УФ-отверждаемые чернила стремительно набирают популярность на рынке печати широкоформатной графики благодаря своей универсальности. Они способны обеспечить высококачественную печать на разнообразных гибких и жестких носителях, в том числе и на самоклеящихся пленках. По сравнению с сольвентными чернилами они оказывают менее вредное воздействие на окружающую среду, поскольку не выделяют летучих органических соединений. При относительно высокой скорости отверждения чернил печать УФ-чернилами позволяет экономично изготавливать уникальные отдельные изображения и небольшие тиражи.
При всем этом УФ-отверждаемые чернила предъявляют особые требования к среде, в которой выполняется печать, а также к управлению процессом печати и фиксации чернил, если необходимо гарантированно получать оптимальные результаты.
Закрепление УФ-отверждаемых чернил часто называют «высыханием», но на самом деле такие чернила не высыхают. Когда речь идет об УФ-отверждаемых чернилах, формирование пленки из чернил на поверхности достигается в ходе специального химического процесса, при котором происходит поперечное связывание олигомеров и мономеров с длинноцепочечными молекулами полимера. Мономеры в формуле чернил определяют их вязкость и разжижают олигомеры. Затем фотоинициаторы поглощают ультрафиолетовое излучение, формируемое УФ-лампой, которая входит в состав линии печати, и запускают тем самым процесс отверждения. В отличие от сольвентных чернил, в составе которых доля летучих растворителей может достигать 70%, традиционные УФ-отверждаемые чернила cодержат вещества, на 100% являющиеся твердыми.
Основные факторы - безопасность и чистота
УФ-чернила не отверждаются, если их не подвергнуть сильному воздействию ультрафиолетового излучения. Оператор печатного станка должен иметь это в виду при проведении очистки оборудования. Во всех случаях следует избегать воздействия ультрафиолетового излучения на персонал, поскольку оно способно вызвать раздражение слизистой оболочки глаз и повреждение кожи, схожее с солнечным ожогом. УФ-отверждаемые чернила также могут случайно попасть на открытые участки кожи с одежды, поэтому в дополнение к защитным очкам обязательно нужно использовать перчатки и защитную одежду, закрывающую руки. Также следует запретить употребление еды и напитков в зонах, где ведется работа с УФ-отверждаемыми чернилами.
Обычно ультрафиолетовые лампы размещаются в специальных корпусах, чтобы обеспечить защиту персонала от их воздействия. Однако они все же способны создать высокую концентрацию озона, что делает наличие специальной вентиляции и приток свежего воздуха в печатный цех принципиально важными факторами. Высокая концентрация озона в воздухе также способна частично поглотить энергию, излучаемую ультрафиолетовыми лампами, что приведет к снижению скорости отверждения.
Для обеспечения стабильно качественных результатов печати рекомендуется разработать план технического обслуживания для печатного станка, принтера и ультрафиолетовых ламп в соответствии с рекомендациями производителя. Самым важным аспектом должна быть регулярная тщательная очистка оборудования. Пыль, грязь и капли чернил на УФ-лампах или отражателях негативно влияют на эффективность их работы, производительность и, безусловно, на процесс отверждения чернил. Чистота ламп также позволяет сэкономить электроэнергию, поскольку для достижения искомых результатов потребуется меньше энергии.
Лампы и отражатели можно очищать с помощью изопропилового спирта и мягкой безворсовой ткани. Их следует проверять на предмет обесцвечивания в кварцевой трубе. Время от времени их можно поворачивать, чтобы равномерно распределить скопившийся внутри ламп осадок, тем самым продлив срок службы лампы.
Параметры, влияющие на скорость отверждения
Скорость отверждения зависит от нескольких факторов, в том числе от количества чернил, нанесенных при печати, пиковых уровней поглощения чернил (фотоинициаторы плюс пигменты), типа поверхности, срока эксплуатации ультрафиолетовых ламп, источника тока для ламп и его интенсивности, температуры и, наконец, что не менее важно, от скорости передвижения ремня в системе подачи материала или печати.
Объем фотоинициаторов и пигментов в чернилах является одним из наиболее важных факторов, влияющих на скорость отверждения. Так, формула чернил должна соответствовать требованиям к интенсивности и длине волны ультрафиолетовых ламп. Слишком высокая концентрация фотоинициаторов и пигментов или неравномерное нанесение чернил может привести к недостаточному отверждению, а поглощение энергии ультрафиолета на поверхности чернил может создать дополнительный барьер, предотвращающий нормальное отверждение по всей глубине. Более темные пигменты обычно поглощают больше энергии ультрафиолетового излучения, чем светлые, поэтому для вывода на печать макетов, различающихся по преобладающим цветам, нужно использовать разные режимы работы станка.
Производительность ультрафиолетовых ламп максимальна, когда печатный станок новый, но со временем она уменьшается, так что рекомендуется всегда регистрировать срок эксплуатации ламп, фиксируя количество отработанных ими часов. Ультрафиолетовые лампы не могут работать вечно, их следует заменять по прошествии времени, рекомендованного производителем печатного станка.
