把电晕处理器附近的空气往外吹散。但为了不让臭氧向外排放，还须让排气先通过一个空气净化器。电晕处理增加基材的附着性能是通过下列机理的：1移除表面上被吸收的原子和分子。2促进原子的接触，增进湿润。3增进表面能，调节极性。4创造能起化学反应的原子基或功能团。电晕处理对塑料表面所产生的物理及化学影响是复杂的，其效果主要通过三方面来控制：1、特定的电极系统，2、导辊上的电介质，3、特定的电极功率。经过电晕处理后，塑料表面层的交联结构比其内层的交联结构减少，因此其表面层的功能团有较高的移动性。所以，在储存中，不少塑料出现电晕处理效果的衰退，添加剂由内部向表面迁移，也是使表面能下降，影响附着力的因素，这种负面影响无法完全抑制。1．3水性UV油墨的固化干燥机理水性UV油墨主要是由预聚物（水基光固化树脂）、光引发剂、颜料、胺类物质、水、助溶剂和其它添加剂等配制而成。其干燥固化结合了UV光固化和水性油墨渗透蒸发二种干燥形式，具体说主要有两种干燥方式：水性体系的预挥发干燥和紫外光固化。1预挥发干燥机理预干燥是光固化之前必须有的一道工序，不进行预干燥将导致光固化的最终结果不理想。在水性UV油墨的制造过程中，水基光固化树脂通过添加一种碱或者酸使其变成羧酸盐才能溶于水，其中通过加氨水使其成盐的反应可示为：

