Définition et classification des encres UV et de leurs applications
1. Vue d'ensemble de l'encre à séchage par polymérisation ultraviolette (UV)
L'encre flexo à séchage UV, appelée encre UV, est essentiellement une encre liquide qui peut passer de l'état liquide à l'état solide sous l'effet de rayons ultraviolets d'une certaine longueur d'onde.
Si l'on compare la composition de l'encre UV à celle de l'encre traditionnelle, on constate que les deux sont très différentes. La différence réside dans le fait que la formation du film de l'encre UV est une réaction chimique du monomère au polymère, tandis que la formation du film de l'encre traditionnelle est une action physique, la résine est déjà un polymère, et le solvant est un polymère qui dissout le polymère solide en un liquide. Il permet d'enrober l'encre sur le substrat, puis le solvant est volatilisé ou absorbé, de sorte que le polymère liquide peut retrouver son état solide d'origine. L'encre UV est principalement composée de pigments, de prépolymères, de diluants réactifs, de photo-initiateurs et d'additifs.
Le développement rapide de l'industrie de l'impression exige non seulement une qualité et une efficacité élevées, des coûts réduits, mais aussi une absence de pollution de l'environnement. L'encre UV peut être imprimée sur n'importe quel substrat et la qualité du produit imprimé est meilleure que celle des encres d'impression flexo à base de solvant et à base d'eau. L'encre UV est largement utilisée dans les pays étrangers. Dans l'impression offset, la sérigraphie, l'impression flexographique et l'impression typographique, la consommation d'encre UV augmente d'année en année. Le taux de croissance annuel des encres UV en Europe, en Amérique et au Japon est de 9% à 12%.
2. les caractéristiques de l'encre à séchage par lumière UV
La lumière ultraviolette est une onde électromagnétique dont la longueur d'onde est plus courte que celle de la lumière visible et dont les différentes longueurs d'onde ont des énergies différentes. En général, la longueur d'onde de la lumière ultraviolette utilisée pour le séchage de l'encre durcissable à la lumière UV est comprise entre 250 et 400 nm. Les sources de lumière ultraviolette couramment utilisées dans l'industrie sont les lampes au mercure à haute pression et les lampes aux halogénures métalliques, qui ont la plus grande efficacité dans la plage de 200~300nm et 300~400nm respectivement. Par conséquent, les lampes à mercure à haute pression sont généralement utilisées pour les encres UV incolores, tandis que les lampes à halogénures métalliques sont généralement utilisées pour les encres UV colorées.
La caractéristique fondamentale de l'encre durcissant à la lumière UV, qui diffère des autres types d'encre, est que la couche d'encre est durcie et formée en un film par une forte irradiation à la lumière ultraviolette, et que la substance formant le film est initiée par un photo-initiateur et subit une réaction de polymérisation rapide, qui s'achève en quelques secondes à quelques dizaines de secondes. Si elle n'est pas exposée à une forte lumière ultraviolette, même si elle est chauffée, l'encre restera longtemps collante et ne pourra pas être durcie. Les principaux avantages de l'encre durcissant à la lumière UV sont les suivants : a. Elle peut durcir la couche d'encre plus épaisse en une seule fois, et l'épaisseur maximale de la couche d'encre peut atteindre 100~150μm ; b. Temps de durcissement court, consommation d'énergie réduite, économie d'espace d'impression et d'espace, et efficacité de production élevée ; c. Pas de solvant organique, film durci presque 100%, pas de volatilisation de solvant organique, réduction de la pollution de l'environnement ; d. Applicable à l'impression de substrats à grande capacité thermique ; e. Les impressions sont exquises, de bonne qualité et de haut niveau, et le film d'encre durci a une bonne résistance à la chaleur, à la résistance aux solvants et à la résistance aux rayures.
3. les caractéristiques de la composition de l'encre durcissant à la lumière ultraviolette
L'encre à séchage par lumière ultraviolette, également connue sous le nom d'encre à séchage ultraviolet ou d'encre UV. Il s'agit d'un type d'encre qui absorbe l'énergie lumineuse d'une certaine longueur d'onde et produit une réaction photochimique sous irradiation ultraviolette pour achever rapidement la conversion de l'état liquide à l'état solide.
