Краски УФ-отверждения: виды, характеристики и свойства

Ультрафиолетовое отверждение

Лакокрасочная промышленность выпускает широкий ассортимент материалов: лаки, краски, эмали, грунтовки, растворители.

УФ отверждаемые краски

Если проанализировать рынок лаков и красок по всему миру, то можно убедиться, что из-за ужесточения экологических законов в большом количестве государств, снижается изготовление и использование лаков и красок, которые разбавляют органическими растворителями и которые производят с применением токсичных веществ.

Снизить неблагоприятное воздействие от изготовления и потребления материалов лакокрасочной промышленности возможно, если применять новые инженерные технологии (совершенствование процедуры окрашивания поверхностей, автоматизация производства, применение новых методов очищения производственных отходов) либо производить экологичные виды лаков и красок, применяя современные технологии их изготовления.

К таким лакокрасочным материалам относятся порошковые лаки и краски. Окрашивание материалом в виде порошка является безотходным и экологичным методом окрашивания. Его разработали в середине 20 века. А сейчас порошковым материалом покрывают 15% поверхностей, требующих окрашивания, во всем мире.

Главной отличительной чертой нанесения обычных жидких материалов и порошковых материалов является то, что порошковый материал имеет твердое агрегатное состояние, а среди его компонентов нет растворителей органического происхождения и жидкого образователя пленки.

Красящие материалы в виде порошка являются смесями пигментов, наполнителей и образователей пленки, которые при расплаве образуют сплошное покрытие на окрашиваемой поверхности.

В таких материалах дисперсной средой выступает воздух (нет растворителя либо воды), из-за чего этот вид лакокрасочных материалов является более выгодным с экологической, технической и экономической точек зрения, чего нельзя сказать об обычных материалах промышленности, выпускающей лаки и краски.

Однако такие материалы еще относительно новые на рынке лаков и красок, поэтому их выпуск представлен небольшим ассортиментом. Есть материалы на базе термореактивных полимеров (по-другому олигомеров) и на базе термопластичных полимеров.

Способы отверждения

Процесс отверждения (сушка) – это последний этап в получении покрытия из лакокрасочного материала. В порошковых лаках и красках пленку образуют твердые полимерные частицы, поэтому здесь не будет физического высыхания.

Порошковые материалы по способу отверждения бывают:

  • отверждаемые нагреванием;
  • отверждаемые ультрафиолетовым излучением (порошок оплавляется нагреванием до 90 – 110 градусов Цельсия и полимеризуется за считанные секунды мощным ультрафиолетовым излучением.

УФ-отверждаемые лакокрасочные материалы являются экономически выгодными и экологичными.

Ультрафиолетовое излучение является электромагнитным излучением с волновым спектром от фиолетовой области до излучение рентгеновских лучей. Ультрафиолетовые лучи в основном применяют для получения покрытий из материалов, которые могут отверждаться из-за реакции полимеризации (ее инициируют УФ-лучи).

Источники ультрафиолетового излучения

Источником ультрафиолетового излучения являются:

  • микроволны безэлектродных излучателей ультрафиолета;
  • лампы со ртутью – баллоны из кварца с металлической ртутью низкого, среднего и высокого давления);
  • люминесцентные лампы;
  • ксеноновые лампы;
  • кварцевые излучатели ультрафиолета;
  • светодиодные излучатели ультрафиолета.

Однако, каким бы не был УФ-излучатель, он должен излучать с частотой излучения, которая соответствует частоте поглощения фотоинициатора (он отвечает за реакционную способность лаков и красок, а также за требуемую дозировку ультрафиолетового излучения). Можно применять лампу с широким спектром, но нельзя забывать про ее недостатки (потребляет много энергии, образует вредный для человека озон при работе). При правильном подборе УФ-излучателя будет оптимизирован процесс отвердения покрытия из лака либо краски.

Преимущества красок ультрафиолетового отверждения

Ультрафиолетовый метод отверждения лакокрасочных материалов начал развиваться в шестидесятых годах 20 века.

Сейчас его считают самым передовым по нескольким причинам:

  • материалы отверждаются довольно быстро;
  • уменьшаются затраты энергии на высушивание лаков и красок;
  • экологически чистый метод (нет отходов, растворители не выделяют токсичных веществ);
  • процесс отверждения осуществляется при комнатной температуре, из-за чего лак либо краску возможно отвердить на чувствительной к высокому уровню температуры подложке (деревянной либо пластмассовой);
  • готовое покрытие получается качественным, прочным и устойчивым к износу, даже если лак или краска нанесены тоненьким слоем;
  • экономическая выгода (нужна небольшая площадь для работы (установка для сушки очень компактна) и небольшое количество рабочих).

Но подвергаться отверждению при помощи излучения ультрафиолетовых лучей могут только некоторые материалы, выпускаемые лакокрасочной промышленностью (на основе акрила, полиэфиров, воды).

Качество покрытия, которое отверждается ультрафиолетом

На качество отверждаемого ультрафиолетовыми лучами покрытия влияют:

  • рецепт, по которому изготавливают лаки и краски с УФ-отверждением (в составе есть смола, фотоинициатор, добавки (для лучшего смачивания подложки, растекаемости, погашения пенообразования, блеска полученного покрытия), активный разбавитель (участвует в появлении полимерной пленочки, обеспечивает нужный уровень вязкости лака либо краски), наполнители, пигментные вещества, синергетик);
  • толщина полученной пленочки (пленкообразователями могут быть полиэфиры, уретанакрилаты, эпоксиакрилаты);
  • поверхность, которую нужно окрашивать (если она термочувствительная, то красящее вещество с УФ отверждением станет лучшим вариантом, чтобы не повредить поверхность воздействием высокой температуры во время высушивания краски);
  • дозировка излучения;
  • атмосферные условия;
  • вид лампы с ультрафиолетовым излучением;
  • расстояние между УФ-лампами;
  • расстояние от УФ-лампы до подложки.

Краски чувствительные к температуре

В настоящее время в лакокрасочной отрасли выпускаются термочувствительные материалы, покрытия из которых обладают способностью менять свой цвет, если произошел их нагрев до определенной температуры.

Данная особенность стала возможной благодаря тому, что в этих лаках и красках есть термочувствительный элемент (пигмент). Таким веществом являются химические соединения (могут относиться к органике либо быть неорганического происхождения) и соединения с радикалами, происхождение которых и органическое, и неорганическое.

Пигменты, чувствительные к изменению температуры бывают двух видов:

  • Обратимые пигменты, изменяющие цвет во время нагревания, а после охлаждения опять возвращающий прежний цвет (соли иодистоволородной кислоты). Они выступают показателем для температур до 100 градусов.
  • Необратимые пигменты, изменяющие цвет во время нагрева, но после охладжения не восстанавливающие свой цвет (смесь сернистого свинца с перекисью бария).

Лакокрасочные материалы, чувствительные к температуре, применяют на производстве (наносят сигнальную накраску на машинную деталь, которая подвергается трению, когда температуре этой детали нельзя превысить заданного значения, к примеру, чтобы контролировать температуру холодильника либо мотора) и исследованиях (исследование тепловых процессов в двигателе внутреннего сгорания).

Читайте также:
Как снять масляную краску - обзор методов

Краски, которые чувствительны к температурам, продаются как карандаши для заданных температур и как порошок, в нем содержится смола, растворимая в спирте. Однако они не прочные при большой температуре (смола выгорет, а пигмент станет мелить или осыпется).

Материалы, чувствительные к температуре, также отверждают ультрафиалетовым излучением.

Сегодня лак с отвердением лучами ультрафиолета используют в основном, чтобы окрашивать плоские поверхности, так как на объемных поверхностях есть теневые участки, которые недоступны лучам ультрафиолетовой лампы.

Из всего вышесказанного можно сделать вывод: сейчас ультрафиолетовое отверждение порошковых материалов является быстро развивающимся направлением промышленности, выпускающей лаки и краски. Продукция получается экологичной и качественной, она подходит для окрашивания деревянных и пластиковых поверхностей (чувствительны к влиянию высокой температуры). А также стали выпускаться термочувствительные лаки и краски, однако они образуют не очень прочные покрытия, поэтому недостаточно широко распространены.

Таблица 1. Преимущества и недостатки технологии УФ отверждения.
Достоинства Недостатки
Длительность отверждения от нескольких секунд до нескольких минут. Рентабельность полных автоматических линий достигается при высоких объёмах производства.
Производительность автоматических линий может быть очень высока, десятки тысяч м. кв. в смену. Стоимость ЛКМ значительно выше, чем аналогичных обычной сушки.
Многократно меньше места требуется для сушки изделий, меньшая энергоёмкость по сравнению с тепловой сушкой. Отделка неплоских поверхностей обычно приводит к дополнительным этапам сушки.
Гибкость техники отверждения позволяет применять её по частям, экономически обоснованными участками. Максимальное качество отделки требует замедления процесса отверждения.
Собранный стёкший ЛКМ в случае 1-компонентных материалов может использоваться вторично. Укрывистая цветная отделка осложнена
Могут быть гораздо меньше толщины слоев наносимых ЛКМ.
Повышенная физическая и химическая стойкость покрытий.
Относительная безвредность материалов на производстве, меньше выбросы вредных веществ в атмосферу, меньшая взрывоопасность.

