Современная индустрия печати, особенно в сегменте этикеток и узкорулонной печати, характеризуется неуклонным стремлением к увеличению производительности. Флексографская печать, благодаря своей универсальности и скорости, занимает здесь лидирующие позиции. Однако, чем выше скорость печатной машины, тем сложнее становится задача обеспечения полного и равномерного отверждения УФ-красок. Недоотверждение может привести к целому ряду проблем: от ухудшения адгезии и истирания до проблем с последующей обработкой и даже миграцией компонентов краски. В этой статье мы подробно рассмотрим, как избежать этих неприятностей, сосредоточившись на ключевых аспектах процесса.

Понимание процесса УФ-отверждения

Прежде чем говорить о проблемах, важно четко понимать, что происходит во время УФ-отверждения. Этот процесс основан на фотохимической реакции, запускаемой ультрафиолетовым излучением. Краска содержит фотоинициаторы – вещества, которые под действием УФ-света поглощают энергию и выделяют свободные радикалы или ионы. Эти радикалы инициируют быструю полимеризацию мономеров и олигомеров, входящих в состав краски, превращая жидкую пленку в твердое, прочное покрытие.

Ключевыми факторами, влияющими на эффективность УФ-отверждения, являются:

• Интенсивность УФ-излучения: Необходимое количество энергии, которое должно быть передано краске.
• Спектр УФ-излучения: Длина волны света, соответствующая пикам поглощения фотоинициаторов.
• Время экспозиции: Продолжительность воздействия УФ-излучения на краску.
• Толщина красочного слоя: Более толстые слои требуют больше времени и/или интенсивности для полного проникновения УФ-излучения.
• Состав краски: Тип и концентрация фотоинициаторов, пигментов, олигомеров и других добавок.
• Свойства запечатываемого материала: Прозрачность, цвет и теплопроводность субстрата могут влиять на проникновение УФ-излучения и отвод тепла.

Влияние скорости печати на УФ-отверждение

Высокая скорость печати напрямую влияет на время экспозиции. При увеличении скорости машины, время, в течение которого красочный слой находится под УФ-лампой, сокращается. Это создает главную проблему: недостаточное время для завершения фотохимической реакции. Если интенсивность УФ-излучения не компенсирует это сокращение времени, краска не успеет полностью отвердиться.

Основные причины недоотверждения при высокой скорости

1. Недостаточная интенсивность УФ-излучения: Лампы могут быть старыми, загрязненными, или их мощность просто недостаточна для требуемой скорости.
2. Неправильный спектр УФ-излучения: Современные УФ-системы, особенно LED-системы, имеют определенный спектр излучения. Если этот спектр не соответствует характеристикам фотоинициаторов в краске, отверждение будет неэффективным.
3. Неравномерное распределение УФ-излучения: Отражатели, отражающие поверхности и даже загрязнения на кварцевых стеклах ламп могут приводить к неравномерному облучению красочного слоя.
4. Слишком толстый красочный слой: Печать с избыточным количеством краски, особенно при высокой скорости, затрудняет проникновение УФ-излучения к нижним слоям.
5. Неправильный подбор УФ-краски: Краска может быть неоптимизирована для работы на высоких скоростях или не соответствовать типу используемых УФ-ламп (ртутные, галогенные, LED).
6. Температура: Слишком высокая температура на печатной секции может ускорить испарение летучих компонентов краски (хотя в УФ-красках их мало), но также может повлиять на вязкость и скорость реакции.

Стратегии предотвращения недоотверждения

Чтобы обеспечить стабильное и полное отверждение УФ-красок даже на высоких скоростях, необходимо комплексное решение, включающее в себя правильный подбор оборудования, расходных материалов и оптимизацию технологических параметров.

1. Оптимизация УФ-системы

• Выбор УФ-ламп:
  • Ртутные лампы: Классическое решение, обеспечивающее широкий спектр излучения. Требуют мощной системы охлаждения и регулярной замены.
  • LED-системы: Более современный и энергоэффективный вариант. Преимущества: долгий срок службы, низкое тепловыделение, отсутствие меркурия, узкополосное излучение, позволяющее точно подобрать краску под спектр лампы. Важно убедиться, что спектр LED-ламп (например, 365 нм, 395 нм) соответствует фотоинициаторам в УФ-краске.
• Достаточная мощность: Убедитесь, что мощность УФ-ламп (Вт/см²) достаточна для требуемой скорости и толщины красочного слоя. Производители УФ-систем предоставляют таблицы зависимости оптимальной мощности от скорости печати.
• Равномерное распределение излучения: Регулярно очищайте кварцевые стекла ламп и отражатели. Используйте высококачественные отражатели, которые обеспечивают максимальное отражение УФ-излучения.
• Количество УФ-секций: Для высокоскоростной печати часто требуется более одной УФ-сушки. Расположение сушек между печатными секциями (in-line) позволяет отверждать краску поэтапно, что более эффективно, чем одна мощная сушка в конце линии.

