Definizione e classificazione degli inchiostri UV e delle loro applicazioni
1. Panoramica dell'inchiostro a essiccazione a polimerizzazione ultravioletta (UV)
L'inchiostro flessografico ad essiccazione UV, denominato inchiostro UV, è essenzialmente un inchiostro liquido che può trasformarsi da liquido a solido sotto l'irradiazione di raggi ultravioletti di una certa lunghezza d'onda.
Confrontando la composizione dell'inchiostro UV con quella dell'inchiostro tradizionale, si scopre che i due sono molto diversi. La differenza sta nel fatto che la formazione della pellicola dell'inchiostro UV è una reazione chimica da monomero a polimero; mentre la formazione della pellicola dell'inchiostro tradizionale è un'azione fisica, la resina è già un polimero e il solvente è un polimero che scioglie il polimero solido in un liquido. Il solvente è un polimero che dissolve il polimero solido in un liquido e aiuta a rivestire l'inchiostro sul substrato, quindi il solvente viene volatilizzato o assorbito, in modo che il polimero liquido possa essere riportato allo stato solido originale. L'inchiostro UV è composto principalmente da pigmenti, prepolimeri, diluenti reattivi, fotoiniziatori e additivi.
Il rapido sviluppo dell'industria della stampa richiede non solo alta qualità e alta efficienza, costi ridotti, ma anche assenza di inquinamento ambientale. L'inchiostro UV può essere stampato su qualsiasi substrato e la qualità del prodotto stampato è migliore di quella degli inchiostri per la stampa flessografica a base di solventi e a base d'acqua. L'inchiostro UV è stato ampiamente utilizzato nei paesi stranieri. Nella stampa offset, serigrafica, flessografica e tipografica, il consumo di inchiostro UV aumenta di anno in anno. Il tasso di crescita annuale degli inchiostri UV in Europa, America e Giappone va da 9% a 12%.
2. le caratteristiche dell'inchiostro a polimerizzazione UV
La luce ultravioletta è un'onda elettromagnetica con una lunghezza d'onda inferiore a quella della luce visibile e le diverse lunghezze d'onda hanno energie diverse. In genere, la lunghezza d'onda della luce ultravioletta utilizzata per polimerizzare l'inchiostro fotopolimerizzabile è di 250~400 nm. Le sorgenti di luce ultravioletta comunemente utilizzate nell'industria sono le lampade al mercurio ad alta pressione e le lampade ad alogenuri metallici, che hanno la massima efficienza rispettivamente nell'intervallo 200~300nm e 300~400nm. Pertanto, le lampade al mercurio ad alta pressione sono comunemente utilizzate per gli inchiostri UV incolori, mentre le lampade ad alogenuri metallici sono comunemente utilizzate per gli inchiostri UV colorati.
La caratteristica fondamentale dell'inchiostro polimerizzabile con luce UV, che si differenzia da altri tipi di inchiostro, è che lo strato di inchiostro viene polimerizzato e formato in una pellicola mediante una forte irradiazione di luce ultravioletta; la sostanza che forma la pellicola viene avviata da un fotoiniziatore e subisce una rapida reazione di polimerizzazione, che si completa in pochi secondi o decine di secondi. Se non viene esposto a una forte luce ultravioletta, anche se viene riscaldato, l'inchiostro rimane a lungo in uno stato appiccicoso e non può essere polimerizzato. I principali vantaggi dell'inchiostro polimerizzante a luce UV sono: a. Può polimerizzare lo strato di inchiostro più spesso in una sola volta e lo spessore massimo dello strato di inchiostro può raggiungere i 100~150μm; b. Breve tempo di polimerizzazione, minore consumo di energia, risparmio di spazio di stampa e di spazio e alta efficienza di produzione; c. Nessun solvente organico, quasi 10011μm. Nessun solvente organico, film polimerizzato quasi 100%, nessuna volatilizzazione di solvente organico, riduzione dell'inquinamento ambientale; d. Applicabile alla stampa di substrati con grande capacità termica; e. Le stampe sono squisite, di buona qualità e di alto grado, e il film di inchiostro polimerizzato ha una buona resistenza al calore, ai solventi e ai graffi.
3. le caratteristiche di composizione dell'inchiostro per la polimerizzazione a luce ultravioletta
Inchiostro a polimerizzazione ultravioletta, noto anche come inchiostro a essiccazione ultravioletta o inchiostro UV. Si tratta di un tipo di inchiostro che assorbe l'energia luminosa di una certa lunghezza d'onda e produce una reazione fotochimica sotto l'irradiazione ultravioletta per completare rapidamente la conversione da liquido a solido.
