Definição e classificação das tintas UV e suas aplicações
1. Visão geral da tinta de secagem por cura ultravioleta (UV)
A tinta flexográfica de secagem e cura por UV, conhecida como tinta UV, é essencialmente uma tinta líquida que pode mudar de líquido para sólido sob a irradiação de raios ultravioleta de um determinado comprimento de onda.
Comparando a composição da tinta UV com a da tinta tradicional, verifica-se que as duas são muito diferentes. A diferença é que a formação do filme da tinta UV é uma reação química do monômero ao polímero; enquanto a formação do filme da tinta tradicional é uma ação física, a resina já é um polímero e o solvente é um polímero que dissolve o polímero sólido em um líquido. Ele ajuda a revestir a tinta no substrato e, em seguida, o solvente é volatilizado ou absorvido, de modo que o polímero líquido pode ser restaurado ao estado sólido original. A tinta UV é composta principalmente de pigmentos, pré-polímeros, diluentes reativos, fotoiniciadores e aditivos.
O rápido desenvolvimento do setor de impressão exige não apenas alta qualidade e alta eficiência, custos mais baixos, mas também nenhuma poluição ao meio ambiente. A tinta UV pode ser impressa em qualquer substrato, e a qualidade do produto impresso é melhor do que a das tintas de impressão flexográfica à base de solvente e à base de água. A tinta UV tem sido amplamente utilizada em países estrangeiros. Na impressão offset, serigrafia, impressão flexográfica e impressão tipográfica, o consumo de tinta UV está aumentando a cada ano. A taxa de crescimento anual de tintas UV na Europa, América e Japão é de 9% a 12%.
2. as características da tinta de cura por luz UV
A luz ultravioleta é uma onda eletromagnética com um comprimento de onda menor do que a luz visível, e diferentes comprimentos de onda têm diferentes energias. Em geral, o comprimento de onda da luz ultravioleta usada para curar a tinta curável por luz UV é de 250 a 400 nm. As fontes de luz ultravioleta comumente usadas no setor são as lâmpadas de mercúrio de alta pressão e as lâmpadas de haleto metálico, que têm a maior eficiência na faixa de 200~300nm e 300~400nm, respectivamente. Portanto, as lâmpadas de mercúrio de alta pressão são comumente usadas para tintas incolores curáveis por UV, enquanto as lâmpadas de haleto metálico são comumente usadas para tintas coloridas curáveis por UV.
A característica fundamental da tinta curável por luz ultravioleta, diferente de outros tipos de tinta, é que a camada de tinta é curada e formada em um filme por meio de forte irradiação de luz ultravioleta, e a substância formadora do filme é iniciada por um fotoiniciador e passa por uma rápida reação de polimerização, que é concluída em alguns segundos a dezenas de segundos. Se não for exposta a uma forte luz ultravioleta, mesmo que seja aquecida, a tinta permanecerá em um estado pegajoso por muito tempo e não poderá ser curada. As principais vantagens da tinta de cura por luz ultravioleta são: a. Pode curar a camada de tinta mais espessa de uma só vez, e a espessura máxima da camada de tinta pode chegar a 100~150μm; b. Tempo de cura curto, menor consumo de energia, economia de espaço e espaço de impressão e alta eficiência de produção; c. Sem solvente orgânico, filme curado quase 100%, sem volatilização de solvente orgânico, reduzindo a poluição ambiental; d. Aplicável à impressão de substratos com grande capacidade de aquecimento; e. As impressões são requintadas, de boa qualidade e alto grau, e o filme de tinta curada tem boa resistência ao calor, resistência a solventes e resistência a arranhões.
3. as características da composição da tinta de cura por luz ultravioleta
Tinta de cura por luz ultravioleta, também conhecida como tinta de secagem ultravioleta ou tinta UV. Esse é um tipo de tinta que absorve a energia da luz de um determinado comprimento de onda e produz uma reação fotoquímica sob irradiação ultravioleta para concluir rapidamente a conversão de líquido para sólido.