Cette encre ne contient pas de solvant et ce n'est que sous irradiation ultraviolette que la réaction photochimique peut se produire rapidement, ce qui permet d'obtenir un séchage rapide. C'est précisément grâce à cette caractéristique qu'elle résout le problème du changement de performance de l'encre sur la presse d'imprimerie, ainsi que le problème du séchage rapide après le transfert de l'encre sur la surface du substrat. Ces encres répondent non seulement aux exigences d'une impression rapide et multicolore en une seule fois, mais elles sont également pratiques pour l'impression de matériaux non absorbants.
Comme les autres encres, l'encre à séchage par lumière UV est composée de pigments, de liants et de matériaux auxiliaires, mais comme elle doit s'appuyer sur des réactions photochimiques pour sécher l'encre, il existe des exigences spécifiques pour l'utilisation des liants d'encre, c'est-à-dire l'utilisation d'un matériau de liaison solide à la lumière. Le liant photopolymérisable est principalement composé d'une résine photosensible ou d'un prépolymère, d'un agent de réticulation, photo-initiateur et d'autres substances.
1) Pigment
L'encre photopolymérisable aux UV pour les pigments doit avoir une bonne propriété de mélange, et l'encre photopolymérisable aux UV ne doit pas être gélifiée pendant la période de stockage effective après le mélange ; lorsque des pigments sont utilisés ensemble, le dosage de chaque pigment dans l'encre photopolymérisable doit être précis ; pigments La concentration de l'encre doit être élevée, la couleur doit être brillante, elle doit avoir une excellente dispersibilité et un pouvoir colorant suffisant ; le pigment ayant un faible taux d'absorption du spectre ultraviolet doit être sélectionné, afin de ne pas entraver la vitesse de durcissement de l'encre photopolymérisable ; lorsque le pigment est exposé à la lumière ultraviolette ou à l'eau, il ne doit pas changer de couleur pendant la réaction de durcissement.
L'absorption et la réflexion du spectre ultraviolet varient d'un pigment à l'autre, de sorte que la vitesse de séchage de l'encre photopolymérisable varie également en fonction des pigments. Les pigments ayant une bonne transparence se fixent plus rapidement en raison de leur transmission élevée des UV ; le noir de carbone a une capacité d'absorption des UV plus élevée et durcit plus lentement ; les pigments blancs sont très réfléchissants, ce qui entrave également le durcissement.
Selon les principes susmentionnés, les pigments utilisés dans les encres à séchage par lumière UV comprennent généralement le dioxyde de titane, le jaune de benzidine, le bleu de phtalocyanine, le rouge permanent, le rouge pêche, le rouge saphir, le rouge profond résistant à la lumière, le noir de carbone, etc.
2) Matériau de collage photopolymérisable
Dans l'encre durcissant à la lumière ultraviolette, le liant photopolymérisable est particulièrement important. Les exigences sont les suivantes : le liant photopolymérisable doit être de couleur claire et avoir une bonne transparence ; l'activité photopolymérisable doit être élevée et il doit sécher instantanément sous la lumière ultraviolette ; la brillance après le film doit être bonne, l'adhérence doit être forte et la ténacité et la résistance aux chocs doivent être excellentes ; l'indice d'acidité du liant photopolymérisable ne doit pas être trop élevé (généralement inférieur à 20), sinon il se gélifie facilement lorsque l'encre est stockée ; la mouillabilité avec le pigment doit être bonne. Pour les liants durcissant aux UV, on peut choisir non seulement une résine photopolymérisable, mais aussi deux ou plusieurs résines ou prépolymères photopolymérisables et des agents de réticulation. Par exemple, une ou plusieurs résines acryliques peuvent être utilisées comme base. Les matériaux les plus couramment utilisés sont des configurations trifonctionnelles basées sur des résines d'uréthane, d'époxy ou de polyester.
Dans les applications pratiques, une grande partie n'est pas réellement une résine, mais un ester de composés insaturés, également connus sous le nom de monomères actifs, tels que TMPTA CAS 15625-89-5, NPGDA CAS 2223-82-7, HDDA CAS 13048-33-4, IBOMA CAS 7534-94-3etc. Ils peuvent toutefois être utilisés en combinaison avec des résines photodurcissables pour faciliter le durcissement par photopolymérisation. Le triacrylate de triméthylolpropane est un diluant très réactif, de faible viscosité (généralement 0,05～0,15Pa-s, 25℃), qui peut apporter de la dureté et de la brillance, et peut augmenter la vitesse de fixation, il est particulièrement adapté aux formulations nécessitant une viscosité plus faible et une réactivité plus élevée.