R-COOH+NH3--R-COO+NH4(水溶性)2光固化成膜机理UV固化水性材料的固化是指在紫外光的照射下，光引发剂吸收紫外光的辐射能后分裂成自由基，引发预聚物发生聚合、交联接枝反应，在很短的时间内固化成三维的网状高分子聚合物，得到硬化膜，实质是通过形成化学键实现化学干燥。其固化过程一般可分为四个阶段：①光与引发剂之间相互作用，它可能包括对光的吸收和光引发剂之间的相互作用；②光引发剂分子发生重排，形成自由基中间体；③自由基与齐聚物中的不饱和基团作用引发链或聚合反应；④聚合反应继续，液态的组分转变为固体聚合物。[11]1．4影响水性UV油墨固化干燥的因素影响水性UV油墨固化干燥的因素很多，主要因素有以下几方面：1水性体系的预干燥对光固化的影响很大，不干燥或干燥不完全时，固化速度较慢，且随曝光时间的延长，胶凝率无明显提高。这是因为，尽管水对抑制氧的阻聚作用有一定的效果，但是这只能使墨膜表面迅速固化，只达到表干，而不能达到实干。由于体系内含有大量的水，体系在一定温度下固化时，随着墨膜表面水分的迅速挥发，墨膜表面迅速固化，膜层里面的水则难以逸出，大量的水残留在墨膜中，阻止了墨膜的进一步固化，固化速度降低。另外，UV照射时的周围温度对UV油墨的固化有很大的影响。温度越高，固化性越好。因此施行预热的话，油墨的固化性会增强，附着性更好。2水性UV固化树脂对光固化的影响水性UV固化树脂要进行自由基光固化，这就要求树脂分子必须带有不饱和基团，在紫外光的照射下，分子中的不饱和基团互相交联，由液态涂层变成固态涂层。通常采用引入丙烯酰基、甲基丙烯酰基、乙烯基醚或烯丙基的方法，使合成的树脂具有不饱和基团，从而可以在合适的条件下进行固化，丙衡酸酯由于其反应活性高而经常被使用。对于自由基型紫外光固化体系，随分子中双键含量的增加，涂膜的交联速度会增大，固化速度将加快。而且不同结构的树脂对固化速度影响不同，各种官能团的反应活性一般按以下顺序升高：乙烯基醚<烯丙基<甲基丙烯酰基<丙烯酰基。因此一般以引入丙烯酰基和甲基丙烯酰基为主，使树脂具有较快的固化速度。3颜料对水性UV油墨光固化的影响作为水性UV固化油墨中非光敏性的组分，颜料与引发剂竞争吸收UV光，这在很大程度上影响到UV固化体系中体系的固化特点。由于颜料能够吸收一部分辐射能量，这将会影响到光引发剂对于光的吸收，并进而影响到能够生成的自由基的浓度，结果会降低固化速度。各色颜料对不同波长的光线有不同的吸收率（透光率），颜料的吸收率越小，透光率越大，涂层的固化速度越快。炭黑的紫外线吸收能力较高，固化得最慢，白色颜料反光性强也妨碍了固化。一般而紫外光的吸收顺序为：黑色>紫色>蓝色>青色>绝色>黄色>红色。相同的颜料的配比浓度不同，对墨膜固化速度的影响是不同的。随着颜料用量的增加，墨膜的固化速率均有不同程序的下降。其中黄色颜料的用量对墨膜的固化速率影响最大，其次为红色颜料、绿色颜料。由于黑色对紫外光的吸收率最大，使得黑墨的透光率最低，所以其用量的变化对墨膜的固化速率反而没有明显的影响。当颜料的用量过大时，墨膜表层的固化速率虽快，但是表层的颜料吸收大量紫外光，降低了紫外光的透光率，影响深层墨膜的固化，导致了墨膜表层固化而底层不固化，易产生“皱皮”现象。4光引发剂对水性UV光固化的影响光引发剂的作用是在其吸收紫外光能后，经分解产生自由基，从而引发体系中不饱和键聚合，交联固化成一整体。光引发剂的性能是水性光固化体系能否顺利聚合固化的关键。根据不同的引发剂有一个最大的吸收波长的原理，在选择光固化引发剂的时候应该使得光引发剂的吸收紫外线的波长区正好在颜料非吸收区（颜料有一个适于引发剂吸收的波长窗口），即颜料的最大透过的波长区应与自由基引发剂的吸收波长区能重合。另外光引发剂的吸收波峰应尽可能与光源发射的主波长相近。光引发剂必须具有与水性光固化体系一定的相溶性以及低的水蒸气挥发度，以使光引发剂得以发散，有利于得到满意的固化效果。否则，在干燥的过程中，光引发剂会随着水蒸气一起挥发掉，降低引发剂的效率。不同的光引发剂，具有不同的吸收波长，它们的配合使用可充分吸收不同波长的紫外线，提高紫外光辐射量的吸收，从而大大加快墨膜的固化速率。所以可以通过多种光引发剂的配合使用权，并调整各种光引发剂的配比以获得固化速率快且性能优异的墨膜。体系中复合光引发剂的含量要适量，过低不利于同颜料的吸收竞争；过高光线不能顺利地进入涂层。油墨的固化速度开始时随着复合光引发剂的增加而增加，但当复合光引发剂量增加到一定值时，再增加其含量，固化速度反而会下降。5UV光源、辐照距离和光固化时间的影响UV光源辐射的是一个波段内的光，且各波长光的能量分布是不一样的。其中波长为300-310nm，360-390nm的光的能量分布是较好的，波长位于UV-A区域约360nm效果最佳。为使固化体系达到最佳的组合，UV光源的选择既要考虑体系所含颜料的UV光吸收特性，同时又要兼顾到引发剂的UV吸收特性。在水性UV油墨的干燥固化过程中，辐照距离和光固化时间也会对光固化产生影响。辐照距离越近，光照越强，光引发剂生成自由基的速度越快，引起聚合的双键数目越多，树脂的交联程度也就越高，墨膜的固化速度就越快，反之越慢。水性UV油墨的光固化还必须有一个合适的光固化时间，时间太短，油墨的固化不完全，当达到一个合适光固化时间时，固化膜的拉伸强度达到最大，继续增加光固化时间，固化膜的拉伸强度反而下降，并且固化树脂出现黄变现象。1．5课题研究的现状目前，我国包装印刷油墨工业已具备了相当的规模，生产企业超过300家，其中具有一定规模，并具有研发能力的生产企业约30多家。我国包装油墨年产量约为20多万吨，约占世界总产量的5%--6%,世界排名第四位。从总体上讲，我国包装印刷油墨可基本上满足国内包装印刷业的需求，但与国外先进水平相比，还存在着一定的差距。例如在我国塑料凹印油墨中，苯类溶剂型油墨占有很大比重，而欧美等发达国家则明确规定禁止在食品包装印刷中使用苯类溶剂。我国加人WTO后，“技术性贸易壁垒”已成为众多产品出口企业所面临的最大挑战。近几年来，食品的质量安全问题受到社会各界及政府有关部门的高度重视。食品质量安全除了食品本身外，食品包装材料和印刷油墨都十分关键。作为包装印刷的油墨，直接影响着食品质量安全，也影响着工人的身体健康和环境保护。当前，无论国内国外都异口同声地提出要研发环保型安全卫生的油墨；要研发节能、低耗、减排、无毒、无污染、易降解的无公害的包装印刷油墨。

