Краски УФ отверждения — применение

В течение буквально пяти лет на российском и мировом рынке полиграфии стремительно вырос спрос на УФ-краски и лаки. Во многих странах Европы, США, в Японии их эффективно используют уже более 20 лет. Но в нашей стране различные композиции на основе УФ-материалов, начиная с девяностых годов, использовались активнее всего в производстве мебели. Однако отличительные свойства материалов довольно быстро сделали их актуальными в производстве именно этикеток для различной продукции.

Состав UV-чернил

Печать УФ-красками — быстроразвивающееся направление. Причина популярности — уникальные свойства УФ-отверждаемых составов. Готовое покрытие химически инертно, устойчиво к трению, царапинам. Изображения получаются четкими, с глянцем, что важно при изготовлении упаковок.

В стандартный перечень ингредиентов УФ-красок входят:

• фталоцианиновый голубой;
• пигменты (к примеру, для черного цвета применяют сажу);
• эпоксиакрилаты;
• модификаторы вязкости — мономеры, низкомолекулярные олигомеры;
• инициаторы;
• фоточувствительные составляющие — аромаамины и так далее.

УФ-чернила производят так же, как и традиционные офсетные краски: смешивают жидкую фазу, пигменты и добавки. В состав добавляют низковязкие мономеры, которые по действию напоминают растворитель. Они увлажняют пигмент, а значит — консистенция и текучесть чернил изменяются.

В УФ-отверждаемых красках жидкие фракции не испаряются, а связываются с субстратом. Запечатанный материал создает отвердевшую пленку. Распространенные добавки — стабилизаторы, воск, фотоинициатор (вещество помогает активизировать частицы под действием ультрафиолета).

Благодаря тому, что мономер полимеризуется, а не испаряется, не нужна регенерация растворителя. Это позволяет существенно снизить расход энергии в типографии. Использование высокореактивных составов менее затратно по сравнению с термосушкой.

С УФ-красками даже широкоформатная печать на пленке будет выгодной в плане затрат

Фотоинициаторы

УФ-излучения, которое воздействует на краску, недостаточно для того, чтобы разорвать соединение мономера и олигомера. Чтобы обеспечить это, в состав красок вводят дополнительно специальные компоненты – фотоинициаторы. Их предназначение – поглощение энергии УФ-излучения и генерация свободных радикалов. Те в свою очередь провоцируют реакцию полимеризации олигомеров и мономеров.

Применение УФ-чернил в офсетной печати

В листовом УФ-офсете используют быстрозакрепляющиеся составы с сиккативами, растворителями, связующим и разными пигментами. На машины, работающие с UV-материалами, ставят специальные валики и полотна, резина на которых не набухает. Готовые оттиски пригодны к постпечатной обработке — тиснению, вырубке.

Сегодня распространена офсетная печать на традиционных УФ-материалах, застывающих под ртутными сушками. После отвердевания поверхность покрывают лаком, чтобы увеличить ее износоустойчивость. Но у высокореактивных чернил сфера применения шире. Они застывают под энергосберегающими (ECO UV) и светодиодными (LED UV) лампами. Нет необходимости в защитном лаке — поверхностный слой стойкий, адгезия высокая.

Офсетная машина, печатающая на УФ-чернилах

При печати УФ-офсетом технологам-полиграфистам нужно помнить о некоторых моментах:

• загрязненные, слабые лампы — причина липкости поверхности, нестойкости красок;
• неправильно подобранные офсетные полотна или бумага с ослабленным поверхностным слоем приводят к выщипыванию волокон;
• если неверно выставить давление между полотнами или превысить норму увлажняющего раствора, полутона не пропечатаются.

Черный пигмент нельзя класть поверх других красок. Он поглощает ультрафиолет, и лучи не пройдут в слои под ним. Поэтому печатники при наложении тонов строго соблюдают цветовую последовательность B-C-M-Y (черный, голубой, маджента и желтый).

