Šta je UV mastilo? Kako radi UV očvršćavanje?

 

Definicija UV mastila

UV mastilo je zračenje{0}}očvrsnuto mastilo koje prelazi iz tečnog u čvrsto nakon izlaganja ultraljubičastom zračenju. Za razliku od mastila na bazi rastvarača{2}}, ne suši se isparavanjem. Umjesto toga, ultraljubičasta energija pokreće reakciju polimerizacije koja formira čvrsti umreženi film na površini supstrata.

UV mastilo se najčešće koristi u:

• Inkjet štampa
• Sito štampa
• Fleksografska štampa
• Ofset štampa

Materijal se može štampati direktno na ne-upijajućim podlogama uključujući staklo, metal, akril, keramiku, PVC i PET filmove.

 

Osnovni princip rada UV mastila

Proces očvršćavanja počinje kada fotoinicijatori unutar mastila apsorbuju ultraljubičasto svjetlo, obično u rasponu talasnih dužina od 360-395 nm. Apsorbirana energija stvara reaktivne slobodne radikale ili katione koji započinju reakcije polimerizacije između oligomera i monomera.

Redoslijed očvršćavanja uključuje:

• UV svjetlost dopire do sloja mastila
• Fotoinicijatori apsorbuju UV energiju
• Reaktivne vrste se formiraju unutar tečnog mastila
• Monomeri i oligomeri se polimeriziraju
• Razvija se umreženi čvrsti film

Ovisno o intenzitetu lampe, debljini filma i brzini transportera, sušenje se može završiti za manje od jedne sekunde.

 

Glavne komponente UV mastila

 

Oligomeri koji se mogu polimerizirati

Oligomeri čine strukturnu kičmu osušenog sloja mastila. Njihova hemijska struktura određuje tvrdoću, fleksibilnost, adheziju i hemijsku otpornost.

Uobičajeni materijali uključuju:

• Epoksidni akrilati
• Poliuretanski akrilati
• Poliester akrilati

Epoksidni akrilati povećavaju površinsku tvrdoću, dok poliuretanski akrilati poboljšavaju fleksibilnost i otpornost na udarce.

 

Reaktivni razblaživači

Reaktivni razblaživači smanjuju viskozitet i učestvuju u reakciji očvršćavanja. Za razliku od tradicionalnih rastvarača, oni ostaju unutar očvrslog filma nakon polimerizacije.

Njihove funkcije uključuju:

Podešavanje viskoznosti štampe

Poboljšanje vlaženja podloge

Kontrola gustine umreženosti

Podržava formiranje inkjet kapljica

 

Fotoinicijatori

Fotoinicijatori pretvaraju UV zračenje u hemijsku aktivnost. Nakon što apsorbiraju ultraljubičastu energiju, stvaraju reaktivne vrste koje započinju polimerizaciju.

Različiti fotoinicijatori se biraju prema:

UV talasna dužina

Tip lampe

Debljina mastila

Koncentracija pigmenta

LED UV sistemi obično zahtevaju fotoinicijatore optimizovane za izvore svetlosti od 385 nm ili 395 nm.

 

Pigmenti i aditivi

Pigmenti daju boju i neprozirnost. Aditivi kontrolišu ponašanje štampe i performanse površine.

Tipični aditivi uključuju:

• Modifikatori protoka
• Defoamers
• Promotori adhezije
• Voskovi{0}}otporni na abraziju

U UV inkjet sistemima, veličina čestica pigmenta mora ostati kontrolirana kako bi se spriječilo začepljenje mlaznica tokom -štampe visoke frekvencije.

 

Osnovne karakteristike UV mastila

 

Stvrdnjavanje na niskoj temperaturi

UV stvrdnjavanje se događa fotokemijskim reakcijama, a ne prijenosom topline. Ovo omogućava štampanje na materijalima-osetljivim na toplotu kao što su:

• Tanke plastične folije
• PVC limovi
• Dekorativni laminati
• Elektronske membrane

Niža temperatura procesa smanjuje deformaciju podloge tokom kontinuirane proizvodnje.

 

Smanjene emisije VOC

Tradicionalne boje na bazi rastvarača{0}}oslobađaju isparljiva organska jedinjenja tokom sušenja. UV mastila sadrže malo ili nimalo rastvarača koji isparava jer se stvrdnjavanje događa reakcijama umrežavanja.

kao rezultat:

Zahtjevi za obradu izduvnog zraka se smanjuju

Pećnice za sušenje mogu biti nepotrebne

Emisije rastvarača ostaju niske

 

Površinska tvrdoća i hemijska otpornost

Nakon stvrdnjavanja, sloj mastila formira gustu polimernu mrežu povećane tvrdoće i otpornosti na habanje.

Stvrdnuta površina može izdržati:

Alkoholna sredstva za čišćenje

Mehaničko grebanje

Blage kiseline i baze

Ponovljeno trenje pri rukovanju

Ova svojstva su važna za industrijske etikete, ploče uređaja i automobilsku grafiku.

 

Kompatibilnost sa ne-neupijajućim podlogama

Tradicionalna mastila često zahtevaju porozne materijale za sušenje. Umjesto toga UV tinta očvršćava direktno na površini podloge.

