Ar kādām pamatnēm UV drukas krāsas rūpnieciskajā drukāšanā ir vislabāk saderīgas?

UV drukas tintes un pamatnes savietojamības pamati

Kā UV cietinātas tintes ķīmija ietekmē līmēšanos un izturību

UV drukas iespiedkrāsas labi pielīp pie dažādiem materiāliem, jo tās satur īpašas ķīmiskas vielas, ko sauc par oligomēriem, kas izveido stipras saites, kad iespiedkrāsa nožūst. Šādas iespiedkrāsas parasti sajauc elastīgus akrilāta monomērus ar kaut ko, ko sauc par fotoiniciatoriem, kas palīdz tām ātri sacietēt zem UV gaismas. Daži līmes labāk darbojas uz virsmām, kas tās dabiski pievelk, piemēram, stiklam, kuram virsmas spraigums ir aptuveni 50 līdz 60 dinu uz centimetru. Materiāliem, kas pretojas pielīmēšanai, piemēram, polietilēnam ar aptuveni 31 līdz 35 dinām uz centimetru, ir nepieciešamas dažādas formulējumi. Drukājot uz grūti apstrādājamām virsmām, piemēram, keramikas vai metāla, daudzi ražotāji pievieno savām iespiedkrāsām silānu savienojumus. Šis paņēmiens palīdz izstrādājumiem izturēt iegriezumus pat pēc atkārtotas izmantošanas, padarot tos piemērotus izturīgam industriālam iepakojumam, kur izturība ir visvairāk svarīga.

Virsmas enerģijas loma UV iespiedkrāsu saistīšanās veiksmē

Lai nodrošinātu labu saķeri starp virsmām, materiālam, uz kura tiek veikta druka, jābūt augstākai virsmas enerģijai nekā pašai iespējai, parasti aptuveni 32 līdz 38 milinjūtoni uz metru. Materiāli ar zemu virsmas enerģiju, piemēram, polipropilēns, mēra tikai apmēram 29 mN/m, tāpēc tiem ir nepieciešamas īpašas apstrādes metodes, piemēram, plazmas apstrāde, koronas izlāde vai pat liesmas apstrāde, lai palielinātu to virsmas enerģiju virs 38 mN/m robežas. Tas palīdz iespējai vienmērīgi izplatīties pa virsmu, nevis veidot lāses. Pētījumi liecina, ka, ja akrils vispirms netiek apstrādāts, tas tikai ar 2 Ņūtoniem uz centimetru notur kopā drukāšanas procesā. Taču pēc liesmas apstrādes tas pats akrils var izturēt spēku līdz 8,5 N/cm, kas ir apmēram trīs reizes labāks rezultāts. Šie dati skaidri parāda, kāpēc pareiza virsmas sagatavošana ir tik svarīga veiksmīgai drukas iznākumam.

Tendence: Pieaugošs pieprasījums pēc substrātam izturīgām UV krāsām digitālajā rūpnieciskajā drukāšanā

Kad produktu klāsts paplašinās, apmēram divas trešdaļas ražotāju šodien uzskata UV krāsas par svarīgākajām. Šīs krāsas darbojas uz pieciem dažādiem materiāliem vai vēl vairāk, neprasa īpašu sagatavošanu. Pavisam jaunais hibrīda UV-LED tehnoloģijas risinājums patiešām ir ļoti labs – tā pielīp pie nelīdzenām metāla virsmām, kuru struktūra ir 60 līdz 100 mikroni, un pat uz pītām audums vienā drukāšanas sesijā. Pateicoties tam, krāsu maiņas laiks tiek samazināts par apmēram 40 procentiem, salīdzinot ar to, ko mēs redzam praksē. Pēdējā laikā uzmanība tiek pievērsta arī tā sauktajiem amfifīlajiem oligomēriem. Tie ļauj vienai krāsu šķirnei apstrādāt pilnīgi dažādas virsmas īpašības. Tādējādi uzņēmumi var drukāt tieši uz parastām PVC plastmasām, kuru virsmas spraigums ir ap 33 milinjūtonus uz metru, un uz stikla virsmām, kuru spraigums ir ap 50 mN/m, bez nepieciešamības veikt virsmas apstrādi. Tas padara procesus ražošanas vidē efektīvākus.