Акриловые, полиэфирные, водоразбавимые лакокрасочные материалы УФ отверждения — достоинства и недостатки

Разновидность ЛКМ УФ отверждения	Достоинства	Недостатки
Акриловые со 100 % сухим остатком	Сухой остаток 100 %	Высокая цена
	Отверждение за несколько секунд, высокая реактивность (более 10 м/мин)	Высокая вязкость, непригодность для распыления и лаконалива
	Высокая стабильность, твердость достаточная для паркетных покрытий	Сложность реализации укрывистых пигментных слоёв
	Минимум испарений и их относительная безвредность	Вредность при контакте с кожей
Полиэфирные двойного отверждения	Невысокая цена	Необходимы стадии обдува и туннеля
	Пригодность для распыления, лаконалива	Большее количество УФ ламп
	Отверждение на участках с недостаточной экспозицией УФ	Невысокая реактивность (6 м/мин.)
	Достаточная укрывистость пигментных слоев	Нестабильность, желтеют при УФ отверждении
Водоразбавимые ЛКМ УФ отверждения	Экологичность	Высокая цена
	Стабильность	Необходимость этапа конвективной сушки
	Пригодность для распыления, лаконалива
	Высоко качественные пигментные слои
	Высокая реактивность
	Безвредность при контакте с кожей

Акриловые УФ ЛКМ

Акриловые материалы УФ сушки могут обладать очень высоким сухим остатком, почти до 100%. В них не вводится отвердитель, а добавляется только фотоинициатор.

Отверждение акриловых УФ материалов происходит за несколько секунд под воздействием УФ ламп высокой мощности.

Материалы с сухим остатком 100% обычно наносятся на специальных окрасочных линиях, включающих вальцовые машины и сушильные камеры с ультрафиолетовыми лампами.

Для нанесения лаконаливом или распылением в акриловые УФ материалы обычно добавляется разбавитель, что осложняет и замедляет отверждение.

В последнее время появились материалы со 100% сухим остатком, которые можно наносить распылением и без добавления разбавителя. Эти материалы содержат большое количество мономеров и поэтому имеют низкую вязкость, правда качество отделки такими материалами пока невысокое.

Вариант нанесения распылением интересен тем, что его можно использовать для отделки неплоских изделий, а также не имея полной автоматической линии.

Какая специфика акриловых УФ ЛКМ?

• высокая реакционная способность, то есть быстрота отверждения, что позволяет обеспечить высокую скорость продвижения окрашиваемых материалов по автоматической линии около 10 м/мин. в случае изделий большой площади (дверей) и до 100 м/мин в случае погонажа
• рабочая смесь не содержит отвердителя, обеспечивает высокую стабильность, то есть вязкость продукта не изменяется без воздействия УФ облучения. Такая рабочая смесь может быть использована и на следующий день, собранный стёкший материал без затруднений используется вторично
• особенности акриловых УФ материалов со 100% сухим остатком (высокая вязкость, нанесение вальцами тонким слоем) затрудняет получение на их основе укрывистых пигментных покрытий
• значительные сдвиговые напряжения могут перевести их в желеобразное состояние то есть используемые для перекачки этих ЛКМ насосы высокого давления должны быть сконструированы с учётом этого обстоятельства.

Полиэфирные УФ ЛКМ

Полиэфирные УФ ЛКМ являются материалами так называемого двойного отверждения. В такие материалы добавляется отвердитель, как и в материалы обычной сушки.

Сухой остаток полиэфирных УФ ЛКМ обычно не превышает 70%.

Сушка полиэфирных УФ ЛКМ происходит в 3 этапа:

• сначала 2-3 минуты обдув тёплым воздухом
• предварительное отверждение в камерах с несколькими УФ лампами низкой мощности (TL03, TL05)
• окончательное отверждение в камерах с лампами высокой мощности.

Какая специфика полиэфирных УФ ЛКМ?