许多专家都提出要求改善油墨的环保性、卫生性和安全性建议，在油墨行业标准中增强重金属的控制指标。新的油墨国家标准即将出台，其中将对苯溶剂残留及重金属含量进行严格的规定和控制。这类标准的出台将使国内的包装印刷油墨在今后的产品研发上必须同安全性、卫生性联系在一起。就其溶剂体系来说应朝无苯、醇溶和水性方向发展；就其连接料技术来说应朝醇溶、水性聚合物体系方向发展。[3][8]1．6课题研究的意义本工作主要研究一种新型水性UV油墨，其主要应用于塑料表面的印刷，目前未见文献报道，故研究交联剂对水性UV油墨性能的影响具有实际意义。普通UV墨中的预聚物黏度一般都很大，需加入活性稀释剂稀释。而目前使用的稀释剂丙烯酸酯类化合物具有不同程度的皮肤刺激性和毒性，容易造成污染。本课题研究的方向主要是以聚氨酯丙烯酸酯为交联剂的一种安全环保型油墨。用水性UV油墨色彩鲜艳，图像清晰度高，无论从环保的角度还是技术发展的角度差虑，因此其凭借自身的众多优点应用于多种印刷方式中。水性UV油墨是在一定波长的紫外光照射下，能够从液态变成固态的光固化型油墨。水性UV油墨的优点是其使用的溶剂是水而不是有机溶剂，明显减少VOC排放量，能防止大气污染，不影响人体健康，不易燃烧，墨性稳定，色彩鲜艳，不腐蚀版材，操作简单，价格便宜，具有优良使用稳定性，即使用高目数丝网也不冻版，不堵网，印品色彩一致，成品率高。固含量高，墨层减薄少，固化前不流散，固化后图案清晰，网点表现力强，色彩鲜艳，不需要背印三色，印后附著力好，抗水性强，干燥迅速，另外，水性UV油墨适用于现代印刷设备，例如连续生产的全自动滚筒网印机，因该油墨需要的固化能量低，可降低费用和减少承印物受热变形而套印不准的故障，同时油墨固化后表面坚硬，具有网点密度高、颜色鲜艳、清晰度高、网点外围无阴影的特点。故特别适用于食品、饮料、药品等包装印刷品。1.7课题预计可达到水平及实用价值通过实验总结出一个相对最佳的水性UV光油主要成分的配比，测试各种颜色的水性UV油墨在PET塑料表面应用时的固化性能，以及各种添加剂对水性UV油墨固化性能的影响。水性UV油墨是绿色环保型油墨，符合可持续发展和绿色环保，具有一定的社会效益，也可能产生一定的经济效益。[10]第二章实验2.1实验试剂和仪器的选择2.1.1试剂表2-1实验所用试剂一览表炭黑市售商品红色颜料昆山美丽华油墨涂料有限公司（台湾）黑色颜料昆山美丽华油墨涂料有限公司（台湾）黄色颜料昆山美丽华油墨涂料有限公司（台湾）蓝色颜料昆山美丽华油墨涂料有限公司（台湾）乙醇北京化工厂三乙醇胺北京化工厂SD-301多功能增稠剂南通生达化工有限公司EA天津市天骄化工有限公司甲基硅油市售商品氢氧化胺北京新光化学试剂厂K90市售产品2.1.2实验仪器UV固化机

876A型数显真空干燥箱（鄞县邱隘佳诺自动仪表厂）

刮板、丝网（300目）（丝网为自己绷制）

三辊研磨机（江阴市华东化工机械厂）

D-1型无级调速增力搅拌器（巩义市英峪予华仪器厂）

AUX220电子分析天平（岛津国际贸易上海有限公司/岛津香港有限公司）

图2-1UV固化机图2-2876A型数显真空干燥箱图2-3三辊研磨机图2-4电晕处理机2.2实验步骤2.2.1材料选用本实验选用了水性UV光固化树脂、无水乙醇、去离子水，改变其含量，研究不同配比对水性UV光油的固化性能的影响；在品质较好的光油中分别加入红色、炭黑、蓝色、黄色颜料颗粒，对比其对水性UV油墨固化性能的影响；在油墨中添加包括三乙醇胺、甲基硅油、k90、氢氧化胺等添加剂，并研究其对水性UV油墨固化性能的影响。2.2.2实验步骤：将水性UV光固化树脂、去离子水、乙醇以一定比例配置，充分搅拌后，采用丝网印刷的方式，通过300目的丝网印刷到PET塑料表面，在承印物表面形成油膜，然后置于真空干燥箱中干燥一段时间后再置于紫外固化机中干燥，改变不同的干燥时间组合，最后选择完全干燥后的样张记录其干燥时间。改变水性UV光固化树脂、去离子水和乙醇的配比，重复上述实验过程，研究其对水性UV光油的固化速度的影响。在品质较好的水性UV光油中加入红色颜料颗粒，充分搅拌后在三辊研磨机上研磨，待观察到油墨粘度较大时刮下，采用丝网印刷的方式，通过300目的丝网印刷到PET塑料表面，在承印物表面形成墨膜，然后置于真空干燥箱中干燥一段时间后再置于紫外固化机中干燥，改变不同的干燥时间组合，最后选择完全干燥后的样张记录其干燥时间，反复折叠干燥后的承印材料察看墨膜是否断裂，如不断裂墨膜柔韧性较好；用画格法测试油墨的附着力并比较。

