Какво е UV мастило? Как работи UV втвърдяването?

 

Определение за UV мастило

UV мастилото е радиационно-втвърдяващо се мастило, което преминава от течно в твърдо състояние след излагане на ултравиолетова светлина. За разлика от мастилата на-базирана разтворител, то не изсъхва чрез изпаряване. Вместо това ултравиолетовата енергия задейства реакция на полимеризация, която образува твърд омрежен филм върху повърхността на субстрата.

UV мастилото обикновено се използва в:

• Мастиленоструен печат
• Ситопечат
• Флексографски печат
• Офсетов печат

Материалът може да печата директно върху не-абсорбиращи субстрати, включително стъклени, метални, акрилни, керамични, PVC и PET филми.

 

Основен принцип на работа на UV мастилото

Процесът на втвърдяване започва, когато фотоинициаторите в мастилото абсорбират ултравиолетова светлина, обикновено в диапазона на дължината на вълната 360–395 nm. Погълнатата енергия генерира реактивни свободни радикали или катиони, които започват реакции на полимеризация между олигомери и мономери.

Последователността на втвърдяване включва:

• UV светлината достига мастиления слой
• Фотоинициаторите абсорбират UV енергия
• В течното мастило се образуват реактивни видове
• Мономерите и олигомерите се полимеризират
• Развива се омрежен твърд филм

В зависимост от интензитета на лампата, дебелината на филма и скоростта на конвейера, втвърдяването може да завърши за по-малко от една секунда.

 

Основни компоненти на UV мастилото

 

Полимеризиращи се олигомери

Олигомерите образуват структурния гръбнак на слоя втвърдено мастило. Тяхната химическа структура определя твърдостта, гъвкавостта, адхезията и химическата устойчивост.

Общите материали включват:

• Епоксидни акрилати
• Полиуретанови акрилати
• Полиестерни акрилати

Епоксидните акрилати повишават твърдостта на повърхността, докато полиуретановите акрилати подобряват гъвкавостта и устойчивостта на удар.

 

Реактивни разредители

Реактивните разредители намаляват вискозитета и участват в реакцията на втвърдяване. За разлика от традиционните разтворители, те остават във втвърдения филм след полимеризация.

Техните функции включват:

Регулиране на вискозитета на печат

Подобряване на намокрянето на субстрата

Контролиране на плътността на омрежването

Поддържа образуването на мастиленоструйни капчици

 

Фотоинициатори

Фотоинициаторите превръщат UV радиацията в химическа активност. След като абсорбират ултравиолетова енергия, те генерират реактивни видове, които започват полимеризация.

Различните фотоинициатори се избират според:

UV дължина на вълната

Тип лампа

Дебелина на мастилото

Концентрация на пигмента

LED UV системите обикновено изискват фотоинициатори, оптимизирани за 385 nm или 395 nm източници на светлина.

 

Пигменти и добавки

Пигментите осигуряват цвят и непрозрачност. Добавките контролират поведението при печат и ефективността на повърхността.

Типичните добавки включват:

• Модификатори на потока
• Пеногасители
• Промотори на адхезия
• Устойчиви-на абразия восъци

В UV мастиленоструйните системи размерът на пигментните частици трябва да остане контролиран, за да се предотврати блокиране на дюзите по време на високо-честотен печат.

 

Основни характеристики на UV мастилото

 

Ниско{0}}температурно втвърдяване

UV втвърдяването се осъществява чрез фотохимични реакции, а не чрез пренос на топлина. Това позволява печат върху чувствителни-на топлина материали като:

• Тънки пластмасови филми
• PVC листове
• Декоративни ламинати
• Електронни мембрани

По-ниската температура на процеса намалява деформацията на субстрата по време на непрекъснато производство.

 

Намалени емисии на VOC

Традиционните мастила-базирани на разтворители отделят летливи органични съединения по време на съхнене. UV мастилата съдържат малко или никакъв изпаряващ разтворител, тъй като втвърдяването става чрез реакции на омрежване.

В резултат на това:

Изискванията за обработка на отработения въздух намаляват

Пещите за сушене може да са ненужни

Емисиите на разтворители остават ниски

 

Твърдост на повърхността и химическа устойчивост

След втвърдяване слоят мастило образува плътна полимерна мрежа с повишена твърдост и устойчивост на абразия.

Втвърдената повърхност може да издържи на:

Алкохолни почистващи препарати

Механично надраскване

Леки киселини и алкали

Повтарящо се триене при работа

Тези свойства са важни за промишлени етикети, панели за уреди и автомобилни графики.

 

Съвместимост с не{0}}абсорбиращи основи

Традиционните мастила често изискват порести материали за изсъхване. UV мастилото вместо това се втвърдява директно върху повърхността на субстрата.

Това позволява директен печат върху:

Стъкло

Метал

Акрил

Поликарбонат

Керамични покрития

Все още може да са необходими допълнителни грундове в зависимост от повърхностната енергия на основата и изискванията за адхезия.

