2017.04.05, Автор: Майкл Айдакэведж2434 прочтений

Что такое ультрафиолетовое/электронное отверждение? *

Теги: Publish Уроки RadTech УФ-печать Эксклюзив

Десятиминутные курсы УФ-/электронной сушки. Химические основы  УФ- и электронного отверждения.

После того как краска или другой жидкий материал нанесён на поверхность, он должен высохнуть. Для этого применяются естественная или принудительная сушка (отверждение) отпечатка. Традиционный метод принудительной сушки (отверждения) — термическая, при котором происходит ускоренное испарение жидкости из состава нанесённых чернил или краски под действием нагревания. Для того чтобы поверхность отпечатка стала сухой на ощупь, при термическом отверждении требуется несколько минут. При УФ-отверждении для сушки отпечатка вместо нагревания или обдувания воздухом используется облучение светом УФ-лампы.

Для того чтобы краска стала высыхать под действием УФ-излучения, то есть стала УФ-отверждаемой, требуется внести изменения в её химический состав. При УФ-отверждении высыхание происходит намного быстрее — за доли секунды. Если в состав УФ-отверждаемой краски не входит растворитель, толщина красочного слоя после высыхания останется такой же, как и до высыхания. А при термической сушке с испарением растворителя толщина слоя краски уменьшается.

Что такое ультрафиолетовое/электронное отверждение? *

Отверждение излучением — группа процессов, которая включает отверждение краски с использованием излучения в ультрафиолетовом (УФ-отверждение) или видимом диапазонах, а также электронного излучения (электронное отверждение — ЭО). Эта технология отличается от широко распространённой термической (тепловой) сушки тем, что для отверждения красок использует излучение: ультрафиолетовое, в видимом диапазоне или электронное. Эти три метода сушки излучением отличаются видом используемой энергии. Диапазон длин волн ультрафиолетового (УФ-) излучения — 200–400 нм, а видимого света — 400–700 нм. Электронное отверждение отличается от двух других видов сушки излучением тем, что в нём используется поток электронов, обладающих высокой энергией. Этот курс посвящён главным образом отверждению УФ -излучением и пучком электронов, которое мы далее будем называть электронным (ЭО, по-английски — electronic beam curing — EB curing). Технологии сушки УФ- и видимым светом во многом схожи, но отличаются фотоинициаторами отверждения и оборудованием, применяемым для облучения.

Что такое отверждение излучением?

Это технологии закрепления нанесённой краски/покрытия с помощью её облучения: светом в УФ- или видимом диапазоне или потоком электронов. В этом их принципиальное отличие от других технологий отверждения: термического, испарительного (путём испарения жидких компонентов), окислительного (кислородом воздуха).

Какие виды энергии используются при отверждении излучением:

  • ультрафиолетовое (УФ-) излучение: длина волны 200–400 нм;
  • излучение в видимом диапазоне: обычно используется диапазон длин волн 400–700 нм;
  • электронное излучение: пучок электронов с высокой энергией.

 

Отверждение излучением имеет ряд существенных преимуществ перед другими технологиями. Благодаря этим преимуществам становится возможным изготовление изделий с запечатанной поверхностью или с покрытием, которые было бы трудно получить с помощью традиционных технологий. В числе прочих свойств, которыми обладают УФ-отверждаемые и ЭО-отпечатки и покрытия, — сильный глянец, высокая твёрдость, устойчивость к царапинам и истиранию, а также очень быстрое закрепление. Эти свойства можно при необходимости регулировать, меняя параметры сушки или состав наносимой краски (покрытия).

Сушка излучением требует прямого прохождения лучей от излучателя к поверхности, поэтому она наиболее эффективна на плоских поверхностях. При сушке неплоских и трёхмерных изделий требуются разнообразные приспособления, например, зеркала для отражения излучения или лампы, способные поворачиваться.