改变颜料的种类和含量，重复上述试验，研究其对水性UV油墨的固化性能的影响。在光油中逐次加入K90、三乙醇胺、甲基硅油、SD-301多功能增稠剂、氢氧化胺等添加剂，加入颜料，重复上述试验，研究其对水性UV油墨的固化性能的影响。2.2.3鉴别墨膜是否固化方法及鉴别合格光油方法鉴别墨膜是否完全固化的方法：a、无粘性当触摸墨膜，或是膜与其它表面接触时，没有粘的感觉或油墨转移的状况。b、拇指捻动无粘性应用大约5kg的向下的压力，用拇指在墨膜上作旋转捻动，试验后墨膜不破裂，可认为固化。c、无划伤固化包括使劲用指甲划墨膜。若通过这一严格试验墨膜不破裂，油墨即是完全固化。

鉴别合格光油方法：墨膜均匀，不易断裂，无气泡裂纹产生。2.2.4测定油墨附着力的方法鉴别油墨附着力方法：正规应采用QFH漆膜划格仪,划格以后，用3M胶纸在同一地方粘，按GB/T1720—1979测定。测试结果分0,1,2,3,4,5共6级,0级最好,5级最差。此次试验中简化为用小刀在约1平方厘米方格中划100个约1平方毫米小格，由于受到条件限制，没有3M胶纸，改用一般透明胶带粘贴一次方格，看能粘去约多少方格。为了更直接的体现出油墨附着力的变化，在此我直接以留下油墨的百分比表示，百分比越大表示油墨的附着力越好。第三章实验结果与讨论3.1测定水性UV光油主要成分的最佳配比3.1.1改变水性UV光固化树脂含量对UV光油固化性质的影响

①改变水性UV光固化树脂的含量配方总量：20克 预聚物：水性UV光固化树脂50%-80%10g-16g

稀释剂：去离子水10%-40%2g-8g乙醇10%2g表3-1：水性UV油墨主要成分比例序号树脂水酒精总量（g）配置180%10%10%20配置270%20%10%20配置375%15%10%20配置460%30%10%20配置550%40%10%20在实验过程中，按照以上不同比例配置水性UV光油，在称重完成后，在搅拌机上搅拌40分钟左右，直至树脂和水和酒精混合均匀，无分层现象。观察其流动性能看出光油的粘度区别，然后把光油通过300目的丝网印刷在PET塑料表面，将其置于60℃干燥箱中干燥之后取出再置于紫外干燥箱中干燥，不断改变干燥时间，直至光油干燥算出干燥所需总时间。表3-2：不同比例光油干燥时间序号加热干燥时间(min)紫外干燥时间(min)干燥后现象配置1-111干燥配置1-221干燥配置1-312干燥配置2-111干燥配置2-221干燥配置2-321干燥配置3-121粘手配置3-231干燥配置3-322干燥配置4-121粘手配置4-231粘手配置4-322粘手配置5-121粘手配置5-231粘手配置5-322粘手图3-1品质较好的光油印刷样品由表3-2可知随着水性UV光固化树脂含量的减少，水含量的增加，光油的干燥速度逐渐减慢，水性UV光固化树脂含量在70%以上干燥速度较快。（见表3-2）3.2颜料其对水性UV油墨固化性质的影响3.2.1添加颜料并测试其对水性UV油墨固化性质的影响①改变水性UV光固化树脂的含量并添加红色颜料配方总量：20克 预聚物：水性UV光固化树脂50%-80%10g-16g

稀释剂：去离子水10%-40%2g-8g乙醇10%2g颜料：红色颜料10%2g表3-3：红色水性UV油墨配置表序号树脂水酒精总量（g）颜料（g）配置180%10%10%202配置270%20%10%202配置375%15%10%202配置460%30%10%202配置550%40%10%202在充分搅拌后的水性UV光油中加入红色颜料，然后搅拌研磨后印刷。普通油墨中颜料所占比例是15%~~20%左右，以配置1和配置3配制光油，在配置好的20g光油中加入2.0g颜料，然后放在三辊研磨机上研磨，再研磨3分钟左右后油墨就干燥成块状附在墨辊表面，无法使用。以配置2、4、5所配置的油墨研磨12分钟后印刷在PET塑料表面，干燥所需时间如下表：表3-4：不同配置油墨干燥时间序号加热干燥时间(min)紫外干燥时间(min)附着力配置22287%配置43264%配置54259%综合水性UV光油的固化性能，以及不同配置下红色油墨的固化性能，可以选择配置2既表3-5为水性UV油墨光油主要成分的最佳配置，以此配置来进行后续试验。表3-5：水性UV油墨光油主要成分的最佳配置序号树脂水酒精配置270%20%10%②测试最佳配置的水性UV光油的固含量表3-6光油成分及其比例成分树脂PVA水酒精助剂比例20%~30%20%~30%30%~40%10%3%~5% 表3-7光油固含量及pH值 光油质量干燥后质量所占比例pH值22.6g10.0g44.24%7.03.3添加颜料测试水性UV油墨固化性能3.3.1添加红色颜料测试油墨固化性能①添加红色颜料配方总量：43g预聚物：水性UV光固化树脂70%28g