Таблица 2. Акриловые, полиэфирные, водоразбавимые лакокрасочные материалы УФ отверждения – достоинства и недостатки.
Разновидность ЛКМ УФ отверждения Достоинства Недостатки
Акриловые со 100 % сухим остатком Сухой остаток 100 % Высокая цена
Отверждение за несколько секунд, высокая реактивность (более 10 м/мин) Высокая вязкость, непригодность для распыления и лаконалива
Высокая стабильность, твердость достаточная для паркетных покрытий Сложность реализации укрывистых пигментных слоёв
Минимум испарений и их относительная безвредность Вредность при контакте с кожей
Полиэфирные двойного отверждения Невысокая цена Необходимы стадии обдува и туннеля
Пригодность для распыления, лаконалива Большее количество УФ ламп
Отверждение на участках с недостаточной экспозицией УФ Невысокая реактивность (6 м/мин.)
Достаточная укрывистость пигментных слоев Нестабильность,
желтеют при УФ отверждении
Водоразбавимые ЛКМ УФ отверждения Экологичность Высокая цена
Стабильность Необходимость этапа конвективной сушки
Пригодность для распыления, лаконалива
Высоко качественные пигментные слои
Высокая реактивность,
Безвредность при контакте с кожей
материалы по теме

Буффало ужесточает нормы свинцовой краски для арендуемой собственности

Буффало активно действует против недобросовестных арендодателей и плохих управляющих недвижимостью в борьбе с отравлением свинцом, особенно у детей.

Буффало является старинным городом с преимущественно старой застройкой. Большинство этих ветхих зданий имеет свинцовую краску.

Порошковая технология

Изделия из металла требуют мер, по защите поверхности, от воздействия внешней среды. Даже обычная вода, может самым серьезным образом, нанести вред дорогому изделию. Воздействие агрессивной среды оказывается еще более разрушительным. Коррозия наносит непоправимый вред. Защитить металл могут лаки и краски. Негативным моментом их применения является наличие опасных, и просто неприятных летучих соединений. Работать с лаками и красками вредно для здоровья.

Производителю УФ – отверждаемого лака выделят 50 млн рублей

На базе собственной рецептуры предприятие «ТампоМеханика-Москва» собирается заняться производством лака ультрафиолетового отвердевания. Объем кредита, который будет привлечен из Фонда развития промышленности (ФРП) при Минпромторге, достигает 50 млн рублей.

Особенности и применение красок УФ-отверждения

В течение буквально пяти лет на российском и мировом рынке полиграфии стремительно вырос спрос на УФ-краски и лаки. Во многих странах Европы, США, в Японии их эффективно используют уже более 20 лет. Но в нашей стране различные композиции на основе УФ-материалов, начиная с девяностых годов, использовались активнее всего в производстве мебели. Однако отличительные свойства материалов довольно быстро сделали их актуальными в производстве именно этикеток для различной продукции.

Особенности офсетных УФ-красок

Быстрозакрепляющиеся УФ-краски для листовой офсетной печати содержат:

  • пигмент;
  • быстрозакрепляющееся связующее;
  • сиккатив;
  • воск (парафин) и растворители.

УФ-краски закрепляются в основном в результате механизма окислительной полимеризации связующего под действием растворенного в краске кислорода воздуха, причем сиккатив играет роль катализатора (ускорителя) полимеризации.

Реакционные свойства УФ-красок

В УФ-красках используются специальные низкомолекулярные соединения, которые по своим свойствам во многом напоминают растворители, что применяются для обычных красок. Однако в них есть ключевая особенность – это не летучие соединения. То есть, они остаются в структуре краски даже после высыхания и создают наряду с олигомерами единую структуры.

Реакционные мономеры – это именно те компоненты, которые формируют специфический запах красок или лаков, а также могут вызывать раздражение при воздействии на кожу или слизистую оболочку глаз, носа, рта. На данный момент ведется активная работа с целью минимизировать количество мономеров в составе УФ-красок, а в идеале и вовсе их исключить. Тем не менее, даже при наличии таких мономеров материалы остаются куда более безопасными для здоровья и практичными в использовании, чем аналоги.

УФ отверждаемые краски

Если проанализировать рынок лаков и красок по всему миру, то можно убедиться, что из-за ужесточения экологических законов в большом количестве государств, снижается изготовление и использование лаков и красок, которые разбавляют органическими растворителями и которые производят с применением токсичных веществ.

Снизить неблагоприятное воздействие от изготовления и потребления материалов лакокрасочной промышленности возможно, если применять новые инженерные технологии (совершенствование процедуры окрашивания поверхностей, автоматизация производства, применение новых методов очищения производственных отходов) либо производить экологичные виды лаков и красок, применяя современные технологии их изготовления.

К таким лакокрасочным материалам относятся порошковые лаки и краски. Окрашивание материалом в виде порошка является безотходным и экологичным методом окрашивания. Его разработали в середине 20 века. А сейчас порошковым материалом покрывают 15% поверхностей, требующих окрашивания, во всем мире.

Главной отличительной чертой нанесения обычных жидких материалов и порошковых материалов является то, что порошковый материал имеет твердое агрегатное состояние, а среди его компонентов нет растворителей органического происхождения и жидкого образователя пленки.

Красящие материалы в виде порошка являются смесями пигментов, наполнителей и образователей пленки, которые при расплаве образуют сплошное покрытие на окрашиваемой поверхности.

В таких материалах дисперсной средой выступает воздух (нет растворителя либо воды), из-за чего этот вид лакокрасочных материалов является более выгодным с экологической, технической и экономической точек зрения, чего нельзя сказать об обычных материалах промышленности, выпускающей лаки и краски.

Однако такие материалы еще относительно новые на рынке лаков и красок, поэтому их выпуск представлен небольшим ассортиментом. Есть материалы на базе термореактивных полимеров (по-другому олигомеров) и на базе термопластичных полимеров.

Фотоинициаторы

УФ-излучения, которое воздействует на краску, недостаточно для того, чтобы разорвать соединение мономера и олигомера. Чтобы обеспечить это, в состав красок вводят дополнительно специальные компоненты – фотоинициаторы. Их предназначение – поглощение энергии УФ-излучения и генерация свободных радикалов. Те в свою очередь провоцируют реакцию полимеризации олигомеров и мономеров.

Механизм закрепления классических офсетных красок

Более высокая липкость классических офсетных красок для листовой печати по сравнению с липкостью красок для рулонной офсетной печати позволяет воспроизводить более мелкие растровые точки. Способность этих красок быстро закрепляться определяется связующим, которое включает смолу и декапированное масло, растворенные в низковязком высококипящем масле. Эти составляющие (при надлежащей рецептуре) поглощаются (абсорбируются) бумагой, вызывая быстрый рост вязкости перешедшей на бумагу краски.

Механизмы закрепления УФ-красок

Традиционные чернила «прилипают» к основе лучше ультрафиолетовых, так как в их состав входят связующие смолы и декапированные масла. Бумага поглощает составляющие, и вязкость печатных материалов повышается. Механизм закрепления УФ-составов иной.

Типографии работают по двум базовым схемам:

  • Для впитывающей основы — УФ-сушка на приемке. Линия с 2—3 светильниками мощностью до 200 Вт/см понадобится при печати триадой. Если нужно увеличить число секций или использовать белила, количество сушек растет.
  • Для невпитывающих поверхностей — по одной лампе после каждой секции, плюс сушка на приемке.

Вторую схему рекомендуют использовать и при работе с высококрасочным рисунком. Тогда ультрафиолетовое излучение проникнет во все слои и поверхность правильно полимеризуется.

УФ-отверждаемые чернила до и после полимеризации

Фиксация — результат кислородного окисления и полимеризации связующих элементов. В УФ-составах много сиккативов, акрилатных олигомеров, и поверхность «схватывается» за секунды. При работе с невпитывающими поверхностями в чернила для ультрафиолетовой обработки добавляют полиэфир или полиуретанакрилат. Эти вещества увеличивают адгезию.

На видео показан процесс печати УФ-красками на чехлах для телефонов:

Преимущества и недостатки

Помимо способности к быстрому отверждению, позволяющей сразу приступать к постпечатной обработке оттисков, Уф-краски дают еще целый ряд преимуществ:

  • возможность использовать при печати на невпитывающих поверхностях;
  • стойкий к химическим и механическим воздействиям красочный слой;
  • равномерная насыщенность плашек и крупных штрихов;
  • глянцевая поверхность оттиска;
  • стабильность состава, позволяющая получать одинаковые оттиски на протяжении всего тиража;
  • более простой процесс печати, отсутствие необходимости в противоотмарывании;
  • отсутствие вредных веществ, поэтому могут быть использованы при изготовлении полиграфической продукции для пищевой промышленности;
  • не сохнут в красочном аппарате, поэтому можно их оставлять на несколько дней (количество времени зависит от состава) и не тратить время на смывку.

В целом можно отметить то, что использование красок УФ-отверждения дает колоссальную экономию по времени при изготовлении полиграфической продукции, а это очень важно для увеличения прибыли и оборота типографий.

