Kuri gravūras krāsas ir noturīgas pret dzeltenošanos ilgtermiņa lietošanai?

Kāpēc notiek gravūras krāsu dzeltenošana: galvenie ķīmiskie un vides faktori

Ketonu smilšu oksidatīvā degradācija un hromoforu veidošanās

Drukāšanas krāsu dzeltēšanās problēma gravūras krāsās pamatā saistīta ar to, kas notiek, kad šīs ketonu smiltis sadalās oksidējoties. Šīs smiltis ir ļoti svarīgas, jo tās labi pielīp pie virsmām, nodrošina labu spīdumu un saglabā drukāšanas kvalitāti. Tomēr ir viena lieta: kad tās saskaras ar parasto gaisu uzglabāšanas laikā vai lietošanas procesā, notiek tā sauktā ķēdes sadalīšanās. Šis process rada konjugētus divkāršus saites, kā arī karbonilgrupas (C=O), kas patiesībā kļūst par krāsu veidojošiem aģentiem. Tālāk notiek tas, ka šīs jaunizveidotās struktūras sāk absorbēt gaismu tieši zilā–violetā spektra daļā aptuveni 400–450 nm diapazonā, tādējādi visu padarot dzeltēnāku, nekā bija paredzēts. Dažām smiltīm dabiski ir vairāk nesaturētu saites, piemēram, noteiktu zemas blīvuma polietilēna atvasinājumu gadījumā, un šīs smiltis dzeltē daudz ātrāk pat tad, ja tās uzglabā līdzīgos apstākļos. Daudzi drukātāji šo problēmu ir novērojuši laika gaitā, īpaši strādājot ar vecākiem materiālu krājumiem.

UV starojums, siltums un mitrums: sinerģiski stresori reālās pasaules vecošanā

Daba nedarbojas arītīgi iepakotā veidā, kur vides faktori darbojas atsevišķi. Kad aplūkojam ārpus telpām izvietotus materiālus, UV gaisma, siltums un mitrums visi kopā paātrina dzeltenošanos, izraisot sarežģītas ķīmiskās reakcijas. Apskatīsim to tuvāk: UV stari sāk pārtraukt saites un veidot tās nepatīkamās brīvās radikāles. Situācija pasliktinās, kad temperatūra paaugstinās virs 30 grādiem Celsija, jo molekulas kustas intensīvāk un oksidācija notiek ātrāk. Katrs 10 grādu temperatūras pieaugums aptuveni divkāršo reakciju ātrumu. Tad ir jāņem vērā arī mitrums. Kad relatīvais mitrums pārsniedz 60 %, ūdens patiesībā palīdz sadalīt noteiktas ķīmiskās saites saistvielās, izraisot sveķu pietūkumu un ļaujot vairāk skābekļa iekļūt materiālā. Šajā tabulā parādīts, kā šie dažādie stresori kombinējas un pastiprina viens otra ietekmi uz materiālu degradāciju laika gaitā.

Šī sinerģija izskaidro, kāpēc dzeltēšana izpaužas vissevišķīgāk tropiskajās vai noliktavu vides apstākļos, kur visi trīs faktori sakrīt — šādas apstākļi ir arvien biežāk sastopami visā pasaulē darbojošajās piegādes ķēdēs.

Formulēšanas stratēģijas, lai maksimāli palielinātu gravīras krāsu dzeltēšanas izturību

Stabilizatoru sistēmas: UV absorbenti un aizsargātie aminu gaismas stabilizatori (HALS)

Lai sāktu efektīvu stabilizāciju, nepieciešami piemēroti piedevu komponenti. UV absorbenti darbojas, uztverot intensīvās UV starojuma viļņu garumus zem 380 nm un pārvēršot tos siltumā, nevis ļaujot tiem bojāt krāsas virsmas saites. Šos absorbentus kombinējot ar aizturētajiem aminu gaismas stabilizatoriem (HALS), kas būtībā meklē un neitralizē brīvos radikālus, tiklīdz tie parādās, mēs iegūstam aizsardzību no divām dažādām pusēm. Praktiski veiktie testi arī rāda diezgan ievērojamus rezultātus. Saskaņā ar ASTM G154 standartiem, kur paraugi tiek pakļauti apstākļiem, kas atbilst 18 mēnešiem ārpus telpām, labākās UV absorbentu un HALS kombinācijas samazina redzamo dzeltēšanu (kad Δb* sasniedz 3,0 vai vairāk) par 70 % līdz 80 %. Tas nozīmē, ka produkti ilgāk saglabā svaigu izskatu, vienlaikus saglabājot spīdumu un pretojoties nodilumam, ko izraisa lietošana.

Saistvielas optimizācija: augstas molekulmasas rezinas, šķērssaistīšanas blīvums un ketonu rezinu alternatīvas

Saistvielu struktūra ir būtiska faktors, kas ietekmē krāsu noturību laikā. Akrilāti un alifātiskie poliuretāni ar augstāku molekulmasu (virs 50 000 Da) parasti ir izturīgāki pret oksidāciju salīdzinājumā ar to zemākas molekulmasas analogiem. Kad ražotāji palielina šķērsasaistīšanās blīvumu, izmantojot trīsfunkcionālas vielas, piemēram, trimetilolpropana triakrilātu, tie faktiski veido barjeras, kas palēnina skābekļa pārvietošanos un samazina krāsu veidojošo molekulu pārvietošanos pārklājuma iekšienē. Būtisks uzlabojums rodas, nomainot standarta ketonu smiltis ar citām, kurās nav ketonu, piemēram, cikloalifātiskajiem epoksīdiem vai hidrogenētajiem rosinesteriem. Šī maiņa faktiski aptur problēmās krāsu savienojumu veidošanos tieši to avotā. Nozaru ziņojumi liecina, ka uzņēmumi, kuri pieņēmuši šīs jaunās formulācijas, bieži redz, ka dzeltēšanas problēmas ir novērstas par aptuveni trīs līdz pieciem gadiem, īpaši mitrās vides apstākļos, kur vecākas saistvielu sistēmas sabrūk daudz ātrāk.