Não há solvente nessa tinta, e somente sob a condição de irradiação ultravioleta a reação fotoquímica pode ocorrer rapidamente, de modo a atingir o objetivo de secagem rápida. É exatamente por causa desse recurso que ela supera o problema de a tinta estar sujeita a alterações de desempenho na impressora e também resolve o problema de secagem rápida depois que a tinta é transferida para a superfície do substrato. Essas tintas não apenas atendem aos requisitos de impressão multicolorida de alta velocidade de uma só vez, mas também proporcionam conveniência para a impressão de materiais não absorventes.
Assim como outras tintas, a tinta de cura por luz UV é composta de pigmentos, aglutinantes e materiais auxiliares, mas como ela precisa depender de reações fotoquímicas para secar a tinta, há requisitos específicos para o uso de aglutinantes de tinta, ou seja, o uso de material de ligação sólida à luz. O aglutinante fotocurável é composto principalmente de resina fotossensível ou pré-polímero e agente de reticulação, fotoiniciador e outras substâncias.
1) Pigmento
O requisito da tinta fotopolimerizável UV para pigmentos é que a propriedade de mistura seja boa e que a tinta fotopolimerizável UV não possa ser gelificada dentro do período de armazenamento efetivo após a mistura; quando os pigmentos são usados juntos, a dosagem de cada pigmento na tinta fotopolimerizável deve ser precisa; pigmentos A concentração da tinta deve ser alta, a cor deve ser brilhante, deve ter excelente dispersibilidade e poder de tingimento suficiente; o pigmento com baixa taxa de absorção do espectro ultravioleta deve ser selecionado para não prejudicar a velocidade de cura da tinta fotopolimerizável; quando o pigmento é exposto à luz ultravioleta ou à luz UV, é necessário que não mude de cor durante a reação de cura.
Pigmentos diferentes têm absorção e reflexão diferentes do espectro ultravioleta, portanto, a velocidade de cura da tinta fotopolimerizável também é diferente devido aos diferentes pigmentos. Os pigmentos com boa transparência têm fixação mais rápida devido à sua alta transmitância de UV; o negro de fumo tem maior capacidade de absorção de UV e cura mais lentamente; os pigmentos brancos são altamente reflexivos, o que também dificulta a cura.
De acordo com os princípios acima, os pigmentos usados nas tintas de cura por luz UV geralmente incluem dióxido de titânio, amarelo de benzidina, azul de ftalocianina, vermelho permanente, vermelho pêssego, vermelho safira, vermelho profundo resistente à luz, negro de fumo etc.
2) Material de colagem fotopolimerizável
Na tinta de cura por luz ultravioleta, o aglutinante fotocurável é particularmente importante. Os requisitos para isso são: o aglutinante fotocurável deve ter cor clara e boa transparência; a atividade de fotopolimerização deve ser alta e deve secar instantaneamente sob luz ultravioleta; o brilho após o filme deve ser bom, a adesão deve ser forte e a dureza e a resistência ao impacto devem ser excelentes; o valor de acidez do aglutinante fotocurável não deve ser muito alto (geralmente abaixo de 20), caso contrário, é fácil formar gel quando a tinta é armazenada; a molhabilidade com o pigmento deve ser boa. Para os aglutinantes curáveis por UV, não é possível selecionar apenas uma resina fotocurável, mas duas ou mais resinas fotocuráveis ou pré-polímeros e agentes de reticulação são mais usados. Por exemplo, uma ou mais resinas acrílicas podem ser usadas como base. Os materiais mais comumente usados são as configurações trifuncionais baseadas em resinas de uretano, epóxi ou poliéster.
Em aplicações práticas, uma grande parte não é realmente uma resina, mas um éster de compostos insaturados, também conhecidos como monômeros ativos, como TMPTA CAS 15625-89-5, NPGDA CAS 2223-82-7, HDDA CAS 13048-33-4, IBOMA CAS 7534-94-3etc. Entretanto, eles podem ser usados em combinação com resinas fotocuráveis para facilitar a cura por fotopolimerização. O triacrilato de trimetilolpropano é um diluente altamente reativo e de baixa viscosidade (geralmente 0,05~0,15Pa-s, 25°C), que pode proporcionar dureza e brilho, além de aumentar a velocidade de fixação, sendo especialmente adequado para formulações que exigem menor viscosidade e maior reatividade.
