EN
Гравюралық бояулардың неге сарғаятыны: негізгі химиялық және экологиялық себептер
Кетонды смолалардың тотығу арқылы ыдырауы және хромофорлардың түзілуі
Гравюралық бояулардағы сарғыштау проблемасы негізінен кетонды смолалардың тотығу арқылы ыдырауы кезінде не болатынына байланысты. Бұл смолалар беттерге жақсы түсіп, жақсы жылтыр беріп, баспа сапасын сақтау үшін өте маңызды. Бірақ мұны ескеріңіз: олар сақтау кезінде немесе пайдалану кезінде әдеттегі ауамен әрекеттескенде «тізбектің үзілуі» (chain scission) деген процеске ұшырайды. Бұл процессте конъюгирленген екі еселі байланыстар мен карбонил топтары (C=O) түзіледі, ал осы карбонил топтары өз кезегінде түс беруші агенттерге айналады. Келесісі — бұл жаңадан түзілген қосылыстар 400–450 нанометр аралығындағы көк-күлгін спектр бөлігіндегі жарықты сіңіре бастайды, нәтижесінде барлығы қажеттісінен көбірек сарғыш көрінеді. Кейбір смолаларда табиғи түрде көбірек қанықпаған байланыстар болады, мысалы, кейбір төмен тығыздықты полиэтилен туындыларында, олар ұқсас сақтау шарттарында да көбірек сарғыштауға бейім. Көптеген баспа орындары бұл проблеманы уақыт өте келе, әсіресе ескіріп қалған материалдармен жұмыс істеген кезде байқаған.
Ультракүлгін сәулелері, жылу және ылғалдылық: шынайы әлемдегі кескіндеу процесіндегі синергетикалық стресс-факторлар
Табиғат бір-бірінен бөлек әсер ететін экологиялық факторларды «таза» топтарға бөлмейді. Сыртқы ортада ұзақ уақыт қалған материалдарды қарастырғанда, УК-сәулелері, жылу және ылғалдылық күрделі химиялық реакциялар арқылы сарғыштануды жеделдетуге бірігеді. Бұны тереңірек қарастырайық: УК-сәулелері байланыстарды үзуге және осы қиын өтетін еркін радикалдарды тудыруға бастайды. Температура 30 градус Цельсийден жоғары көтерілген кезде жағдай одан да нашарлайды, себебі молекулалар тезірек қозғалады да тотығу процесі жылдамиды. Температураның әрбір 10 градусқа көтерілуі реакция жылдамдығын шамамен екі есе арттырады. Содан кейін ылғалдылықпен күресу керек. Салыстырмалы ылғалдылық 60% асқан кезде су шынында да байланыстырушы заттардағы кейбір химиялық байланыстарды ыдыратуға көмектеседі, ол резиндердің ісінуіне және оттегінің тереңірек проникнуына әкеледі. Бұл кесте уақыт өтуімен материалдардың деградациясына әсер ететін осы әртүрлі стресс-факторлардың қалай бірігіп, бір-бірінің әсерін күшейтетінін көрсетеді.
| Стрессор | Негізгі әсер | Екіншілік салдар |
|---|---|---|
| УФ сияқты | Байланыс үзілуі – еркін радикалдар | Карбонил тобының тез түзілуі |
| Жоғары температура | 10°C көтерілген сайын тотығу 2–4 есе жылдамырақ | Шайырдың жұмсаруы – оттегінің сіңуі |
| Ылғалдылық (>60%) | Эфир топтарының гидролизі | Байланыстырғыштың бүтіндігінің төмендеуі |
Бұл синергия желтейтін құбылыстың барлық үш фактордың бірігетін тропиктік немесе қойма ортасында ең ауыр түрде көрінуін түсіндіреді — бұл жағдайлар әлемдік жеткізіп беру тізбегінде барынша кең таралып келеді.