Questo inchiostro non contiene solventi e solo in condizioni di irradiazione ultravioletta la reazione fotochimica può avvenire rapidamente, in modo da raggiungere l'obiettivo di una rapida essiccazione. Proprio grazie a questa caratteristica, l'inchiostro supera il problema delle variazioni di prestazioni sulla macchina da stampa e risolve anche il problema della rapida essiccazione dopo il trasferimento dell'inchiostro sulla superficie del supporto. Questi inchiostri non solo soddisfano i requisiti della stampa ad alta velocità e multicolore in una sola volta, ma offrono anche la possibilità di stampare materiali non assorbenti.
Come gli altri inchiostri, anche l'inchiostro fotopolimerizzabile UV è composto da pigmenti, leganti e materiali ausiliari, ma poiché deve affidarsi a reazioni fotochimiche per asciugare l'inchiostro, esistono requisiti specifici per l'uso dei leganti dell'inchiostro, ovvero l'uso di materiali a legame solido con la luce. Il legante fotopolimerico è composto principalmente da resina fotosensibile o prepolimero, agente reticolante, fotoiniziatore e altre sostanze.
1) Pigmento
I requisiti dell'inchiostro fotopolimerizzante UV per i pigmenti sono che la proprietà di miscelazione sia buona e che l'inchiostro fotopolimerizzante UV non possa gelificare entro il periodo di stoccaggio effettivo dopo la miscelazione; quando i pigmenti vengono utilizzati insieme, il dosaggio di ciascun pigmento nell'inchiostro fotopolimerizzante deve essere accurato; pigmenti La concentrazione dell'inchiostro deve essere elevata, il colore deve essere brillante, deve avere un'eccellente disperdibilità e una sufficiente forza colorante; si deve scegliere un pigmento con un basso tasso di assorbimento dello spettro ultravioletto, in modo da non ostacolare la velocità di polimerizzazione dell'inchiostro fotoindurente; quando il pigmento è esposto alla luce ultravioletta o è necessario che non cambi colore durante la reazione di polimerizzazione.
I diversi pigmenti hanno un diverso assorbimento e riflessione dello spettro ultravioletto, pertanto anche la velocità di polimerizzazione dell'inchiostro fotoindurente è diversa a seconda dei pigmenti. I pigmenti con una buona trasparenza si fissano più rapidamente grazie alla loro elevata trasmittanza UV; il nero carbone ha una maggiore capacità di assorbimento dei raggi UV e polimerizza più lentamente; i pigmenti bianchi sono altamente riflettenti, il che ostacola la polimerizzazione.
In base ai principi sopra esposti, i pigmenti utilizzati negli inchiostri a polimerizzazione UV includono generalmente biossido di titanio, giallo di benzidina, blu di ftalocianina, rosso permanente, rosso pesca, rosso zaffiro, rosso intenso resistente alla luce, nerofumo, ecc.
2) Materiale di incollaggio fotopolimerizzabile
Nell'inchiostro fotopolimerizzabile, il legante fotopolimerizzabile è particolarmente importante. I requisiti sono i seguenti: il legante fotopolimerizzabile deve essere di colore chiaro e di buona trasparenza; l'attività fotopolimerizzante deve essere elevata e l'essiccazione deve essere immediata sotto la luce ultravioletta; la brillantezza dopo il film deve essere buona, l'adesione deve essere forte e la tenacità e la resistenza agli urti devono essere eccellenti; il valore acido del legante fotopolimerizzabile non deve essere troppo alto (generalmente inferiore a 20), altrimenti è facile che gelifichi quando l'inchiostro viene conservato; la bagnabilità con il pigmento deve essere buona. Per i leganti fotopolimerizzabili, non si può scegliere una sola resina fotopolimerizzabile, ma si utilizzano soprattutto due o più resine fotopolimerizzabili o prepolimeri e agenti reticolanti. Ad esempio, come base possono essere utilizzate una o più resine acriliche. I materiali più comunemente utilizzati sono configurazioni trifunzionali a base di resine uretaniche, epossidiche o poliestere.
Nelle applicazioni pratiche, gran parte non è in realtà una resina, ma un estere di composti insaturi, noti anche come monomeri attivi, come ad esempio TMPTA CAS 15625-89-5, NPGDA CAS 2223-82-7, HDDA CAS 13048-33-4, IBOMA CAS 7534-94-3ecc. Tuttavia, possono essere utilizzati in combinazione con resine fotocurabili per facilitare l'indurimento per fotopolimerizzazione. Il triacrilato di trimetilpropano è un diluente altamente reattivo e a bassa viscosità (generalmente 0,05～0,15Pa-s, 25℃), in grado di conferire durezza e luminosità e di aumentare la velocità di fissaggio; è particolarmente adatto per le formulazioni che richiedono una viscosità inferiore e una maggiore reattività.
