جوهر UV چیست؟ درمان UV چگونه کار می کند؟

 

تعریف جوهر UV

جوهر ماوراء بنفش یک جوهر قابل درمان با اشعه است که پس از قرار گرفتن در معرض اشعه ماوراء بنفش از مایع به جامد تغییر می کند. برخلاف جوهرهای مبتنی بر حلال، از طریق تبخیر خشک نمی‌شود. در عوض، انرژی فرابنفش یک واکنش پلیمریزاسیون را ایجاد می‌کند که یک لایه شبکه‌ای جامد را روی سطح بستر تشکیل می‌دهد.

جوهر UV معمولا در موارد زیر استفاده می شود:

• چاپ جوهر افشان
• چاپ صفحه
• چاپ فلکسوگرافی
• چاپ افست

این ماده می‌تواند مستقیماً روی لایه‌های{0}غیر جاذب از جمله شیشه، فلز، اکریلیک، سرامیک، PVC و فیلم‌های PET چاپ شود.

 

اصول اولیه کار جوهر UV

فرآیند پخت زمانی آغاز می شود که آغازگرهای نوری درون جوهر، نور ماوراء بنفش را جذب می کنند، معمولاً در محدوده طول موج 360 تا 395 نانومتر. انرژی جذب شده رادیکال‌های آزاد یا کاتیون‌های فعال تولید می‌کند که واکنش‌های پلیمریزاسیون را بین الیگومرها و مونومرها آغاز می‌کنند.

توالی پخت شامل:

• نور UV به لایه جوهر می رسد
• آغازگرهای نوری انرژی UV را جذب می کنند
• گونه های واکنشی در داخل جوهر مایع تشکیل می شوند
• مونومرها و الیگومرها پلیمریزه می شوند
• یک فیلم جامد متقابل ایجاد می شود

بسته به شدت لامپ، ضخامت فیلم و سرعت نوار نقاله، عمل آوری ممکن است در کمتر از یک ثانیه کامل شود.

 

اجزای اصلی جوهر UV

 

الیگومرهای قابل پلیمریزاسیون

الیگومرها ستون فقرات ساختاری لایه جوهر پخته شده را تشکیل می دهند. ساختار شیمیایی آنها سختی، انعطاف پذیری، چسبندگی و مقاومت شیمیایی را تعیین می کند.

مواد متداول عبارتند از:

• اپوکسی اکریلات
• پلی اورتان آکریلات
• پلی استر اکریلات

آکریلات های اپوکسی باعث افزایش سختی سطح می شوند، در حالی که آکریلات های پلی اورتان انعطاف پذیری و مقاومت در برابر ضربه را بهبود می بخشند.

 

رقیق کننده های واکنشی

رقیق کننده های واکنشی ویسکوزیته را کاهش داده و در واکنش پخت شرکت می کنند. بر خلاف حلال های سنتی، پس از پلیمریزاسیون در داخل فیلم پخت باقی می مانند.

توابع آنها عبارتند از:

تنظیم ویسکوزیته چاپ

بهبود خیس شدن بستر

کنترل چگالی اتصالات عرضی

پشتیبانی از تشکیل قطرات جوهر افشان

 

آغازگرهای نوری

آغازگرهای نوری اشعه ماوراء بنفش را به فعالیت شیمیایی تبدیل می کنند. پس از جذب انرژی فرابنفش، گونه های واکنشی تولید می کنند که شروع به پلیمریزاسیون می کنند.

آغازگرهای مختلف نور بر اساس موارد زیر انتخاب می شوند:

طول موج UV

نوع لامپ

ضخامت جوهر

غلظت رنگدانه

سیستم‌های LED UV معمولاً به آغازگرهای نوری بهینه‌سازی شده برای منابع نوری ۳۸۵ نانومتری یا ۳۹۵ نانومتری نیاز دارند.

 

رنگدانه ها و مواد افزودنی

رنگدانه ها باعث ایجاد رنگ و شفافیت می شوند. افزودنی ها رفتار چاپ و عملکرد سطح را کنترل می کنند.

