Өнеркәсіптік басып шығаруда УК-сәулелерге тұрақты бояулар қандай материалдармен үйлесімді?

Ультракүлгін баспа бояуы мен субстраттың үйлесімділігі негіздері

Ультракүлгін сәулеге тұрақты бояу химиясы жабысу мен тұрақтылыққа қалай әсер ететіні

Күкірт-түсті баспа бояулары олигомер деп аталатын арнайы химиялық заттарды құрамында бар болғандықтан әртүрлі материалдарға жақсы жабысады, бояу қатайған кезде күшті байланыстар жасайды. Бұл бояулар, әдетте, иілгіш акрилат моноимерлерін фотон инициаторлар деп аталатын заттармен араластырады, олар УК жарығы әсерінен тез қатаяды. Кейбір желімдер шыны сияқты оларға табиғи түрде тартылатын беттерде ең жақсы жұмыс істейді, оның беттік керілуі 1 см-ге шаққанда 50-60 дин болады. Жабыспайтын материалдарға, мысалы, 31-ден 35 дин/см дейінгі полэтиленге жабысу үшін әртүрлі формулалар қажет. Керамика немесе металл сияқты қатты беттерге баспа жасағанда көптеген өндірушілер бояуларына силан қосылыстарын қосады. Бұл әдіс өнімдердің қайталанып ұстап тұруына қарамастан сызықтарға төзімді болуын қамтамасыз етеді, сондықтан берік болуы маңызды өндірістік ыдыстағы өнімдерге сәйкес келеді.

Беттік энергияның УК бояу байланысын анықтаудағы рөлі

Беттер арасында жақсы жабысу үшін басып шығарылатын материалдың беттік энергиясы бояумен салыстырғанда жоғары болуы керек, әдетте 32-ден 38 миллиньютонға дейін. Полипропилен сияқты төмен беттік энергиялы материалдар тек шамамен 29 мН/м ғана өлшейді, сондықтан оларды плазмалық әсер, коронер разряд немесе отпен өңдеу сияқты арнайы әдістермен өңдеу керек, сондықтан олардың беттік энергиясын 38 мН/м порогінен жоғары көтереді. Бұл бояудың бет бойымен біркелкі таралуына көмектеседі және тамшылар түзілуіне кедергі жасайды. Зерттеулер акрил материалды алдын-ала өңдемесе, оның ыдырау сынағында ұстап тұру күші бар болғаны 2 Ньютон/сантиметрге тең болатынын көрсетті. Бірақ отпен өңдегеннен кейін дәл сол акрил 8,5 Н/см-ге дейінгі күштерді шыдай алады, бұл нәтиже 3 есе жақсылатынын білдіреді. Бұл нәтижелер сапалы басып шығару нәтижелері үшін беттік дайындаудың қаншалықты маңызды екенін айқын көрсетеді.

Дәуір: Цифрлық өнеркәсіптік басып шығаруда субстрат-агностик УК бояуларға деген сұраныстың артуы

Өнімдердің ассортименті кеңейген сайын, қазіргі кезде өндірушілердің шамамен үштен екі бөлігі өз тізімдерінің басына УК-сәулелерді қойып жатыр. Бұл бояу материалдары алты түрлі материалдарда немесе одан да көбінде арнайы дайындықсыз жұмыс істей алады. Жаңа гибридті УК-LED қоспалары шын мәнінде өте қызықты - олар бетінің құрылымы микрометрмен өлшенетін 60-100 қатты металл беттеріне және бір басып шығару сеансында ғана емес, сонымен қатар мата бұйымдарына да жабысады. Бұл өрісте біз байқап жатқан жағдайға сәйкес, қатты қажетсіз бояу алмастыруларды шамамен 40 пайызға дейін азайтады. Соңғы кезде толқын жасап жүрген амфифилді олигомерлер деп аталатын заттар да бар. Олар бір ғана бояу түріне түрлі бет қасиеттерін өңдеуге мүмкіндік береді. Сондықтан зауыттар PVC пластикке тікелей басып шығара алады, оның бетінің керілуі шамамен 33 миллиниютон/метр және 50 мН/м құрайтын шыны беттеріне де өңдеулерсіз басып шығаруға болады. Бұл кез келген жүйелерді жүргізуді өндірістің күрделі жағдайларында тиімдірек етеді.

