包装行业在世界经济发达国家中是一个经久不衰的行业，目前柔性包装又是印刷包装中增长速度最快一个领域，其中食品包装印刷占有极大的份额。典型柔性包装通常是由多层高分子聚合材料通过层压等手段结构而成，有时真空金属镀层也参与其中。对于食品包装而言，包装材料不能有难闻的气味和异种味道。总之，对不同的应用有不同的要求，反映出包装结构的复杂性和包装产品的多样性。电子束固化技术引入包装行业就是在这一大背景下展开的。

一、电了束(EB)固化和EB装置

1. 电子束固化

电子束固化就是借助于电子束作为一种照射能源，与活性液体化学配方进行辐射化学反应，在常温下迅速实现液体变为固体的过程，较之传统的热固化，紫外线（UV）固化有其独到之处（表1）。本世纪以来在市场上出现的超低能EB装置（30-150keV），使包装行业深刻感受到EB固化的应用潜力。

2. EB装置

EB装置又称电子加速器，是一种借助于电场加速电子的方法产生高速电子束的装置。可用于包装行业的电子加速器有两种机型：扫描型和电子帘型。

二、低能电子加速器在包装行业中应用举例

新一代低能电子加速器的出现为包装行业，特别是为柔性包装工艺的技术改造与技术创新提供了前所未有的机遇：

1. EB固化油墨

EB固化油墨在许多柔性包装的材料上图文印刷中发挥着重要的装饰效果，目前在轮转胶版印刷和卫星式柔版印刷（共用压印中心滚筒CI印刷）中已取得令人瞩目的应用。

(1)轮转胶版印刷(Web-offset)

轮转胶印EB固化油墨在一些经济发达国家(如欧美等国家)开始用于纸板(唱片包装袋和食品容器)以及聚乙烯(PE)涂覆的纸板(液体食品容器)。目前轮转胶印油墨主要用于食品包装和非食品包装，在六色到八色的印刷机中实现湿压湿胶印油墨的固化，近两三年在柔性包装中也开始增多。通常在湿油墨上涂上一层罩光漆，两者都通过电子束一次固化。

在某些情况下，EB层压胶粘剂也与胶印油墨及罩光漆一起通过电子束一次固化。另外，可适应不同外盒包装的轮转印刷机，为开发柔性材料短版活经济印刷提供可能性。由于EB固化油墨和罩光漆中不含光引发剂，因而常选用电子束照射对食品一类包装材料的印刷进行干燥或者固化。图2示出了一种装备有罩光漆涂布装置和EB固化装置的八色轮转胶版印刷机。其中EB固化装置中的低能电子加速器是为配套该印刷机专门设计的。

在柔性包装中常用EB固化包装材料列举如下：

— PET/铝金属膜/PE预层压结构包装材料。油墨印于PET膜表面；再用EB固化罩光漆涂覆于油墨上，电子束固化胶印油墨和罩光漆。这种包装材料结构主要用于包装干燥食品和包装液体的直立袋。

— PE/纸张/铝金属膜/PE预层压结构包装材料。PE表面印刷再涂罩光漆，电子束固化胶印油墨和罩光漆。这种结构的包装多用于糖果糕点。

— PET/油墨印刷/EB固化层压胶粘剂/PE复合结构包装材料。PET透明膜背面印刷、然后层压在PE上。电子束在线固化胶印油墨和层压胶粘剂。这一过程不仅为EB固化层压胶粘剂提供瞬时固化，同时还提供了流水线在线加工，有助于进一步降低成本。这种结构的包装材料常用于肉食和奶酪包装。

— PET/EB固化层压胶粘剂/铝金属膜/树脂/低密度PE预层压结构材料。PET透明膜背面印刷，并层压铝金属膜上。电子束在线固化胶印油墨和层压胶粘剂。

电子束固化加工对柔性包装中大部分常用膜基材的性质一般没有太大的影响，所有这些应用都需要进行如装填、热封烫合进一步操作。目前已实现六色到八色油墨和罩光漆，以及速度200-300m/min电子束固化的实际应用。

2）柔版印刷

大部分柔版印刷机传统上都采用水性油墨或溶剂型油墨。近年来由于环保法规对VOC排放日益严格，加上传统油墨加热干燥限制加工速度，另外，加热还可能损伤一些对热敏感的承印基材。故在上世纪90年代初期柔版印刷纷纷转向UV固化，然而UV固化柔版印刷因其油墨成分内存在光引发剂导至残存物的迁移和气味问题，加之深色油墨对UV固化速度的影响，以及UV光源的热效应对热敏感承应物不利等因素，至今未突破包装行业中最重要的食品包装领域，仍然固守在标签、户外包装袋和折摺包装盒等印刷市场。

显然EB固化有希望弥补UV固化的不足。近年来EB固化柔版印刷油墨的开发，在柔版印刷中EB固化油墨系统可从印版转移至承印物上瞬时将液体转至半固状态。这种称之为Wetflex的EB固化湿压湿油墨的套色概念，看来是解决UV固化柔版印刷存在问题的终结方案。各种颜色在CI压印滚筒周围的多点印刷站相互一层一层上叠，最后多层套色的文字图像通过CI柔版印刷机末端的低能电子加速器，实现电子束在线瞬时固化。这种100%固体EB油墨显著降低了网点扩大，提供了与原始网点差别不大的印刷效果。更为重要的是，EB固化柔版印刷采用一台低能电子加速器取代了CI滚筒周围所有的UV光源中间干燥站，或者取消溶剂型油墨和水性油墨厚油墨过版干燥所采用的后置大型加热烘干器，大大简化了传统柔版印刷的流程。同时EB固化程序不产生热量，因而可以省却CI滚筒的冷却问题，EB固化柔印油墨因成分内不含光引发剂，大大降低固化油墨的气味，提高印刷速度，今后在食品包装中无疑大有用武之地。