Il poliestere insaturo è un polimero alto con una struttura lineare di doppi legami insaturi. Qualsiasi monomero che possa essere reticolato e copolimerizzato con questo polimero alto è chiamato agente reticolante, noto anche come "agente ponte". Il poliestere viene reticolato in una struttura a rete. Le funzioni principali dell'agente reticolante sono due: reticolazione e polimerizzazione nella fotopolimerizzazione; come diluente, riduce la viscosità del sistema e migliora la fluidità della resina. L'agente reticolante ideale è anche un diluente reattivo ideale, che può essere selezionato in base ai seguenti principi. Ha una migliore miscibilità con la resina, può sciogliere e diluire il poliestere insaturo e può partecipare alla reazione di fotopolimerizzazione; ha una buona fotosensibilità e un'eccellente fotopolimerizzazione. Attività; migliora le proprietà fisiche del film dopo la polimerizzazione; bassa volatilità, inodore, non tossico; fonti ricche ed economiche. Per scegliere un agente reticolante adatto, è necessario considerare anche le caratteristiche della resina stessa, integrare vari fattori e imparare gli uni dagli altri per ottenere risultati migliori.
Nel sistema di polimerizzazione, al monomero viene aggiunto un composto facilmente decomponibile o eccitabile dalla luce, chiamato fotosensibilizzatore (detto anche sensibilizzatore). La fotopolimerizzazione risultante è detta fotosensibilizzata. Il fotosensibilizzatore utilizzato per potenziare la fotopolimerizzazione assorbe solitamente la luce con una lunghezza d'onda superiore a quella del monomero e si decompone generando radicali liberi; oppure la fotoeccitazione provoca reazioni secondarie per generare radicali liberi, che causano entrambi la fotopolimerizzazione.
Esistono due categorie principali di fotosensibilizzanti comunemente utilizzati negli inchiostri a polimerizzazione UV: i chetoni, come il benzofenone, il bibenzoile, lo zhuchi chetone, il p-fenilbenzofenone, l'acetofenone alogenato; il benzoino e i suoi eteri, come il benzoino, il benzoino metil etere, il benzoino etere, il benzoino butil etere, l'alfa-metil benzoino, l'alfa-fenil benzoino. La loro caratteristica comune è che contengono tutti gruppi base e chetoni aromatici. La differenza tra loro è che le benzoine stesse possono innescare monomeri di olefine attraverso l'azione fotochimica, quindi sono sia fotosensibilizzatori che fotoiniziatori; mentre le benzoine spesso devono interagire con altre molecole dopo l'azione fotochimica. Per avviare la polimerizzazione di monomeri etilenici, è strettamente un fotosensibilizzatore, non un buon fotoiniziatore, e spesso deve essere usato in combinazione con altri composti. Tuttavia, la caratteristica comune di questi due tipi di sostanze è la presenza di gruppi chetonici aromatici nel gruppo, che per primi effettuano la fotosensibilizzazione. Il dosaggio del fotosensibilizzante nell'inchiostro per polimerizzazione a luce UV è generalmente compreso tra 1% e 10% (frazione di massa), preferibilmente tra 3% e 6%. Quando la quantità di fotosensibilizzante è troppo bassa, la velocità di "ponte" della luce viene rallentata, il che non favorisce l'applicazione. D'altra parte, se la quantità di fotosensibilizzante è eccessiva, la velocità di fotopolimerizzazione non aumenterà necessariamente, il che non solo è economicamente irragionevole, ma ridurrà anche la resistenza della congiuntiva polimerizzata e influirà sulle prestazioni della pellicola di inchiostro.
Nel processo di polimerizzazione a radicali liberi, a causa dell'esistenza di alcune piccole quantità di sostanze, la polimerizzazione dei monomeri e delle resine insature non può avvenire, il che è chiamato inibizione della polimerizzazione e le sostanze che causano questo fenomeno sono chiamate inibitori della polimerizzazione. 01%〜0. 20%。 L'inibitore di polimerizzazione non deve inibire la reazione di fotopolimerizzazione, ma solo impedire la reazione di polimerizzazione termica; pertanto, la quantità di poliestere insaturo 0. 01% ~ 0. 20%.
3) Ausiliario
Le cere sono spesso utilizzate come agenti ausiliari negli inchiostri per migliorarne la resistenza all'attrito e ridurne la viscosità. I requisiti fondamentali per l'uso delle cere negli inchiostri sono l'alto punto di fusione e la microcristallinità. Le cere che possono essere utilizzate negli inchiostri sono le cere microcristalline e le cere di polietilene. Inoltre, come agenti ausiliari vengono aggiunte piccole quantità di ammine terziarie, derivati della fosfina, ecc.
