Краски на водной основе против УФ-красок для флексографии: руководство по выбору

Для инженеров-технологов и руководителей допечатной подготовки выбор между водными и УФ-чернилами в флексографической печати оказывает столь существенное влияние на качество печати, эффективность работы и себестоимость продукции. Хотя оба варианта могут обеспечить превосходные результаты, их основные механизмы сушки , требования к адгезии и конфигурации печатной машины принципиально различаются. Выбор неправильной системы для конкретного применения часто приводит к плохой адгезии на пластиковых пленках, неполному отверждению или частым остановкам печати.

В этом руководстве представлен технический анализ водорастворимых и УФ-флексографских красок, с акцентом на испарение и полимеризацию, требования к адгезии к подложке , контроль толщины красочного слоя и необходимые аппаратные различия, чтобы помочь вам выбрать подходящую систему для вашей конкретной производственной среды.

Механизм сушки – испарение против полимеризации

Главное различие между этими двумя системами заключается в способе перехода чернильной пленки из жидкого состояния в твердое.

Чернила на водной основе – испарение и впитывание

Краски на водной основе высыхают преимущественно за счет испарения воды и сорастворителей, чему способствуют тепло и поток воздуха. Когда печатная подложка проходит через длинный туннель для сушки горячим воздухом, молекулы воды перемещаются к поверхности и испаряются. На пористых материалах, таких как бумага или картон, часть связующего вещества также впитывается в волокна подложки, способствуя закреплению пигмента. Этот процесс требует значительной длины сушилки и точного контроля потока отработанного воздуха, чтобы избежать скопления влаги, которое может вызвать слипание или снижение прочности склеивания ламинированных поверхностей.

УФ-чернила – фотополимеризация

УФ-чернила остаются жидкими до тех пор, пока не подвергнутся воздействию высокоинтенсивного ультрафиолетового излучения. Внутри лампы для полимеризации фотоинициаторы в чернилах поглощают энергию УФ-излучения и запускают мгновенную реакцию полимеризации. Жидкие мономеры превращаются в твердую, сшитую полимерную матрицу — часто за доли секунды. Испарения не происходит; почти 100% нанесенных чернил остаются на подложке в виде отвержденной пленки. Именно это химическое отверждение позволяет УФ-флексографической печати работать на очень высоких скоростях без необходимости использования длинных сушильных туннелей.

Различия в совместимости субстратов

Не все подложки одинаково взаимодействуют с каждым типом чернил. Требования к адгезии подложек сильно различаются, особенно при переходе от бумаги к пластиковым пленкам.

Пористые субстраты

• Чернила на водной основе: проверенное и экономичное решение. Пористая поверхность впитывает воду и способствует высыханию, обеспечивая хорошую устойчивость к истиранию. Чернила на водной основе также соответствуют требованиям к упаковке пищевых продуктов, касающимся непрямого контакта.

• УФ-чернила: Также пригодны для использования, но требуют внимания. Поскольку УФ-чернила не проникают в подложку, они полностью остаются на поверхности. На сильно пористой или шероховатой бумаге это может снизить адгезию, если не нанести грунтовку. Однако УФ-чернила обеспечивают превосходный блеск и химическую стойкость на мелованной бумаге или картоне для складных коробок.

Непористые пленки

• Чернила на водной основе: Адгезия представляет собой сложную задачу. Для пленок с низкой поверхностной энергией, таких как необработанный полиэтилен (ПЭ) или полипропилен (ПП), требуется поверхностная энергия печати выше 38–42 дин/см. Обычно это требует обработки коронным разрядом, пламенем или атмосферной плазмой, а иногда и дополнительной грунтовки на водной основе. Высыхание также происходит медленнее на неабсорбирующих пленках, поскольку отсутствует механизм абсорбции, способствующий этому процессу.

• УФ-чернила: как правило, лучше работают на пленках с низкой поверхностной энергией. Быстрая полимеризация создает прочное сшитое соединение, особенно на обработанных полиэтилене, полипропилене и ПЭТ. Многие серии УФ-чернил специально разработаны для необработанных пленок, что в некоторых случаях исключает необходимость обработки коронным разрядом в процессе производства.

Термочувствительные пленки

Термоусадочные пленки (ПВХ, ПЭТГ, ОПС) очень чувствительны к высоким температурам. Горячий воздух, необходимый для сушки чернил на водной основе, может деформировать пленку до того, как она достигнет станка для нарезки, вызывая нестабильность размеров и проблемы с совмещением. УФ -отверждение, особенно с помощью светодиодных УФ- систем, выделяет очень мало инфракрасного тепла, что делает их предпочтительным выбором для применения в термоусадочных пленках. Низкая тепловая нагрузка сохраняет геометрию подложки, обеспечивая при этом полное отверждение чернил.

Требования к оборудованию пресса

Переход от водорастворимых красок к УФ-краскам — это не простое действие. Сами компоненты печатного станка значительно различаются.