2. Правильный подбор УФ-краски

• Краски для высокой скорости: Используйте УФ-краски, специально разработанные для высокоскоростной печати. Они имеют оптимизированный состав фотоинициаторов и олигомеров, обеспечивающий быструю полимеризацию.
• Совместимость с УФ-системой: Выбирайте краски, химический состав которых (особенно фотоинициаторы) соответствует спектру используемых УФ-ламп (ртутных или LED с определенной длиной волны). Производители красок и УФ-оборудования обычно предоставляют рекомендации по совместимости.
• Пигментация: Высокопигментированные краски (например, белые, красные, синие) могут блокировать проникновение УФ-излучения. Для таких красок может потребоваться более высокая интенсивность или дополнительные УФ-секции.
• Тип полимеризации: Большинство УФ-красок для флексопечати отверждаются по радикальному механизму. Существуют также катионные системы, которые отверждаются медленнее, но обладают лучшей адгезией к некоторым материалам и не подвержены воздействию кислорода.

3. Контроль толщины красочного слоя

• Правильный выбор анилоксового вала: Анилоксовый вал является ключевым элементом для дозирования краски. Выбирайте вал с соответствующей линиатурой и глубиной ячеек, чтобы наносить оптимальное количество краски. Печать слишком толстым слоем краски, даже если она быстро отверждается, может привести к проблемам.
• Регулировка печатного давления: Чрезмерное давление между печатной формой и субстратом может привести к растеканию краски и увеличению ее толщины.
• Вязкость краски: Поддерживайте вязкость краски в рекомендованных производителем пределах. Слишком низкая вязкость может привести к переносу избыточного количества краски.

4. Оптимизация технологических параметров

• Скорость печати: Старайтесь работать на максимально возможной скорости, но не в ущерб качеству и отверждению. Найдите оптимальный баланс.
• Температура: Контролируйте температуру в печатной секции. Избыточное нагревание может вызвать проблемы. Используйте системы охлаждения, если они предусмотрены.
• Вентиляция: Обеспечьте адекватную вентиляцию в зоне УФ-сушки, особенно при использовании ртутных ламп, для отвода озона.

5. Тестирование и контроль качества

• Тесты на адгезию: Регулярно проводите тесты на адгезию (например, скотч-тест) для проверки прочности сцепления краски с поверхностью.
• Тесты на истирание: Проверяйте устойчивость краски к механическому истиранию.
• Тесты на недоотверждение: Существуют специальные тесты, например, с использованием йода или других реагентов, которые реагируют с неотвержденными компонентами краски.
• ИК-спектроскопия: Для точного анализа степени отверждения может использоваться ИК-спектроскопия, позволяющая определить наличие или отсутствие характерных связей полимеров.

LED-отверждение: особый подход

LED-системы требуют более точного подбора краски, так как они имеют узкий спектр излучения. Однако, при правильном подборе, они предлагают ряд преимуществ:

• Стабильность: LED-лампы имеют длительный срок службы и сохраняют свою мощность практически неизменной.
• Энергоэффективность: Потребляют значительно меньше энергии по сравнению с ртутными лампами.
• Низкое тепловыделение: Минимизируют нагрев субстрата, что важно для тонких и термочувствительных материалов.

При использовании LED-систем, убедитесь, что выбранная УФ-краска содержит фотоинициаторы, активно поглощающие свет в диапазоне излучения ваших LED-ламп (например, 365 нм или 395 нм).

Заключение

Предотвращение недоотверждения УФ-красок при высокой скорости флексопечати – это многогранная задача, требующая глубокого понимания физико-химических процессов, правильного выбора оборудования и материалов, а также тщательного контроля технологических параметров. Инвестиции в современные УФ-системы, включая LED, правильный подбор красок, оптимизацию анилоксовых валов и постоянный контроль качества, являются ключом к достижению стабильно высокого качества печати и максимальной производительности. Только комплексный подход позволит вам преодолеть сложности высокоскоростной печати и обеспечить долговечность и привлекательность вашей продукции.