Кроме того, эта технология помогает экономить место, палеты с отпечатанными листами не стоят в цехах, полуфабрикаты могут сразу поступать в дальнейшую обработку. Это тоже зачастую является критически важным для типографий, которые платят огромные деньги за аренду каждого метра помещения, если оно не находится у них в собственности.

Отрицательными сторонами этих красок является их высокая стоимость по сравнению с обыкновенными и необходимость дополнительного оборудования и расходных материалов для него (Уф-сушка и лампы).

Применение красок уф-отверждения

Благодаря своим свойствам это материал получил очень широкое распространение: УФ-краски производят для большинства видов печати: офсетной, трафаретной, цифровой. Свойства этих красок позволяют использовать при разработке дизайна полиграфической продукции различные нестандартные решения.

Уф-красители используют не только при изготовлении полиграфической продукции, но и в производстве мебели, при создании интерьеров. Они дают возможность печатать на бумаге и картоне, на пластике и полиэтилене, железе и дереве, стекле и керамике.

К группе УФ отверждаемых ЛКМ относятся разнообразные лакокрасочные материалы, содержащие фотоинициатор. Их отверждение может происходит очень быстро под воздействием ультрафиолетовых лучей, направляемых на поверхность специальными УФ лампами.

УФ-краски в печати

Методика отверждения ультрафиолетовым излучением применяется практически во всех способах печати:

  • трафаретной всех видов;
  • флексопечати;
  • шелкографии;
  • офсетной листовой и рулонной;
  • полиграфии;
  • широкоформатной, на струйных принтерах.

Благодаря неповторимым свойствам красящих материалов практически очень быстро отверждаться, печатать УФ-красками можно на разном материале:

  • бумаге;
  • древесине;
  • пластмассе;
  • пленке;
  • пластике.

Если печать изготавливается на невпитывающих материалах, к примеру, полиэтиленовых пленках, нужно контролировать натяжение поверхности, из-за того что проблема сцепки красящего слоя с пленкой или пластиком может быть миной замедленного действия. Изъяны станут заметны позже, а поправить брак будет не представляется возможным, благодаря этому натяжение выверяют специализированными чернилами или тестовыми карандашами.

Во время печати обязаны выполняться следующие условия климата:

  • температура от 18 до 24 градусов;
  • влажность от 50 до 60%.

Главное! Свет от ламп дневного освещения и лучи солнца не должны попадать на печатную машину, банки с красящими материалами. Для защиты на окнах нужно применять жёлтые фильтры и лампы безопасного жёлтого и белого спектра.

Изделия которые уже готовы можно покрыть лаками UV отверждения, которые оберегают продукцию и создают специализированные эффекты, к примеру, матовую либо глянцевую поверхность. УФ-лакирование считается экологической, неопасной и рентабельной технологией.

В общем, краски и лаки, отверждаемые ультрафиолетовым излучением, очень популярны в печатных цехах Москвы, из-за того что даже при печати на «капризных» материалах дают желаемые результаты.

УФ склейка стекла

Итоги

Если обобщить всю информацию об УФ-красках, можно смело утверждать, что их использование – это в первую очередь значительная экономия времени. Высокая скорость производства служит одновременно преимуществом как для типографии, выполняющей печать, так и для заказчика, который хочет получить готовый тираж в минимально короткие сроки, чтобы запустить продажи как можно оперативнее.

Печать на основе УФ-красок ощутимо экономит место. Все отпечатанные паллеты не нуждаются в просыхании, а сразу же могут отправляться заказчику. То есть, фактически складские и цеховые помещения больших размеров не требуются.

Единственное, в чем применение УФ-красок проигрывает, — необходимость использования дополнительного оборудования: лампы и УФ-сушка. Но даже при этом УФ-печать остается более чем оправданной по качеству и стоимости.

На сегодняшний день УФ-краски применяются практически во всех видах печати: трафаретная, флексографическая, офсетная и т.д. И вполне вероятно, что в будущем их применение будет еще шире.

Специфика красок УФ-отверждения

В печатных цехах используются акриловые, водоразбавимые, полиэфирные лаки и красочные материалы, которые отверждаются УФ-излучением.

Эти краски высыхают буквально за несколько минут и отличаются высокой реактивностью, обладают почти 100%-ным сухим остатком. В составе отсутствует УФ-отвердитель. Твердость и прочность получившегося слоя дает возможность использовать материал при покраске паркетных покрытий. Они экологичные, в процессе высыхания почти не выделяют испарений. Однако при контакте с открытой кожей вредят эпидермису, поэтому работать с акриловыми ЛКМ надо в перчатках, респираторе и очках. Из-за высокой вязкости акриловые ЛКМ нельзя наносить способом распыления.

Полиэфирные

Эти краски и лаки недорогие, но для полного высыхания требуется обдув. Отверждаются при воздействии большого количества ультрафиолетовых ламп. Подходят для нанесения распылением. Слои ЛКМ имеют свойство желтеть во время отверждения УФ.

Водоразбавимые

Характеристики этих лакокрасочных материалов:

  • экологичность;
  • высокое качество;
  • безопасность.

Водоразбавимые ЛКМ не желтеют и пригодны для распыления. При высыхании образуют прочные пигментные слои высокого качества. Абсолютно безвредны при попадании на открытую кожу. Они дороже акриловых и полиэфирных, требуют конвективной сушки.

Таблица сравнения акриловых, полиэфирных и водоразбавимых красок УФ-отверждения

Отличительная особенность УФ-красок – способность быстрого засыхания красочного слоя на оттиске под воздействием ультрафиолетового излучения, вне зависимости от характеристик запечатываемого материала. Использование красок УФ-отверждения для офсетной, трафаретной и других видов печати позволяет создавать качественные изображения даже на невпитывающих материалах, что существенно расширяет возможности при создании дизайна полиграфической продукции.

Для использования таких красок необходимы специальные УФ-сушки – устройства, состоящие из лампы, рефлектора, фокусирующего лучи, и системы охлаждения.

УФ-лаки и краски катионного отверждения

Для решения проблем, связанных с адгезией при использовании рассмотренных выше УФ-композиций радикального отверждения, была разработана группа УФ-красок и лаков так называемого катионного отверждения. Фотоинициаторами для этих красок являются специальные соединения — четвертичные ониевые соли кислот Льюиса, например триарилсульфониевые соли, которые под воздействием УФ-облучения распадаются с образованием активного катиона, инициирующего полимеризацию (рис. 7).

В отличие от радикальных УФ-красок в качестве связующего-пленкообразователя здесь используются не акрилаты, а эпоксидные смолы — обычно низковязкие алифатические эпоксиды, полимеризующиеся по катионному механизму с раскрытием эпоксидного цикла (рис. 8, 9).

Главные особенности катионных УФ-красок — низкая чувствительность к кислороду и возможность дальнейшего протекания полимеризации даже в темноте. Начальный мощный импульс УФ-облучения необходим для высокого выхода инициирующих катионов. Скорость катионных композиций закрепления ниже, чем у радикальных, но зато внутренние напряжения в отвержденном полимере успевают релаксировать за счет конформационных перегруппировок макромолекулярных цепей. Поэтому катионные УФ-краски имеют очень высокую адгезию, в том числе и к проблемным субстратам.

Компью А рт

Явление фотополимеризации — отверждение жидких веществ под действием УФ-излучения — известно науке с начала прошлого столетия. В промышленности фотополимеры стали использоваться с 40 годов, а в производстве печатных красок — с 70 годов ХХ века. Сегодня в результате совместных усилий производителей красок и производителей сушильного оборудования УФ-отверждаемые фотополимеризующиеся краски (далее — УФ-краски) завоевывают все новые сегменты рынка. Успех УФ-красок объясняется прежде всего их малым временем закрепления, высоким глянцем, хорошей физико-химической стойкостью и экологичностью.

УФ­краски разработаны для всех основных способов печати: листового и рулонного офсета, флексографии, высокой и трафаретной печати. В последнее время появились фотополимеризующиеся краски для тампонной и глубокой печати. Созданы и УФ­отверждаемые чернила для струйных принтеров. Кроме того, на рынке предлагается широчайший ассортимент УФ­лаков для отделки печатной продукции.

Широкоформатная рекламная продукция способами трафаретной, струйной и офсетной печати все чаще изготавливается с применением УФ­красок.

Состав и механизм закрепления УФ-красок 1

УФ­краски состоят из следующих компонентов:

Пигменты определяют колориметрические характеристик краски, а также ее стойкость к воздействию света, тепла и химических веществ.

Олигомер (преполимер) — вязкое вещество, основу которого могут составлять эпоксидные смолы, полиэфиры, уретаны и т.п., выполняет в УФ­красках роль связующего. Активные реакционноспособные группы олигомера обеспечивают сшивку полимера. От способности олигомера смачивать поверхности пигментов зависит когезионная прочность красочного слоя, которая, в свою очередь, влияет на величину краскопереноса. От характеристик олигомера также зависят адгезионная способность краски, эластичность и твердость красочной пленки, ее химическая стойкость.

Основу мономера составляют акрилаты. Мономер выполняет в УФ­красках роль разбавителя, поэтому от его процентного содержания в краске зависит ее вязкость и липкость. Помимо этого свойства мономера влияют на адгезию, скорость закрепления и физико­химическую стойкость красочного слоя. В процессе отверждения краски мономер полимеризуется вместе с олигомером.