Қатты негіздерде: шыны, металл және керамика бойынша УК ақпаратының өнімділігі

Жоғары беттік энергиялы материалдардағы жабысу механизмдері

УК ақпараты шыны сияқты қатты, жоғары беттік энергиялы материалдарға жақсы жабысады, оның орташа көрсеткіші 50-60 мН/м және әртүрлі металдар 45-55 мН/м аралығында болады. Ультракүлгін сәулелерге ұшыраған кезде молекулалық деңгейде қызықты құбылыс болады, онда акрилат олигомерлері полимерленіп бастап, бұл беттерде табиғи түрде кездесетін гидроксил топтарымен күшті химиялық байланыстар құрайды. Нәтижесінде өте жақсы жабысу қасиеттері пайда болады. Өнеркәсіптік сынақтар шыны шыны бетіне басылған осындай ақпараттардың 4,2 Ньютон/см² артық күшке төзімді екенін көрсетті. Өндірісте ұзақ мерзімді пайдалану өте маңызды болған жағдайда осындай беріктік өте маңызды.

Шыны және керамика бетіне басып шығару: қаттылау тиімділігі мен сызықтан тұрақтылығы

Бүгінгі күні заманауи ультракүлгін сәулелермен кебу қоспалары шыны бетіне 395 нм толқын ұзындығында жұмыс істейтін LED УК жүйелерін пайдаланып, шамамен 98 пайызын құрайды. Бұл практикада не нәрсені білдіреді? Басылған материалдар ASTM D4060-14 стандарты бойынша шамамен бес мың абразивті сынақтан өте алады. Мұндай тұрақтылық басылымдарды қайта-қайта жуғыш машиналарға салынатын табақтар немесе ғимараттарда пайдаланылатын безендіру шыны панельдері сияқты заттар үшін идеалды етіп жасайды. Тағы бір үлкен артықшылық – жаңа бояу құрамы шыны бетінде алдын ала ешқандай грунттау қажеттілігінсіз жақсы жұмыс істейді. Бұл өндірістің қосымша кезеңін жояды және ескі керамикалық декаль техникаларымен салыстырғанда өндірістік шығындарды он екіден он сегіз пайызға дейін қысқартады.

Металл және алюминий қолданулары: Плазма және коронадағы өңдеу әсері

2023 жылғы субстрат инженериясы бойынша ең соңғы зерттеулер атмосфералық плазмалық өңдеудің алюминий бетіне УК бояуының жабысын 38% арттыратынын көрсетті. Байланыс беріктігі өңдеуден кейін шаршы сантиметрге 3,1 Ньютоннан 4,3 Ньютонға дейін артты. Бетіне коронадық разрядты 12-ден 15 Вт·мин/м² дейінгі қолданған кезде болат беті үшін де осындай нәтиже көрсетілді. Бұл процесс бояу үшін бетін дайындауға мүмкіндік береді, сонымен қатар материалдың таттануы мен коррозиядан қорғалуын сақтайды. Өндірушілер үшін бұл не нені білдіреді? Бұл күрделі өңдеулер қазір автомобиль бөлшектері мен үйде пайдаланылатын заттарға тікелей цифрлық басып шығару технологияларын қолдануға мүмкіндік береді. Енді қолжетімді басып шығару әдістеріне қажеттілік жоқ, өйткені олар көп еңбек сіңірді және дайындық уақытын талап етті. Құрал-саймандар бағасы төмендеген сайын және технология жетілдірілген сайын өнеркәсіп бұл тиімді шешімдерге баяу ауысуда.

Зерттеу жағдайы: Әйнекте УК-бояу қолданып, ішімдік ыдыстарын жоғары жылдамдықпен белгілеу

Еуропалық ыдыс толтыру зауыты цилиндрлі шыны ыдыстар үшін УК-қатты затты қолдануға ауысқаннан кейін өндірісті 24000 бірлік/сағатқа дейін арттырды. Лепті қатты заттың қолданылуы жеткізу кезінде бет-әлпеттің бұзылуын болдырмаған, ақау көрсеткіші 2,1%-дан 0,4%-ға дейін төмендеді. 12 ай суық сақтау мерзімінен кейін басылған жапсырма жазулары оптикалық тығыздығын 2,2-ден жоғары ұстап тұрды, сонымен қатар ішкі сауаттылық сынамаларында еріткішке негізделген аналогтардан асып түсті.

Пластикалық және төменгі беткі энергиялық негіздермен үйлесімді УК-бояу

ПВХ, винил және жұқа қабатты полимерлерге басып шығарудың қиыншылықтары

ПВХ, винил және қалыңдығы аз пластикалық пленка сияқты көптеген кең тараған материалдар беттік энергиясы 32 дин/см немесе одан төмен болуына бейім. Бұл УК сиямен жұмыс істеу кезінде қиындық туғызады, өйткені оның беттерде дұрыс таралуы үшін әдетте 35-45 дин/см аралығында болуы қажет. Нәтижесінде не болады? Бояу біркелкі таралмай, дымқыл тамшылар түрінде шоғырланып қалады, соның салдарынан біз қалаған көрсеткіштен 30%-дан 40% дейін аз қаптауын бақылаймыз. Алайда олигомерлік технологиялардың соңғы жетістіктері ойынның ережесін өзгертті. Бұл жаңа құрамдар бояудың беттік керілуін 28 дин/см дейін төмендетеді. Сөйтіп, өңделмеген LDPE пленкаларда дәл түрде жабысуын (шамамен 95%) қамтамасыз етеді. Нәтижені жақсартудің құпиясы акрилаттың химиялық құрамын түрлендіруде және арнайы беттік өңдеулерсіз жақсы нәтижеге қол жеткізу болып табылады.