Гравюралық бояуларда желтеуден тұрақтылықты максималдап арттыруға арналған құрама стратегиялар
Тұрақтандырғыш жүйелер: УК сіңіргіштер мен кедергіленген аминді жарық тұрақтандырғыштар (HALS)
Жақсы тұрақтандыруды бастау үшін дұрыс қоспаларды қолдану керек. Ультракүлгін сіңіргіштер (УКС) 380 нм-ден төмен толқын ұзындығындағы күшті УК сәулелерін сіңіріп, оларды бояу бетіндегі байланыстарды үзуге мүмкіндік бермей, жылуға айналдырады. Осы УКС-тарды бос радикалдар пайда болған кезде оларды іздеп тауып тоқтататын Тосқындалған Аминді Жарық Тұрақтандырғыштарымен (ТАЖТ) бірге қолданғанда, біз екі бағыттан қорғану қамтамасыз етіледі. Шынайы әлемдегі сынақтар да қызығушылық туғызады. ASTM G154 стандарттары бойынша үлгілер сыртқы ортада 18 айға тең шарттарға ұшырайды; ең тиімді УКС пен ТАЖТ комбинациялары көрінетін сарғыштану деңгейін (Δb* ≥ 3,0 кезінде) 70%-ден 80%-ға дейін азайтады. Бұл өнімдердің жылтыры мен қолдану кезіндегі тозуға төзімділігі сақталған күйінде, олардың таза және жаңа көрінісі көп уақытқа созылатынын білдіреді.
Байланыстырғыштың оптимизациясы: Жоғары молекулалық салмақты смолалар, кросс-байланыс тығыздығы және кетонды смола альтернативалары
Байтқыштардың құрылымы түстердің уақыт өте келе қалай сақталатынына ірі әсер етеді. Молекулалық массасы жоғары (50 000 Да-дан жоғары) акриктер мен алифатты полиуретандар тотығуға қарсы төзімділігі төмен молекулалық массалы аналогтарына қарағанда жақсырақ болады. Өндірушілер трифункционалды заттар — мысалы, триметилолпропан триакрилат арқылы кросс-байланыс тығыздығын арттырған кезде, олар негізінде оттегінің қозғалысын баяулататын және түс беруші молекулалардың қаптау қабаты ішінде қозғалу қабілетін төмендететін кедергілер құрады. Маңызды өзгеріс — стандартты кетонды смолаларды кетонсыз нұсқаларға, мысалы, циклоалифатты эпоксидтерге немесе гидрогенделген шырыш эфирлеріне ауыстыру арқылы туындайды. Бұл ауыстыру нақты түрде осы проблемалы түс беруші қосылыстардың пайда болу процесін олардың қайнар көзінде-ақ тоқтатады. Сала бойынша хабарламаларға сүйенсек, бұл жаңа формулаларды қабылдаған компаниялар көбінесе сарғаю проблемаларын үш пен бес жыл аралығында кешіктіре алады, бұл әсіресе ылғалды ортада байқалады, өйткені ескі байтқыш жүйелері мұндай жағдайларда әлдеқайда тез тарылады.
Боялғыштарды таңдау критерийлері: сарғаятын гравюралық бояулардың өнімділігі
Бейорганикалық боялғыштар (TiO₂, темір оксидтері): тұрақтылығы, тығыздығы және үйлесімділігі
Рутил титан диоксиді (TiO₂) және әртүрлі синтетикалық темір оксидтері сияқты бейорганикалық бояғыштар фотожарықтық ыдырау мен жылу әсеріне қарсы төзімділіктерімен ерекшеленеді. Органикалық бояғыштардан айырмашылығы, бұл минералдар УК-сәулесі әсерінен ыдырайтын реакциялық π-байламдар мен ароматтық сақиналарсыз тұрақты кристалдық құрылымға ие. Сондықтан олар күн сәулесінің әсерінен түсінің өзгеруіне төзімді және уақыт өте келе сарғаяды. Титан диоксиді тек қана қаптауларға жарқырақ және матақ түр беріп қоймайды, сонымен қатар зиянды УК-сәулелерін негізгі полимерлерден шағытады. Темір оксиді бояғыштары шамамен 180 °C-қа дейінгі температурада төзімді, сондықтан олар жылдам кебу операциялары мен ламиндеу процестері үшін өте жарамды. Бұл бояғыштар органикалық түрлерге қарағанда ірі бөлшектерден тұрады, әсіресе жұқа гравюралық бояғыш қоспаларында қолданылған кезде, бірақ қазіргі заманғы поверхностік активті заттар технологиясы барлығын дұрыс араластыруға көмектеседі. Қазіргі заманғы дисперсиялаушы заттар жаңа еріткішсіз байланыстырушы жүйелермен де жақсы ынтымақтастықта жұмыс істейді, сондықтан баспа кезінде ағындың қалыңдануы болмайды және материал пресс арқылы сауыс өтеді.