UV krāsas veiktspēja uz cietajām pamatnēm: stikls, metāls un keramika

Līmēšanās mehānismi uz augstas virsmas enerģijas materiāliem

UV krāsas ļoti labi pielīp pie šīm izturīgajām, augstas virsmas enerģijas pamatnēm, piemēram, stiklam, kura virsmas enerģija parasti ir aptuveni 50 līdz 60 mN/m, un dažādiem metāliem, kuru virsmas enerģija ir no 45 līdz 55 mN/m. Kad krāsas tiek pakļautas ultravioletā gaisma, molekulārā līmenī notiek interesants process – akrilāta oligomēri sāk polimerizēties un veidot stipras ķīmiskas saites ar šajām virsmām dabiski esošajām hidroksilgrupām. Rezultāts? Ļoti iespaidīgas līmēšanās īpašības. Rūpnieciskie testi ir parādījuši, ka, drukājot uz kalēta stikla, šīs krāsas var izturēt līdz 4,2 Ņūtoniem uz kvadrātcentimetru lielu atdalīšanas spēku. Šāda veida izturība ir ļoti svarīga ražošanas apstākļos, kur izturība ir absolūti kritiska.

Drukāšana uz stikla un keramikas: cietināšanas efektivitāte un izturība pret zīmēm

Mūsdienās modernās UV cietināšanas krāsas var sasniegt apmēram 98 procentu cietināšanas līmeni, kad tās tiek uzklātas uz stikla virsmām ar LED UV sistēmām, kas darbojas ar 395 nm viļņa garumu. Ko tas nozīmē praksē? Nu, nodrukātie materiāli var izturēt aptuveni piecus tūkstošus abrazijas testu saskaņā ar ASTM D4060-14 standartu. Tāda izturība padara šos drukājumus par ideālu risinājumu priekšmetiem, piemēram, traukiem, kurus atkārtoti izmanto trauku mazgājamā mašīnā, vai arī dekoratīviem stikla paneļiem, kas tiek izmantoti būvēs. Vēl viena liela priekšrocība ir tā, ka jaunākas krāsu formulas patiešām labi darbojas uz tīrām virsmām, bez nepieciešamības vispirms izmantot grunti. Tas nozīmē vienu darbību mazāk ražošanā un samazina izmaksas apmēram par divpadsmit līdz astoņpadsmit procentiem salīdzinājumā ar vecākām keramikas decāļu metodēm, kurām ir nepieciešamas vairākas kārtas un papildu apstrādes posmi.

Metāla un Alumīnija Izmantošana: Plazmas un Koronas Apstrādes Ietekme

Pēdējie 2023. gada pētījumi substrātu inženierijā parāda, ka atmosfēras plazmas apstrāde palielina UV krāsas pielīmēšanos alumīnija virsmām par aptuveni 38%. Saistīšanas stiprība palielinās no 3,1 N uz kvadrātcentimetru līdz pat 4,3 N uz kvadrātcentimetru pēc apstrādes. Tērauda virsmām koronas izlāde arī darbojas labi, ja to piemēro aptuveni 12 līdz 15 vatu minūtes uz kvadrātmetru. Šis process padara virsmu gatavu krāsošanai, vienlaikus saglabājot materiāla aizsardzību pret rūsēšanu un koroziju. Ko tas nozīmē ražotājiem? Šīs uzlabotās apstrādes metodes tagad ļauj tiešu digitālo druku izmantot, piemēram, automašīnu detaļām un mājsaimniecības ierīcēm. Vairs nav nepieciešams izmantot vecmodīgas tampona drukas metodes, kurām bija vajadzīgs daudz manuāla darba un iestatīšanas laika. Arī nozare lēnām pāriet uz efektīvākiem risinājumiem, samazinot izmaksas un uzlabojot tehnoloģijas.