Krāsvielu izvēles kritēriji gravīras krāsām, kas nezaļo

Neorganiskās krāsvielas (TiO₂, dzelzs oksīdi): stabilitāte, necaurredzamība un sav совместība

Neorganiskie pigmenti, piemēram, rutila titāna dioksīds (TiO₂) un dažādi sintētiski dzelzs oksīdi, izceļas ar savu ievērojamu pretestību gan fotoķīmiskajai sadalīšanai, gan karstuma bojājumiem. Atšķirībā no organiskajiem līdzīgajiem šiem minerāliem ir stabili kristālstruktūras bez reaktīvajām π saitēm vai aromātiskajām gredzeniem, kas parasti sadalās UV starojuma ietekmē. Tāpēc tie pretojas krāsas maiņai saules gaismas iedarbībā un laika gaitā nezaļo. Titāna dioksīds veic vairāk nekā tikai pārklājumu padarīšanu spožiem un necaurredzamiem — tas patiesībā atspoguļo kaitīgos UV stariem no zemāk esošajām sveķu vielām. Dzelzs oksīda pigmenti var izturēt temperatūras līdz aptuveni 180 °C, tādēļ tie ir ļoti piemēroti ātrai žāvēšanai un laminēšanas procesiem. Lai arī šie pigmenti ir lielāku daļiņu izmēra nekā lielākā daļa organisko pigmentu, īpaši tad, kad tos izmanto plānās gravīras krāsu formulācijās, mūsdienu virsmaktīvvielu tehnoloģija palīdz uzturēt visu vienmērīgi maisītu. Mūsdienu disperģenti labi darbojas arī jaunajās šķīdinātājbezgalās saistvielu sistēmās, tāpēc drukāšanas laikā nenotiek sakļaušanās un materiāls viegli un vienmērīgi plūst caur presi.

Organiskās krāsvielas: kompromisi krāsas intensitātē, spīdumā un ilgstošajā krāsu integritātē

Organiskās krāsvielas piedāvā labāku krāsas intensitāti, caurspīdīgumu un spīdumu, tāpēc tās ir ļoti piemērotas augstas klases dekoratīvajai darbībai. Tomēr ir arī negatīva puse. Šīs krāsvielas tendē viegli šķīst molekulārā līmenī, jo tām raksturīgas izvietotas konjugētas struktūras, kas padara tās uzņēmīgas pret sabrukšanu, kad tiek pakļautas gaismas vai mitruma iedarbībai. Nonākot zem UV staru ietekmes, krāsvielu molekulas sāk sadalīties un pārkārtoties, veidojot nepatīkamās dzeltenīgās plankumus brīvo radikāļu reakciju rezultātā. Pat pievienojot HALS stabilizatorus, šīs organiskās krāsvielas joprojām atpaliek no neorganiskajām pigmentiem, parādot aptuveni 30–40 procentus zemāku noturību pret izbalēšanu saules gaismā. Turklāt tās slikti reaģē uz mitruma līmeni, kas īpaši problēmātiski ir ūdens bāzes gravūras drukas sistēmās. Un neaizmirstsim arī par savietojamības problēmām. Daudzas no tām grūti savienojas ar noteiktu tipu smolām, kas ir intensīvi šķērssaistītas un zemas polāritātes, kas laika gaitā var galu galā vājināt plēves kvalitāti.

Lēmums ir atkarīgs no lietojuma ekspluatācijas cikla prasībām: ja vizuālā ilgmūžība ir svarīgāka nekā sākotnējā spilgtība — īpaši pārtikas, farmaceitiskās vai eksporta iepakojuma gadījumā — inženierzinātnes pieeja dod priekšroku neorganiskiem pigmentiem kopā ar stabilizētiem, ketonu nesaturīgiem saistvielām.

BUJ

Kas izraisa gravētās krāsas dzeltēšanu?

Gravētās krāsas dzeltēšanu galvenokārt izraisa ketonu smolu oksidatīvā degradācija, UV starojums, augsta temperatūra un mitrums, kas izraisa ķīmiskas reakcijas, kuras maina krāsas krāsu.

Kā var novērst dzeltēšanos gravūras krāsās?

Dzeltēšanas novēršana ietver stabilizatoru izmantošanu, piemēram, UV absorbentus un aizturētus aminu gaismas stabilizatorus (HALS), saistvielu struktūru optimizāciju, izmantojot augstas molekulmasas smiltis, kā arī pigmentu veidu izvēli, kas ir noturīgi pret degradāciju, piemēram, neorganiskos pigmentus.

Vai nezdzelteno rādītāju ziņā labāki ir neorganiskie vai organiskie pigmenti?

Neorganiskie pigmenti parasti ir labāki nezdzelteno rādītāju ziņā, jo tie ir stabīlāki UV starojuma un siltuma ietekmē, kamēr organiskie pigmenti var piedāvāt augstu krāskrāsu intensitāti, taču laika gaitā tie ir vairāk pakļauti izbalēšanai un dzeltēšanai.

Vai vides faktori var paātrināt gravūras krāsu dzeltēšanu?

Jā, vides faktori, piemēram, UV starojums, siltums un mitrums, var paātrināt dzeltēšanu, veicinot oksidatīvās reakcijas un krāsā esošo ķīmisko saitu sadalīšanos.