Le polyester insaturé est un haut polymère avec une structure linéaire de doubles liaisons insaturées. Tout monomère pouvant être réticulé et copolymérisé avec ce haut polymère est appelé agent de réticulation, également connu sous le nom d'"agent de pontage". Le polyester est réticulé en une structure en réseau. L'agent de réticulation a deux fonctions principales : la réticulation et le durcissement lors de la photopolymérisation ; en tant que diluant, il réduit la viscosité du système et améliore la fluidité de la résine. L'agent réticulant idéal est également un diluant réactif idéal, qui peut être sélectionné selon les principes suivants. Il présente une meilleure miscibilité avec la résine, peut dissoudre et diluer le polyester insaturé et peut participer à la réaction de photopolymérisation ; il présente une bonne photosensibilité et une excellente photopolymérisation. Activité ; amélioration des propriétés physiques du film après durcissement ; faible volatilité, inodore, non toxique ; sources abondantes, bon marché. Pour choisir un agent de réticulation approprié, il est également nécessaire de prendre en compte les caractéristiques de la résine elle-même, d'intégrer différents facteurs et d'apprendre les uns des autres pour obtenir de meilleurs résultats.
Dans le système de polymérisation, un composé facilement décomposé ou excité par la lumière est ajouté au monomère, appelé photosensibilisateur (également appelé sensibilisateur). La photopolymérisation qui en résulte est appelée photopolymérisation photosensibilisée. Le photosensibilisateur utilisé pour améliorer la photopolymérisation absorbe généralement la lumière à une longueur d'onde supérieure à celle du monomère et se décompose pour générer des radicaux libres ; ou bien la photoexcitation provoque des réactions secondaires pour générer des radicaux libres, les deux provoquant la photopolymérisation.
Il existe deux grandes catégories de photosensibilisateurs couramment utilisés dans les encres durcissant à la lumière UV : les cétones, telles que la benzophénone, le bibenzoyle, la cétone zhuchi, la p-phénylbenzophénone, l'acétophénone halogénée ; la classe de la benzoïne et de ses éthers, tels que la benzoïne, l'éther méthylique de la benzoïne, l'éther de la benzoïne, l'éther butylique de la benzoïne, l'alpha-méthylbenzoïne, l'alpha-phénylbenzoïne. Leur caractéristique commune est qu'ils contiennent tous une base et des groupes cétones aromatiques. La différence entre eux est que les benzoïnes elles-mêmes peuvent déclencher des monomères d'oléfines par action photochimique, et sont donc à la fois des photosensibilisateurs et des photo-initiateurs ; tandis que les benzoïnes doivent souvent interagir avec d'autres molécules après l'action photochimique. Pour initier la polymérisation des monomères éthyléniques, il s'agit strictement d'un photosensibilisateur, pas d'un bon photo-initiateur, et il doit souvent être utilisé en conjonction avec d'autres composés. Néanmoins, la caractéristique commune de ces deux types de substances est la présence de groupes cétoniques aromatiques dans le groupe, qui effectuent d'abord la photosensibilisation. Le dosage du photosensibilisateur dans l'encre durcissant à la lumière UV est généralement compris entre 1% et 10% (fraction de masse), de préférence entre 3% et 6%. Lorsque la quantité de photosensibilisant est trop faible, la vitesse du "pont" de la lumière est ralentie, ce qui n'est pas propice à l'application. D'autre part, si la quantité de photosensibilisant est trop importante, la vitesse de photopolymérisation n'augmentera pas nécessairement, ce qui est non seulement économiquement déraisonnable, mais réduira également la résistance de la conjonctive polymérisée et affectera la performance du film d'encre.
Dans le processus de polymérisation radicalaire, en raison de l'existence de petites quantités de substances, la polymérisation des monomères et des résines insaturées ne peut pas se produire, ce qui est appelé inhibition de la polymérisation, et les substances qui provoquent ce phénomène sont appelées inhibiteurs de polymérisation. 01%〜0. 20%。 L'inhibiteur de polymérisation ne doit pas inhiber la réaction de photopolymérisation, mais seulement empêcher la réaction de polymérisation thermique ; par conséquent, la quantité de polyester insaturé est de 0,01% ~ 0,20%.
3) Auxiliaires
Les cires sont souvent utilisées comme agents auxiliaires dans les encres pour améliorer la résistance au frottement des encres et réduire la viscosité. Les conditions de base pour l'utilisation des cires dans les encres sont un point de fusion élevé et la présence de cires microcristallines. Les cires qui peuvent être utilisées dans les encres sont les cires microcristallines et les cires de polyéthylène. En outre, une petite quantité d'amines tertiaires, de dérivés de la phosphine, etc. sont ajoutés en tant qu'agents auxiliaires.