Фотоинициаторы — вещества, инициирующие процесс полимеризации. От их содержания в краске зависит скорость ее закрепления.

Корректирующие добавки вводятся в краску с целью придания ей тех или иных дополнительных свойств, например для увеличения срока ее хранения, регулирования величины коэффициента скольжения красочного слоя, повышения его стойкости к истиранию.

УФ­краски закрепляются под воздействием УФ­излучения в результате фотохимической реакции. Процесс закрепления краски происходит следующим образом: под действием УФ­излучения фотоинициаторы распадаются с выделением так называемых свободных радикалов, которые инициируют сшивку олигомера и мономера по двойным связям. Процесс фотополимеризации начинается с поверхности красочной слоя и распространяется вглубь по мере проникновения УФ­лучей к запечатываемому материалу. В конечном итоге жидкая композиция, нанесенная на поверхность запечатываемого материала, отверждается.

Характеристики УФ-отверждаемых красок

Важнейшими печатно­техническими характеристиками красок являются их реология (вязкость и липкость), адгезия к запечатываемому материалу, а также скорость закрепления.

УФ­краски имеют более высокую вязкость по сравнению со спиртовыми, водными и масляными красками. Поэтому красочные аппараты офсетных машин рекомендуется оснащать краскомешалками, которые обеспечивают однородность краски и ее равномерное распределение по кипсейке. При слишком высокой вязкости и плохой текучести подача краски на печатную форму дестабилизируется. Для снижения вязкости в краску добавляется прозрачный мономер. Однако надо помнить, что при разбавлении мономером снижается насыщенность цвета краски, поэтому для достижения требуемой оптической плотности оттисков следует увеличить ее подачу.

УФ­краски характеризуются хорошей адгезией к большинству запечатываемых материалов. Проблемы с адгезией возникают, как правило, только при печати на материалах с низким поверхностным натяжением, например полиолефинах (полиэтилене и полипропилене). Улучшить адгезию УФ­краски к таким материалам можно путем обработки их поверхности коронным разрядом или нанесения на нее лака­праймера.

При нанесении на оттиск УФ­лака следует обратить внимание на его совместимость с краской. Не рекомендуется наносить УФ­лак на краски с нестойкими пигментами красного, пурпурного, родаминового, яркого синего и фиолетового цветов, так как при этом возможно изменение их колориметрических характеристик. Обязательным условием получения хороших результатов является хорошая адгезия лака к краске.

Скорость процесса полимеризации зависит от следующих факторов:

• мощности и спектрального состава УФ­излучения;

• толщины красочного слоя;

• концентрации фотоинициаторов в связующем;

• химического состава связующего (олигомера и мономера);

• содержания пигмента в краске;

• оптических характеристик и цвета запечатываемого материала.

Спектральный состав излучения ламп разного типа различен, поэтому очень важно, чтобы диапазоны наибольшей чувствительности фотоинициаторов и максимальной энергии излучения лампы были согласованы. Очевидно, что увеличение мощности лампы и концентрации фотоинициаторов в краске, а также уменьшение толщины красочного слоя ускоряют отверждение краски.

Реакционная способность связующего зависит от его химического состава, поэтому УФ­краски, предназначенные для печати на разных материалах, могут различаться скоростью закрепления.

Поскольку пигменты различных цветов в разной степени поглощают УФ­свет, цвет и концентрация пигментов оказывают влияние на скорость закрепления краски. Для того чтобы уравнять скорости закрепления красок одной серии, обычно регулируют концентрацию, а также диапазон чувствительности фотоинициаторов.

Белый запечатываемый материал отражает прошедшее через красочный слой УФ­излучение, убыстряя закрепление краски. Прозрачные же материалы пропускают свет, а темные — поглощают, поэтому краска на них сохнет медленнее, чем на белых.

Сушильные устройства

Сушильные устройства включают следующие основные узлы: лампу, рефлектор, систему охлаждения.

Лампы характеризуются двумя основными параметрами: типом и мощностью. В настоящее время в сушилках устанавливаются газоразрядные лампы, работающие в постоянном или импульсном режиме. Наиболее часто используются ртутные лампы, которые излучают примерно равное количество энергии в каждом из диапазонов УФ­спектра. Для корректировки спектра излучения в ртуть могут добавляться пары свинца, железа, кобальта, галлия, индия и других металлов.

Ртутная лампа представляет собой содержащую смесь инертного газа (чаще всего — аргона) и паров ртути трубку из кварцевого стекла, в которую герметично вмонтированы два электрода. При подаче на электроды напряжения, величина которого может достигать нескольких тысяч вольт, возникает дуговой разряд, сопровождающийся свечением смеси газов. Трубка из кварцевого стекла пропускает около 90% УФ­излучения, при этом она должна выдерживать температуру до 600­800 °С.

В настоящее время в сушильных устройствах устанавливаются лампы мощностью от 80 до 240­300 Вт/см. Срок службы лампы зависит частоты ее включения/выключения и от эффективности системы охлаждения. По мере эксплуатации ртутной лампы эмиссия излучения в УФ­диапазоне уменьшается. Одной из причин этого явления может быть помутнение кварцевого стекла. Замену ртутной лампы рекомендуется выполнять через 1500­3000 часов эксплуатации.

Паспортная мощность лампы дает лишь приблизительное представление о том, сколько УФ­излучения попадает на запечатываемый материал. Реальная мощность УФ­излучения зависит от целого ряда факторов, в том числе от конструкции и качества рефлектора. Непосредственно на оттиск направляется около трети УФ­излучения лампы; оставшиеся две трети попадают на рефлектор.

Рефлекторы УФ­сушилок, как правило, имеют покрытие из полированного или матированного алюминия, так как этот металл характеризуется одним из наибольших коэффициентов отражения УФ­излучения (90% против 60% у нержавеющей стали). Поскольку алюминий чувствителен к высоким температурам, его поверхность подвергается специальной обработке.

По форме рефлекторы делятся на параболические, эллиптические и с переменной геометрией. Параболические рефлекторы рассеивают свет, отражая лучи вертикально вниз. Их целесообразно применять при малой толщине красочного слоя и при печати на термочувствительных материалах. Эллиптические рефлекторы фокусируют излучение в узкой области под лампой и могут применяться при сушке толстых красочных слоев и высокопигментированных или характеризующихся низкой реакционной способностью красок. Рефлекторы с переменной геометрией нашли применение в сушильных устройствах для листовых офсетных машин, в которых сушка верхней части оттиска осложняется тенью от системы проводящих лист захватов.

Как уже было отмечено выше, при возникновении дугового разряда ртутная лампа сильно нагревается. Для того чтобы тепло от лампы не нагревало запечатываемый материал и элементы печатной машины, сушильные устройства оборудуются системой охлаждения. В современных сушилках, как правило, используются водяные системы, охлаждающие рефлектор и запечатываемый материал. Лампы обдуваются воздухом с помощью вентиляторов.

Для фильтрации теплового ИК­излучения лампы используются дихроические рефлекторы («холодные зеркала») или дихроические фильтры. Первые пропускают ИК­волны и отражают УФ­излучение, вторые устанавливаются между лампой и запечатываемым материалом и отражают ИК­волны и пропускают УФ­излучение. В последнее время стали также применяться водные фильтры — устанавливаемые между лампой и запечатываемым материалом емкости с дистиллированной водой, которая поглощает ИК­излучение. Существенный недостаток водных фильтров — поглощение ими части УФ­излучения, особенно диапазона С, что приводит к необходимости использования более мощных ламп. Вода в таких фильтрах должна быть свободной от любых микроорганизмов, а также минеральных добавок.

В процессе работы на элементах УФ­сушилки, лампах, рефлекторе и фильтрах, осаждаются пыль и грязь, снижающие коэффициент пропускания кварцевого стекла и фильтров, а также коэффициент отражения покрытия рефлектора. К тому же со временем частички пыли и грязи могут затвердевать под действием тепла от лампы. Для чистки УФ­сушилок следует использовать мягкие салфетки, смоченные в этаноле или в изопропиловом спирте. Также необходимо регулярно менять фильтры в системе вытяжки воздуха и контролировать состояние труб подачи воды в системе охлаждения рефлектора и запечатываемого материала.

Достоинства и недостатки УФ-красок

В заключение рассмотрим основные аргументы «за» и «против» внедрения УФ­красок в производство. Их основные достоинства:

• очень быстрое закрепление на оттиске;

• высокая химическая и механическая стойкость красочной пленки;

• хорошая адгезия к большинству запечатываемых материалов: бумаге, картону, пластикам, металлам;

• стабильность физических свойств в жидком состоянии;

• высокий глянец оттисков;

• одинаковая химическая природа красок для различных способов печати.

Способность УФ­красок закрепляться в течение долей секунды позволяет непосредственно после печати выполнять отделку оттисков (лакирование, тиснение фольгой, ламинирование и т.п.) или любые другие послепечатные операции. При этом не только сокращается время производственного цикла и повышается ритмичность производства, но и отпадает необходимость в дополнительных складских площадях для хранения оттисков после печати.

При использовании УФ­красок в листовых печатных машинах не возникает проблемы отмарывания и перетискивания, поэтому нет необходимости применять уменьшающий глянец оттисков и создающий проблемы при лакировании противоотмарывающий порошок.