O poliéster insaturado é um polímero elevado com uma estrutura linear de ligações duplas insaturadas. Qualquer monômero que possa ser reticulado e copolimerizado com esse alto polímero é chamado de agente de reticulação, também conhecido como "agente de ponte". O poliéster é reticulado em uma estrutura de rede. Há duas funções principais do agente reticulante: reticulação e cura na fotopolimerização; como diluente, ele reduz a viscosidade do sistema e melhora a fluidez da resina. O agente de reticulação ideal também é um diluente reativo ideal, que pode ser selecionado de acordo com os seguintes princípios. Tem melhor miscibilidade com a resina, pode dissolver e diluir poliéster insaturado e pode participar da reação de fotocura; tem boa fotossensibilidade e excelente fotocura. Atividade; melhora as propriedades físicas do filme após a cura; baixa volatilidade, inodoro, não tóxico; fontes ricas, baratas. Para escolher um agente de reticulação adequado, também é necessário considerar as características da própria resina, integrar vários fatores e aprender uns com os outros para obter melhores resultados.
No sistema de polimerização, um composto que é facilmente decomposto ou excitado pela luz é adicionado ao monômero, chamado de fotossensibilizador (também chamado de sensibilizador). A fotopolimerização resultante é chamada de fotopolimerização fotossensibilizada. O fotossensibilizador usado para aumentar a fotopolimerização geralmente absorve a luz com um comprimento de onda maior do que o do monômero e se decompõe para gerar radicais livres; ou a fotoexcitação causa reações secundárias para gerar radicais livres, ambos causando a fotopolimerização.
Há duas categorias principais de fotossensibilizadores comumente usados em tintas de cura por luz UV: cetonas, como benzofenona, bibenzoil, cetona zhuchi, p-fenilbenzofenona, acetofenona halogenada; benjoim e sua classe de éteres, como benjoim, éter metílico de benjoim, éter de benjoim, éter butílico de benjoim, alfa-metil benjoim, alfa-fenil benjoim. Sua característica comum é que todos contêm grupos de base e cetona aromática. A diferença entre eles é que os próprios benzoins podem desencadear monômeros de olefinas por meio de ação fotoquímica, portanto, são fotossensibilizadores e fotoiniciadores, enquanto os benzoins geralmente precisam interagir com outras moléculas após a ação fotoquímica. Para iniciar a polimerização de monômeros etilênicos, ele é estritamente um fotossensibilizador, não um bom fotoiniciador, e muitas vezes precisa ser usado em conjunto com outros compostos. No entanto, a característica comum desses dois tipos de substâncias é que há grupos cetônicos aromáticos no grupo, que primeiro realizam a fotossensibilização. A dosagem do fotossensibilizador na tinta de cura por luz UV é geralmente de 1% a 10% (fração de massa), preferencialmente de 3% a 6%. Quando a quantidade de fotossensibilizador é muito pequena, a velocidade da "ponte" de luz é reduzida, o que não favorece a aplicação. Por outro lado, se a quantidade de fotossensibilizador for muito grande, a velocidade de fotopolimerização não necessariamente aumentará, o que não é apenas economicamente irracional, mas também reduzirá a resistência da conjuntiva polimerizada e afetará o desempenho do filme de tinta.
No processo de polimerização de radical livre, devido à existência de algumas pequenas quantidades de substâncias, a polimerização de monômeros e resinas insaturadas não pode ocorrer, o que é chamado de inibição de polimerização, e as substâncias que causam esse fenômeno são chamadas de inibidores de polimerização. 01%〜0. 20%。 O inibidor de polimerização não deve inibir a reação de fotocura, apenas para evitar a reação de polimerização térmica foi adicionado, portanto, a quantidade de poliéster insaturado 0. 01% ~ 0. 20%.
