Mis on UV-tint? Kuidas UV-kõvastumine töötab?

 

UV-tindi määratlus

UV-tint on kiirgusega{0}}kõvastuv tint, mis muutub pärast ultraviolettvalgusega kokkupuudet vedelast tahkeks. Erinevalt lahustipõhistest-tintidest ei kuiva see aurustumisel. Selle asemel käivitab ultraviolettenergia polümerisatsioonireaktsiooni, mis moodustab substraadi pinnale tahke ristseotud kile.

UV-tinti kasutatakse tavaliselt:

• Tindiprintimine
• Siiditrükk
• Fleksograafiline trükk
• Ofsettrükk

Materjali saab printida otse mitteimavatele aluspindadele, sh klaas-, metall-, akrüül-, keraamika-, PVC- ja PET-kiledele.

 

UV-tindi tööpõhimõte

Kõvenemisprotsess algab siis, kui tindi sees olevad fotoinitsiaatorid neelavad ultraviolettvalgust, tavaliselt lainepikkuste vahemikus 360–395 nm. Neeldunud energia tekitab reaktiivseid vabu radikaale või katioone, mis käivitavad polümerisatsioonireaktsiooni oligomeeride ja monomeeride vahel.

Kõvenemise jada sisaldab:

• UV-valgus jõuab tindikihini
• Fotoinitsiaatorid neelavad UV-energiat
• Vedela tindi sees moodustuvad reaktiivsed osad
• Monomeerid ja oligomeerid polümeriseerivad
• Tekib ristseotud tahke kile

Olenevalt lambi intensiivsusest, kile paksusest ja konveieri kiirusest võib kõvenemine lõppeda vähem kui ühe sekundi jooksul.

 

UV-tindi peamised komponendid

 

Polümeriseeruvad oligomeerid

Oligomeerid moodustavad kõvenenud tindikihi struktuurse selgroo. Nende keemiline struktuur määrab kõvaduse, painduvuse, nakkuvuse ja keemilise vastupidavuse.

Levinud materjalide hulka kuuluvad:

• Epoksüakrülaadid
• Polüuretaanakrülaadid
• Polüester akrülaadid

Epoksüakrülaadid suurendavad pinna kõvadust, polüuretaanakrülaadid aga paindlikkust ja löögikindlust.

 

Reaktiivsed lahjendid

Reaktiivsed lahjendid vähendavad viskoossust ja osalevad kõvenemisreaktsioonis. Erinevalt traditsioonilistest lahustitest jäävad need pärast polümerisatsiooni kõvastunud kile sisse.

Nende funktsioonide hulka kuuluvad:

Trüki viskoossuse reguleerimine

Substraadi niisutamise parandamine

Ristsideme tiheduse reguleerimine

Tindipiiskade moodustumise toetamine

 

Fotoinitsiaatorid

Fotoinitsiaatorid muudavad UV-kiirguse keemiliseks aktiivsuseks. Pärast ultraviolettenergia neelamist tekitavad nad reaktiivseid osakesi, mis alustavad polümerisatsiooni.

Erinevad fotoinitsiaatorid valitakse vastavalt:

UV lainepikkus

Lambi tüüp

Tindi paksus

Pigmendi kontsentratsioon

LED UV-süsteemid nõuavad tavaliselt fotoinitsiaatoreid, mis on optimeeritud 385 nm või 395 nm valgusallikatele.

 

Pigmendid ja lisandid

Pigmendid annavad värvi ja läbipaistmatuse. Lisandid kontrollivad printimiskäitumist ja pinna jõudlust.

Tüüpilised lisandid hõlmavad järgmist:

• Voolu modifikaatorid
• Vahueemaldajad
• Adhesiooni soodustajad
• Kulumiskindlad-vahad

UV-tindiprinterisüsteemides peab pigmendiosakeste suurus jääma kontrollituks, et vältida düüside ummistumist kõrgsagedusprintimise ajal{0}}.

 

UV-tindi põhiomadused

 

Kõvenemine madalal-temperatuuril

UV-kõvastumine toimub pigem fotokeemiliste reaktsioonide kui soojusülekande kaudu. See võimaldab printida kuuma{1}}tundlikele materjalidele, näiteks:

• Õhukesed plastkiled
• PVC lehed
• Dekoratiivsed laminaadid
• Elektroonilised membraanid

Madalam protsessitemperatuur vähendab substraadi deformatsiooni pideva tootmise ajal.

 

Vähendatud lenduvate orgaaniliste ühendite heitkogused

Traditsioonilised lahusti{0}}põhised tindid eraldavad kuivamise ajal lenduvaid orgaanilisi ühendeid. UV-tindid sisaldavad vähe või üldse mitte aurustavat lahustit, kuna kõvenemine toimub ristsidumise reaktsioonide kaudu.

Selle tulemusena:

Heitõhu töötlemise nõuded vähenevad

Kuivatusahjud võivad olla mittevajalikud

Lahustiheitmed on endiselt väikesed

 

Pinna kõvadus ja keemiline vastupidavus

Pärast kõvenemist moodustab tindikiht tiheda polümeerivõrgu, millel on suurem kõvadus ja kulumiskindlus.

Kõvastunud pind võib vastu pidada:

Alkoholi puhastusvahendid

Mehaaniline kriimustus

Kerged happed ja leelised

Korduv käsitsemishõõrdumine

Need omadused on olulised tööstuslike etikettide, seadmepaneelide ja autograafika jaoks.

 

Ühilduvus mitteimavate{0}}aluspindadega

Traditsioonilised tindid nõuavad kuivatamiseks sageli poorseid materjale. UV-tint kõveneb selle asemel otse aluspinna pinnal.