Стабильность физических свойств УФ­красок, прежде всего их вязкости, значительно облегчает труд печатника: нет необходимости в постоянном контроле вязкости краски, не требуется частая смывка красочного аппарата, краску можно оставлять в красочном ящике на ночь. Отсутствие в УФ­красках летучих органических растворителей улучшает экологическую обстановку в печатном цехе 2 . Кроме того, стопроцентный «сухой остаток» обусловливает высокую насыщенность оттисков.

УФ­краски для различных способов печати имеют одинаковую природу и хорошо сочетаются друг с другом, что открывает новые возможности улучшения оформления продукции путем комбинирования различных печатных технологий.

Наиболее существенные недостатки УФ­красок:

• более высокая стоимость по сравнению с водными, спиртовыми и масляными красками;

• необходимость использования принудительной сушки;

• относительно невысокий срок службы УФ­ламп;

• необходимость использования специальных покрышек для валиков красочных аппаратов машин офсетной и высокой печати, специального офсетного полотна, также необходимость отжига офсетных форм;

• некоторые запечатываемые материалы под действием УФ­излучения выделяют неприятный запах.

Наиболее существенным из перечисленных недостатков, естественно, считается более высокая стоимость УФ­красок. Однако при сравнении цен обычно совершенно забывают о том, что УФ­краски не содержат летучих соединений. Если же сравнивать «сухие остатки» красок, то цены на них будут различаться лишь незначительно.

1 В статье рассматриваются только УФ-краски радикального отверждения.

2 Дополнительным стимулом расширения использования УФ-отверждаемых красок становятся законодательные ограничения на использование летучих органических растворителей, вводимые в США и в некоторых европейских странах.

Виды красок ультрафиолетового отверждения и рейтинг марок, как наносить

Ультрафиолетовые краски отличаются особым составом. Благодаря специфическим компонентам такие вещества реагируют на влияние ультрафиолетового излучения. В большинстве случаев они используются для разных видов печати – в частности, для флекса, офсета, трафаретов. Также с помощью таких материалов удается воспроизводить растровую графику. Наносить этот вид красителей можно на различные типы поверхностей – бумагу, пластик, полиэтилен.

Краски УФ-отверждения: свойства и особенности

При использовании красок с ультрафиолетовым отверждением применяют специальные лампы. С их помощью удается зафиксировать нанесенное вещество. Некоторые материалы из этой категории обладают высокой степенью токсичности. Потому их запрещено наносить на пищевые упаковки. Однако после высыхания такие материалы не выделяют растворители, как это делают сольвентные составы.

Тем не менее, важно учитывать, что применение ламп сопровождается синтезом озона. При повышении концентрации в воздухе данное вещество бывает достаточно токсичным.

Ультрафиолетовые краски отличаются от простых составов, которые содержат растворители, способностью быстро высыхать. К другим особенностям этого типа материалов относят следующее:

  • жесткая структура;
  • стойкость к влаге;
  • липкая и вязкая консистенция;
  • отсутствие быстрого истирания;
  • высыхание лишь под действием ультрафиолета.

Состав и способы отверждения

В красках, которые твердеют под влиянием ультрафиолета, присутствуют следующие компоненты:

  • Краситель или пигмент – придает покрытию конкретный оттенок.
  • Особый связующий компонент в жидком виде – способствует превращению материала в твердую пленку. Она застывает под влиянием ультрафиолета.
  • Фотоинициатор – принимает участие в химической реакции затвердевания.
  • Ультрафиолетовый отвердитель – является олигомером. В эту группу входят вязкие компоненты, которые приобретают твердую консистенцию под влиянием ультрафиолета.
  • Мономеры – представляют собой растительные масла и растворители.
  • Дополнительные компоненты и воск.

По сути, краска с УФ-отверждением – это порошок, который включает отверждаемые полимеры. По мере прогревания состав плавится, формируя прочную пленку на пластике, бумаге или дереве.

Отличительной особенностью красок этого типа считается то, что на белой поверхности они фиксируются достаточно быстро, тогда как на темном покрытии процесс полимеризации происходит намного медленнее.

Дело в том, что светлый фон отталкивает ультрафиолетовое излучение, а черный – поглощает его.

Заключительным этапом нанесения ультрафиолетовых красителей считается сушка. Дисперсной средой при просыхании красителей и лаков является воздух. Образование пленки связано с тем, что полимерные твердые фрагменты, которые есть в составе материала, формируют прочную связь. Они вначале плавятся, а затем – приобретают твердую текстуру. В процессе использования материала его вначале нагревают до +115 градусов. Благодаря этому он высыхает в течение нескольких минут.

Сфера применения

Уникальные характеристики материала позволяют применять его в разных сферах. Ультрафиолетовые красители выпускают для разных видов печати – цифровой, трафаретной или офсетной. Свойства таких материалов помогают воплощать нестандартные дизайнерские решения.

Их часто используют на мебельном производстве и при оформлении интерьеров. Такие материалы позволяют печатать на картоне и бумаге. Их допустимо наносить на стеклянные, металлические, деревянные, керамические поверхности.

Качество и стойкость покрытия

В составе этого вида красок присутствуют отверждаемые полимеры. Во время высыхания они формируют пленку высокой прочности. При этом качественные характеристики покрытия не зависят от его толщины.

Для красок с УФ-отверждением характерны такие особенности:

  • равномерное нанесение;
  • отсутствие растекания.

Качество покрытия зависит от таких факторов:

  • состав красителя – он включает пигменты, растворители, смолу, синергетики, фотоинициатор;
  • тип поверхности;
  • условия нанесения красителя;
  • доза излучения;
  • разновидность используемого ультрафиолетового устройства;
  • расстояние между лампами и покрытием.

Достоинства и недостатки УФ-отверждения

Метод ультрафиолетового отверждения считается экологичным. К другим преимуществам этой технологии относят следующее:

  • короткий срок высыхания средств;
  • экономичный расход;
  • возможность применения частями – при этом допустимо окрашивать определенную часть поверхности;
  • возможность вторичного применения остатков краски или стекшего покрытия;
  • высокая степень прочности и стойкости окрашенной поверхности;
  • возможность нанесения тонким слоем для получения качественного покрытия;
  • невысокий уровень взрывной опасности;
  • безвредность для организма человека.

При этом важно учитывать, что такие материалы и технология, которая подразумевает их применение, отличаются определенными минусами. К ключевым недостаткам относят следующее:

  • плохая окупаемость в случае применения на автоматических линиях – это возможно лишь при больших объемах производства;
  • высокая цена – красители с УФ-отверждением стоят дороже, чем фолиевые или сольвентные;
  • длительный период сушки при окрашивании неплоских поверхностей;
  • необходимость замедления процесса отверждения для получения высокого качества покрытия;
  • невозможность устранения дефектов на окрашенной поверхности – к ним относятся капли или потеки.

Разновидности и рекомендации по выбору

В печатных цехах часто используют акриловые и водорастворимые составы. Также нередко применяют полиэфирные материалы. Каждая из разновидностей отличается определенными преимуществами и недостатками.

Акриловые

Этот вид красителей сохнет за несколько минут. Для них характерен высокий уровень реактивности. К тому же краски обладают почти стопроцентным сухим остатком. Такие вещества включают ультрафиолетовый отвердитель. После нанесения этого типа материалов удается получить прочный и твердый слой. Потому сфера их применения довольно широка.

Акриловые краски отвечают требованиям экологичности. Во время сушки они почти не выделяют испарений. Однако при попадании на открытые участки тела вещества могут принести вред. Потому при работе рекомендуется пользоваться индивидуальными средствами защиты. Еще одной особенностью таких веществ считается высокий уровень вязкости. Потому материалы нельзя наносить при помощи распыления.

К достоинствам таких красок относятся:

  • высокая прочность;
  • безопасный состав;
  • минимальное количество испарений.

При этом вещества отличаются и минусами:

  • высокая стоимость;
  • вредное влияние на кожу;
  • высокая степень вязкости.

Полиэфирные

Эти материалы отличаются доступной ценой. Однако для их полноценной сушки требуется обдув. Отверждение красителей осуществляется под действием множества ультрафиолетовых ламп. Такие вещества допустимо наносить при помощи распыления. При этом их слои могут приобретать желтый оттенок под влиянием ультрафиолета.

К плюсам полиэфирных красителей относятся:

  • небольшая цена;
  • возможность нанесения путем распыления;
  • хорошая укрывистость.

При этом материалы отличаются и некоторыми минусами:

  • необходимость в использовании обдува;
  • нестабильность;
  • пожелтение под действием ультрафиолета.

Водорастворимые

Эти красители считаются дорогими, но отличаются безопасным составом. Они не приобретают желтый оттенок и годятся для распыления. По мере высыхания материалы формируют прочные пигментные слои, которые отличаются высоким качеством. Эти вещества полностью безвредны даже при попадании на кожу.

К плюсам водорастворимых красок относятся:

  • безопасный состав;
  • стабильность;
  • возможность наносить путем распыления.

При этом вещества имеют и ряд минусов:

  • высокая стоимость;
  • потребность в конвективной сушке.