3) Auxiliar
As ceras são frequentemente usadas como agentes auxiliares em tintas para melhorar a resistência à fricção das tintas e reduzir a viscosidade. Os requisitos básicos para o uso de ceras em tintas são alto ponto de fusão e microcristalino. As ceras que podem ser usadas em tintas são as ceras microcristalinas e as ceras de polietileno. Além disso, uma pequena quantidade de aminas terciárias, derivados de fosfina etc. são adicionados como agentes auxiliares.
4. Indicadores técnicos e capacidade de impressão de tintas curáveis por UV
1) Especificações da tinta curável por UV
A cor é semelhante à da amostra padrão; a finura é de 15~25μm; a fluidez é de 20~35mm; o poder de tingimento é de 90%~110%; a viscosidade é de 15~25 (32℃); a resistência ao impacto é de 29,4N m; 1～2s.
2) Capacidade de impressão de tintas curáveis por UV
Mistura de tintas. As tintas fotopolimerizáveis podem ser misturadas entre si, mas não com tintas gerais. Ao mudar da tinta original para a tinta fotopolimerizável, ela deve ser lavada antes da impressão.
Limpeza de tintas. Produto dedicado para tintas fotopolimerizáveis aplicadas a solventes de limpeza. Durante a impressão, se o solvente de limpeza permanecer no rolo de tinta, na blanqueta e no rolo de água, ele se tornará a causa da secagem ruim da tinta e da tinta ruim, portanto, deve ser completamente removido.
Material auxiliar. Há redutores de viscosidade, secadores e endurecedores nos materiais auxiliares. O redutor de viscosidade é usado para reduzir a viscosidade da tinta, e a quantidade de adição deve estar dentro de 5%. Se exceder essa quantidade, o endurecimento da tinta será reduzido; o secador é usado para aumentar a velocidade de assimilação da tinta sólida leve, e a quantidade de adição deve estar dentro de 2%; o endurecedor máximo é 10%, além do qual não há efeito. Esse adjuvante é um produto especial para tinta fotopolimerizável, e adjuvantes gerais não podem ser usados.
5. Os principais pontos do uso da tinta de cura por luz UV
Devido às características de secagem da tinta UV, ela tem uma ampla gama de aplicações e é especialmente adequada para impressão em materiais não absorventes. Se o fator preço não for considerado, a tinta de cura por luz UV pode ser usada em máquinas de impressão de vários métodos de impressão, e os materiais de impressão são papel, plástico e filme plástico, folha de alumínio, metal etc.
Ao imprimir com tinta de cura por luz UV, a parte de saída de papel de cada grupo de cores da máquina de impressão deve ser equipada com um dispositivo de irradiação de luz UV, e o comprimento e a potência do tubo da lâmpada devem ser determinados de acordo com o formato de impressão. Em geral, a distância entre o tubo da lâmpada e o material impresso é de cerca de 20 cm ou menos. Geralmente equipada com rolo de tinta de impressão especial e manta.
No processo de uso da tinta UV, ela não deve ser misturada com a tinta geral. Na impressão, ao converter a tinta original em tinta de cura por luz UV, a tinta original deve ser limpa e, em seguida, substituída por tinta de cura por luz UV, e agentes auxiliares especiais devem ser usados para ajustar a adaptabilidade da tinta. Por exemplo, redutor de viscosidade, endurecedor, secador etc. A função do redutor de viscosidade especial é reduzir a viscosidade da tinta de cura por luz UV, e sua quantidade de adição deve ser controlada dentro de 5%, caso contrário, a dureza da tinta será reduzida; o endurecedor de filme é para melhorar a resistência da camada de tinta, e o limite máximo é 10%; a função do agente de secagem é acelerar a velocidade de cura da tinta, e a quantidade de adição deve ser controlada dentro de 2%.
No meio ou no final da impressão, é necessário limpar o rolo de tinta, a blanqueta, a chapa de impressão, o rolo de água e a fonte de tinta. Deve-se usar o solvente de lavagem especial para tinta de cura por luz ultravioleta, e a limpeza deve ser completa para evitar tinta ruim ou secagem ruim da tinta.
O uso e o armazenamento da tinta de cura por luz UV devem evitar a luz solar direta e devem ser armazenados em um local escuro a 20 °C. O período de armazenamento não deve ser muito longo, e o período de validade geral é de 6 meses.
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