Čo je UV atrament? Ako funguje UV vytvrdzovanie?

 

Definícia UV atramentu

UV atrament je žiarením-vytvrditeľný atrament, ktorý sa po vystavení ultrafialovému svetlu mení z tekutého na pevný. Na rozdiel od atramentov na báze rozpúšťadla-nevysychá odparovaním. Namiesto toho ultrafialová energia spúšťa polymerizačnú reakciu, ktorá vytvára na povrchu substrátu pevný zosieťovaný film.

UV atrament sa bežne používa v:

• Atramentová tlač
• Sieťotlač
• Flexografická tlač
• Ofsetová tlač

Materiál možno tlačiť priamo na -neabsorpčné substráty vrátane skla, kovu, akrylu, keramiky, PVC a PET filmov.

 

Základný pracovný princíp UV atramentu

Proces vytvrdzovania začína, keď fotoiniciátory vo vnútri atramentu absorbujú ultrafialové svetlo, zvyčajne v rozsahu vlnových dĺžok 360–395 nm. Absorbovaná energia vytvára reaktívne voľné radikály alebo katióny, ktoré spúšťajú polymerizačné reakcie medzi oligomérmi a monomérmi.

Postup vytvrdzovania zahŕňa:

• UV svetlo dopadá na vrstvu atramentu
• Fotoiniciátory absorbujú UV energiu
• Vo vnútri tekutého atramentu sa tvoria reaktívne látky
• Monoméry a oligoméry polymerizujú
• Vytvorí sa zosieťovaný pevný film

V závislosti od intenzity lampy, hrúbky filmu a rýchlosti dopravníka môže byť vytvrdzovanie dokončené za menej ako jednu sekundu.

 

Hlavné zložky UV atramentu

 

Polymerizovateľné oligoméry

Oligoméry tvoria štrukturálnu kostru vrstvy vytvrdeného atramentu. Ich chemická štruktúra určuje tvrdosť, pružnosť, priľnavosť a chemickú odolnosť.

Bežné materiály zahŕňajú:

• Epoxidové akryláty
• Polyuretánové akryláty
• Polyesterové akryláty

Epoxidové akryláty zvyšujú tvrdosť povrchu, zatiaľ čo polyuretánové akryláty zlepšujú pružnosť a odolnosť proti nárazu.

 

Reaktívne riedidlá

Reaktívne riedidlá znižujú viskozitu a zúčastňujú sa vytvrdzovacej reakcie. Na rozdiel od tradičných rozpúšťadiel zostávajú po polymerizácii vo vnútri vytvrdeného filmu.

Medzi ich funkcie patrí:

Úprava viskozity tlače

Zlepšenie zvlhčovania substrátu

Riadenie hustoty sieťovania

Podpora tvorby kvapiek atramentu

 

Fotoiniciátory

Fotoiniciátory premieňajú UV žiarenie na chemickú aktivitu. Po absorpcii ultrafialovej energie vytvárajú reaktívne častice, ktoré spúšťajú polymerizáciu.

Rôzne fotoiniciátory sa vyberajú podľa:

UV vlnová dĺžka

Typ lampy

Hrúbka atramentu

Koncentrácia pigmentu

LED UV systémy zvyčajne vyžadujú fotoiniciátory optimalizované pre svetelné zdroje 385 nm alebo 395 nm.

 

Pigmenty a prísady

Pigmenty poskytujú farbu a nepriehľadnosť. Aditíva kontrolujú tlačové správanie a povrchový výkon.

Typické prísady zahŕňajú:

• Modifikátory toku
• Odpeňovače
• Promótory adhézie
• Vosky-odolné voči oderu

V systémoch UV atramentových tlačiarní musí veľkosť častíc pigmentu zostať kontrolovaná, aby sa predišlo zablokovaniu trysky počas vysoko-frekvencie tlače.

 

Základné charakteristiky UV atramentu

 

Nízkoteplotné{0}}vytvrdzovanie

Vytvrdzovanie UV žiarením prebieha skôr fotochemickými reakciami ako prenosom tepla. To umožňuje tlač na materiály citlivé na teplo-, ako sú:

• Tenké plastové fólie
• PVC dosky
• Dekoratívne lamináty
• Elektronické membrány

Nižšia procesná teplota znižuje deformáciu substrátu počas kontinuálnej výroby.

 

Znížené emisie VOC

Tradičné atramenty na báze rozpúšťadiel- uvoľňujú počas schnutia prchavé organické zlúčeniny. UV atramenty obsahujú málo alebo žiadne odparovacie rozpúšťadlo, pretože vytvrdzovanie prebieha cez sieťovacie reakcie.

V dôsledku toho:

Požiadavky na úpravu odpadového vzduchu sa znižujú

Sušiace pece môžu byť zbytočné

Emisie rozpúšťadiel zostávajú nízke

 

Tvrdosť povrchu a chemická odolnosť

Po vytvrdnutí tvorí vrstva atramentu hustú polymérnu sieť so zvýšenou tvrdosťou a odolnosťou proti oderu.

Vytvrdený povrch môže odolávať:

Alkoholové čistiace prostriedky

Mechanické škrabanie

Mierne kyseliny a zásady

Opakované trenie pri manipulácii

Tieto vlastnosti sú dôležité pre priemyselné štítky, panely spotrebičov a automobilovú grafiku.

 

Kompatibilita s-neabsorpčnými substrátmi

Tradičné atramenty často vyžadujú na sušenie porézne materiály. Namiesto toho UV atrament vytvrdzuje priamo na povrchu substrátu.

To umožňuje priamu tlač na:

Sklo

Kovové

Akryl

Polykarbonát

Keramické nátery

V závislosti od povrchovej energie podkladu a požiadaviek na priľnavosť môžu byť potrebné ďalšie základné nátery.