Рейтинг лучших марок УФ-краски

Сегодня производством таких красок занимаются самые разные бренды. К популярным маркам относятся:

  • VAN SON (Нидерланды);
  • MEGAMI (Япония);
  • Excure (Бельгия).

Что потребуется для окраски

Во время печати важно обеспечивать оптимальные климатические условия:

  • температура на уровне +18-24 градуса;
  • влажность – 50-60 %.

Отверждение зависит от выбора ультрафиолетового излучателя. Они могут иметь следующие разновидности:

  • ртутные лампы;
  • светодиодные, безэлектродные, кварцевые устройства;
  • LED-лампы;
  • люминесцентные, ксеноновые приборы.

При выборе устройства важно учитывать, что частота его излучения должна совпадать с частотой поглощения фотоинициатором. Этот компонент отвечает за нужную дозу ультрафиолетовых лучей и способность красителей вступать в реакции.

С целью полимеризации порошковых красок допустимо пользоваться и лампами широкого спектра. Но они имеют некоторые минусы:

  • токсичность;
  • большой расход энергии.

Правила подготовки поверхности

В случае нанесения красок на невпитывающие поверхности, такие как пленки, важно следить за их натяжением. Дело в том, что сцепление красителя с пленкой или пластиком может быть несовершенным. Как следствие, со временем высока вероятность появления дефектов. Потому оценивать степень натяжения стоит особыми чернилами или карандашами.

Технология нанесения материала

Наносить краситель требуется специальными устройствами. При этом важно следить, чтобы солнечные лучи и свет от дневных ламп не попадали на машину, которая используется для печати, и емкости с красками. Чтобы защитить окна, обычно применяют желтые фильтры. Все лампы должны иметь безопасный спектр. Он бывает желтым или белым.

Длительность высыхания

На готовые изделия допустимо наносить лаки ультрафиолетового отверждения. Они обеспечивают защиту продукции и помогают создавать особые эффекты – к примеру, глянцевую или матовую поверхность. Продолжительность высыхания ультрафиолетовых красителей невелика. Довольно часто их полимеризация происходит мгновенно.

Сроки и условия хранения

Чтобы краски дольше сохраняли свои свойства, рекомендуется держать их при температуре +5-25 градусов. На них не должны попадать прямые солнечные лучи.

Расход краски на 1 м квадратный

1 килограмма красителей обычно хватает на 80 квадратных метров поверхности.

Меры предосторожности

При использовании таких средств важно избегать их попадания на слизистые покровы и кожу. Работать требуется в хорошо проветриваемых помещениях.

Рекомендации мастеров

Мастера советуют придерживаться таких рекомендаций:

  • правильно выбрать тип краски;
  • соблюдать технологию нанесения материала;
  • использовать средства защиты;
  • не допускать попадания солнечных лучей на продукцию и краску.

Ультрафиолетовые красители имеют много преимуществ. Они помогают создать стойкое покрытие и применяются в разных сферах. Чтобы получить качественное окрашивание, важно четко соблюдать технологию.

УФ отверждаемые лакокрасочные материалы

Лакокрасочные материалы, которые застывают под воздействием ультрафиолета, нашли промышленное применение в конце 1960-х годах, а на данным момент являются наиболее перспективными. И всё это благодаря главным достоинствам УФ лакокрасочных материалов, а именно : высокая производительность, малые затраты энергии, несложное оборудование.

Кратко, что представляет собой процесс УФ отверждения :

УФ отверждения – это процесс облучения лакокрасочного материала, в состав которого входит фотоинициатор, который распадается на реакционноспособные радикалы при воздействии интенсивного УФ-излучения с длиной волны 300 – 400 нм.

В УФ лакокрасочных материалах связующее это фотополимеризующая композиция, которая не испаряется, как растворители обыкновенных красок, а полимеризуется, превращаясь в твердую пленку в ходе химической реакции, инициированной излучением и специальным компонентом фотоинициатором.

Что такое фотоинициатор?

Фотоинициатор – это соединения, которые за счет поглощения УФ света переходят в возбужденное состояние с последующим внутримолекулярным распадом, приводящим к образованию радикалов.

В чём преимущества установок для нанесения УФ лакокрасочных материалов?

Для нанесения УФ – красок используют компактные окрасочные установки, которые требуют на 90 % меньше места по сравнению с окрасочными линиями для нанесения традиционных лакокрасочных систем.

Это стало возможным благодаря тому, что не нужна зона выдержки, где происходит испарение растворителей, не нужна зона нагрева, сушки, а также зона охлаждения. Кстати, всё это ещё экономит и электроэнергию.

Смотрите видео об УФ отверждении лакокрасочных материалов, механизме процесса, достоинствах и недостатках

Преимущества и недостатки технологии УФ отверждения

Достоинства Недостатки
Длительность отверждения от нескольких секунд до нескольких минут. Рентабельность полных автоматических линий достигается при высоких объёмах производства.
Производительность автоматических линий может быть очень высока, десятки тысяч м. кв. в смену. Стоимость ЛКМ значительно выше, чем аналогичных обычной сушки.
Многократно меньше места требуется для сушки изделий, меньшая энергоёмкость по сравнению с тепловой сушкой. Отделка неплоских поверхностей обычно приводит к дополнительным этапам сушки.
Гибкость техники отверждения позволяет применять её по частям, экономически обоснованными участками. Максимальное качество отделки требует замедления процесса отверждения.
Собранный стёкший ЛКМ в случае 1-компонентных материалов может использоваться вторично. Укрывистая цветная отделка осложнена.
Могут быть гораздо меньше толщины слоев наносимых ЛКМ.
Повышенная физическая и химическая стойкость покрытий.
Относительная безвредность материалов на производстве, меньше выбросы вредных веществ в атмосферу, меньшая взрывоопасность.

Важным преимуществом УФ отверждаемых материалов является то, что они могут наноситься очень тонким слоем с получением достаточного защитного эффекта.

Например, отделка дубового паркета , включающая шпаклёвку, 2 слоя грунта и лак, имеет рекомендованную толщину всего 110 микрон. К тому же, стёкший УФ материал во многих случаях может быть использован вторично.

УФ ЛКМ отличаются меньшей вредностью на производстве по сравнению с ЛКМ на органических растворителях. Недопустим контакт с кожей органоразбавимых УФ материалов, водные УФ ЛКМ особой контактной вредности не имеют.

Недостатки высокой скорости отверждения УФ ЛКМ

Наибольшее применение находят :

Разнообразие свойств различных материалов УФ отверждения отражено в таблице.

Акриловые, полиэфирные, водоразбавимые лакокрасочные материалы УФ отверждения – достоинства и недостатки

Разновидность ЛКМ УФ отверждения Достоинства Недостатки
Акриловые со 100 % сухим остатком Сухой остаток 100 % Высокая цена
Отверждение за несколько секунд, высокая реактивность (более 10 м/мин) Высокая вязкость, непригодность для распыления и лаконалива
Высокая стабильность, твердость достаточная для паркетных покрытий Сложность реализации укрывистых пигментных слоёв
Минимум испарений и их относительная безвредность Вредность при контакте с кожей
Полиэфирные двойного отверждения Невысокая цена Необходимы стадии обдува и туннеля
Пригодность для распыления, лаконалива Большее количество УФ ламп
Отверждение на участках с недостаточной экспозицией УФ Невысокая реактивность (6 м/мин.)
Достаточная укрывистость пигментных слоев Нестабильность,
желтеют при УФ отверждении
Водоразбавимые ЛКМ УФ отверждения Экологичность Высокая цена
Стабильность Необходимость этапа конвективной сушки
Пригодность для распыления, лаконалива
Высоко качественные пигментные слои
Высокая реактивность
Безвредность при контакте с кожей

Акриловые УФ ЛКМ

Акриловые материалы УФ сушки могут обладать очень высоким сухим остатком, почти до 100%. В них не вводится отвердитель, а добавляется только фотоинициатор.

Отверждение акриловых УФ материалов происходит за несколько секунд под воздействием УФ ламп высокой мощности.

Материалы с сухим остатком 100% обычно наносятся на специальных окрасочных линиях, включающих вальцовые машины и сушильные камеры с ультрафиолетовыми лампами.

Для нанесения лаконаливом или распылением в акриловые УФ материалы обычно добавляется разбавитель, что осложняет и замедляет отверждение.

В последнее время появились материалы со 100% сухим остатком, которые можно наносить распылением и без добавления разбавителя. Эти материалы содержат большое количество мономеров и поэтому имеют низкую вязкость, правда качество отделки такими материалами пока невысокое.

Вариант нанесения распылением интересен тем, что его можно использовать для отделки неплоских изделий, а также не имея полной автоматической линии.

Какая специфика акриловых УФ ЛКМ?

Полиэфирные УФ ЛКМ

Полиэфирные УФ ЛКМ являются материалами так называемого двойного отверждения. В такие материалы добавляется отвердитель, как и в материалы обычной сушки.

Сухой остаток полиэфирных УФ ЛКМ обычно не превышает 70%.

Сушка полиэфирных УФ ЛКМ происходит в 3 этапа:

Какая специфика полиэфирных УФ ЛКМ?