See võimaldab otse printida:

Klaas

Metallist

Akrüül

Polükarbonaat

Keraamilised katted

Sõltuvalt aluspinna pinnaenergiast ja adhesiooninõuetest võivad siiski olla vajalikud lisakrundid.

 

UV-kõvastumise põhiprintsiip

UV-kõvastumine on fotokeemiline protsess, mis muudab vedelad katted või trükivärvid ultraviolettkiirguse abil tahketeks polümeerkiledeks.

Võrreldes termilise kuivatamisega sõltub UV-kõvastumine molekulaarsest aktiveerimisest, mitte lahusti aurustumisest või kuumuse läbitungimisest.

 

Fotoinitsiaatori funktsioon

Fotoinitsiaator on kõvendussüsteemi reaktiivne kese. Pärast UV-kiirguse neelamist nihkub see ergastatud olekusse ja tekitab reaktiivseid vabu radikaale või katioone.

Need reaktiivsed ühendid ründavad akrülaadi kaksiksidemeid tindi koostises ja alustavad ahelpolümerisatsioonireaktsioone.

 

Polümerisatsiooni algus

Kui polümerisatsioon algab, ühenduvad monomeerid ja oligomeerid kiiresti ristseotud molekulaarseteks võrkudeks.

Selle protsessi käigus:

Viskoossus suureneb kiiresti

Vedel kile tahkub

Pinna kõvadus areneb

Keemiline vastupidavus paraneb

Kõvenemiskiirus sõltub UV-kiirguse intensiivsusest, kokkupuute kaugusest, hapniku kontsentratsioonist ja tindi paksusest.

 

UV-kõvastumisreaktsiooni omadused

UV-kõvastumisel on mitmeid protsessiomadusi:

Vedela{0}}konversioon-tahkeks toimub mõne sekundi jooksul

Lahusti aurustamise etappi pole vaja

Soojuse tootmine on suhteliselt madal

Ristseotud kiled on vastupidavad hõõrdumisele ja kemikaalidele

Kuna kõvenemine sõltub pigem kiirguse intensiivsusest kui soojuse difusioonist, võivad tootmisliinid töötada suurema transpordikiirusega.

 

UV-kõvastumise kasutamine trükkimisel

Kiire kõvenemise nõue

Tindiprinteril sadestatakse substraadi pinnale väga väikesed tilgad. Kui kõvenemine viibib, võivad tilgad enne tahkumist levida või seguneda.

See võib põhjustada:

Serva verejooks

Värvide segamine

Vähendatud prindieraldusvõime

Pinna saastumine

UV-kõvastumine stabiliseerib tilkade kuju kohe pärast printimist.

 

Mitteimavale materjalile{0}}printimine

Klaas, metall ja jäik plastik ei suuda tavalisi vedelaid tinti tõhusalt imada. UV-kõvastumine lahendab selle probleemi, moodustades polümeerkile otse materjali pinnale.

Seda protsessi kasutatakse tavaliselt:

Dekoratiivne klaasitrükk

Tööstuslikud etiketid

Membraanlülitite tootmine

Kosmeetikapakendi kaunistamine

 

Tööstusliku trükkimise nõuded

Tööstuslikud trükisüsteemid nõuavad pidevates tootmistingimustes stabiilset kõvenemiskiirust.

UV-kõvastumismoodulid on integreeritud:

Konveiersüsteemid

Rull-rulli-printerid

Mitmekäigulised tindipead

Automatiseeritud tootmisliinid

Kõvenemise kiirus mõjutab otseselt liini läbilaskevõimet ja allavoolu käsitsemise tõhusust.

 

UV-kõvastumise tehnoloogia tähtsus

 

Mõju prindikvaliteedile

Kõvenemistingimused mõjutavad otseselt:

Adhesiooni tugevus

Pinna tasasus

Kõvadus

Läikeaste

Serva teravus

Mittetäielik kõvenemine võib põhjustada kehva nakkumise või pinna kleepuvuse.

 

Mõju tootmise efektiivsusele

Kõvendussüsteem on üks peamisi kiiruspiiranguid tööstuslikes trükiliinides.

Kõrgem kõvenemise intensiivsus võimaldab:

Konveieri kiirem kiirus

Kohene virnastamine või tagasikerimine

Vähendatud ooteaeg

Pidev järel{0}}töötlus

 

Mõju energiatarbimisele

UV-lambid ja LED-kõvastumismoodulid on UV-trükiseadmetes{0}}väga palju energiat tarbivad komponendid.

Elavhõbedalambid tekitavad täiendavat infrapunasoojust ja vajavad tavaliselt jahutussüsteeme. LED UV-süsteemid vähendavad termilist koormust, kuna kiirgavad kitsamaid lainepikkuse ribasid.

Energiatarbimine sõltub:

Lambi tüüp

Kiirituse intensiivsus

Särituse kaugus

Tootmiskiirus

 

Mõju seadmete hooldusele

Kõvenev valgusallikas mõjutab hooldussagedust ja kasutuskulusid.

Elavhõbedalambid kaotavad töö ajal järk-järgult kiirguse intensiivsuse ja vajavad perioodilist väljavahetamist. LED-moodulid tagavad üldiselt pikema tööea ja kiirema käivitamise ilma soojenemisajata.

Tavapärane hooldus hõlmab tavaliselt järgmist:

Reflektorpindade puhastamine

Kiirituse intensiivsuse jälgimine

Jahutusfiltrite vahetus

Lainepikkuse stabiilsuse kontrollimine

Ebaõige hooldus võib vähendada kõvenemise efektiivsust ja põhjustada mittetäieliku polümerisatsiooni tootmise ajal.