4. Indicateurs techniques et imprimabilité des encres à séchage UV
1) Spécifications de l'encre à séchage UV
La couleur est similaire à l'échantillon standard ; la finesse est de 15~25μm ; la fluidité est de 20~35mm ; le pouvoir colorant est de 90%~110% ; la viscosité est de 15~25 (32℃) ; la résistance aux chocs est de 29,4N m ; 1～2s.
2) Imprimabilité des encres à séchage UV
Mélange d'encres. Les encres photopolymérisables peuvent être mélangées entre elles, mais pas avec les encres générales. Lorsque l'on passe de l'encre d'origine à l'encre photopolymérisable, il convient de la laver avant l'impression.
Nettoyage des encres. Produit dédié aux encres photopolymérisables appliquées aux solvants de nettoyage. Pendant l'impression, si le solvant de nettoyage reste sur le rouleau encreur, le blanchet et le rouleau d'eau, il deviendra la cause d'un mauvais séchage de l'encre et d'un mauvais encrage, il doit donc être complètement éliminé.
Matières auxiliaires. Les matériaux auxiliaires comprennent des réducteurs de viscosité, des siccatifs et des durcisseurs. Le réducteur de viscosité est utilisé pour réduire la viscosité de l'encre, et la quantité ajoutée doit être inférieure à 5%. S'il dépasse cette quantité, le durcissement de l'encre sera réduit ; le siccatif est utilisé pour augmenter la vitesse d'assimilation de l'encre solide légère, et la quantité ajoutée doit être inférieure à 2% ; le durcisseur maximal est de 10%, au-delà duquel il n'y a pas d'effet. Cet adjuvant est un produit spécial pour l'encre photopolymérisable, et les adjuvants généraux ne peuvent pas être utilisés.
5. Les points essentiels de l'utilisation de l'encre à séchage par lumière UV
En raison de ses caractéristiques de séchage, l'encre UV a un large éventail d'applications et convient particulièrement à l'impression sur des matériaux non absorbants. Si le facteur prix n'est pas pris en compte, l'encre à séchage par lumière UV peut être utilisée dans des machines d'impression de différentes méthodes d'impression, et les matériaux d'impression sont le papier, le plastique et le film plastique, la feuille d'aluminium, le métal, etc.
Lors de l'impression avec de l'encre à séchage par lumière UV, la partie de sortie du papier de chaque groupe de couleurs de la machine à imprimer doit être équipée d'un dispositif d'irradiation par lumière UV, et la longueur et la puissance du tube de la lampe doivent être déterminées en fonction du format d'impression. En général, la distance entre le tube de la lampe et la matière imprimée est d'environ 20 cm ou moins. Généralement équipée d'un rouleau d'encre d'impression spécial et d'un blanchet.
Lors de l'utilisation de l'encre UV, celle-ci ne doit pas être mélangée à l'encre générale. Lors du passage de l'encre originale à l'encre UV, l'encre originale doit être nettoyée, puis remplacée par de l'encre UV, et des agents auxiliaires spéciaux doivent être utilisés pour ajuster l'adaptabilité de l'encre. Il s'agit notamment d'un réducteur de viscosité, d'un durcisseur, d'un siccatif, etc. Le réducteur de viscosité spécial a pour fonction de réduire la viscosité de l'encre durcissant à la lumière UV, et sa quantité ajoutée doit être contrôlée dans la limite de 5%, sinon la dureté de l'encre sera réduite ; le durcisseur de film a pour fonction d'améliorer la résistance de la couche d'encre, et la limite maximale est de 10% ; l'agent de séchage a pour fonction d'accélérer la vitesse de durcissement de l'encre, et sa quantité ajoutée doit être contrôlée dans la limite de 2%.
Au milieu ou à la fin de l'impression, il est nécessaire de nettoyer le rouleau encreur, le blanchet, la plaque d'impression, le rouleau d'eau et l'encrier. Il convient d'utiliser le solvant de lavage spécial pour l'encre à séchage par lumière ultraviolette, et le nettoyage doit être minutieux pour éviter un mauvais encrage ou un mauvais séchage de l'encre. attendre l'échec.
L'utilisation et le stockage de l'encre à séchage par lumière UV doivent éviter la lumière directe du soleil et doivent être stockés dans un endroit sombre à 20°C. La période de stockage ne doit pas être trop longue et la période de validité générale est de 6 mois.
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