реакционная способность ПЭ материалов меньше, чем у акриловых, она выражается допустимой скоростью продвижения материала по автоматической линии около 6 м/мин. полимеризация в полиэфирных ЛКМ происходит и без УФ облучения, обеспечивает отверждение на участках с недостаточной экспозицией УФ (затенённых). Но это означает также, что стабильность их невелика, то есть вязкость растёт со временем, что технологически неудобно

Полиэфирные материалы можно наносить распылением.

Водоразбавимые УФ ЛКМ

Водоразбавимые УФ ЛКМ обладают своей достаточно сложной спецификой.

Какая специфика водоразбавимых УФ ЛКМ?

• наносятся водоразбавимые УФ ЛКМ распылением или наливом
• скорость движения линии при их применении может быть высока
• необходим этап конвективной сушки для испарения воды до УФ облучения (его длительность в оптимизированном режиме — около 5 минут)
• собранный стёкший материал может использоваться вторично
• экологичность является важным преимуществом водоразбавимых ЛКМ, даже при непосредственном контакте с кожей вредность их невелика.

Рис. 2. Туннель для УФ сушки

Водоразбавимые ЛКМ считаются таким же перспективным материалом УФ отверждения как и материалы со 100% сухим остатком. В некоторых случаях они незаменимы, например, для создания открытопористой отделки.

Разнообразие существующих УФ материалов и соответствующего оборудования очень велико, что позволяет организовывать участки отделки исходя из самых разнообразных технических и экономических ограничений:

• на некоторых предприятиях, например, используется только камера УФ отверждения с необходимыми подготовительными устройствами, зависящими от типа используемого ЛКМ
• нанесение материала может производиться ручным распылительным инструментом, а последовательно наносимые слои сушиться при последовательном внесении в одну и ту же УФ камеру. Необходимо только учитывать, что контакт УФ материалов с кожей может быть очень вреден.

Для бесперебойной работы процесса необходимо, конечно, отслеживать ряд технологических параметров.

Обычно критичными параметрами, специфичными для УФ технологии, являются полнота отверждения материала и температура отделываемых поверхностей при прохождении УФ камеры.

Читайте далее:

• акриловые краски и лаки
• нитроцеллюлозные краски и лаки
• полиуретановые краски и лаки
• полиэфирные лакокрасочные материалы
• водные краски и лаки
• патина
• морилки
• добавки в краску
• отвердители и катализаторы
• разбавители и растворители

Радикальное и катионное отверждение – особенности и области применения

На данный момент именно изготовление этикетки является преимущественной сферой применения УФ-красок. Помимо того, что они обеспечивают точную и насыщенную цветопередачу, такие материалы также гарантируют высокую механическую и химическую устойчивость. Кроме того, такая печать достаточно экономична. В некоторых случаях достаточно добавить в одну из секций флексомашины специальный УФ-модуль, и она готова к работе с УФ-красками и лаками. Стоит упомянуть, что УФ-лак можно наносить даже на флексографские и водные краски.

Современные УФ-краски практичнее всего использовать для нанесения изображений на обычную бумагу и картон. Тем не менее, с этим нормально справляется и офсетная печать. Но вот различные полимерные пленки, металлизированная бумага и фольга – вопрос совсем иной. Именно здесь флексографическая печать на основе УФ-красок зачастую становится единственно возможным вариантом. Но и подход к выбору материала должен быть более тщательным. Слишком быстрое затвердение, возможная усадка и прочие свойства могут стать причиной слабой адгезии и других негативных особенностей. Поэтому довольно часто используются обычные краски, которые после просыхания покрываются УФ-лаком. Это обеспечивает высокую прочность и износостойкость материала, невосприимчивость к большинству типичных воздействий.