2. EB固化涂料

(1) EB固化涂料代替传统的层压操作

在包装行业采用EB固化涂料代替传统的层压操作看来是一种趋势。设想2-3mm厚的EB固化涂层代替15-40mm的层压材料构成的聚合物层肯定具有吸引力。此外，EB固化涂料是在线涂层固化，产品可立即装运发货。而传统的层压工艺则需离线操作时间固化，而且还要耗时24-48小时等待层压表面之间达到所需的胶合强度。EB固化罩光涂料不仅在线操作，而且还具有装饰性(光泽)和功能性(加压密封可剥离性，可控制摩擦系数(COF)或两者兼有)的特点。

(2) EB固化涂料的装饰性和功能性

包装材料膜采用EB固化涂料，除改善材料表面性能外，还能取得一些特殊的效果：

— 高光泽度；

— 良好的油墨保护特性；

— 可加控制的滑爽性(Slip)和摩擦系数(COF)；

— 可剥离特性(加压密封(Cold Seal))；

— 低气味或没有气味；

— 低萃取物或无法检出萃取物。

EB固化涂料一般只为包装提供装饰功能，然而对涂料下面的油墨的保护功能也不能忽视。目前高光泽仍是EB固化涂料的主要功能，而且一直引起大多数包装行业开发商的兴趣。一些柔版印刷、照相凹版胶印或直接照相凹版印刷所用的EB固化涂料光泽度水平都可达到60度时85%和95%。事实上，厚度薄的基材薄膜能为包装提供更好的视觉效果。印刷图像因厚度小于3mm的薄膜产生的光反射可能低于厚得多层压层内部逐渐增高的光反射，而使得外观显得更为生动更为活泼。

EB固化涂料（罩光漆）提供的光泽度范围很广，从哑光到十分高的光泽度。EB固化罩光漆还可用于照相凹版涂料提供高光泽，耐摩擦，并具有稳定的摩擦系数（COF）。EB固化涂料和油墨中的成分都不含有光引发剂，而且没有气味，固化完全而充分，因而适于食品包装材料的应用。

3. EB固化层压胶粘剂

传统的溶剂型胶粘剂以时间固化为特点，可以应付不同层压基材，已在包装行业应用多年，至今仍活跃在众多领域之中。然而这种胶粘剂因成本和环保等因素目前已逐步让位于水性胶粘剂和无溶剂型胶粘剂。

无溶剂型胶粘剂一个最大的弱点就是不能瞬时固化，因而层压操作周期很长，需在控制条件下存放1天到7天才能进行下一步工序。这种时间延迟既增加了加工过程的贮存成本，又耽误了装运发货时间。此外，无溶剂型胶粘剂还可能存在致癌物质在包装食品中迁移的危险性。

针对层压胶粘剂的弱点，瞬时固化的EB层压胶粘剂应运而生。

EB固化胶粘剂取代溶剂型、水性或热熔胶粘剂，只需要层压胶合强度得到保证，而不需要对包装材料的结构作出任何改变。另外，在柔版印刷生产线末端装一台低能电子加速器就有可能在EB固化涂料或EB固化胶粘剂之间作出选择；而对包装材料结构表现出足够的灵活性。印刷和EB层压的在线操作，克服了传统离线操作的弊病取得明显优势：

— 瞬时固化层压，不必耗时等待传统胶粘剂固化；

— 消除离线层压操作，省略加工过程中间存放步骤，节省空间和时间；

— 在线操作降低劳动力成本；

— 及时快速装运发货。

一句话，EB固化层压工艺取代传统离线层压工艺可以取得省时省力省工省地的全面效果。

目前EB固化层压胶粘剂在市场上的价格仍然是一种挑战。EB固化层压胶粘剂的主要成分为丙烯酸脂，原料价格远远高于现行以时间固化为特征的聚氨脂胶粘剂所用的异氰酸酯原料，然而从整体上看，仔细分析EB固化优势和成本结构，不难判断EB固化层压工艺在经济上仍然是一种值得尝试的选择。

三、包装行业对EB固化的期待

EB油墨、EB涂料和EB胶粘剂的瞬时固化给包装行业留下了深刻的印象。特别是柔性包装行业初步领略了电子束固化的潜力，并对未来寄托着期待：“希望所有的包装材料薄膜生产都在电子束固化下一次完成”。

事实上，EB固化在轮转胶印和罩光漆，以及柔版印刷和层压两种组合取得产业化的良好效果，然而这种组合是可以千变万化的。依靠工艺过程和固化设备在同一条生产线完成在线印刷和（或）层压操作目前对EB固化已成为一种技术优势。选取CI卷筒柔印与轮转胶印，以及采用EB固化在线印刷和（或）层压工艺必然为包装行业技术改造和技术创新提供前所未有的可能性。