По многим причинам сушку излучением часто предпочитают другим технологиям. Основная причина — высокая производительность, которая достигается при её применении. Поскольку при использовании излучения покрытие или краска высыхает за доли секунды, можно запечатать много изделий в единицу времени. Ещё одно преимущество, косвенно связанное с быстротой закрепления краски или покрытия, — возможность снижения себестоимости запечатанного изделия. Несмотря на то, что килограмм традиционной краски или покрытия УФ-отверждения или ЭО дороже, чем аналога, отверждаемого термически, благодаря другим преимуществам (повышение производительности, снижение объёма отходов, рециркуляция краски) удаётся снизить стоимость готового изделия. Ещё одно преимущество, сохраняющее своё значение, — закрепление материалов излучением даёт меньше выбросов летучих органических соединений (ЛОС) и, следовательно, облегчает производителю соблюдение экологических требований, которые становятся всё более строгими.

 

Замена термической сушки отверждением излучением означает переход к использованию ламп и устройств ЭО вместо традиционных термических сушилок. Здесь появляется два преимущества: Во-первых, лампа или электронный излучатель обычно имеют намного меньшие размеры, чем устройство термической сушки. Во-вторых, они обычно потребляют намного меньше энергии.

Прежде чем мы покажем, где в мире применяются материалы, отверждаемые излучением, кратко остановимся на участниках рынка, связанных с применением этих материалов, и на том, как они взаимодействуют друг с другом. На схеме выше показаны компоненты системы, сформировавшейся вокруг использования материалов, отверждаемых излучением. Скорее всего, большинство из читателей этого урока найдут где-то на этой схеме себя.

В начале этой цепочки — поставщики исходных компонентов. Они разрабатывают и производят компоненты материалов, которые используются в процессах отверждения излучением. Эти компоненты затем поступают к разработчику, который создаёт рецептуру «блюда» — готового материала — из этих компонентов и готовит это «блюдо». Затем разработчик передаёт рецептуру производителю готовых изделий (в полиграфии — это типографии и другие поставщики услуг печати). Последний изготавливает изделие с использованием материалов, приготовленных по этой рецептуре. Производитель выполняет и нанесение материалов на поверхность изделия, и их отверждение.

Поставщик оборудования действует в тесном контакте с производителем готовых изделий, помогая ему правильно подобрать устройства для облучения, запечатываемый материал и материал покрытий, а также контрольно-измерительное оборудование. В конце концов готовое изделие с нанесённым и отверждённым изображением или покрытием (например, линолеум или ламинат) попадает в распоряжение конечного заказчика.

Конечно, в реальной жизни всё может быть несколько сложнее, чем на этой схеме. Здесь показаны только типичные роли и участники, но в реальности возможно взаимодействие и с другими участниками, не показанными на схеме. Обычно такие дополнительные взаимодействия состоят в обсуждении требований с третьей стороной или в информировании третьей стороны о каких-то технологических новшествах. Например, поставщик оборудования может познакомить поставщика исходных компонентов с лампой нового типа в надежде на то, что будет разработан новый материал, отверждаемый под действием такой лампы.

Иногда даже размываются роли отдельных участников, или они могут выступать в нескольких ролях. Например, поставщик исходных компонентов выступит и в роли разработчика рецептуры нового материала, и его изготовителя, а этот материал приобретёт непосредственно производитель готовых изделий. Есть и вертикально интегрированные компании, которые сами выпускают исходные компоненты, разрабатывают рецептуры наносимых материалов и выпускают эти материалы, сами наносят эти материалы на поверхность изделий и проводят их сушку. Но такие компании — скорее исключение, чем правило.

Благодарим вас за проявленный интерес к курсу по химическим основам УФ- и электронного отверждения. В следующем уроке мы рассмотрим элементарные химические процессы, которые лежат в основе УФ-отверждения. Более подробные сведения о технологии УФ- и электронного отверждения приведены на сайте http://www.radtech.org.

RadTech International North America

Ассоциация по технологиям УФ- и электронной сушки

Миссия RadTech:

Способствовать распространению и развитию промышленных технологий УФ-отверждения и ЭО как более энергоэффективных, обеспечивающих снижение выбросов в окружающую среду, повышение производительности, снижение потерь и дающих возможность изготовления более совершенных и принципиально новых изделий.