С целью решения возможных проблем с печатью, указанных выше, были созданы специальные УФ-краски катионного отверждения. Если в красках реакционного отверждения применяются акрилаты, то в данном случае применяются эпоксидные смолы. Они обладают комплексом преимуществ и открывают больше возможностей для применения красочных материалов. В первую очередь это практически полностью отсутствующая чувствительность к кислороду. Кроме того, такие краски могут быстро и полноценно высыхать и отвердевать даже в полной темноте. Единственное, что требуется, — мощный первоначальный импульс УФ-облучения. Он провоцирует активный выброс катионов. Благодаря этому скорость закрепления материала значительно выше, чем у красок радикального отверждения. Современные катионные краски характеризуются повышенной адгезией, что позволяет наносить их практически на любые запечатываемые материалы.

Единственное, что останавливает многих производителей этикеток и заказчиков, — более высокая цена катионных красок. Поэтому используются они чаще всего лишь тогда, когда реально возникает необходимость в высочайшем уровне адгезии краски и запечатываемого материала. В других случаях можно обойтись и более дешевыми вариантами печати.

Еще один немаловажный факт, который делает катионные краски практичнее, — полное отсутствие запаха и раздражающих компонентов, что делает их полностью безопасными для человеческого здоровья.

Экономия электроэнергии при печати УФ-красками

Расход энергии при печати УФ-красками на порядок меньше, чем при термосушке. Не требуется дорогостоящая регенерация растворителя, так как его роль выполняет мономер (или низкомолекулярный олигомер), полимеризущийся в процессе отверждения, а не испаряющийся в воздух, как это происходит при сушке классических красок.

Когда применение УФ-красок оправданно

Энергия УФ-излучения достаточна для возбуждения электронных уровней в молекулах органических веществ, в результате чего образуются свободные радикалы. Последние реагируют с мономерами, вызывая реакцию полимеризации.

УФ-полимеризация — это цепная реакция роста макромолекул. Она сопровождается образованием перекрестных связей между макромолекулами, что упрочняет структуру твердого полимера.

Производители и поставщики УФ-красок

В настоящее время на рынке расходных материалов ассортимент УФ-отверждаемых красок весьма широк. Все крупнейшие производители красок для офсетной печати имеют линию УФ-закрепляющейся триады и смесевых цветов Pantone.

В связи с тем, что каждый производитель сам готовит связующее и держит его состав в тайне от конкурентов, смешивать разные краски при печати не рекомендуется, как и добавлять корректирующие добавки в краску других производителей. Где допустимо творчество — так это в использовании смывочных средств для красочных валиков и офсетных резин, но опять же будьте осторожны: например, смывочное средство для EPDM-каучуков не подходит для смывки NBR-каучуков.

Итак, немного о производителях и поставщиках УФ-красок на российском рынке.

РеаЛайн

Широкий ассортимент средств предлагает компания «РеаЛайн»: наряду с красками Excure бельгийской фирмы Arets Graphics она поставляет корректирующие добавки в краску и увлажнение.

Печатные краски серии Excure 20000 УФ-радикального отверждения имеют хорошую адгезию ко всем возможным невпитывающим субстратам.

Возможные запечатываемые материалы (минимальное поверхностное натяжение 38 дин/см):

• высокоглянцевые бумаги и картоны;
• твердые и мягкие винилы (обработанные коронным разрядом);
• покрытые металлы;
• предварительно обработанные пластиковые пленки (полиэстровые и ацетатные).

Краски серии Excure 20000A обладают хорошей адгезией ко всем возможным невпитывающим субстратам и особенно подходят для печати по жести.

Возможные запечатываемые материалы (минимальное поверхностное натяжение 38 дин/см):

• покрытые металлы;
• высокоглянцевые бумаги и картоны;
• твердые и мягкие винилы (обработанные коронным разрядом);
• предварительно обработанные пластиковые пленки (полиэстровые и ацетатные).

Печатные краски серии Excure 30000 УФ-радикального отверждения характеризуются низким остаточным запахом, благодаря чему они подходят для печати на внешней стороне пищевой упаковки.

Возможные запечатываемые материалы (минимальное поверхностное натяжение 38 дин/см):

• все виды бумаги и картона;
• высокомелованные и некоторые полумелованные термобумаги;
• некоторые предварительно обработанные коронным разрядом PE-картоны;
• слоистые материалы, нитроцеллюлозные предварительно лакированные картоны.

