Co je UV inkoust? Jak funguje UV vytvrzování?

 

Definice UV inkoustu

UV inkoust je zářením-vytvrzovatelný inkoust, který se po vystavení ultrafialovému světlu mění z tekutého na pevný. Na rozdíl od inkoustů na bázi rozpouštědla-nezasychá odpařováním. Místo toho ultrafialová energie spouští polymerační reakci, která vytváří na povrchu substrátu pevný zesíťovaný film.

UV inkoust se běžně používá v:

• Inkoustový tisk
• Sítotisk
• Flexografický tisk
• Ofsetový tisk

Materiál lze tisknout přímo na -nesavé podklady včetně skla, kovu, akrylu, keramiky, PVC a PET filmů.

 

Základní pracovní princip UV inkoustu

Proces vytvrzování začíná, když fotoiniciátory uvnitř inkoustu absorbují ultrafialové světlo, obvykle v rozsahu vlnových délek 360–395 nm. Absorbovaná energie vytváří reaktivní volné radikály nebo kationty, které zahajují polymerační reakce mezi oligomery a monomery.

Sekvence vytvrzování zahrnuje:

• UV světlo dopadá na vrstvu inkoustu
• Fotoiniciátory absorbují UV energii
• Uvnitř tekutého inkoustu se tvoří reaktivní látky
• Monomery a oligomery polymerují
• Vyvine se zesíťovaný pevný film

V závislosti na intenzitě lampy, tloušťce filmu a rychlosti dopravníku může být vytvrzení dokončeno za méně než jednu sekundu.

 

Hlavní složky UV inkoustu

 

Polymerovatelné oligomery

Oligomery tvoří strukturální páteř vrstvy vytvrzeného inkoustu. Jejich chemická struktura určuje tvrdost, pružnost, přilnavost a chemickou odolnost.

Mezi běžné materiály patří:

• Epoxidové akryláty
• Polyuretanové akryláty
• Polyesterové akryláty

Epoxidové akryláty zvyšují tvrdost povrchu, zatímco polyuretanové akryláty zlepšují pružnost a odolnost proti nárazu.

 

Reaktivní ředidla

Reaktivní ředidla snižují viskozitu a podílejí se na vytvrzovací reakci. Na rozdíl od tradičních rozpouštědel zůstávají po polymeraci uvnitř vytvrzeného filmu.

Mezi jejich funkce patří:

Úprava viskozity tisku

Zlepšení vlhčení substrátu

Řízení hustoty síťování

Podpora tvorby kapiček inkoustového tisku

 

Fotoiniciátory

Fotoiniciátory přeměňují UV záření na chemickou aktivitu. Po absorbování ultrafialové energie vytvářejí reaktivní částice, které zahajují polymeraci.

Různé fotoiniciátory se vybírají podle:

UV vlnová délka

Typ lampy

Tloušťka inkoustu

Koncentrace pigmentu

LED UV systémy obvykle vyžadují fotoiniciátory optimalizované pro světelné zdroje 385 nm nebo 395 nm.

 

Pigmenty a přísady

Pigmenty poskytují barvu a neprůhlednost. Aditiva řídí chování při tisku a výkon povrchu.

Mezi typické přísady patří:

• Modifikátory toku
• Odpěňovače
• Promotory adheze
• Vosky-odolné proti oděru

V UV inkoustových systémech musí zůstat velikost částic pigmentu řízena, aby se zabránilo ucpání trysky během vysokofrekvenčního tisku-.

 

Základní vlastnosti UV inkoustu

 

Nízkoteplotní{0}}vytvrzování

Vytvrzování UV zářením probíhá spíše fotochemickými reakcemi než přenosem tepla. To umožňuje tisk na materiály citlivé na teplo-, jako jsou:

• Tenké plastové fólie
• PVC desky
• Dekorativní lamináty
• Elektronické membrány

Nižší procesní teplota snižuje deformaci substrátu během nepřetržité výroby.

 

Snížené emise VOC

Tradiční inkousty na bázi rozpouštědel-uvolňují během zasychání těkavé organické sloučeniny. UV inkousty obsahují málo nebo žádné odpařovací rozpouštědlo, protože k vytvrzování dochází prostřednictvím síťovacích reakcí.

V důsledku toho:

Požadavky na úpravu odpadního vzduchu se snižují

Sušení pecí může být zbytečné

Emise rozpouštědel zůstávají nízké

 

Tvrdost povrchu a chemická odolnost

Po vytvrzení tvoří vrstva inkoustu hustou polymerní síť se zvýšenou tvrdostí a odolností proti oděru.

Vytvrzený povrch může odolávat:

Alkoholové čisticí prostředky

Mechanické poškrábání

Mírné kyseliny a zásady

Opakované manipulační tření

Tyto vlastnosti jsou důležité pro průmyslové štítky, panely zařízení a automobilovou grafiku.

 

Kompatibilita s-neabsorbujícími substráty

Tradiční inkousty často vyžadují k zaschnutí porézní materiály. UV inkoust místo toho vytvrzuje přímo na povrchu substrátu.