Кернеу Әсерінен Иілгіш Негізгі Материалдың Өнімділігі: Созу және Майыстыру

Қазіргі заманғы УК флексо бояуы автомобильді орау кезінде 500-ден астам майысу циклынан кейін 95% жабысу қасиетін сақтайды, еріткіш бояуларды 3:1 қатынаста басып озеді. Бұл тұрақтылық мынаның арқасында қамтамасыз етіледі:

• 15–20% созылуға мүмкіндік беретін эластикалық шайыр матрицалары
• 150% созылу қатынасында толық қаттыдануға мүмкіндік беретін нано өлшемді фотоинициаторлар
• сыртқы тұрақтылық 18 ай бойы жарылмай және қабаттаспай өтеді

Тритан™, пластмасса және мата үшін арнайы УК бояулары

Арнайы құрамдар енді тарихи қиын болып келген негізгі материалдарға шешім ұсынады:

Зерттеу жағдайы: Икемді УК-қатты заттаушы бояулармен орындалған ұзақ мерзімді автомобильдің сыртқы графикасы

Коммерциялық автопарк операторы төмен миграциялы УК-бояу қолданып, 18 ай ішінде графикалық кескінді 98% дейін сақтап, жылына 74 000 АҚШ долларын үнемдеді. Бояу жүйесі термиялық циклдауға 85°F-тан -20°F-қа дейін төтеп, ASTM D3363 сынағында 4,3/5 ұпай алды.

УК-бояу жабысын арттыру үшін бетті дайындау әдістері

Коронадау, плазмалық және жалынды өңдеу: әдістері мен тиімділігі

УВ-сіңіретін бояу түрлерін дұрыс жабыстыру үшін беттік энергия балансы маңызды рөл атқарады. Коронада өңдеу процесі ASTM стандарттары бойынша полиэтилен бетінің энергиясын шамамен 31-ден 52 дин/см дейін көтеруі мүмкін, бұл өндірушілердің қосымша грунт қабаттарын пайдалану қажеттілігін жояды. Автомобиль өнеркәсібінде плазмалық жүйелер иондардың соққысы арқылы 72 дин/см дейінгі деңгейге дейін жетеді. Ал отпен өңдеу полипропилен материалдары үшін басқаша, бірақ сол дәл сондай тиімді әдіспен жүргізіледі, онда беттер температурасы шамамен 1500 градус С болатын жарты секунд ішінде тотығады. Өткен жылы SPE Antec конференциясында ұсынылған өнеркәсіптік сынақтар әртүрлі өңдеу тәсілдерінің өңделмеген материалдармен салыстырғанда ылғалдылық сипаттамаларын 40%-дан 60% дейін арттыратынын көрсетті.

Оңтайлы нәтижелер алу үшін өңдеуден кейінгі беттік энергия өзгерістерін өлшеу

Дине тесті басқа да келісілген эталондар бар болса да, әлі де көптеген салаларда алтын стандарт болып табылады. Қатты пластмассалар үшін біз жақсы нәтижелерді әдетте 38-ден 42 дине/сантиметрге дейінгі аралықта, ал металдар үшін әдетте 46-52 дине/см белгісіне жақын мәндерде кездестіреміз. Жаңа қолда тасымалданатын контактті бұрыш өлшеуіш құрылғылар соңғы кезде көп нәрсені өзгертті. Олар плюс немесе минус 2 дине/см дәлдікпен өте дәл сандық көрсеткіштер береді және тек 15 секунд ішінде аяқталады, бұл үлкен партияларды тексеру кезінде айырмашылықтарды азайтуды едәуір жеңілдетеді. Кейбір соңғы зерттеулерде 45 дине/см-ден жоғары энергия деңгейлеріне ие беттер УВ-бояумен жұмыс істеуге жақсырақ бейімделгені анықталды, бұл жайлы өткен жылы «Еуропалық қаптамалар журналында» жарияланған зерттеу деректері бойынша осы факторлар арасында 0,93 корреляция көрсеткіші бар екені белгілі болды.

Басып түсетін әсерден сақтану: Дине деңгейлері мен басып шығару сапасын теңестіру

PET пленкаларда 60 дине/см-ден асатын деңгейлер 5% созылу кезінде кернеу трескіндерін пайда етеді (Intergraf 2022). Тиімді алдын-ала дайындау үшін дәл параметрлер қажет:

• bOPP пленкалар үшін 3–5 кВт плазмалық қуат
• hDPE ыдыстар үшін 15 мм жалын шамының қашықтығы
• пВХ пластиналар үшін 50 Вт/м² коронадан өткізу дозасы
  Бұл параметрлер термиялық циклда (–40°C-тан 85°C-қа дейін) ISO 15184 бойынша 4Н қарындаш қаттылығын сақтап, шеттерді көтерілуден сақтайды.