Органикалық бояғыштар: түс күші, жылтырлығы және ұзақ мерзімді хроматикалық тұрақтылығы арасындағы компромисс
Органикалық бояғыштар түс күшін, мөлдірлікті және жылтырлықты жақсартады, сондықтан олар жоғары сапалы декоративті жұмыстар үшін өте тиімді. Бірақ олардың кемшілігі де бар. Осы бояғыштардың кеңейтілген конъюгациялық құрылымдары салдарынан олар молекулалық деңгейде оңай ериді, сондықтан олар жарық пен ылғалға ұшырағанда ыдырауға бейім. Ультракүлгін сәулелері әсерінен бояғыш молекулалары ыдырап, қайта құрыла бастайды және еркін радикалды реакциялар арқылы қажетсіз сарғыш дақтар пайда болады. Даже HALS стабилизаторларын қосқаннан кейін органикалық бояғыштар тұрақтылығы бойынша бейорганикалық пигменттерден әлсіз болып қалады: күн сәулесінде солардың солығуға тұрақтылығы шамамен 30–40 пайызға төмен. Сонымен қатар олар ылғалдылыққа да нашар төзімді, бұл су негізіндегі гравюралық баспа жүйелерінде ерекше проблема тудырады. Сондай-ақ үйлесімділік мәселелерін де ұмытпаған жөн. Көптеген органикалық бояғыштар көптеген байланысқан және төмен полярлыққа ие резиндермен жақсы үйлеспейді, бұл уақыт өте келе бояу қабатының сапасын нашарлатуы мүмкін.
| Пигмент түрі | Түс қанықтығы | Сарғыштауға төзімділік | Ең жақсы |
|---|---|---|---|
| Бейорганикалық | Орташа | Керемет | Ашық аспандағы орнатылатын тарақты баспа сиясы, УК-сәулелеріне ұшырайтын этикеткалар |
| Органический | Жогары | Орташа (стабилизаторлар қосылған кезде) | Қысқа мерзімді ішкі қолданысқа арналған өнімдер |
Шешім қолданыс циклының талаптарына негізделеді: егер визуалдық тұрақтылық бастапқы түс қанықтығынан маңызды болса — әсіресе тамақ өнімдерін, фармацевтикалық заттарды немесе экспортқа арналған өнімдерді орнату кезінде — инженерлік тәжірибе органикалық емес пигменттер мен стабилизацияланған, кетонсыз байланыстырғыштарды қолдануды ұсынады.
ЖИҚ (Жиі қойылатын сұрақтар)
Тарақты баспа сиясының сарғыштауының себебі қандай?
Тарақты баспа сиясының сарғыштауы негізінен кетонды смолалардың тотығу арқылы деградациялануы, УК-сәулелері, жоғары температура және ылғалдылық салдарынан туындайды; бұл химиялық реакциялар сияның түсін өзгертеді.
Тарақты баспа сиясындағы сарғыштауды қалай болдырмауға болады?
Сарғаюды болдырмау үшін УК сіңіргіштері мен кедергілі аминді жарық тұрақтандырғыштар (HALS) сияқты тұрақтандырғыштарды қолдану, жоғары молекулалық салмақты полимерлермен байланыстырғыш құрылымдарын оптималдау және сарғаюға төзімді пигмент түрлерін, мысалы, бейорганикалық пигменттерді таңдау қажет.
Сарғауға төзімділік үшін бейорганикалық немесе органикалық пигменттер қайсысы жақсырақ?
Бейорганикалық пигменттер УК сәулеленуі мен жылу әсерінде тұрақты болғандықтан, сарғауға төзімділік үшін әдетте органикалық пигменттерге қарағанда жақсырақ. Ал органикалық пигменттер жоғары түс берушілікке ие болса да, уақыт өте келе солардың солынуы мен сарғауы ықтимал.
Қоршаған орта факторлары гравюралық бояудың сарғауын жеделдете ме?
Иә, УК сәулеленуі, жылу және ылғалдылық сияқты қоршаған орта факторлары бояудағы химиялық байланыстардың тотығу реакциялары арқылы ыдырауын жеделдетіп, сарғауды жеделдете алады.