To umožňuje přímý tisk na:

Sklo

Kov

Akryl

Polykarbonát

Keramické nátěry

V závislosti na povrchové energii podkladu a požadavcích na přilnavost mohou být stále nutné další základní nátěry.

 

Základní princip UV vytvrzování

UV vytvrzování je fotochemický proces, který převádí kapalné povlaky nebo inkousty na pevné polymerní filmy pomocí ultrafialového záření.

Ve srovnání s tepelným sušením spoléhá UV vytvrzování na molekulární aktivaci namísto odpařování rozpouštědla nebo pronikání tepla.

 

Funkce fotoiniciátoru

Fotoiniciátor je reaktivním centrem vytvrzovacího systému. Po absorpci UV světla přechází do excitovaného stavu a vytváří reaktivní volné radikály nebo kationty.

Tyto reaktivní látky napadají akrylátové dvojné vazby uvnitř složení inkoustu a začínají řetězové polymerační reakce.

 

Zahájení polymerace

Jakmile začne polymerace, monomery a oligomery se rychle spojí do zesíťovaných molekulárních sítí.

Během tohoto procesu:

Viskozita se rychle zvyšuje

Kapalný film ztuhne

Tvrdost povrchu se vyvíjí

Zlepšuje se chemická odolnost

Rychlost vytvrzování závisí na intenzitě UV záření, vzdálenosti expozice, koncentraci kyslíku a tloušťce inkoustu.

 

Charakteristika UV vytvrzovací reakce

UV vytvrzování má několik charakteristik procesu:

Ke konverzi-na-pevnou kapalinu dojde během několika sekund

Není potřeba žádná fáze odpařování rozpouštědla

Produkce tepla zůstává relativně nízká

Zesíťované filmy odolávají otěru a chemikáliím

Protože vytvrzování závisí spíše na intenzitě záření než na difúzi tepla, mohou výrobní linky pracovat při vyšších dopravních rychlostech.

 

Aplikace UV vytvrzování v tisku

Požadavek na okamžité vytvrzení

Inkoustový tisk ukládá na povrch substrátu extrémně malé kapičky. Pokud se vytvrzování opozdí, kapičky se mohou před ztuhnutím rozšířit nebo smíchat.

To může způsobit:

Krvácení okraje

Míchání barev

Snížené rozlišení tisku

Povrchová kontaminace

UV vytvrzování stabilizuje tvar kapek ihned po tisku.

 

Tisk na-neabsorpční materiály

Sklo, kov a tuhé plasty nemohou účinně absorbovat konvenční tekuté inkousty. UV vytvrzování řeší tento problém vytvořením polymerního filmu přímo na povrchu materiálu.

Tento proces se běžně používá v:

Dekorativní potisk skla

Průmyslové etikety

Výroba membránových spínačů

Dekorace kosmetických obalů

 

Požadavky na průmyslový tisk

Průmyslové tiskové systémy vyžadují stabilní rychlost vytvrzování za podmínek nepřetržité výroby.

UV vytvrzovací moduly se integrují s:

Dopravníkové systémy

Roll{0}}to{1}}rolové tiskárny

Více{0}}průchodové inkoustové hlavy

Automatizované výrobní linky

Rychlost vytvrzování přímo ovlivňuje propustnost linky a efektivitu následné manipulace.

 

Význam technologie UV vytvrzování

 

Vliv na kvalitu tisku

Podmínky vytvrzování přímo ovlivňují:

Síla adheze

Rovinnost povrchu

Tvrdost

Úroveň lesku

Ostrost hran

Neúplné vytvrzení může způsobit špatnou přilnavost nebo lepivost povrchu.

 

Vliv na efektivitu výroby

Systém vytvrzování je jedním z hlavních omezení rychlosti v průmyslových tiskových linkách.

Vyšší intenzita vytvrzování umožňuje:

Vyšší rychlost dopravníku

Okamžité stohování nebo převíjení

Zkrácená čekací doba

Průběžné zpracování-posílání

 

Vliv na spotřebu energie

UV lampy a vytvrzovací moduly LED jsou hlavními součástmi-spotřebovávajícími energii v zařízeních pro UV tisk.

Rtuťové výbojky vytvářejí dodatečné infračervené teplo a obvykle vyžadují chladicí systémy. LED UV systémy snižují tepelné zatížení, protože vyzařují užší pásma vlnových délek.

Spotřeba energie závisí na:

Typ lampy

Intenzita ozáření

Expoziční vzdálenost

Rychlost výroby

 

Vliv na údržbu zařízení

Zdroj vytvrzovacího světla ovlivňuje frekvenci údržby a provozní náklady.

Rtuťové výbojky během provozu postupně ztrácejí intenzitu záření a vyžadují pravidelnou výměnu. Moduly LED obecně poskytují delší provozní životnost a rychlejší spouštění bez zahřívání-.

Běžná údržba obvykle zahrnuje:

Čištění povrchů reflektorů

Sledování intenzity ozáření

Výměna chladicích filtrů

Ověření stability vlnové délky

Nesprávná údržba může snížit účinnost vytvrzování a vést k neúplné polymeraci během výroby.