4. Indicatori tecnici e stampabilità degli inchiostri a polimerizzazione UV
1) Specifiche dell'inchiostro UV-curabile
Il colore è simile a quello del campione standard; la finezza è di 15~25μm; la fluidità è di 20~35mm; la forza colorante è di 90%~110%; la viscosità è di 15~25 (32℃); la forza d'impatto è di 29,4N m; 1～2s.
2) Stampabilità degli inchiostri a polimerizzazione UV
Miscelazione degli inchiostri. Gli inchiostri fotopolimerizzabili possono essere miscelati tra loro, ma non con gli inchiostri generici. Quando si passa dall'inchiostro originale all'inchiostro fotoindurente, è necessario lavarlo prima della stampa.
Pulizia degli inchiostri. Prodotto dedicato agli inchiostri fotopolimerizzabili applicati ai solventi di pulizia. Durante la stampa, se il solvente di pulizia rimane sul rullo inchiostratore, sul caucciù e sul rullo ad acqua, diventa la causa di una scarsa essiccazione dell'inchiostro e di una cattiva inchiostrazione, quindi deve essere completamente rimosso.
Materiale ausiliario. I materiali ausiliari comprendono riduttori di viscosità, essiccanti e indurenti. Il riduttore di viscosità serve a ridurre la viscosità dell'inchiostro e la quantità aggiunta deve essere compresa tra 5%. Se si supera questa quantità, l'indurimento dell'inchiostro sarà ridotto; l'essiccante viene utilizzato per aumentare la velocità di assimilazione dell'inchiostro solido leggero e la quantità aggiunta deve essere compresa tra 2%; l'indurente massimo è 10%, oltre il quale non vi è alcun effetto. Questo coadiuvante è un prodotto speciale per l'inchiostro fotopolimerizzabile e non possono essere utilizzati coadiuvanti generici.
5. I punti principali dell'utilizzo dell'inchiostro a polimerizzazione UV
Grazie alle caratteristiche di essiccazione dell'inchiostro UV, ha un'ampia gamma di applicazioni ed è particolarmente adatto per la stampa su materiali non assorbenti. Se non si considera il fattore prezzo, l'inchiostro a polimerizzazione UV può essere utilizzato in macchine da stampa con vari metodi di stampa e i materiali di stampa sono carta, plastica e film plastici, fogli di alluminio, metallo, ecc.
Quando si stampa con inchiostro a polimerizzazione UV, la parte di uscita della carta di ciascun gruppo di colori della macchina da stampa deve essere dotata di un dispositivo di irradiazione della luce UV e la lunghezza e la potenza del tubo della lampada devono essere determinate in base al formato di stampa. In genere, la distanza tra il tubo lampada e il materiale stampato è di circa 20 cm o meno. Generalmente sono dotati di rullo e caucciù speciali per l'inchiostro di stampa.
Nel processo di utilizzo dell'inchiostro UV, non deve essere mescolato con l'inchiostro generico. Nella stampa, quando si passa dall'inchiostro originale all'inchiostro fotopolimerizzante UV, l'inchiostro originale deve essere pulito e poi sostituito con l'inchiostro fotopolimerizzante UV; inoltre, è necessario utilizzare speciali agenti ausiliari per regolare l'adattabilità dell'inchiostro. Come il riduttore di viscosità, l'indurente, l'essiccante, ecc. La funzione dello speciale riduttore di viscosità è quella di ridurre la viscosità dell'inchiostro a polimerizzazione UV e la sua quantità aggiunta deve essere controllata entro 5%, pena la riduzione della durezza dell'inchiostro; l'indurente del film serve a migliorare la resistenza dello strato di inchiostro e il limite massimo è 10%; il ruolo dell'essiccante è quello di accelerare la velocità di polimerizzazione dell'inchiostro e la quantità aggiunta deve essere controllata entro 2%.
A metà o alla fine della stampa, è necessario pulire il rullo inchiostratore, il caucciù, la piastra di stampa, il rullo ad acqua e il calamaio. È necessario utilizzare lo speciale solvente di lavaggio per l'inchiostro a polimerizzazione ultravioletta e la pulizia deve essere accurata per evitare una cattiva inchiostrazione o una scarsa essiccazione dell'inchiostro. attendere il fallimento.
L'uso e la conservazione dell'inchiostro polimerizzante a luce UV devono evitare la luce solare diretta e devono essere conservati in un luogo buio a 20°C. Il periodo di conservazione non deve essere troppo lungo e il periodo di validità generale è di 6 mesi.
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