Gadījuma izpēte: Ūdens pudeļu ātrās etiķetēšanas procesi izmantojot UV krāsu uz stikla

Eiropas pudeļu pildīšanas iekārta palielināja ražošanu līdz 24 000 vienībām/stundā, pārslēdzoties uz UV cietināmām krāsām cilindriskām stikla iepakojuma vienībām. Tūlītējā cietināšana novērsa krāsas notriešanu apstrādes laikā, samazinot defektīvo izstrādājumu līmeni no 2,1% līdz 0,4%. Pēc 12 mēnešu ilgas uzglabāšanas dzesētā vidē, nodrukātie etiķetes saglabāja optisko blīvumu virs 2,2, pārsniedzot šķīdinātāja bāzes krāsu izturību dzērienu nozares izturības pārbaužu gaitā.

UV krāsu saderība ar elastīgiem un zema virsmas enerģijas pamatnēm

Grūtības drukājot uz PVC, vinila un plānplēves polimēriem

Daudziem izplatītiem materiāliem, piemēram, PVC, vinilam un tiem plānajiem plēves polimeriem, virsmas enerģija parasti ir ap 32 din/cm vai zemāk. Tas rada problēmas, strādājot ar UV krāsām, kuru izplešanai pa virsmām parasti nepieciešams no 35 līdz 45 din/cm. Kas notiek? Krāsa veido pilienus, nevis vienmērīgi izplešas, un mēs varam novērot, ka pārklājums ir vismaz 30% līdz 40% mazāks, nekā vēlēts. Tomēr pēdējā laikā attīstībās oligomēru tehnoloģijās ir notikusi liela pārmaiņa. Šīs jaunās formulējumi samazina krāsas virsmas spraigumu līdz pat 28 din/cm. Tas padara iespējamu gandrīz pilnīgu saķeri (ap 95%) pat uz LDPE plēvēm, kurām vispār nav veikta ārēja apstrāde. Noslēpums slēpjas akrilātu ķīmijas pielāgošanā, lai sasniegtu labākus rezultātus, neizmantojot īpašas virsmas apstrādes metodes.

Elstīgo pamatnes darbība apstresē: stiepšana un liekšana

Mūsdienu UV fleksogrāfijas krāsas pēc 500+ liekšanas cikliem uz transportlīdzekļu čaulām saglabā 95% līmīgumu, pārsniedzot šķīdinātāja krāsas attiecībā 3:1. Šo izturīgumu nodrošina:

• Elasstomēru sveķu matricas, kas nodrošina 15–20% pagarinājumu
• Nanodaļiņu fotoiniciatoru pilna izaugsme pie 150% stiepšanas attiecības
• 18 mēnešu ilga izturība ārā bez plaisāšanas vai atdalīšanās

Speciāli izstrādātas UV krāsas Tritan™, plastmasām un tekstilēm

Īpaši izstrādāti formulējumi tagad risina vēsturiski grūti apstrādājamas pamatnes:

Gadījuma analīze: Izturīgas transportlīdzekļu apšuvuma grafikas ar elastīgiem UV cietināmiem krāsām

Komerciāla transporta flotes operators 18 mēnešu laikā sasniedza 98% grafikas saglabāšanu, izmantojot zema migrēšanas UV krāsas, ietaupot 74 000 USD gadā pārplēšanas izmaksās. Krāsu sistēma izturēja termisko cikliskumu no 85 °F līdz -20 °F, saglabājot ASTM D3363 skrāpējumu izturības novērtējumu 4,3/5.

