Общая информация
Что такое УФ краска для флексографской печати?
Чтобы понять, что такое флексографская краска, и каковы ее особенности, сначала нужно ознакомиться со структурой различных красочных систем. Традиционные флексографские краски краски с содержанием воды краски с содержанием растворителей
Состав:
Пигменты - 15%
Полимеры - 12%
Добавки - 3%
Растворы/вода - 70%
Общее содержание твердых веществ - 30%
УФ краска - это 100% система, то есть, в ней вообще нет летучих веществ.
Вся краска, которая переносится с распределительного гравированного валика (анилокса) на бумагу через печатную форму, существует в виде полимеризованной красочной пленки. Если краска только на 30% состоит из твердых веществ, то участие в образовании пленки принимают только эти 30%.
solvents - растворители
pjgments - пигменты
binding agents - связующие
additives - добавки
volatile fraction - летучая фракция
solid fraction - твердая фракция
conventional ink - традиционная краска
UV ink - УФ-краска
УФ-краски для флексографской печати
1. Kраски, затвердевающие под действием радикалов
2. Kраски, затвердевающие под действием катионов
Состав:
Пигменты - 15%
Связующие агенты, активизирующиеся под воздействием УФ излучения - 79%
Добавки - 3%
Фото-инициаторы - 3%
Общее содержание твердых веществ - 100%.
Далее вкратце объясняется, в чем состоит назначение каждого компонента, и почему с УФ-краской нельзя обращаться так же, как с краской, содержащей растворитель.
Пигменты
Пигменты - вещества, придающие краске цвет. Пигменты бывают органическими и неорганическими. От выбора пигмента зависит прочность отпечатка, в том числе светостойкость, устойчивость к воздействию щелочей и растворителей.
Полимеры
Полимеры, содержащиеся в растворителе, обволакивают частицы пигмента. После испарения летучего растворителя, выполняющего транспортировочную функцию, образуется прочная и непрерывная пленка. От выбора полимера зависят свойства красочной пленки, например, эластичность, термоустойчивость, прочность сцепления с поверхностью бумаги.
Растворители
Растворители - летучие вещества, входящие в состав традиционных флексографских красок.
Примеры: этанол/этил ацетат, а также вода.
Предназначены для растворения полимеров, увлажнения пигментов и обеспечения транспортировки краски из красочного ящика к дукторному валу красочного аппарата и через гравированный валик и печатную форму на бумагу.
Выбор растворителя может оказывать влияние на вязкость краски, время высыхания, увлажнение бумаги и, таким образом, на сцепление.
Связующие агенты, активизирующиеся под воздействием УФ излучения
Для УФ-красок, отверждаемых под воздействием радикалов, в качестве связующих агентов применяются реактивные мономеры, олигомеры или форполимеры минимум с одной ненасыщенной двойной углеродной связью.
Для УФ-красок, отвердевающих в результате окислительной полимеризации (в результате реакции с катионами), применяются полимеры на основе эпоксидных связей (epoxy bonds) или винилэфиров (vinyl ethers).
Связующие агенты, активизирующиеся под воздействием УФ-излучения, обволакивают пигмент; в результате реакции полимеризации (связывания отдельных молекул в макромолекулы) образуется непрерывная красочная пленка.
Выбор связующих влияет на вязкость краски, сцепление с поверхностью запечатываемого материала, скорость полимеризации и определяет именно те характеристики красочной пленки, которые и придают конечному продукту требуемое качество.
Связующие агенты одновременно выступают как носители твердых компонентов (пигментов), а также как компоненты, ответственные за формирование пленки в ее окончательном полимеризованном состоянии. С точки зрения вязкости класс данных связующих гораздо выше растворителей, применяемые в традиционных красочных системах.
Пример: время истечения воды через четырехмиллиметровую стандартную мензурку (DIN beaker) - 10 секунд; время истечения маловязкого акрилата - приблизительно 20 секунд.
Результат - нельзя получить флексографскую УФ-краску, вязкость которой была бы идентична вязкости краски на основе растворителя.
Добавки
Общее назначение добавок - вспомогательная роль при формировании пленки и сцеплении с поверхностью.
K добавкам относятся воск, силикон, вещества, способствующие образованию межмолекулярных связей, вещества, предназначенные для пеногашения (defoaming agents), а также увлажняющие и диспергирующие вещества.
Фото-инициаторы
Фото-инициаторы - вещества, чувствительные к ультрафиолетовому излучению. Инициаторы, возбуждаясь под воздействием излучения определенной длины волны, запускают процесс полимеризации.
Выбор инициатора сказывается на межмолекулярной плотности и, следовательно, на характеристиках пленки и скорости отверждения краски.
Различия между разными типами УФ-красок
Главное различие между двумя типами УФ-красок заключается в химическом составе красок.
Радикальная полимеризация УФ-краски выглядит следующим образом. Фото-инициатор под воздействием УФ-излучения расщепляется на свободные радикалы. Радикалы, в свою очередь, расщепляют ненасыщенные двойные связи связующих реагентов с целью образования еще более крупных радикалов. Запускается цепная реакция, которая продолжается, пока присутствует ультрафиолетовое излучение.
В случае полимеризации под воздействием катионов фото-инициатор распадается под воздействием ультрафиолетового излучения и образует сильную кислоту.
Затем кислота запускает реакцию полимеризации, в которой полностью расходуется.
Это означает, что даже при дальнейшем отсутствии УФ-излучения реакция будет продолжаться до тех пор, пока полученная кислота не израсходуется. Этот процесс может происходить и в темноте, поэтому называется вторичным отверждением (secondary hardening) отпечатков.
Характеристики красок с радикальным отверждением быстрое отверждение нет вторичного отверждения краски дешевле, чем краски окислительного отверждения (cationic inks) хорошая адгезия на большинстве типов поверхностей более приятный запах меньшая вязкость невозможность ламинирования бьльшая хрупкость действие кислорода замедляет реакцию, особенно это относится к тонкому красочному слою (менее 0.3 г/м2) умеренная устойчивость к внешним воздействиям.
Характеристики красок с окислительным отверждением медленное отверждение более полное отверждение благодаря вторичному отверждению очень хорошая адгезия с фольгой сильный неприятный запах более высокая цена способность к ламинированию гибкая красочная пленка остаточные реактивы или щелочная бумага могут служить помехой процессу отверждения хорошая устойчивость к внешним воздействиям.
На сегодняшний день флексографские краски с радикальным отверждением в большей степени удовлетворяют требованиям этикеточной печати, нежели чем более дорогие катионные краски.
Kатионные краски применяются, когда по тем или иным причинам характеристики радикальных красок оказываются недостаточными для получения качественного результата. Выбор типа красочной системы должен основываться на предварительных испытаниях, которые учитывали бы все важнейшие факторы.
Если используются оба типа красок, безусловным требованием является тщательная смывка красочного аппарата перед переходом на другой тип краски.
Смешивание ''радикальных'' и ''катионных'' красок отрицательно сказывается на процессе отверждения.
Амиды или остаточные реактивы могут очень серьезно замедлить процесс отверждения и даже полностью остановить его.
Схема фотополимеризации (отверждения) красок под воздействием радикалов:



Схема окислительной фотополимеризации (отверждение) УФ-красок:



Основные различия между красками с точки зрения высыхания:
Kраски радикального отверждения
Сквозное отверждение радикальных красок, прежде всего, зависит от мощности начального воздействия УФ-излучателя, а также от количества и типа пигментов (красителей), входящих в состав краски. Если уровень первоначального облучения низок, гарантировать сквозное отверждение невозможно. Таким образом, всегда существует опасность того, что в процессе печати в составе отвердевшей красочной пленки будут присутствовать остаточные мономеры, которые могу проникнуть в структуру запечатываемого материала.
Преимущества красок с радикальным отверждением:
- Высокостабилизированные краски
- Быстрая печать и быстрое высыхание
- Широкое применение
- Возможность печати на пленку
Kраски с окислительным отверждением
Главным отличием процесса сушки ''катионных'' красок является отверждение в темноте. Другими словами, полимеризация краски продолжается и без УФ-излучения, вплоть до окончательного отверждения. Результат - отсутствие остаточных полимеров после завершения процесса отверждения.
Тем не менее, из-за того, что в процессе отверждения идет кислотная химическая реакция, процесс может быть остановлен, если печать осуществляется на бумагу, потому что бумага имеет высокое содержание щелочи. Следовательно, катионные краски не подходят для бумажной печати.
Помимо этого, отверждение проходит медленнее, чем в случае с радикально отверждаемыми красками, поэтому быстрая печать невозможна.
Преимущества красок с окислительным отверждением:
- Печать на упаковке для пищевых продуктов
- Прямая печать на пищевых и косметических продуктах
- Меньше запаха
- Высокая устойчивость к внешнему воздействию
- Недостатки
- Печать возможна только на фольге.

Источник: www.flexo.r2.ru