稀释剂：去离子水20%8g乙醇10%4g颜料：红色颜料3g表3-8：红色水性UV油墨的固化性能研磨时间（min）加热干燥时间(min)紫外干燥时间(min)附着力1221．564%红色水性UV油墨在干燥后用指甲用力刮样品表面，墨层易被刮落，而且通过200目的丝网印刷在承印物表面后，能明显看出墨膜表面粗糙，感觉颗粒分布很不均匀。②添加甲基硅油配方总量：44g预聚物：水性UV光固化树脂70%28g

稀释剂：去离子水20%8g乙醇10%4g颜料：红色颜料3g添加剂：甲基硅油2.5%1g表3-9：加甲基硅油后红色水性UV油墨的固化性能研磨时间（min）加热干燥时间(min)紫外干燥时间(min)附着力1221.561%表3-10：加甲基硅油前后墨层平整度比较未加甲基硅油前表面平整度加甲基硅油后表面平整度表面粗糙，颗粒明显大颗粒减少，墨层均匀如表3-7所示，在光油中加入甲基硅油后，红色油墨的干燥速度和附着力与没加甲基硅油之前几乎没改变，但如表3-8所示，印刷出来的样张表面颜料的平整度较之前更佳，表面颜料大颗粒明显减少，墨层较之前也更加均匀。③添加K90配方总量：45预聚物：水性UV光固化树脂70%28g

稀释剂：去离子水20%8g乙醇10%4g颜料：红色颜料3g添加剂：甲基硅油2.5%1gK902.5%1g表3-11：加K90后水性UV油墨的固化性能研磨时间（min）加热干燥时间(min)紫外干燥时间(min)附着力1221.579%表3-12：加K90前后油墨附着力比较未加K90前附着力加K90后附着力61%79%图3-2红色油墨印刷样张如表3-9所示，在水性UV光油中加入添加剂K90之后，对油墨的干燥速度没有影响，但是与没加K90之前油墨的附着力有所提高，不易刮落。3.3.2测试炭黑为颜料的油墨固化性能①添加炭黑颜料配方总量：43g预聚物：水性UV光固化树脂70%28g

稀释剂：去离子水20%8g乙醇10%4g颜料：炭黑3g表3-13：黑色水性UV油墨的固化性能研磨时间（min）加热干燥时间(min)紫外干燥时间(min)附着力121112%表3-14：黑色水性UV油墨的固化性能黑色油墨红色油墨加热干燥时间(min)12紫外干燥时间(min)11附着力12%61%图3-3黑色油墨被擦掉后样张如表3-11、表3-12所示，以炭黑为颜料配置的黑色水性UV油墨与相同配置下的红色水性UV油墨相比较，其固化速度有所提高，但是油墨附着力远不及红色油墨，干燥后的样张在纸张表面都极易擦掉，用指甲刮样张表面能把油墨全部挂掉，显露承印物基材。②添加甲基硅油配方总量：44g预聚物：水性UV光固化树脂70%28g

稀释剂：去离子水20%8g乙醇10%4g颜料：炭黑3g添加剂：甲基硅油2.5%1g表3-15：加甲基硅油后黑色水性UV油墨的固化性能研磨时间（min）加热干燥时间(min)紫外干燥时间(min)附着力121115%表3-16：加甲基硅油前后墨层平整度比较未加甲基硅油前表面平整度加甲基硅油后表面平整度墨层厚实，无光泽，颗粒大墨层有光泽，均匀如表3-13、表3-14所示，在光油中加入甲基硅油后，黑色油墨的干燥速度和附着力与没加甲基硅油之前几乎没改变，但印刷出来的样张表面颜料的平整度较之前更佳，墨层更加均匀且有光泽。③添加K90配方总量：45g预聚物：水性UV光固化树脂70%28g

稀释剂：去离子水20%8g乙醇10%4g颜料：炭黑3g添加剂：甲基硅油2.5%1gK902.5%1g表3-17：加K90后黑色水性UV油墨的固化性能研磨时间（min）加热干燥时间(min)紫外干燥时间(min)附着力121129%表3-18：加K90前后油墨附着力比较未加K90前附着力加K90后附着力12%29%如表3-9所示，在水性UV光油中加入添加剂K90之后，对油墨的固化速度没有影响，墨层仍然能够擦落，但是较没加K90之前油墨的附着力有所提高。④添加三乙醇胺配方总量：46g预聚物：水性UV光固化树脂70%28g