Печатные краски серии Excure 40000 УФ-радикального отверждения обладают отличными свойствами для офсетной печати на бумаге и картоне, обеспечивают работу при высоких скоростях печати, подходят для печати бесконечных формуляров. Допустима работа на невпитывающих субстратах.

Возможные запечатываемые материалы (минимальное поверхностное натяжение 38 дин/см):

• все виды мелованных и немелованных бумаг;
• некоторые гибкие субстраты.

Рекомендуется провести предварительные испытания по адгезии к запечатываемому материалу.

Ям Интернешнл

Компания «Ям Интернешнл» поставляет краски фирм VAN SON (Нидерланды) и MEGAMI (Япония), а также добавки в краски, корректирующие их свойства.

Краски УФ-отверждения VAN SON Vs5-UV Sonacure Paper предназначены для нанесения на листовых офсетных печатных машинах при любых конструкциях увлажняющих аппаратов. Они разработаны преимущественно для нанесения на следующие материалы:

• мелованные и немелованные картоны;
• самоклеящиеся материалы;
• синтетические материалы (полиэтилен, полиэстр) — требуется предварительная подготовка.

Краски VANSON SONACURE UV-Foil специально разработаны для печати по пластикам и имеют отличную адгезию к таким материалам.

Стойкость к истиранию и царапинам зависит от разновидности и характеристик запечатываемого материала, поэтому в ряде случаев рекомендуется предусмотреть возможность нанесения защитного лака или ламинирования для защиты готовой продукции.

Краска серии MEGAMI UV MAC PST-4. Возможный запечатываемый материал: мелованная бумага.

Краска серии MEGAMI UV MEGACURE PV-2. Возможные запечатываемые материалы: мелованная бумага, синтетические пленки, этикетки.

Print House

Известный производитель красок Flint Group, представленный на российском рынке компанией Print House, предлагает краску для узкорулонной ротационной офсетной печати Lithocure 3G. Это новое поколение УФ-красок с высочайшими печатными характеристиками и стабильностью работы. Данная краска предназначена для печати на самоклеящихся материалах, бумагах и синтетических основах, таких как полиэтилен, полиэстр и полистирол. Она отличается высокой водо- и химической стойкостью. Выдерживает стерилизацию паром. Краски Lithocure 3G поставляются основных цветов по Pantone и триадой.

Ultraking 7100N — серия триадных УФ-красок с превосходной цветовой насыщенностью. Они идеально подходят для печати на картонных упаковках.

Возможные запечатываемые материалы:

• мелованная бумага;
• немелованная бумага;
• картон и ламинированный картон.

Как проходит полимеризация

Полимеризация протекает в три стадии: инициирование, рост цепи и обрыв цепи. В стадии инициирования образуются первичные активные частицы — радикалы. В стадии роста цепи радикалы реагируют с молекулами, образуя новые радикалы. Эта стадия повторяется многократно. В стадии обрыва цепи свободные радикалы исчезают, превращаясь в обычные молекулы. Суммарный процесс, включающий эти стадии, протекает очень быстро, с образованием высокомолекулярного полимера.

Для полимеризации акриловых и метакриловых мономеров и олигомеров используются фотоинициаторы, образующие под действием УФ-облучения первичные свободные радикалы. Радикальная полимеризация замедляется кислородом, который, реагируя с радикалами, тормозит рост цепи. При сильном кислородном ингибировании покрытия остаются липкими и требуют «доотверждения». Проведение отверждения в атмосфере азота снимает проблему кислородного ингибирования. Правильно сконструированное оборудование требует минимального расхода азота.

Воспрепятствовать ингибированию можно путем добавления в краску веществ, легко реагирующих с кислородом, таких как амины. Высокая концентрация свободных радикалов на поверхности перекрывает отрицательное влияние кислорода.