مواد افزودنی معمولی عبارتند از:

• اصلاح کننده های جریان
• کف زدا
• تقویت کننده های چسبندگی
• واکس های{0}مقاوم در برابر سایش

در سیستم‌های جوهر افشان UV، اندازه ذرات رنگدانه باید کنترل شود تا از مسدود شدن نازل در هنگام چاپ{0} با فرکانس بالا جلوگیری شود.

 

ویژگی های اصلی جوهر UV

 

پخت در دمای پایین-

عمل آوری UV از طریق واکنش های فتوشیمیایی به جای انتقال حرارت اتفاق می افتد. این امکان چاپ بر روی مواد حساس به حرارت{1}} مانند:

• فیلم های پلاستیکی نازک
• ورق های پی وی سی
• لمینت های تزئینی
• غشاهای الکترونیکی

دمای فرآیند پایین تر، تغییر شکل بستر را در طول تولید مداوم کاهش می دهد.

 

کاهش انتشار VOC

جوهرهای سنتی مبتنی بر حلال{0}}ترکیبات آلی فرار را در طول خشک شدن آزاد می‌کنند. جوهرهای UV حاوی مقدار کمی حلال تبخیری هستند یا اصلا حلال تبخیری ندارند زیرا پخت از طریق واکنش های اتصال عرضی انجام می شود.

در نتیجه:

نیاز به تصفیه هوای خروجی کاهش می یابد

خشک کردن کوره ها ممکن است غیر ضروری باشد

انتشار حلال کم است

 

سختی سطح و مقاومت شیمیایی

پس از پخت، لایه جوهر یک شبکه پلیمری متراکم با افزایش سختی و مقاومت در برابر سایش را تشکیل می دهد.

سطح خشک شده ممکن است مقاومت کند:

مواد پاک کننده الکل

خراش مکانیکی

اسیدها و قلیاهای ملایم

اصطکاک حمل مکرر

این ویژگی ها برای برچسب های صنعتی، پانل های لوازم خانگی و گرافیک خودرو مهم هستند.

 

سازگاری با بسترهای غیر جاذب-

جوهرهای سنتی اغلب به مواد متخلخل برای خشک کردن نیاز دارند. جوهر UV به جای آن مستقیماً روی سطح زیرلایه خشک می شود.

این امکان چاپ مستقیم بر روی:

شیشه ای

فلز

اکریلیک

پلی کربنات

پوشش های سرامیکی

بسته به انرژی سطح زیرلایه و نیازهای چسبندگی ممکن است پرایمرهای اضافی همچنان لازم باشد.

 

اصل اساسی پخت UV

پخت با اشعه ماوراء بنفش یک فرآیند فتوشیمیایی است که پوشش های مایع یا جوهرها را با استفاده از اشعه ماوراء بنفش به فیلم های پلیمری جامد تبدیل می کند.

در مقایسه با خشک کردن حرارتی، عمل آوری UV به جای تبخیر حلال یا نفوذ گرما به فعال سازی مولکولی متکی است.

 

عملکرد Photoinitiator

آغازگر نوری مرکز واکنشی سیستم پخت است. پس از جذب نور ماوراء بنفش، به حالت برانگیخته تبدیل می شود و رادیکال های آزاد یا کاتیون های فعال تولید می کند.

این گونه‌های واکنش‌پذیر به پیوندهای دوگانه آکریلات داخل فرمول جوهر حمله می‌کنند و واکنش‌های پلیمریزاسیون زنجیره‌ای را آغاز می‌کنند.

 

شروع پلیمریزاسیون

هنگامی که پلیمریزاسیون شروع می شود، مونومرها و الیگومرها به سرعت به شبکه های مولکولی متصل می شوند.

در طی این فرآیند:

ویسکوزیته به سرعت افزایش می یابد

فیلم مایع جامد می شود

سختی سطح ایجاد می شود

مقاومت شیمیایی بهبود می یابد

سرعت پخت به شدت UV، فاصله قرار گرفتن در معرض، غلظت اکسیژن و ضخامت جوهر بستگی دارد.