 

Основен принцип на UV втвърдяване

UV втвърдяването е фотохимичен процес, който превръща течни покрития или мастила в твърди полимерни филми с помощта на ултравиолетово лъчение.

В сравнение с термичното сушене, UV втвърдяването разчита на молекулярно активиране вместо на изпаряване на разтворителя или проникване на топлина.

 

Функция на фотоинициатора

Фотоинициаторът е реактивният център на втвърдяващата система. След като абсорбира ултравиолетова светлина, той преминава във възбудено състояние и генерира реактивни свободни радикали или катиони.

Тези реактивни видове атакуват акрилатните двойни връзки във формулата на мастилото и започват реакции на верижна полимеризация.

 

Иницииране на полимеризация

След като полимеризацията започне, мономерите и олигомерите бързо се свързват в омрежени молекулярни мрежи.

По време на този процес:

Вискозитетът се увеличава бързо

Течният филм се втвърдява

Повърхностната твърдост се развива

Химическата устойчивост се подобрява

Скоростта на втвърдяване зависи от UV интензитета, разстоянието на излагане, концентрацията на кислород и дебелината на мастилото.

 

Характеристики на реакцията на UV втвърдяване

UV втвърдяването има няколко характеристики на процеса:

Превръщането-в-твърдо състояние става за секунди

Не се изисква етап на изпаряване на разтворителя

Генерирането на топлина остава относително ниско

Омрежените филми са устойчиви на абразия и химикали

Тъй като втвърдяването зависи от интензивността на радиацията, а не от дифузията на топлина, производствените линии могат да работят при по-високи транспортни скорости.

 

Приложение на UV втвърдяване в печата

Изискване за незабавно втвърдяване

Мастиленоструйният печат отлага изключително малки капчици върху повърхността на субстрата. Ако втвърдяването се забави, капчиците могат да се разпръснат или смесят преди втвърдяване.

Това може да причини:

Крайно кървене

Смесване на цветовете

Намалена резолюция на печат

Повърхностно замърсяване

UV втвърдяването стабилизира формата на капката веднага след отпечатването.

 

Печат върху не{0}}абсорбиращи материали

Стъклото, металът и твърдата пластмаса не могат да абсорбират ефективно конвенционалните течни мастила. UV втвърдяването решава този проблем чрез образуване на полимерен филм директно върху повърхността на материала.

Този процес обикновено се използва в:

Декоративен печат на стъкло

Индустриални етикети

Производство на мембранни превключватели

Декорация на козметични опаковки

 

Изисквания за индустриален печат

Индустриалните печатни системи изискват стабилна скорост на втвърдяване при непрекъснати производствени условия.

Модулите за UV втвърдяване се интегрират с:

Конвейерни системи

Roll{0}}to-принтери

Много{0}}мастиленоструйни глави

Автоматизирани производствени линии

Скоростта на втвърдяване влияе пряко върху пропускателната способност на линията и ефективността на работа надолу по веригата.

 

Значение на технологията за UV втвърдяване

 

Влияние върху качеството на печат

Условията на втвърдяване влияят пряко върху:

Сила на сцепление

Равност на повърхността

твърдост

Ниво на гланц

Острота на ръбовете

Непълното втвърдяване може да причини лоша адхезия или лепкавост на повърхността.

 

Влияние върху ефективността на производството

Системата за втвърдяване е едно от основните ограничения на скоростта в индустриалните печатни линии.

По-високият интензитет на втвърдяване позволява:

По-бърза скорост на конвейера

Незабавно подреждане или пренавиване

Намалено време за изчакване

Непрекъсната пост{0}}обработка

 

Влияние върху потреблението на енергия

UV лампите и LED модулите за втвърдяване са основни компоненти,-консумиращи енергия в UV оборудването за печат.

Живачните лампи генерират допълнителна инфрачервена топлина и обикновено изискват охладителни системи. LED UV системите намаляват термичното натоварване, тъй като излъчват по-тесни ленти с дължина на вълната.

Консумацията на енергия зависи от:

Тип лампа

Интензитет на облъчване

Разстояние на експозиция

Скорост на производство

 

Влияние върху поддръжката на оборудването

Източникът на втвърдяваща светлина влияе върху честотата на поддръжка и оперативните разходи.

Живачните лампи постепенно губят интензивността на излъчване по време на работа и изискват периодична подмяна. LED модулите обикновено осигуряват по-дълъг експлоатационен живот и по-бързо стартиране без време за-загряване.

Рутинната поддръжка обикновено включва:

Почистване на рефлекторни повърхности

Мониторинг на интензитета на облъчване

Смяна на охладителни филтри

Проверка на стабилността на дължината на вълната

Неправилната поддръжка може да намали ефективността на втвърдяване и да доведе до непълна полимеризация по време на производството.