Характеристики качества печати

Плотность цвета и непрозрачность

УФ-чернила обычно обеспечивают более высокую плотность цвета и непрозрачность за один проход. Поскольку они содержат меньше связующего вещества и больше пигмента, более тонкий слой чернил обеспечивает ту же или даже лучшую укрывистость. Это особенно полезно при печати белыми чернилами на прозрачных пленках или металлизированных подложках.

Для достижения эквивалентной непрозрачности при использовании красок на водной основе может потребоваться два слоя белой краски или более высокая плотность анилоксового валика (BCM), что увеличивает стоимость и может снизить четкость изображения.

Четкость и контрастность точек

Механизм сушки напрямую влияет на увеличение размера точки. УФ-чернила полимеризуются мгновенно после экспозиции, точно фиксируя геометрию точки в том виде, в котором она была получена при выходе с печатной формы. Растекание чернил не происходит, что обеспечивает УФ-флексографию исключительное воспроизведение светлых участков изображения.

Краски на водной основе остаются «открытыми» и подвижными до тех пор, пока сушильный туннель не удалит воду. Если сушка происходит слишком медленно, точки растекаются; если сушка на поверхности происходит слишком быстро, может образоваться пленка, которая будет удерживать внутреннюю влагу. Для поддержания четкости точек необходим точный контроль температуры воздуха, скорости потока и химического состава чернил.

Эксплуатационные факторы в повседневном использовании

Контроль pH и вязкости

Для чернил на водной основе требуется ежедневный, а иногда и ежечасный, контроль pH и вязкости. По мере испарения аммиака или аминных стабилизаторов pH может упасть с идеального значения 8,8 до уровня ниже 8,0, что приводит к осаждению смолы и загустению чернил. Операторам необходимо регулярно добавлять регулятор pH и воду. Контроль вязкости также более строгий (±2 секунды, чашка Зана № 2), поскольку изменения напрямую влияют на перенос и сушку.

Интенсивность излучения лампы и охлаждение

В системах УФ-охлаждения нагрузка по техническому обслуживанию перекладывается на лампы полимеризации. Ртутные лампы постепенно теряют интенсивность в течение своего срока службы (обычно 800–1500 часов), что требует периодического измерения с помощью радиометра. Неспособность компенсировать это замедлением печатной машины или увеличением мощности лампы приводит к недостаточному отверждению краски, которая размазывается или имеет плохую адгезию. Системы охлаждения (водяные чиллеры или воздуходувки) также должны контролироваться; перегрев может повредить лампы, подложку или анилоксовый вал.

Часто задаваемые вопросы

В1: Можно ли оборудовать пресс для работы с обеими системами?
Да, но это потребует значительных инженерных решений. Для переоборудованной печатной машины необходимы как туннель для сушки горячим воздухом и корпуса для УФ-ламп, так и отдельные системы циркуляции чернил. Большинство гибридных печатных машин предназначены либо для чернил на водной основе + УФ-излучение, либо для чернил на основе растворителей + УФ-излучение, но не для всех трех одновременно. Переоборудование часто занимает 4–8 часов. Для большинства производственных процессов более практично использовать печатную машину только для одного типа чернил.

Вопрос 2: Какой тип чернил легче очистить с анилоксовых валов?
Чернила на водной основе, если их постоянно держать во влажном состоянии, легко смываются водой. Но как только они высыхают на валике, их очень трудно удалить (требуются едкие растворы или ультразвуковая очистка). УФ-чернила остаются жидкими до тех пор, пока не подвергнутся воздействию УФ-излучения; если оставить их в лотке или на анилоксовом валу на ночь без воздействия УФ-излучения, их обычно можно очистить растворителем. Однако УФ-чернила, подвергшиеся воздействию окружающего солнечного света или рассеянного УФ-излучения, затвердевают и могут навсегда заблокировать ячейки анилоксового вала.

Вопрос 3: Требуются ли для УФ-чернил специальные материалы для печатных форм?
Да. Стандартные пластины на водной основе или на основе растворителей (часто фотополимерные) могут набухать или трескаться при контакте с мономерами УФ-чернил. Необходимо указывать пластины, устойчивые к УФ-излучению (например, Dupont Cyrel® FAST UV или Flint Group nyloflex® UV). Аналогично, УФ-лента для печатных форм и монтажные клеи также должны быть устойчивы к УФ-излучению.

Резюме и ключевые моменты для принятия решений

Универсальных «лучших» чернил не существует — есть только подходящий вариант для вашей основы, скорости высыхания и требований конечного использования.

Нужна помощь в выборе? Пришлите нам образцы подложки и описание конфигурации вашего печатного станка. Наша лаборатория по применению бесплатно проведет стандартизированные испытания на адгезию, сопротивление истиранию и отверждение, а также порекомендует проверенную систему для вашей линии.

Рекомендации по визуальному контенту

Примечание: Изображения в этой статье приведены только для озна ознакомления. Для получения более подробной информации, пожалуйста, свяжитесь с Хенюэ.