На степень отверждения полимеризующихся компонентов, которую затруднительно измерить, влияют следующие факторы:

• продолжительность экспонирования;
• тип (то есть химическая природа) мономер-олигомерных компонентов;
• концентрация фотоинициатора;
• тип фотоинициатора;
• интенсивность и длина волны излучения;
• толщина красочной пленки;
• наличие кислорода;
• добавки;
• отражение излучения подложкой.

Мономер-олигомерная смесь должна полимеризоваться с большой скоростью и проявлять необходимые свойства в условиях офсетной печати, включая совместимость с водным увлажняющим раствором.

Информация для технолога-полиграфиста

При многокрасочной печати лучше ставить УФ-лампы после каждой печатной секции, чтобы исключить проблемы с захватом красок разной липкости в последующих печатных секциях.

Печатные машины, работающие на УФ-красках, требуют применения специальных валиков и офсетного полотна, так как эти краски вызывают набухание резины и эластомеров, добавленных в резину.

Во время печати могут возникать проблемы, связанные со многими факторами, не относящимися к качеству красок. Некоторые из них мы рассмотрим, а также укажем причины их появления (см. таблицу).

Проблемы при печати УФ-красками

Проблема	Описание	Причины появления и способы устранения
Тенение	Краска наслаивается в области пробельных элементов	1. Неподходящий формный материал. 2. Окисление формы. 3. Разбухание красочных валиков. 4. Эмульгирование: большая подача увлажняющего раствора, неподходящий концентрат увлажняющего раствора, повышенная текучесть краски
Неполное закрепление краски	Краска остается частично липкой, плохая стойкость к истиранию, при тесте ногтем краска легко отходит от запечатываемого материала	1. Недостаточная мощность УФ-излучения: «подсевшие» или грязные лампы, неправильно выставлена мощность сушки. 2. Много воды в краске. 3. Повышенная жидкость краски. 4. Остатки смывочного раствора в краске. 5. Неправильно подобран режим сушки, следует добавить 1-2% фотоинициатора
Выщипывание бумажных волокон	Марашки	1. Неправильно подобрано офсетное полотно. 2. Бумага со слабым поверхностным слоем. 3. Краска очень вязкая — добавить средство для снижения вязкости. 4. Высокое содержание пигмента в краске — добавить прозрачные белила
Плохой трансфер краски (переход краски с валика на валик)	Неравномерная печать плашек, непропечатка полутона	1. Неправильно установлено давление между печатным и офсетным полотном. 2. Краска очень вязкая — скорректировать при помощи добавок в краску. 3. Неправильно подобрано увлажнение. 4. Неправильно подобрано офсетное полотно. 5. Эмульгирование: большая подача увлажняющего раствора, неподходящий концентрат увлажняющего раствора, повышенная текучесть краски
Краска наслаивается на офсетное резинотканевое полотно	Краска неполностью переходит на запечатываемый материал, остается на офсетном полотне	1. Краска очень вязкая — требуется корректировка при помощи добавок в краску. 2. Плохой трансфер краски
Сильное растискивание	Определяется денситометром и значительно превышает нормы, предусмотренные стандартом DIN для офсетной печати	1. Избыточная подача краски. 2. Эмульгирование (см. выше)
Некачественный треппинг	Неравномерное наложение двух красок	1. Вязкость второй краски выше, чем у той, что наложена первой, — скорректировать при помощи добавок в краску. 2. Высокое поверхностное натяжение первой краски — уменьшить уровень отверждения при уменьшении мощности УФ-сушки
Красочный туман (пыление краски)	Краска разбрызгивается во время раската	1. Высокая подача краски — проверить оптические плотности и степень эмульгирования краски. 2. Краска очень вязкая — скорректировать при помощи добавок в краску. 3. Повреждено резиновое покрытие на раскатных валиках. 4. Низкое давление между раскатными валиками

Поделитесь в соц.сетях:

Оцените статью: (Пока оценок нет) Загрузка...