Выступать в роли международного форума и надёжного источника информации для отдельных лиц и организаций, связанных с применением технологий УФ-отверждения и ЭО или с поставкой оборудования, сырья и других материалов, имеющих отношение к этим технологиям.

Получать, разрабатывать и распространять сведения и методики безопасного использования оборудования и обращения с материалами, их испытаний и контроля качества.

 

Об авторе: этот курс разработан д-ром Майклом Айдакэведжем из Colorado Photopolymer Solutions. Айдакэведж в 1975 г. закончил Дрексельский университет с дипломом бакалавра естественных наук по химии, а в 1979 г. получил степень доктора в Сиракузском университете по специальности «металлоорганическая химия». Он занимается вопросами сушки красок и покрытий излучением с момента своей работы в Eastman Kodak, с открытием в компании лаборатории фотополимеров в 1985 г. В дальнейшем он продолжил изучение процессов сушки/отверждения излучением, работая в различных компаниях. Айдакэведж изучил эту систему с разных сторон: и как производитель исходных компонентов (в должности директора по глобальному развитию УФ-отверждения в UCB/Cytec), и как разработчик-производитель новых материалов (в CPS), и как конечный заказчик (в NAPP Systems). Он занимал должность президента RadTech North America в 2009–2010 гг. Сегодня Майкл Айдакэведж — вице-президент по развитию в Colorado Photopolymer Solutions. Он также занимает должность адъюнкт-профессора в Колледже окружающей среды и леса (ESF) Университета штата Нью-Йорк в г. Сиракузы, где читает лекции по технологиям УФ- и электронного отверждения и 3D-печати с УФ-отверждением.

* Публикуется с разрешения и при содействии Radtech — Ассоциация по технологиям УФ-/электронного отверждения. © 2017, Radtech. Все права защищены.

 

Архив журналов в свободном доступе.

Купить номер с этой статьей в pdf

На ту же тему:
  • Зарабатываем на «металлах»

    Специальный обзор решений для цифрового нанесения фольги.

     

  • География экспансии Ricoh: продолжение

    Мы продолжаем рассказ о развитии направления промышленной печати  Ricoh в странах СНГ. На очереди — Армения и Узбекистан.

     

  • Печать по тканям: «цифра» решает

    Всё, что вы хотели узнать про цифровую печать по тканям, — от основ до практики и перспектив.

    Сегодня объём мирового рынка цифровой печати по текстилю, по разным оценкам, значительно превышает 2 млрд долл. А в натуральном выражении суммарный объём печати — примерно 1 млрд м2. Ежегодный рост рынка составляет примерно 12%. В России уровень проникновения цифровых технологий в этот сегмент существенно ниже, чем в странах Западной Европы, США и Китае, поэтому потенциал развития намного больше. 26 сентября 2018 г. в рамках выставки «Реклама 2018» Publish совместно с «ЭкспоЦентром» провели конференцию «День цифровой печати по тканям».

     

  • FSC: бумажная этика будущего

    Что такое FSC-сертификация бумаги и в чем она может быть полезна типографиям.

     

  • Струйное будущее печати

    Новейшая история полиграфии — в части, касающейся развития струйной технологии, — неплохо документирована, но некоторые факты в ней уже слегка позабыты. Например, первый патент на печатающую головку с непрерывным истечением чернил якобы был выдан Вильяму Томпсону ещё в 1867 г. Понятно, что тогда не шла речь о физическом воплощении принтера на основе этой технологии, и первую модель с непрерывным истечением чернил выпустила… Siemens только в 1951 г. Но в следующие 30 лет, до появления импульсных технологий — термо- и пьезоструйной, вряд ли кто-то всерьёз считал, что струйные устройства смогут стать базой для настоящих полиграфических машин.

     

  • Два мира — одни «Терра Системы»

    Компания «Терра Системы», до лета 2018 г. предлагавшая полиграфистам печатные решения только на основе офсетных машин RMGT и светодиодных сушек AMS, теперь, совместно с Ricoh Rus, начала активную работу по внедрению «цифры». Партнёры уверены, что могут предложить офсетчикам лучшее из двух миров — аналоговой и цифровой печати.

     


comments powered by Disqus