 

Základný princíp UV vytvrdzovania

UV vytvrdzovanie je fotochemický proces, ktorý premieňa tekuté nátery alebo atramenty na pevné polymérne filmy pomocou ultrafialového žiarenia.

V porovnaní s tepelným sušením sa UV vytvrdzovanie spolieha na molekulárnu aktiváciu namiesto odparovania rozpúšťadla alebo prenikania tepla.

 

Funkcia fotoiniciátora

Fotoiniciátor je reaktívnym centrom vytvrdzovacieho systému. Po absorpcii UV svetla prechádza do excitovaného stavu a vytvára reaktívne voľné radikály alebo katióny.

Tieto reaktívne látky napádajú akrylátové dvojité väzby vo vnútri atramentovej formulácie a začínajú reťazové polymerizačné reakcie.

 

Iniciácia polymerizácie

Akonáhle začne polymerizácia, monoméry a oligoméry sa rýchlo spoja do zosieťovaných molekulárnych sietí.

Počas tohto procesu:

Viskozita sa rýchlo zvyšuje

Kvapalný film stuhne

Tvrdosť povrchu sa vyvíja

Zlepšuje sa chemická odolnosť

Rýchlosť vytvrdzovania závisí od intenzity UV žiarenia, expozičnej vzdialenosti, koncentrácie kyslíka a hrúbky atramentu.

 

Charakteristika reakcie UV vytvrdzovania

UV vytvrdzovanie má niekoľko charakteristík procesu:

Konverzia tekutého-na-pevné médium nastane v priebehu niekoľkých sekúnd

Nevyžaduje sa žiadna fáza odparovania rozpúšťadla

Tvorba tepla zostáva relatívne nízka

Zosieťované filmy odolávajú oderu a chemikáliám

Pretože vytvrdzovanie závisí skôr od intenzity žiarenia než od difúzie tepla, výrobné linky môžu pracovať pri vyšších prepravných rýchlostiach.

 

Aplikácia UV vytvrdzovania v tlači

Požiadavka na okamžité vytvrdzovanie

Atramentová tlač ukladá na povrch substrátu extrémne malé kvapôčky. Ak sa vytvrdzovanie oneskorí, kvapôčky sa môžu pred stuhnutím rozptýliť alebo zmiešať.

To môže spôsobiť:

Krvácanie okrajov

Miešanie farieb

Znížené rozlíšenie tlače

Povrchová kontaminácia

UV vytvrdzovanie stabilizuje tvar kvapiek ihneď po vytlačení.

 

Tlač na-neabsorpčné materiály

Sklo, kov a tuhé plasty nedokážu efektívne absorbovať bežné tekuté atramenty. UV vytvrdzovanie rieši tento problém vytvorením polymérneho filmu priamo na povrchu materiálu.

Tento proces sa bežne používa v:

Dekoratívna potlač skla

Priemyselné štítky

Výroba membránových spínačov

Dekorácia kozmetických obalov

 

Požiadavky na priemyselnú tlač

Priemyselné tlačové systémy vyžadujú stabilnú rýchlosť vytvrdzovania v podmienkach nepretržitej výroby.

UV vytvrdzovacie moduly sa integrujú s:

Dopravníkové systémy

Tlačiarne s rolovaním-do{1}}rolovania

Viac{0}}priechodové atramentové hlavy

Automatizované výrobné linky

Rýchlosť vytvrdzovania priamo ovplyvňuje priepustnosť linky a efektivitu manipulácie.

 

Význam technológie UV vytvrdzovania

 

Vplyv na kvalitu tlače

Podmienky vytvrdzovania priamo ovplyvňujú:

Pevnosť priľnavosti

Plochosť povrchu

Tvrdosť

Úroveň lesku

Ostrosť hrán

Neúplné vytvrdnutie môže spôsobiť slabú priľnavosť alebo lepivosť povrchu.

 

Vplyv na efektivitu výroby

Systém vytvrdzovania je jedným z hlavných obmedzení rýchlosti v priemyselných tlačiarenských linkách.

Vyššia intenzita vytvrdzovania umožňuje:

Vyššia rýchlosť dopravníka

Okamžité stohovanie alebo prevíjanie

Znížená čakacia doba

Nepretržité spracovanie-posielok

 

Vplyv na spotrebu energie

UV lampy a vytvrdzovacie moduly LED sú hlavnými-súčiastkami spotrebúvajúcimi energiu v zariadeniach na UV tlač.

Ortuťové výbojky vytvárajú dodatočné infračervené teplo a zvyčajne vyžadujú chladiace systémy. LED UV systémy znižujú tepelné zaťaženie, pretože vyžarujú užšie pásma vlnovej dĺžky.

Spotreba energie závisí od:

Typ lampy

Intenzita ožiarenia

Expozičná vzdialenosť

Rýchlosť výroby

 

Vplyv na údržbu zariadenia

Zdroj vytvrdzovacieho svetla ovplyvňuje frekvenciu údržby a prevádzkové náklady.

Ortuťové výbojky počas prevádzky postupne strácajú intenzitu žiarenia a vyžadujú pravidelnú výmenu. Moduly LED vo všeobecnosti poskytujú dlhšiu prevádzkovú životnosť a rýchlejšie spustenie bez-zahrievania.

Bežná údržba zvyčajne zahŕňa:

Čistenie povrchov reflektorov

Monitorovanie intenzity ožiarenia

Výmena chladiacich filtrov

Overenie stability vlnovej dĺžky

Nesprávna údržba môže znížiť účinnosť vytvrdzovania a viesť k neúplnej polymerizácii počas výroby.