稀释剂：去离子水20%8g乙醇10%4g颜料：炭黑3g添加剂：甲基硅油2.5%1gK902.5%1g三乙醇胺2.5%1g表3-19：加三乙醇胺后黑色水性UV油墨的固化性能研磨时间（min）加热干燥时间(min)紫外干燥时间(min)附着力121145%表3-20：加三乙醇胺前后油墨附着力比较未加三乙醇胺前附着力加三乙醇胺后附着力29%45%如表3-17所示，在光油中加入K90和三乙醇胺后，对黑色水性UV油墨的固化速度没有影响，但是附着了有所提高，在没加任何添加剂之前，印刷干燥后的样张在纸张表面擦拭，墨层都很容易脱落，能够全部显露承印物基材；在加入三乙醇胺后，墨层擦落很少，需要用指甲用大力才能刮落部分墨层，在承印物上仍能附留部分油墨。⑤添加SD-301多功能增稠剂配方总量：46g预聚物：水性UV光固化树脂70%28g

稀释剂：去离子水20%8g乙醇10%4g颜料：炭黑3g添加剂：甲基硅油2.5%1gK902.5%1g三乙醇胺2.5%1gSD-301多功能增稠剂1.25%0.5g表3-21：加SD-301多功能增稠剂后黑色水性UV油墨的固化性能研磨时间（min）加热干燥时间(min)紫外干燥时间(min)附着力121143%表3-22：加SD-301多功能增稠剂前后油墨附着力比较未加SD-30前附着力加SD-30后附着力45%43%如表3-19和表3-20所示，添加SD-301多功能增稠剂对黑色水性UV油墨的固化速度和附着力没有任何影响。⑥采用电晕处理承印物基材配方总量：46g预聚物：水性UV光固化树脂70%28g

稀释剂：去离子水20%8g乙醇10%4g颜料：炭黑3g添加剂：甲基硅油2.5%1gK902.5%1g三乙醇胺2.5%1gSD-301多功能增稠剂1.25%0.5g在按照上述配方配制好黑色油墨后，将PET塑料剪切成足够大小，用酒精擦拭表面至干净后，通过电晕处理机处理，然后裁切成适当大小立即印刷。表3-23：采用电晕处理前后油墨附着力比较未电晕处理前附着力电晕处理后附着力43%46%由表3-21可以看出，采用电晕处理印刷基材的方法对提高黑色油墨的附着力没有效果。3.3.3测试黄色颜料的油墨固化性能①添加黄色颜料配方总量：43g预聚物：水性UV光固化树脂70%28g

稀释剂：去离子水20%8g乙醇10%4g颜料：黄色3g表3-24：黄色水性UV油墨的固化性能研磨时间（min）加热干燥时间(min)紫外干燥时间(min)附着力122182%如表3-22所示，黄色颜料与未加任何添加剂的光油配置出的黄色油墨的固化速度和附着力与红色颜料配置的油墨性能相当。与黑色油墨相比，固化速度都比黑色油墨的固化速度慢，但是附着力比黑色油墨强很多。②添加多种添加剂配方总量：46g预聚物：水性UV光固化树脂70%28g

稀释剂：去离子水20%8g乙醇10%4g颜料：黄色3g添加剂：甲基硅油2.5%1gK902.5%1g三乙醇胺2.5%1g表3-25：添加多种添加剂后黄色水性UV油墨的固化性能研磨时间（min）加热干燥时间(min)紫外干燥时间(min)附着力122191%表3-26：加入多种添加剂前后油墨附着力比较未加添加剂前附着力加添加剂后附着力82%91%如表3-23、表3-24所示，在配置黑色油墨的所用的光油的最佳配置的基础上改用黄色颜料，黄色水性UV油墨的固化速度较没加入添加剂前没有改变，但是附着力有了很大提高，墨层已经不易刮落。③添加氢氧化胺配方总量：47g预聚物：水性UV光固化树脂70%28g

稀释剂：去离子水20%8g乙醇10%4g颜料：黄色3g添加剂：甲基硅油2.5%1gK902.5%1g三乙醇胺2.5%1g氢氧化胺2.5%1g表3-27：添加氢氧化胺后黄色水性UV油墨的固化性能研磨时间（min）加热干燥时间(min)紫外干燥时间(min)附着力122198%表3-28：加入氢氧化胺前后油墨附着力比较未氢氧化胺附着力加氢氧化胺后附着力91%98%图3-4：品质较好的黄色样张图3-5：划格法测试的黄色油墨样张如表3-25、表3-26所示，在光油中加入了氢氧化胺之后，再研磨的过程中氨气非常刺鼻，慢慢味道逐渐减淡，配置好的油墨印刷到承印物上后固化速度没有改变，但是附着力再次有了提高，用指甲用力都很难刮掉。3.3.4以最优配置测试其它颜料的油墨固化性能①配置蓝色油墨配方总量：47g预聚物：水性UV光固化树脂70%28g