Ovo omogućava direktno štampanje na:

Staklo

Metal

Akril

Polikarbonat

Keramičke obloge

Dodatni prajmeri mogu i dalje biti potrebni ovisno o površinskoj energiji podloge i zahtjevima prianjanja.

 

Osnovni princip UV očvršćavanja

UV stvrdnjavanje je fotohemijski proces koji pretvara tečne premaze ili boje u čvrste polimerne filmove koristeći ultraljubičasto zračenje.

U poređenju sa termičkim sušenjem, UV sušenje se oslanja na molekularnu aktivaciju umesto na isparavanje rastvarača ili prodiranje toplote.

 

Funkcija fotoinicijatora

Fotoinicijator je reaktivni centar sistema očvršćavanja. Nakon apsorbiranja UV svjetlosti, prelazi u pobuđeno stanje i stvara reaktivne slobodne radikale ili katione.

Ove reaktivne vrste napadaju akrilatne dvostruke veze unutar formulacije tinte i započinju lančane reakcije polimerizacije.

 

Pokretanje polimerizacije

Jednom kada polimerizacija počne, monomeri i oligomeri se brzo povezuju u umrežene molekularne mreže.

Tokom ovog procesa:

Viskoznost se brzo povećava

Tečni film se stvrdne

Razvija se površinska tvrdoća

Hemijska otpornost se poboljšava

Brzina očvršćavanja ovisi o intenzitetu UV zraka, udaljenosti izlaganja, koncentraciji kisika i debljini tinte.

 

Karakteristike reakcije UV očvršćavanja

UV stvrdnjavanje ima nekoliko karakteristika procesa:

Pretvorba iz tekućeg-u-čvrsto stanje se dešava u roku od nekoliko sekundi

Nije potrebna faza isparavanja rastvarača

Proizvodnja toplote ostaje relativno niska

Umrežene folije otporne su na abraziju i hemikalije

Budući da očvršćavanje ovisi o intenzitetu zračenja, a ne o difuziji topline, proizvodne linije mogu raditi pri većim brzinama transporta.

 

Primena UV očvršćavanja u štampi

Zahtjev za trenutno očvršćavanje

Inkjet štampa nanosi izuzetno male kapljice na površinu podloge. Ako stvrdnjavanje kasni, kapljice se mogu širiti ili pomiješati prije skrućivanja.

Ovo može uzrokovati:

Ivica krvarenja

Miješanje boja

Smanjena rezolucija štampanja

Površinska kontaminacija

UV polimerizacija stabilizuje oblik kapljice odmah nakon štampe.

 

Štampanje na -neupijajućim materijalima

Staklo, metal i čvrsta plastika ne mogu efikasno apsorbovati konvencionalna tečna mastila. UV stvrdnjavanje rješava ovaj problem formiranjem polimernog filma direktno na površini materijala.

Ovaj proces se obično koristi u:

Dekorativna štampa na staklu

Industrijske etikete

Proizvodnja membranskih prekidača

Dekoracija kozmetičke ambalaže

 

Zahtjevi za industrijsko štampanje

Sistemi industrijskog štampanja zahtevaju stabilnu brzinu očvršćavanja u uslovima kontinuirane proizvodnje.

Moduli za UV stvrdnjavanje se integriraju sa:

Transportni sistemi

Roll-to- štampači

Više-prolazne inkjet glave

Automatske proizvodne linije

Brzina očvršćavanja direktno utiče na propusnost linije i efikasnost rukovanja nizvodno.

 

Važnost tehnologije UV očvršćavanja

 

Utjecaj na kvalitet štampe

Uslovi očvršćavanja direktno utiču na:

Snaga prianjanja

Ravnost površine

Tvrdoća

Nivo sjaja

Oštrina ivica

Nepotpuno očvršćavanje može uzrokovati slabo prianjanje ili ljepljivost površine.

 

Utjecaj na efikasnost proizvodnje

Sistem očvršćavanja je jedno od glavnih ograničenja brzine u industrijskim štamparskim linijama.

Veći intenzitet očvršćavanja omogućava:

Veća brzina transportera

Odmah slaganje ili premotavanje

Smanjeno vrijeme čekanja

Kontinuirana post{0}}obrada

 

Utjecaj na potrošnju energije

UV lampe i LED moduli za sušenje su glavne komponente{0}}koje troše energiju u opremi za UV štampanje.

Živine lampe stvaraju dodatnu infracrvenu toplotu i obično zahtevaju sisteme hlađenja. LED UV sistemi smanjuju toplotno opterećenje jer emituju uže talasne dužine.

Potrošnja energije zavisi od:

Tip lampe

Intenzitet zračenja

Udaljenost ekspozicije

Brzina proizvodnje

 

Utjecaj na održavanje opreme

Izvor svjetla za stvrdnjavanje utiče na učestalost održavanja i operativne troškove.

Živine lampe postepeno gube intenzitet zračenja tokom rada i zahtijevaju periodičnu zamjenu. LED moduli općenito pružaju duži radni vijek i brže pokretanje bez vremena za zagrijavanje-.

Rutinsko održavanje obično uključuje:

Čišćenje reflektorskih površina

Praćenje intenziteta zračenja

Zamjena rashladnih filtera

Provjera stabilnosti talasne dužine

Nepravilno održavanje može smanjiti efikasnost očvršćavanja i rezultirati nepotpunom polimerizacijom tokom proizvodnje.