Virsmas priekšapstrādes metodes UV krāsu pielīmēšanas uzlabošanai

Korona, plazmas un liesmas apstrāde: Metodes un efektivitāte

Lai UV krāsa labi pieliptu, ir svarīgi pareizi iestatīt virsmas enerģijas līdzsvaru. Saskaņā ar ASTM standartiem, koronas apstrādes process var palielināt polietilēna virsmas enerģijas līmeni no aptuveni 31 līdz pat 52 dinu uz centimetru, kas nozīmē, ka ražotājiem vairs nav jāizmanto papildu gruntēšanas kārtas. Automobiļu lietojumprogrammām plazmas sistēmas ar jonu apstarošanas tehnoloģijām virsmas enerģiju paaugstina līdz pat 72 dinu uz centimetru. Savukārt liesmas apstrāde darbojas citādi, taču tāpat efektīvi uz polipropilēna materiāliem, kur virsmas tiek oksidētas pus sekundes laikā pie temperatūras apmēram 1500 grādu pēc Celsija. Pērnajā SPE Antec konferencē prezentēti rūpniecības testi parādīja, ka visas šīs apstrādes uzlabo samitrināmības īpašības no 40% līdz 60% labāk nekā bez apstrādes.

Virsmaņas enerģijas izmaiņu mērīšana pēc apstrādes, lai sasniegtu optimālus rezultātus

Dinu testu joprojām uzskata par zelta standartu lielākajā daļā nozarēs, lai gan ir vispārpieņemti mērķi. Cietām plastmasām parasti redzam labus rezultātus ap 38 līdz 42 dinu uz centimetru, savukārt metāliem parasti nepieciešams kaut kas tuvāk 46-52 dinu/cm atzīmei. Pēdējā laikā situāciju ir diezgan ievērojami mainījuši jauni kontaktleņķa mērīšanas ierīces rokās. Tās nodrošina diezgan precīzus ciparu rādījumus plus mīnus 2 dinu/cm robežās un to veikšanai vajag aptuveni 15 sekundes, kas patiešām palīdz samazināt nekonsekventi lielā partijā veiktajos testos. Dažas nesenās pētījumi atklāja, ka virsmām ar enerģijas līmeni virs 45 dinu/cm parasti labāk saderas UV krāsas, parādot gandrīz 0,93 korelāciju starp šiem faktoriem saskaņā ar pērnajā "European Coatings Journal" publicēto pētījumu.

Pārāk intensīvas apstrādes izvairīšanās: Dīnu līmeņu un drukas kvalitātes līdzsvarošana

Pārsniedzot 60 dinu/cm PET plēvēs, var rasties stresa plaisas zem 5% pagarinājuma (Intergraf 2022). Optimālai priekšapstrādei nepieciešami precīzi parametri:

• 3–5 kW plazmas jauda BOPP plēnām
• 15 mm liesma lāpu attālums HDPE konteineriem
• 50 W/m² koronas deva PVC plāksnēm
  Šie iestatījumi novērš malu pacelšanos termiskās ciklēšanas laikā (-40 °C līdz 85 °C), saglabājot 4H zīmju cietīgu pēc ISO 15184.

Materiāla specifiskas UV krāsu formulējumi un sacietināšanas optimizēšana

Ĭhemiskās pielāgojumi, lai uzlabotu saķīmi uz grūtām pamatnēm

Strādājot ar grūti apstrādājamām materiālu, piemēram, ar polipropilēnu un polietilēnu, UV krāsām ķīmiskā ziņā ir nepieciešamas zināmas korekcijas. Fosfāta estera adhēzijas veicinātāju pievienošana apmēram 8% koncentrācijā palīdz šīm krāsām labāk pielipt virsmām, kas dabiski tās atgrūž. Savukārt noteikta veida oligomēri piešķir krāsai papildu elastīgumu, neapdraudot tās izturību pret agresīvām ķīmikātām. Pēcnozīmīgi pētījumi no pagājušā gada parādīja arī kaut ko interesantu. Kad ražotāji savās formulās iekļauj no 12 līdz 15 procentiem akrilātu monomēru, faktiski tiek samazināta žāvēšanas saraušanās par apmēram 40 procentiem. Tas dod reālu atšķirību, drukājot uz priekšmetiem, piemēram, automašīnu detaļām vai pārtikas iepakojumiem, kur vienmēr pastāv loba problēma.