稀释剂：去离子水20%8g乙醇10%4g颜料：蓝色3g添加剂：甲基硅油2.5%1gK902.5%1g三乙醇胺2.5%1g氢氧化胺2.5%1g表3-29：最优配置下蓝色水性UV油墨的固化性能研磨时间（min）加热干燥时间(min)紫外干燥时间(min)附着力122197%图3-6：品质最好的蓝色印刷样张图3-7：划格法测试蓝色油墨样张如表3-27所示，以最优的配置配置的蓝色水性UV油墨固化性能与相同条件下的黄色油墨的固化性能相当，附着力都很好，墨层很难刮掉。②配置黑色油墨配方总量：47g预聚物：水性UV光固化树脂70%28g

稀释剂：去离子水20%8g乙醇10%4g颜料：炭黑3g添加剂：甲基硅油2.5%1gK902.5%1g三乙醇胺2.5%1g氢氧化胺2.5%1g表3-30：最优配置下黑色水性UV油墨的固化性能研磨时间（min）加热干燥时间(min)紫外干燥时间(min)附着力121163%3-8：品质较好的黑色油墨样张3-9：划格法测试黑色油墨样张如表3-28所示，以最优的配置配置的黑色水性UV油墨的固化速度与之前试验中的固化速度没有改变，附着力有所提高，但是用大力还是能挂掉墨层。③配置红色油墨配方总量：47g预聚物：水性UV光固化树脂70%28g

稀释剂：去离子水20%8g乙醇10%4g颜料：红色3g添加剂：甲基硅油2.5%1gK902.5%1g三乙醇胺2.5%1g氢氧化胺2.5%1g表3-31：最优配置下红色水性UV油墨的固化性能研磨时间（min）加热干燥时间(min)紫外干燥时间(min)附着力122184%3-10：品质较好的红色油墨样张3-11：划格法测试红色油墨样张如表3-29所示，以最优的配置配置的红色水性UV油墨固化性能与之前所做试验相比固化速度没有改变，附着力有了很大程度提高，墨层很难刮落，且墨层均匀。3.3.5在最优配置下测试颜料含量对油墨固化性能的影响改变不同颜料的含量配方总量：47g预聚物：水性UV光固化树脂70%28g

稀释剂：去离子水20%8g乙醇10%4g添加剂：甲基硅油2.5%1gK902.5%1g三乙醇胺2.5%1g氢氧化胺2.5%1g颜料：蓝色①2g3g4g黑色①2g3g4g红色①2g3g4g黄色①2g3g4g表3-32：最优配置下各种颜色不同颜料含量的水性UV油墨的固化性能颜色序号加热时间(min)紫外固化时间(min)附着力蓝色①3183%②2194%③1.5186%黑色①2141%②1156%③1151%红色①2287%②21.585%③21.581%黄色①3293%②2197%③2191%通过在最优配置下，对不同种颜料的含量进行改变，由表3-32可以看出，油墨的含量对油墨的附着力影响不大，由于添加颜料含量不同，影响到油墨的浓度，所以油墨的干燥速度有所变化，主要体现为颜料含量少的油墨需要加热干燥的时间长。3.3实验总结实验首先通过对水性UV光油主要成分所占比例的探索试验，结合其固化速度、附着力及其配置成油墨后，油墨的固化性能等因素，最终选择水性UV光固化树脂占70%、水占20%、无水乙醇占10%为水性UV光油主要成分的最佳配比。在最佳配置的水性UV光油中加入红色颜料，在没有任何添加剂的情况下，红色油墨的固化速度为加热固化2分钟，紫外固化一分钟，附着力为64%，明显能够看到颜料颗粒较大，再加入流平剂后，墨层表面的颗粒明显减少，再加入K90和三乙醇胺后油墨的附着力有所提升，但对固化速度没影响。在配置黑色油墨时，在没有添加剂的情况下，油墨的附着力极差，达到12%，在纸张表面就极易擦掉，固化速度较红色油墨快，需加热固化1分钟，紫外固化1分钟就能完全干燥。在添加K90、甲基硅油、三乙醇胺等添加剂后，油墨的附着力有所提升，达到43%；再向光油中加入2.5%的氢氧化胺，油墨的附着力有了很大提高，达到56%。黄色和蓝色油墨是在添加了K90、甲基硅油、三乙醇胺和氢氧化胺的光油中配制的，两种颜色油墨固化速度相当，都是加热2分钟，紫外1分钟，附着力都比较好，黄色97%，蓝色94%。在添加的添加剂中，甲基硅油对油墨颗粒的分散起到很大作用，K90和三乙醇胺在油墨的附着力方面有一定的促进作用，但是对油墨附着力提升其最大作用的是氢氧化胺。再通过改变颜料的含量来测试油墨的固化性能，改变油墨的含量后，通过测试，油墨的附着力影响不大，固化速度有所影响，主要体现为随着颜料含量的增加固化速度加快。总结各色水性UV油墨的固化速度为：黑色〉蓝色〉黄色〉红色；水性UV油墨的附着力比较为：黄色〉蓝色〉红色〉黑色；可以看出水性UV油墨的固化性能受颜料的颜色和种类的影响较大。参考文献[1]周震.印刷油墨.化学工业出版社