Оптимальные параметры процесса
Скорость передвижения ремня — один из основных параметров, используемых в печатных станках для регулировки скорости отверждения чернил, но при этом не всегда можно легко определить оптимальные параметры. Ограничения процесса находятся в диапазоне между минимальной скоростью, когда поверхность не перегревается, и максимальной, когда слой чернил на поверхности полностью отверждается. Тестовый запуск поможет определить оптимальную скорость, но еще до запуска важно убедиться в том, что ультрафиолетовые лампы полностью прогрелись и стабильно работают. Для выявления нижнего предела скорости к поверхности можно приклеить полоску для замера температуры и провести ее под ультрафиолетовыми лампами. Показываемая ею температура не должна превышать максимальный допуск поверхности по температуре. Для выявления максимального значения скорости следует провести под ультрафиолетовыми лампами отпечатанную поверхность и проверить отверждение чернил. Если чернила все еще не отвердели окончательно, нужно снизить скорость передвижения ремня. После определения оптимальных предельных значений следует для надежности применить запас в 10% с обеих сторон шкалы скорости.
Светодиодные лампы по сравнению со стандартными отверждающими лампами
Светодиодные лампы, которые часто называют устройствами для «холодного отверждения», потребляют меньше энергии, чем стандартные ультрафиолетовые отверждающие лампы, будучи при этом менее опасными. Благодаря самоподдерживающейся цепной реакции, характерной для некоторых типов УФ-отверждаемых чернил, для их отверждения нужно значительно меньше энергии, что делает уместным применение светодиодных ламп. Однако такие чернила будут более уязвимы в ситуациях, когда напечатанный материал будет подвергаться атмосферным воздействиям, если отверждение не выполнено корректно.
Правильно ли выполнено отверждение?
Для проверки напечатанного с целью обеспечения правильного отверждения чернил на поверхности можно использовать ряд быстрых и простых механических испытаний на адгезию чернил с поверхностью и на скорость отверждения. Одним из стандартных методов является испытание с помощью поперечной штриховки. Для этого используется специальный напоминающий скребок инструмент, с помощью которого на поверхность наносятся поперечные штрихи, после чего наносится и снимается клейкая лента, а затем измеряется количество чернил, снятых с ее помощью.
При популярном испытании с помощью скотча полоска самоклеящейся ленты наносится на запечатанную поверхность при сильном прижиме к поверхности. Если затем быстро оторвать ее, то становится понятно, удалось ли добиться достойного уровня адгезии слоя чернил или же он отслаивается. Адгезию чернил можно проверить еще более тщательно, если разрезать слой чернил с помощью острого ножа несколько раз под углом 90°, прежде чем приклеивать к поверхности скотч и отрывать его.
Самые же простые методы заключаются в том, чтобы поцарапать поверхность ногтем, проверяя, затвердели ли чернила по всей глубине до поверхности, а также в том, чтобы надавить на поверхность большим пальцем и повернуть его. Если чернила недостаточно отвердели, палец кажется липким, а слой чернил повредится.
После отверждения
Процесс отверждения УФ-отверждаемых чернил продолжается и после того, как запечатываемая поверхность прошла через печатный станок. И хотя чернила будут казаться высохшими или нелипкими сразу после печати, им все же нужно дать время на полное отверждение по всей глубине. В связи с этим рекомендуется отложить отпечатанные материалы после печати на 24 часа, прежде чем выполнять какую-либо дальнейшую обработку, такую, как разрезание или подгонка. Когда речь идет о графических материалах, отпечатанных на самоклеящейся пленке с рулона на рулон, нет необходимости в обязательном разматывании пленки.
Чрезмерное отверждение (из-за слишком высокой интенсивности излучения ламп) делает чернила менее гибкими, значительно сокращая прочность пленочной подложки, которая становится более хрупкой и легче рвется. Могут возникнуть сложности с перемещением или снятием графического материала с поверхности, на которую он наносится.
При недостаточном отверждении (при слишком низкой интенсивности УФ-ламп) чернила могут остаться липкими, из-за чего они будут прилипать к бумажной подложке, когда графический материал сворачивается в рулон. Нанесение графического материала, который недостаточно отвердел, может привести к его деформации, например к короблению или скручиванию кромки. Связана такая деформация с тем, что процесс отверждения чернил продолжается в течение длительного времени.
Удобство и повышенная производительность
УФ-отверждаемые чернила предоставляют возможность получать отличное качество коммерческой графики при использовании с современным оборудованием для струйной печати. При некотором внимании к технологическому процессу переход на УФ-печать может сделать работу печатного производства более удобной и эффективной без выделения в атмосферу каких-либо летучих органических веществ.
Хорст Ротенбергер (Horst Rothenberger) и Эд Нолле (Ed Nolle), специалисты подразделения «Решения для светоотражающей и коммерческой графики» компании Avery Dennison