Материалға тән УК ақшыл бояу құрамы мен күркіштік оптимизациясы

Қиын негіздерде жабысқақтықты арттыру үшін химиялық түзетулер

Полипропилен мен полиэтилен сияқты қатты материалдармен жұмыс істеген кезде, УК-бояу үшін химиялық тұрғыдан арнайы өзгертулер енгізу қажет. Шамамен 8% концентрацияда фосфат эфирінің желімдеуін арттыратын қоспаларын қосу беттерге жақсы түрде жабысуына көмектеседі. Сонымен қатар, олигомерлердің белгілі түрлері бояудың химиялық тұрақтылығын сақтап қалу үшін қосымша икемділік береді. Өткен жылы жүргізілген зерттеу қызықты нәтиже көрсетті. Өндірушілер өз құрамдарына 12-15 пайыз акрилатты мономерлерді қосқан кезде, шын мәнінде, емдеу кезінде пайда болатын түсуін 40 пайызға дейін азайтады. Бұл автомобиль бөлшектерін немесе тағам өнімдерін жапсырған кезде пішіннен шығып кету мәселесін шешуге көмектеседі.

Композиттер, ламинаттар және ағаш негізіндегі материалдарда кептіру нәтижелері

Үлкен құрғақ ағаш және қоспа материалдар жағдайында УК-LED жүйелері 385-405 нанометр диапазонында шамамен 98% полимерлену көрсеткішіне жетеді. Дәстүрлі сынап лампалары тек қана 75% тиімділікке қол жеткізе алады. Бұл LED жүйелерінің өндіріс процесі кезінде жұқа материалдарды күйдірмейтіні – елеулі артықшылық. Сондай-ақ, ламинат еден өнімдерін шығару жылдамдығы шамамен 30% артты деп хабарлайды. Бірақ орта тығызды талшық тақтасы басқа қиындықтар туғызады. MDF-тің лойлы сипаттамасы бояуға сіңіп кетуге бейім, бірақ талғампаз өндірушілер екі кезеңді күркіту формулаларын жасап шығарды. Бұлар УК жарығын қосумен қатар ылғалмен түрткіленетін химиялық реакцияларды қамтамасыз ететін беткейге қосылады, бояу сіңуіне кедергі жасай отырып, бетінің толық күркіуіне мүмкіндік береді.

Тәжірибелік мысал: Қорап қағазы мен ағашқа басып шығару үшін гибридті УК-LED бояулары

Бір жабын компаниясы коррұлық картон өнімдері үшін гибридтік УК-LED бояуын қолдануға ауысқан кезде емдеу энергиясының шығындарын екі есе азайтты. Бұл жаңа бояулар өндіріс кезінде қажетсіз иістердің пайда болмауын қамтамасыз ететін фотобастаушы заттың өте аз мөлшерін (3% немесе одан да аз) құрайды, бірақ олар әлі де екі секундтан кем уақытта кептіріледі. Қатты ағаш бетінде сынақтан өткізген кезде бұл бояу құрамы 4H қарындаш қаттылығы рейтингіне жетті, бұл кәдімгі УК бояуларынан 60% жоғары көрсеткіш болып табылады. Осындай нәтижелер бұл материалдардың әртүрлі негіздерде жақсы жұмыс істейтінін және сапа мен өнімділікті нақты арттыратынын көрсетеді.

Сұрақтар мен жауаптар бөлімі

УК бояуының жабысуында беттік энергияның маңызы қандай?

Беттік энергия УК бояуының жабысуы үшін маңызды, өйткені бояудан жоғары беттік энергиясы бар материалдар жайылу мен байланысты жақсартады. Төмен беттік энергиясы бар материалдарды бояу қолдану үшін алдын ала дайындау қажет.

Икемді негіздерде УК бояулары қалай өтеді?

Сонымен қатар қазіргі заманғы құрамдары иілгіш негіздерде жоғары жабысып тұрады, еріткіш бояумен салыстырғанда артықшылықтарын ұсынады. Олар созылу мен қоршаған орта жағдайларына тез бейімделеді.

UV-LED кептіру жүйелерін пайдаланудың пайдалы жақтары қандай?

UV-LED кептіру жүйелері жылдам полимерлену жылдамдығын және аз қызуын қамтамасыз етеді, оларды сезімтал материалдар үшін идеалды етіп жасайды. Олар тиімділікті арттырады, энергия шығындарын азайтады және өндіріс жылдамдығын жақсартады.