[2]周震、贾静儒、袁朴等.印刷材料.化学工业出版社

[3]庚晋、子荫.UV油墨.包装印刷新时代

[4]胡维友.UV油墨干燥技术.印刷世界，2002.3

[5]黄新华.紫外光干燥油墨.印刷杂志，2000.4

[6]匿名.UV油墨在丝印广告中的应用.网印工业，2004.6

[7]李.UV油墨及其在印刷中的应用.材料与设备，2004.3

[8]庚晋、子荫.紫外光固化油墨发展综述.材料与设备，2003.1[9]邢宏龙.紫外光固化油墨的进展.精细与专用化学品，2000.7[10]庚晋.包装印刷油墨技术发展及前景.包装工业

[11]冯培勇.水性UV油墨固化干燥机理及影响因素.UV固化.2005.3[12]江梅、张学才、江哲、王德海.辐射固化技术发展的最新状况.安徽化工.总第114期2001年第6期[13]王尚伟.水性UV油墨.丝网印刷.2006.9[14]赵延伟.我国包装印刷油墨现状及发展趋势.中国包装报.2007.11附录1：外文翻译原文 MoisturecontentTheimportanceofrelativehumidityisthatpaperhavingaparticularmoisturecontentandinequilibriumwithaparticularrelativehumiditywillabsorbwateriftherelativehumidityisincreased.Expansionwillbemainlyinthecross-machinedirection,beforecomingintoequilibriumwiththenewrelativehumidity.Conversely,sheetshrinkagewilloccurinthecross-machinedirectioniftherelativehumidityfalls.Theeffectisreversiblefornormalrelativehumidityvariations.Papermaybeconditionedforuseataparticularrelativehumidityandtemperature,byexposingittothoseconditions.Itcanthereforebeseenthat,unlessthemoisturecontentofpaperisinequilibriumwiththerelativehumidityinthepressroom,dimensionalchangesmayoccurasthesheetisprinted.(Theeffectofchangingrelativehumidityshouldbedifferentiatedfromchangesproducedbydampingsolutionsusedinthelithoprintingprocess.Theseintroducegrosschangesinmoisturecontentandareconsideredlater.)Thehygroexpansivityofpaperisthepercentageofexpansionorshrinkagecausedbyagivenchangeinmoisturecontentorrelativehumidity.Aswillbeseenshortly,themoisturecontentofpapercanbemeasuredanditsexpectedstabilityatagivenrelativehumidityvaluepredicted.However,thetemperatureofapaperstackbroughtintothepressroommustalsobeconsidered.Ifpaperatalowtemperature,inapaperstoresay,ismovedintoapressroomwherethetemperatureishigher,thenairincontactwiththestackwillcool,thelocalrelativehumiditywillrise,thestackwillabsorbmoistureandexpansionwilloccur.Ifthetemperatureisbelowthatofthedewpoint,moisturewillcondenseontheoutsideofthestack.However,diffusionofmoisturefromtheedgetothecentreofthestackisrelativelyslow,resultinginexpansionattheedgesandnotfurtherintothestack.Theedgeexpansionthensetsupstressesacrossthesheetthatresultinthemdeformingintoripples,givingso-calledwavyedges.Sheetshavingwavyedgesaredifficulttofeedthroughthegrippersysteminsheet-fedpressesandlocalvariationsindimensionsresultincreasesbeingironedintothesheetbytheprintingrollers.Incoatedpapers,excessivedampnesscanalsocausecoatedsurfacestosticktogether,makingpaperfeeddifficult.Thereverseconditionoftightedgesisproducedwhenpaperhasbeenconditionedatahigherrelativehumiditythantheroomintowhichitistaken.Lossofmoisturefromtheedgesofthestockcausesacontractionleadingtotightedges.Anunexpectedconsequenceofconditioningpapertoalowrelativehumidity(below40%at293K)istheonsetofstaticelectricityproblems.Lossofelectricallyconducting(impure)waterrendersthepapermoreinsulatingandcapableofholdingtheelectrostaticchargesgeneratedbyfrictionalforcesduringprinting.Therearetwoalternativestrategiesthatmaybeusedtoavoidtheproblemsofdimen-sionalchangeswithrelativehumidityandtemperature.Thefirstistoconditionthepapertothetemperatureofthepressroombystoringitthereforatleast24handcheckingitstemperaturewithastackthermometerinsertedthroughtheunopenedwrappingandintothecentreofthestack.Sincepaperisagoodinsulatorofheat,temperatureconditioningmaybeslow.Changesinroomrelativehumiditywillstillaffectthepaper.Secondandideally,bothpressroomandpaperstoreshouldbeairconditioned.Airconditioningplantrequirementstoov