 

ویژگی های واکنش پخت UV

کیورینگ UV دارای چندین ویژگی فرآیندی است:

تبدیل-مایع به-جامد در عرض چند ثانیه صورت می‌گیرد

هیچ مرحله تبخیر حلال مورد نیاز نیست

تولید گرما نسبتاً کم است

لایه های متقاطع در برابر سایش و مواد شیمیایی مقاوم هستند

از آنجایی که پخت به شدت تشعشع به جای انتشار گرما بستگی دارد، خطوط تولید می توانند با سرعت حمل و نقل بالاتری کار کنند.

 

کاربرد UV Curing در چاپ

مورد نیاز برای پخت فوری

چاپ جوهر افشان قطرات بسیار کوچکی را روی سطح زیرلایه رسوب می دهد. اگر عمل آوری به تاخیر بیفتد، قطرات ممکن است پخش شوند یا قبل از انجماد مخلوط شوند.

این می تواند باعث شود:

خونریزی لبه

اختلاط رنگ

کاهش وضوح چاپ

آلودگی سطحی

کیورینگ UV شکل قطرات را بلافاصله پس از چاپ تثبیت می کند.

 

چاپ روی مواد غیر جاذب-

شیشه، فلز و پلاستیک های سفت و سخت نمی توانند جوهرهای مایع معمولی را به طور موثر جذب کنند. پخت با اشعه ماوراء بنفش این مشکل را با تشکیل یک لایه پلیمری به طور مستقیم بر روی سطح مواد حل می کند.

این فرآیند معمولاً در موارد زیر استفاده می شود:

چاپ شیشه دکوراتیو

برچسب های صنعتی

ساخت سوئیچ غشایی

دکوراسیون بسته بندی لوازم آرایشی و بهداشتی

 

الزامات چاپ صنعتی

سیستم های چاپ صنعتی نیاز به سرعت پخت پایدار در شرایط تولید مداوم دارند.

ماژول های پخت UV با:

سیستم های نوار نقاله

چاپگرهای رول-به- رول کنید

سرهای جوهرافشان چند-

خطوط تولید خودکار

سرعت پخت مستقیماً بر توان عملیاتی خط و راندمان هندلینگ پایین دست تأثیر می گذارد.

 

اهمیت فناوری UV Curing

 

تاثیر بر کیفیت چاپ

شرایط پخت به طور مستقیم بر:

قدرت چسبندگی

صافی سطح

سختی

سطح براقیت

وضوح لبه

عمل آوری ناقص ممکن است باعث چسبندگی ضعیف یا چسبندگی سطح شود.

 

تاثیر بر کارایی تولید

سیستم کیورینگ یکی از محدودیت های اصلی سرعت در خطوط چاپ صنعتی است.

شدت پخت بالاتر اجازه می دهد:

سرعت نوار نقاله سریعتر

انباشتن یا پیچیدن فوری

کاهش زمان انتظار

پردازش مستمر پست-

 

تاثیر بر مصرف انرژی

لامپ‌های ماوراء بنفش و ماژول‌های پخت ال‌ای‌دی اجزای{0}مصرف انرژی اصلی در تجهیزات چاپ UV هستند.

لامپ های جیوه گرمای مادون قرمز اضافی تولید می کنند و معمولاً به سیستم های خنک کننده نیاز دارند. سیستم های LED UV بار حرارتی را کاهش می دهند زیرا باندهای طول موج باریک تری را منتشر می کنند.

مصرف انرژی به موارد زیر بستگی دارد:

نوع لامپ

شدت تابش

فاصله نوردهی

سرعت تولید

 

تأثیر بر تعمیر و نگهداری تجهیزات

منبع نور پخت بر فرکانس نگهداری و هزینه عملیاتی تأثیر می گذارد.

لامپ های جیوه در حین کار به تدریج شدت تابش را از دست می دهند و نیاز به تعویض دوره ای دارند. ماژول‌های LED معمولاً عمر طولانی‌تر و راه‌اندازی سریع‌تر را بدون زمان گرم کردن- فراهم می‌کنند.

تعمیر و نگهداری معمول معمولاً شامل موارد زیر است:

تمیز کردن سطوح بازتابنده

نظارت بر شدت تابش

تعویض فیلترهای خنک کننده

بررسی پایداری طول موج

نگهداری نادرست ممکن است راندمان پخت را کاهش دهد و منجر به پلیمریزاسیون ناقص در طول تولید شود.