реакционная способность ПЭ материалов меньше, чем у акриловых, она выражается допустимой скоростью продвижения материала по автоматической линии около 6 м/мин. полимеризация в полиэфирных ЛКМ происходит и без УФ облучения, обеспечивает отверждение на участках с недостаточной экспозицией УФ (затенённых). Но это означает также, что стабильность их невелика, то есть вязкость растёт со временем, что технологически неудобно

Полиэфирные материалы можно наносить распылением.

Водоразбавимые УФ ЛКМ

Водоразбавимые УФ ЛКМ обладают своей достаточно сложной спецификой.

Какая специфика водоразбавимых УФ ЛКМ?

Водоразбавимые ЛКМ считаются таким же перспективным материалом УФ отверждения как и материалы со 100% сухим остатком. В некоторых случаях они незаменимы, например, для создания открытопористой отделки.

Разнообразие существующих УФ материалов и соответствующего оборудования очень велико, что позволяет организовывать участки отделки исходя из самых разнообразных технических и экономических ограничений:

  • на некоторых предприятиях, например, используется только камера УФ отверждения с необходимыми подготовительными устройствами, зависящими от типа используемого ЛКМ
  • нанесение материала может производиться ручным распылительным инструментом, а последовательно наносимые слои сушиться при последовательном внесении в одну и ту же УФ камеру. Необходимо только учитывать, что контакт УФ материалов с кожей может быть очень вреден.

Для бесперебойной работы процесса необходимо, конечно, отслеживать ряд технологических параметров.

Обычно критичными параметрами, специфичными для УФ технологии, являются полнота отверждения материала и температура отделываемых поверхностей при прохождении УФ камеры.

УФ-краски. Свойства и особенности

В течение буквально пяти лет на российском и мировом рынке полиграфии стремительно вырос спрос на УФ-краски и лаки. Во многих странах Европы, США, в Японии их эффективно используют уже более 20 лет. Но в нашей стране различные композиции на основе УФ-материалов, начиная с девяностых годов, использовались активнее всего в производстве мебели. Однако отличительные свойства материалов довольно быстро сделали их актуальными в производстве именно этикеток для различной продукции.

Олигомеры и другие компоненты в составе УФ-красок

Одна из главных особенностей УФ-красок и лаков – отсутствие испаряющихся и впитывающихся растворителей. Это гарантирует тот факт, что такие материалы не меняют свой цвет при высыхании, чего нельзя получить при использовании красок на водной основе и других видах. Кроме того, в них имеется совершенно новый компонент – фотоинициатор.

В основном за ключевые свойства УФ-красок отвечает пленкообразующий компонент. И если в обычных красках используются смолы, то здесь это реакционноспособные олигомеры.

В основе большинства современных УФ-красок есть следующие олигомеры:

  • Эпоксиакрилаты – наиболее доступный по стоимости вид. Применяется чаще всех остальных;
  • Полиэфиракрилаты. Стоимость их несколько выше, однако они не такие вязкие и характеризуются повышенной эластичностью;
  • Олигоуретанакрилаты – одни из наиболее дорогих олигомеров. Среди особенно важных свойств – высокий уровень адгезии, устойчивость к истиранию и другим воздействиям на материал. Кроме того, благодаря им формируется качественная и эластичная пленка, что в производстве этикеток очень важно.

В зависимости от группы олигомеров отличаются непосредственно свойства краски: реакционная способность, степень текучести, эластичность и высокая твердость. Правильная комбинация позволяет создавать краски, что полностью отвечают производственным запросам. В нашем случае, высокому качеству печати и прочности этикетки. С этой целью в обязательном порядке обсуждаются все требования к печатной продукции с поставщиком.

Реакционные свойства УФ-красок

В УФ-красках используются специальные низкомолекулярные соединения, которые по своим свойствам во многом напоминают растворители, что применяются для обычных красок. Однако в них есть ключевая особенность – это не летучие соединения. То есть, они остаются в структуре краски даже после высыхания и создают наряду с олигомерами единую структуры.

Реакционные мономеры – это именно те компоненты, которые формируют специфический запах красок или лаков, а также могут вызывать раздражение при воздействии на кожу или слизистую оболочку глаз, носа, рта. На данный момент ведется активная работа с целью минимизировать количество мономеров в составе УФ-красок, а в идеале и вовсе их исключить. Тем не менее, даже при наличии таких мономеров материалы остаются куда более безопасными для здоровья и практичными в использовании, чем аналоги.

Фотоинициаторы

УФ-излучения, которое воздействует на краску, недостаточно для того, чтобы разорвать соединение мономера и олигомера. Чтобы обеспечить это, в состав красок вводят дополнительно специальные компоненты – фотоинициаторы. Их предназначение – поглощение энергии УФ-излучения и генерация свободных радикалов. Те в свою очередь провоцируют реакцию полимеризации олигомеров и мономеров.

Радикальное и катионное отверждение – особенности и области применения

На данный момент именно изготовление этикетки является преимущественной сферой применения УФ-красок. Помимо того, что они обеспечивают точную и насыщенную цветопередачу, такие материалы также гарантируют высокую механическую и химическую устойчивость. Кроме того, такая печать достаточно экономична. В некоторых случаях достаточно добавить в одну из секций флексомашины специальный УФ-модуль, и она готова к работе с УФ-красками и лаками. Стоит упомянуть, что УФ-лак можно наносить даже на флексографские и водные краски.

Современные УФ-краски практичнее всего использовать для нанесения изображений на обычную бумагу и картон. Тем не менее, с этим нормально справляется и офсетная печать. Но вот различные полимерные пленки, металлизированная бумага и фольга – вопрос совсем иной. Именно здесь флексографическая печать на основе УФ-красок зачастую становится единственно возможным вариантом. Но и подход к выбору материала должен быть более тщательным. Слишком быстрое затвердение, возможная усадка и прочие свойства могут стать причиной слабой адгезии и других негативных особенностей. Поэтому довольно часто используются обычные краски, которые после просыхания покрываются УФ-лаком. Это обеспечивает высокую прочность и износостойкость материала, невосприимчивость к большинству типичных воздействий.

С целью решения возможных проблем с печатью, указанных выше, были созданы специальные УФ-краски катионного отверждения. Если в красках реакционного отверждения применяются акрилаты, то в данном случае применяются эпоксидные смолы. Они обладают комплексом преимуществ и открывают больше возможностей для применения красочных материалов. В первую очередь это практически полностью отсутствующая чувствительность к кислороду. Кроме того, такие краски могут быстро и полноценно высыхать и отвердевать даже в полной темноте. Единственное, что требуется, — мощный первоначальный импульс УФ-облучения. Он провоцирует активный выброс катионов. Благодаря этому скорость закрепления материала значительно выше, чем у красок радикального отверждения. Современные катионные краски характеризуются повышенной адгезией, что позволяет наносить их практически на любые запечатываемые материалы.

Единственное, что останавливает многих производителей этикеток и заказчиков, — более высокая цена катионных красок. Поэтому используются они чаще всего лишь тогда, когда реально возникает необходимость в высочайшем уровне адгезии краски и запечатываемого материала. В других случаях можно обойтись и более дешевыми вариантами печати.

Еще один немаловажный факт, который делает катионные краски практичнее, — полное отсутствие запаха и раздражающих компонентов, что делает их полностью безопасными для человеческого здоровья.

Итоги

Если обобщить всю информацию об УФ-красках, можно смело утверждать, что их использование – это в первую очередь значительная экономия времени. Высокая скорость производства служит одновременно преимуществом как для типографии, выполняющей печать, так и для заказчика, который хочет получить готовый тираж в минимально короткие сроки, чтобы запустить продажи как можно оперативнее.

Печать на основе УФ-красок ощутимо экономит место. Все отпечатанные паллеты не нуждаются в просыхании, а сразу же могут отправляться заказчику. То есть, фактически складские и цеховые помещения больших размеров не требуются.

Единственное, в чем применение УФ-красок проигрывает, — необходимость использования дополнительного оборудования: лампы и УФ-сушка. Но даже при этом УФ-печать остается более чем оправданной по качеству и стоимости.

На сегодняшний день УФ-краски применяются практически во всех видах печати: трафаретная, флексографическая, офсетная и т.д. И вполне вероятно, что в будущем их применение будет еще шире.

ДОМОСТРОЙСантехника и строительство

  • Главная
  • Связаться с нами
  • Четверг, 12 декабря 2019 1:03
  • Автор: Sereg985
  • Прокоментировать
  • Рубрика: Строительство
  • Ссылка на пост
  • https://firmmy.ru/

Как защитить пенополиуретан ппу от уф-лучей (солнечного света)

Срок службы пенополиуретанового покрытия составляет от 15 лет. Единственным вредным для покрытия ппу является воздействие ультрафиолетовых лучей(солнечный свет). Пенополиуретан имеет обыкновение темнеть от солнечного света.

Теплоизоляционный слой из пенополиуретана не защищенный от воздействия солнечных лучей, не подвергающийся механическому воздействию(ходьба и т.п.) имеет срок эксплуатации порядка 15 лет. Для увеличения срока службы пенополиуретаного покрытия его закрывают от прямого попадания УФ-лучей.

Напыленный на стены пенополиуретан закрывают профнастилом, сайдинг-панелями. Защитить пенополиуретан от света можно с помощью мастик и красок.