Žāvēšanas veiktspēja kompozītos, laminātos un kokmateriālos

Attiecībā uz koka dekoratīvajām plēvēm un kompozītmateriāliem, UV-LED sistēmas sasniedz apmēram 98% polimerizācijas līmeni pie 385 līdz 405 nanometru diapazona. Tradicionālās dzīvsudraba lampas nespēj turēties līdzi, nodrošinot tikai apmēram 75% efektivitāti. Lielā priekšrocība šeit ir tā, ka šīs LED sistēmas rada mazāk siltuma, tādēļ tās procesa laikā mazāk kaitē delikātiem materiāliem. Turklāt ražotāji norāda, ka ražošanas ātrums palielinās apmēram par 30%, ražojot laminētus grīdas izstrādājumus. Tomēr vidēja blīvuma šķiedroplāte (MDF) rada citādu izaicinājumu. Porainā MDF struktūra parasti uzsūc tinti, taču gudrie ražotāji ir izstrādājuši īpašas divkāršās cietināšanas formulējumus. Tie apvieno gan UV staru aktivāciju, gan mitruma izraisītas ķīmiskas reakcijas, izveidojot barjeru pret nevēlamu tintes iesūkšanos, vienlaikus nodrošinot pareizu cietināšanu pa virsmu.

Gadījuma analīze: hibrīda UV-LED tinte drukāšanai uz kartona un koka

Vienai iepakojuma ražotāju kompānijai izdevās samazināt līdz pusei nožūšanas enerģijas izmaksas, kad tā pārgāja uz hibrīda UV-LED krāsu izmantošanu savām gofrētā kartona produkcijām. Šīs jaunās krāsas satur ļoti maz fotoiniciatoru vielas (apmēram 3% vai mazāk), kas nozīmē, ka ražošanas laikā vairs nav nepatīkamas smakas, tomēr tās tomēr nožūst mazāk nekā divās sekundēs. Kad tās testēja arī uz cietkoksnes virsmām, šī krāsu formula sasniedza ievērojamu 4H zīmuļa cietības rādītāju, pārsniedzot parasto UV krāsu efektivitāti apmēram par 60%. Tāda veida veiktspēja parāda, ka šīs izejvielas labi darbojas uz dažādām pamatnēm un nodrošina reālus uzlabojumus gan kvalitātē, gan efektivitātē.

Biežāk uzdotie jautājumi

Kāda ir virsmas enerģijas nozīme UV krāsu pielīmēšanā?

Virsma enerģija ir kritiski svarīga UV krāsu pielīmēšanai, jo materiāli ar augstāku virsmas enerģiju nekā krāsa nodrošina labāku izplatīšanos un saķemi. Zema virsmas enerģijas materiāliem nepieciešama priekšapstrāde, lai veiksmīgi varētu uzklāt krāsu.

Kā UV krāsas darbojas uz elastīgām pamatnēm?

ŪV krāsas, īpaši mūsdienīgas formulējumi, saglabā augstu līmēšanās spēju uz elastīgiem pamatiem pat tad, kad tie ir saspiesti, nodrošinot labāku veiktspēju salīdzinājumā ar šķīdinātāja krāsām. Tās efektīvi pielāgojas pagarinājumam un vides apstākļiem.

Kādas ir priekšrocības, izmantojot ŪV-LED cietināšanas sistēmas?

ŪV-LED cietināšanas sistēmas nodrošina ātrāku polimerizācijas ātrumu ar mazāku siltuma veidošanos, tādējādi tās ir ideālas delikātiem materiāliem. Tās palielina efektivitāti, samazina enerģijas izmaksas un uzlabo ražošanas ātrumu.