Защита пенополиуретан мастиками

Из мастик существует специализированная марка Гипердесмо, которая наносится непосредственно на изоляционный слой ппу, образуя с пенополиуретаном одну структуру. Мастика Гипердесмо дополнительно является и продвинутым гидроизоляционным материалом.

Защита ппу с помощью красок

Более бюджетный способ защиты пенополиуретаного покрытия – это нанесение фасадной акриловой краски. Качественное нанесение краски для защиты пенополиуретана от действия УФ-лучей подразумевает нанесение краски в 2 слоя. Краску можно наносить как специальным распылителем, так и обычными малярными валиками или кистями. Фасадные акриловые краски образуют на поверхности изоляции из ппу эластичный слой, который может изменяться вместе с пенополиуретаном, реагируя на температуру, возможные усадки и т.п. Эластичность краски зависит от количества в ней латекса. Нанесение краски на пенополиуретан в качестве защиты от солнечного света требует, чтобы окрашивание поверхности осуществлялось не ранее чем через 8 часов и не позднее 7 дней после напыления пенополиуретана.

Владельцы патента RU 2448139:

Изобретение относится к способам защиты полимерных материалов от интенсивного воздействия солнечной радиации, в том числе от ультрафиолетового излучения, и может быть использовано для защиты кровельных материалов и пленок этинолевых покрытий в открытой солнцу экспозиции. Способ включает нанесение на этинолевую пленку защитного покрытия. В качестве защитного покрытия применяют композицию, представленную латексом СКС-65 с наполнителем в виде алюминиевой пудры в пропорции 1 м.ч. латекса СКС-65 и 0,15 м.ч. алюминиевой пудры. Обеспечивается повышение светоотражающих свойств пленок покрытий из лака этиноль, повышение их атмосферостойкости и долговечности. 1 пр.

Изобретение относится к способам защиты полимерных материалов от интенсивного воздействия солнечной радиации, в том числе от ультрафиолетового излучения, и может быть использовано для защиты кровельных материалов и пленок этинолевых покрытий в открытой солнцу экспозиции.

Известен способ защиты строительных конструкций, в том числе стальных труб, включающий нанесение защитного покрытия на основе лака этиноль (И.М.Долгопольский и др. Лак этиноль, ГОСХИМИЗДАТ, М., 1963, стр.18-25).

Недостатком защитного полимерного покрытия на основе чистого лака этиноль является то, что покрытие обладает низкой светоотражающей способностью.

Наиболее близким к предлагаемому является способ, включающий нанесение на этинолевую пленку защитного покрытия (Заявка на изобретение РФ №2008120100, С08К 5/00, от 27.11.2009).

Однако данный способ обработки материалов обладает высокой многодельностью, требует нагрева до температуры 55°С, содержит компоненты, малосовместимые с лаком этиноль и эмалями на его основе, а верхний основной слой работает отдельно от нижних.

Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение светоотражающих свойств пленок покрытий из лака этиноль, повышение их атмосферостойкости и долговечности.

Указанная задача решается тем, что в способе защиты полимерных материалов, предпочтительно на основе лака этиноль, от воздействия ультрафиолетового излучения, включающем нанесение на этинолевую пленку защитного покрытия, согласно изобретению в качестве защитного покрытия применяют композицию, представленную латексом СКС-65 с наполнителем в виде алюминиевой пудры в пропорции 1 м.ч. латекса СКС-65 и 0,15 м.ч. алюминиевой пудры.

Использование латекса СКС-65 с наполнителем в виде алюминиевой пудры в пропорции 1 м.ч. латекса СКС-65 и 0,15 м.ч. алюминиевой пудры обеспечивает повышение атмосферостойкости и долговечности покрытий за счет того, что структура и состав материалов основного и защитного слоев однородны и способствуют их взаимному проникновению.

Пример реализации способа.

Технология выполнения защитного светоотражающего покрытия следующая: сначала наносят на защищаемую поверхность два и более основных слоев до окончания физического отверждения (материал изоляции сохраняет все свойства исходного материала), затем наносится защитный светоотражающий слой. При этом основные защитные слои выполнены из лака этиноль или эмалей на его основе.

Примерный количественный состав предлагаемых светоотражающих полимерных композиций:

— дивинилстирольный латекс СКС-65 — 1 мас. часть;

— алюминиевая пудра — 0,15 мас. частей.

Антикоррозионное защитное полимерное покрытие используют путем нанесения на защищаемые поверхности кистью, валиком, шпателем, а также механизированным способом (пневмораспылительной установкой или гидродинамической установкой при высоком давлении).

При увеличении вязкости готовой композиции допускается разбавление ее растворителями (ксилолом, толуолом, скипидаром). Бензин, керосин, ацетон, олифа не допустимы, так как они не совместимы с лаком этиноль.

Таким образом, предлагаемый способ защиты полимерных материалов от воздействия интенсивной солнечной радиации, в том числе ультрафиолетового излучения, может быть использован для защиты пленок этинолевых покрытий, а также кровельных материалов в открытой солнцу экспозиции за счет повышения светоотражающих свойств пленок покрытий из лака этиноль, повышения их атмосферостойкости и долговечности.

Способ защиты полимерных материалов, предпочтительно на основе лака этиноль, от воздействия ультрафиолетового излучения, включающий нанесение на этинолевую пленку защитного покрытия, отличающийся тем, что в качестве защитного покрытия применяют композицию, представленную латексом СКС-65 с наполнителем в виде алюминиевой пудры в пропорции 1 мас.ч. латекса СКС-65 и 0,15 мас.ч. алюминиевой пудры.

Отличительная особенность УФ-красок – способность быстрого засыхания красочного слоя на оттиске под воздействием ультрафиолетового излучения, вне зависимости от характеристик запечатываемого материала. Использование красок УФ-отверждения для офсетной.

  • Главная
  • Блог
  • Краски УФ-отверждения: особенности и применение

Отличительная особенность УФ-красок – способность быстрого засыхания красочного слоя на оттиске под воздействием ультрафиолетового излучения, вне зависимости от характеристик запечатываемого материала. Использование красок УФ-отверждения для офсетной, трафаретной и других видов печати позволяет создавать качественные изображения даже на невпитывающих материалах, что существенно расширяет возможности при создании дизайна полиграфической продукции.

Для использования таких красок необходимы специальные УФ-сушки – устройства, состоящие из лампы, рефлектора, фокусирующего лучи, и системы охлаждения.

Уф-отверждаемые краски: состав и свойства

В целом структура таких красок схожа со структурой обычных: жидкое связующее, пигмент, придающий определенный цвет, и добавки. Но при этом пигмент используется обыкновенный, а остальные составляющие – специализированные. В качестве связующего вступает фотополимеризующая композиция, которая не испаряется, как растворители обыкновенных красок, а полимеризуется, превращается в твердую пленку в ходе химической реакции, инициированной излучением и специальным компонентом – фотоинициатором. Фотополимеризующая композиция, помимо фотоинициатора, включает олигомеры и мономеры — вязкие вещества, способные вступать в реакцию полимеризации, а также специальные добавки.

Уф-краски отличаются от обыкновенных не только составом: они более вязкие и липкие.

Интересно, что на белом запечатываемом материале краска закрепляется быстрее, потому что он отталкивает от себя лучи, а на темном, поглощающем излучения, – медленнее.

Преимущества и недостатки

Помимо способности к быстрому отверждению, позволяющей сразу приступать к постпечатной обработке оттисков, Уф-краски дают еще целый ряд преимуществ:

  • возможность использовать при печати на невпитывающих поверхностях;
  • стойкий к химическим и механическим воздействиям красочный слой;
  • равномерная насыщенность плашек и крупных штрихов;
  • глянцевая поверхность оттиска;
  • стабильность состава, позволяющая получать одинаковые оттиски на протяжении всего тиража;
  • более простой процесс печати, отсутствие необходимости в противоотмарывании;
  • отсутствие вредных веществ, поэтому могут быть использованы при изготовлении полиграфической продукции для пищевой промышленности;
  • не сохнут в красочном аппарате, поэтому можно их оставлять на несколько дней (количество времени зависит от состава) и не тратить время на смывку.

В целом можно отметить то, что использование красок УФ-отверждения дает колоссальную экономию по времени при изготовлении полиграфической продукции, а это очень важно для увеличения прибыли и оборота типографий.

Кроме того, эта технология помогает экономить место, палеты с отпечатанными листами не стоят в цехах, полуфабрикаты могут сразу поступать в дальнейшую обработку. Это тоже зачастую является критически важным для типографий, которые платят огромные деньги за аренду каждого метра помещения, если оно не находится у них в собственности.

Отрицательными сторонами этих красок является их высокая стоимость по сравнению с обыкновенными и необходимость дополнительного оборудования и расходных материалов для него (Уф-сушка и лампы).

Применение красок уф-отверждения

Благодаря своим свойствам это материал получил очень широкое распространение: УФ-краски производят для большинства видов печати: офсетной, трафаретной, цифровой. Свойства этих красок позволяют использовать при разработке дизайна полиграфической продукции различные нестандартные решения.

Уф-красители используют не только при изготовлении полиграфической продукции, но и в производстве мебели, при создании интерьеров. Они дают возможность печатать на бумаге и картоне, на пластике и полиэтилене, железе и дереве, стекле и керамике.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: