Definición y clasificación de tintas UV y sus aplicaciones
Respuesta rápida: Para trabajos prácticos de formulación, la detección del fotoiniciador comienza con la fuente de luz y la formación de la película, luego verifica el amarilleo, la adhesión y la integridad del curado en condiciones de producción reales.
1. Descripción general de la tinta de secado y curado ultravioleta (UV)
Tinta flexográfica de secado por curado UV, conocida como tinta UV, la tinta UV es esencialmente una tinta líquida que puede cambiar de líquida a sólida bajo la irradiación de rayos ultravioleta de una determinada longitud de onda.
Comparando la composición de la tinta UV con la de la tinta tradicional, se encontrará que las dos son muy diferentes. La diferencia es que la formación de película de tinta UV es una reacción química de monómero a polímero; Si bien la formación de película de tinta tradicional es una acción física, la resina ya es un polímero y el solvente es un polímero que disuelve el polímero sólido en un líquido. Ayuda a cubrir la tinta sobre el sustrato y luego el solvente se volatiliza o absorbe, de modo que el polímero líquido puede restaurarse al estado sólido original. La tinta UV se compone principalmente de pigmentos, prepolímeros, diluyentes reactivos, fotoiniciadores y aditivos.
El rápido desarrollo de la industria gráfica requiere no sólo alta calidad y alta eficiencia, menores costos, sino también ninguna contaminación para el medio ambiente. La tinta UV se puede imprimir sobre cualquier sustrato y la calidad del producto impreso es mejor que la de las tintas de impresión flexográfica a base de solvente y agua. bueno y de bajo costo. La tinta UV se ha utilizado ampliamente en países extranjeros. En la impresión offset, serigrafía, flexografía y tipografía, el consumo de tinta UV aumenta año tras año. La tasa de crecimiento anual de las tintas UV en Europa, América y Japón es del 9% al 12%.
2. las características de la tinta de curado por luz UV
La luz ultravioleta es una onda electromagnética con una longitud de onda más corta que la luz visible y diferentes longitudes de onda tienen diferentes energías. Generalmente, la longitud de onda de la luz ultravioleta utilizada para curar la tinta curable con luz UV es de 250 ~ 400 nm. Las fuentes de luz ultravioleta comúnmente utilizadas en la industria son las lámparas de mercurio de alta presión y las lámparas de halogenuros metálicos, que tienen la mayor eficiencia en el rango de 200~300 nm y 300~400 nm respectivamente. Por lo tanto, las lámparas de mercurio de alta presión se usan comúnmente para tintas incoloras curables por UV, mientras que las lámparas de halogenuros metálicos se usan comúnmente para tintas coloreadas curables por UV.La característica fundamental de la tinta curable con luz UV que la diferencia de otros tipos de tinta es que la capa de tinta se cura y se forma una película mediante una fuerte irradiación de luz ultravioleta, y la sustancia formadora de película se inicia mediante un fotoiniciador y sufre una rápida reacción de polimerización, que se completa en unos pocos segundos a decenas de segundos.. Si no se expone a una luz ultravioleta fuerte, incluso si se calienta, la tinta permanecerá pegajosa durante mucho tiempo y no se podrá curar. Las principales ventajas de la tinta fotocurable con luz UV son: a. Puede curar la capa de tinta más gruesa al mismo tiempo, y el espesor máximo de la capa de tinta puede alcanzar 100~150μm; b. Tiempo de curado corto, menor consumo de energía, ahorro de espacio y espacio de impresión y alta eficiencia de producción; do. Sin disolventes orgánicos, película curada casi al 100%, sin volatilización de disolventes orgánicos, lo que reduce la contaminación ambiental; d. Aplicable a la impresión de sustratos con gran capacidad calorífica; mi. Las impresiones son exquisitas, de buena calidad y alta calidad, y la película de tinta curada tiene buena resistencia al calor, a los disolventes y a los arañazos.
3. las características de composición de la tinta de curado con luz ultravioleta
Tinta de curado por luz ultravioleta, también conocida como tinta de secado ultravioleta o tinta UV. Se trata de un tipo de tinta que absorbe energía luminosa de una determinada longitud de onda y produce una reacción fotoquímica bajo irradiación ultravioleta para completar rápidamente la conversión de líquido a sólido.
No hay disolvente en esta tinta y sólo bajo la condición de irradiación ultravioleta puede tener lugar rápidamente la reacción fotoquímica, para lograr el propósito de un secado rápido. Es precisamente debido a esta característica que supera el problema de que la tinta sea propensa a cambios de rendimiento en la imprenta y también resuelve el problema del secado rápido después de que la tinta se transfiere a la superficie del sustrato. Estas tintas no sólo cumplen los requisitos de la impresión multicolor de alta velocidad al mismo tiempo, sino que también proporcionan comodidad para la impresión de materiales no absorbentes.
Al igual que otras tintas, la tinta de curado con luz UV está compuesta de pigmentos, aglutinantes y materiales auxiliares, pero debido a que necesita depender de reacciones fotoquímicas para secar la tinta, existen requisitos específicos para el uso de aglutinantes de tinta, es decir, el uso de material de enlace sólido ligero. El aglutinante fotocurable se compone principalmente de resina o prepolímero fotosensible, agente reticulante, fotoiniciador y otras sustancias.
1) Pigmento
El requisito de la tinta de curado con luz UV para pigmentos es que la propiedad de mezcla sea buena y que la tinta de curado con luz UV no pueda gelificarse dentro del período de almacenamiento efectivo después de la mezcla;cuando se utilizan pigmentos juntos, la dosificación de cada pigmento en la tinta fotopolimerizable debe ser precisa; pigmentos La concentración de la tinta debe ser alta, el color debe ser brillante, debe tener una dispersabilidad excelente y un poder colorante suficiente; se debe seleccionar el pigmento con baja tasa de absorción del espectro ultravioleta, para no obstaculizar la velocidad de curado de la tinta fotofijadora; cuando el pigmento se expone a la luz ultravioleta o se requiere que no cambie de color durante la reacción de curado.
Diferentes pigmentos tienen diferente absorción y reflexión del espectro ultravioleta, por lo tanto, la velocidad de curado de la tinta fotofijadora también es diferente debido a los diferentes pigmentos. Los pigmentos con buena transparencia se fijan más rápido debido a su alta transmitancia de rayos UV; el negro de carbón tiene una mayor capacidad de absorción de rayos UV y es el que cura más lentamente; Los pigmentos blancos son muy reflectantes, lo que también dificulta el curado.
De acuerdo con los principios anteriores, los pigmentos utilizados en las tintas de curado con luz UV generalmente incluyen dióxido de titanio, amarillo de bencidina, azul de ftalocianina, rojo permanente, rojo melocotón, rojo zafiro, rojo intenso resistente a la luz, negro de humo, etc.
2) Material adhesivo fotopolimerizable
En la tinta de curado con luz ultravioleta, el aglutinante fotocurable es particularmente importante. Los requisitos para ello son: el aglutinante fotocurable debe ser de color claro y buena transparencia; la actividad de fotocurado debe ser alta y debe secarse instantáneamente bajo luz ultravioleta; El brillo después de la película debe ser bueno, la adherencia debe ser fuerte y la tenacidad y resistencia al impacto deben ser excelentes; el índice de acidez del aglutinante fotocurable no debe ser demasiado alto (generalmente inferior a 20), de lo contrario es fácil gelificarse cuando se almacena la tinta; la humectabilidad con el pigmento sea buena. Para los aglutinantes curables por UV no sólo se puede seleccionar una resina fotocurable, sino que generalmente se utilizan dos o más resinas o prepolímeros fotocurables y agentes reticulantes. Por ejemplo, se pueden usar una o más resinas acrílicas como base. Los materiales más utilizados son configuraciones trifuncionales basadas en resinas de uretano, epoxi o poliéster.
En aplicaciones prácticas, una gran parte no es en realidad una resina, sino un éster de compuestos insaturados, también conocidos como monómeros activos, como TMPTA CAS 15625-89-5, NPGDA CAS 2223-82-7, HDDA CAS 13048-33-4, IBOMA CAS 7534-94-3, etc. Sin embargo, se pueden usar en combinación con resinas fotocurables para facilitar el curado por fotopolimerización. El triacrilato de trimetilolpropano es un producto altamente reactivo y de baja viscosidad (generalmente 0,05～0.15Pa·s, 25℃) diluyente, que puede aportar dureza y brillo, y puede aumentar la velocidad de fijación, es especialmente adecuado para formulaciones que requieran menor viscosidad y mayor reactividad.
El poliéster insaturado es un polímero alto con una estructura lineal de dobles enlaces insaturados. Cualquier monómero que pueda reticularse y copolimerizarse con este alto polímero se denomina agente reticulante, también conocido como «agente puente». El poliéster está reticulado formando una estructura de red. Hay dos funciones principales del agente reticulante: reticulación y curado en fotopolimerización; como diluyente, reduce la viscosidad del sistema y mejora la fluidez de la resina. El agente reticulante ideal es también un diluyente reactivo ideal, que puede seleccionarse según los siguientes principios. Tiene mejor miscibilidad con la resina, puede disolver y diluir poliéster insaturado y puede participar en la reacción de fotocurado; Tiene buena fotosensibilidad y excelente fotocurado. Actividad; mejorar las propiedades físicas de la película después del curado; baja volatilidad, inodoro, no tóxico; fuentes ricas, baratas. Para elegir un agente reticulante adecuado, también es necesario considerar las características de la propia resina, integrar varios factores y aprender unos de otros para obtener mejores resultados.
En el sistema de polimerización, además del monómero, se agrega un compuesto que se descompone o excita fácilmente con la luz, llamado fotosensibilizador (también llamado sensibilizador). La fotopolimerización resultante se llama fotopolimerización fotosensibilizada. El fotosensibilizador utilizado para mejorar la fotopolimerización suele absorber luz con una longitud de onda más larga que el monómero y se descompone para generar radicales libres; o la fotoexcitación provoca reacciones secundarias para generar radicales libres, los cuales causan fotopolimerización.
Hay dos categorías principales de fotosensibilizadores comúnmente utilizados en tintas fotocurables con luz UV: cetonas, como benzofenona, bibenzoilo, cetona zhuchi, p-fenilbenzofenona, acetofenona halogenada; benzoína y su clase de éteres, tales como benzoína, benzoína metil éter, benzoína éter, benzoína butil éter, alfa-metil benzoína, alfa-fenil benzoína. Su característica común es que todos contienen grupos cetonas base y aromáticas. La diferencia entre ellos es que las propias benzoínas pueden desencadenar monómeros de olefinas mediante acción fotoquímica, por lo que son a la vez fotosensibilizadores y fotoiniciadores; mientras que las benzoínas a menudo necesitan interactuar con otras moléculas después de la acción fotoquímica. Para iniciar la polimerización de monómeros etilénicos, es estrictamente un fotosensibilizador, no un buen fotoiniciador y, a menudo, debe usarse junto con otros compuestos.Sin embargo, la característica común de estos dos tipos de sustancias es que en el grupo hay grupos cetonas aromáticas, que primero realizan la fotosensibilización. La dosis de fotosensibilizador en la tinta de curado con luz UV es generalmente del 1% al 10% (fracción de masa), preferiblemente del 3% al 6%. Cuando la cantidad de fotosensibilizador es demasiado pequeña, la velocidad del «puente» de la luz se ralentiza, lo que no favorece la aplicación. Por otro lado, si la cantidad de fotosensibilizador es demasiada, la velocidad de fotocurado no necesariamente aumentará, lo que no sólo es económicamente irrazonable, sino que también reducirá la resistencia de la conjuntiva curada y afectará el rendimiento de la película de tinta.
En el proceso de polimerización de radicales libres, debido a la existencia de pequeñas cantidades de sustancias, no puede ocurrir la polimerización de monómeros y resinas insaturadas, lo que se llama inhibición de la polimerización, y las sustancias que causan este fenómeno se llaman inhibidores de la polimerización. 01%〜0. 20%. El inhibidor de polimerización no debe inhibir la reacción de fotocurado, solo se agregó para evitar la reacción de polimerización térmica, por lo tanto, la cantidad de poliéster insaturado es 0,01% ~ 0,20%.
3) Auxiliar
Las ceras se utilizan a menudo como agentes auxiliares en las tintas para mejorar la resistencia a la fricción de las tintas y reducir la viscosidad. Los requisitos básicos para el uso de ceras en tintas son un alto punto de fusión y microcristalina. Las ceras que se pueden utilizar en las tintas son las ceras microcristalinas y las ceras de polietileno. Además, como agentes auxiliares se añaden una pequeña cantidad de aminas terciarias, derivados de fosfina, etc.
4. Indicadores técnicos e imprimibilidad de tintas curables por UV
1) Especificaciones de la tinta curable por UV
El color es similar al de la muestra estándar; la finura es de 15~25μm; la fluidez es de 20~35 mm; la fuerza del tinte es del 90% al 110%; la viscosidad es 15~25 (32℃); la resistencia al impacto es de 29,4 N · m; 1~2s.
2) Imprimibilidad de tintas curables por UV
Mezcla de tintas. Las tintas fotocurables se pueden mezclar entre sí, pero no con tintas generales. Al cambiar de la tinta original a tinta de fijación clara, se debe lavar antes de imprimir.
Limpieza de tinta. Producto exclusivo para tintas fotocurables aplicadas a disolventes de limpieza. Durante la impresión, si el disolvente de limpieza permanece en el rodillo entintador, la mantilla y el rodillo de agua, provocará un secado deficiente de la tinta y un entintado deficiente, por lo que debe eliminarse por completo.
Material auxiliar. Los materiales auxiliares contienen reductores de viscosidad, secantes y endurecedores.El reductor de viscosidad se utiliza para reducir la viscosidad de la tinta y la cantidad agregada debe estar dentro del 5%. Si supera esta cantidad, se reducirá el endurecimiento de la tinta; el secador se utiliza para aumentar la velocidad de asimilación de la tinta sólida ligera y la cantidad añadida debe estar dentro del 2%; El endurecedor máximo es del 10%, más allá del cual no hay efecto. Este adyuvante es un producto especial para tintas fotopolimerizables y no se pueden utilizar adyuvantes generales.
5. Los puntos principales del uso de tinta de curado por luz UV
Debido a las características de secado de la tinta UV, tiene una amplia gama de aplicaciones y es especialmente adecuada para imprimir sobre materiales no absorbentes. Si no se tiene en cuenta el factor precio, la tinta de curado por luz UV se puede utilizar en máquinas de impresión de diversos métodos de impresión, y los materiales de impresión son papel, plástico y películas plásticas, papel de aluminio, metal, etc.
Al imprimir con tinta de curado con luz UV, la parte de salida del papel de cada grupo de colores de la máquina de impresión debe estar equipada con un dispositivo de irradiación de luz UV, y la longitud y potencia del tubo de la lámpara deben determinarse de acuerdo con el formato de impresión. Generalmente, la distancia entre el tubo de la lámpara y el material impreso es de unos 20 cm o menos. Generalmente equipado con un rodillo de tinta de impresión especial y una mantilla.
En el proceso de uso de tinta UV, no se debe mezclar con tinta general. En la impresión, al convertir la tinta original a tinta fotopolimerizable UV, se debe limpiar la tinta original y luego reemplazarla con tinta fotopolimerizable UV, y se deben utilizar agentes auxiliares especiales para ajustar la adaptabilidad de la tinta. Como reductor de viscosidad, endurecedor, secador, etc. La función del reductor de viscosidad especial es reducir la viscosidad de la tinta de curado con luz UV, y su cantidad agregada debe controlarse dentro del 5%, de lo contrario se reducirá la dureza de la tinta; el endurecedor de película sirve para mejorar la resistencia de la capa de tinta y el límite máximo es del 10%; La función del agente secante es acelerar la velocidad de curado de la tinta y la cantidad agregada debe controlarse dentro del 2%.
A mitad de la impresión o al final de la impresión, es necesario limpiar el rodillo entintador, la mantilla, la plancha de impresión, el rodillo de agua y el tintero. Se debe utilizar un disolvente de lavado especial para tintas de curado con luz ultravioleta y la limpieza debe ser exhaustiva para evitar un entintado deficiente o un secado deficiente de la tinta. espera el fracaso.
El uso y almacenamiento de tinta de curado con luz UV debe evitar la luz solar directa y debe almacenarse en un lugar oscuro a 20 ° C. El período de almacenamiento no debe ser demasiado largo y el período de validez general es de 6 meses.
Cómo los formuladores suelen evaluar este tema del fotoiniciador
Cuando los compradores técnicos o los formuladores analizan los fotoiniciadores, el marco de decisión más útil suele ser la calidad del curado más el ajuste de la aplicación: qué paquete cura de manera confiable, mantiene una apariencia aceptable y aún funciona bajo la lámpara, el espesor de la película y las condiciones del sustrato del proceso real.
- Primero haga coincidir el paquete con la lámpara: las lámparas de mercurio, los LED UV y los sistemas de luz visible pueden clasificar los mismos fotoiniciadores de manera muy diferente.
- Compruebe el curado en profundidad y el curado en superficie por separado: una película que se siente seca en la parte superior aún puede estar débil en la parte inferior.
- Equilibrar el amarilleo con la reactividad: la ruta de curado profundo más fuerte no siempre es la mejor opción comercial si el riesgo de color o migración se vuelve inaceptable.
- Utilice la fórmula final como punto de referencia: la carga de pigmento, el paquete de monómero y el espesor de la película pueden cambiar la clasificación aparente del mismo iniciador.
Referencias de productos recomendados
- CHLUMINIT 819: Útil cuando una formulación necesita una absorción más fuerte y un soporte de curado más profundo.
- CHLUMINIT 1173: Un punto de comparación práctico para la iniciación UV de onda corta clásica.
- CHLUMINIT ITX: Una ruta útil de soporte de onda larga en muchos paquetes de tintas de impresión.
- CHLUMINIT CQ: Una referencia directa para debates sobre curado sensible al color y luz visible.
Preguntas frecuentes para compradores y formuladores
¿Por qué son tan comunes los paquetes de fotoiniciadores mezclados?
Debido a que un producto puede controlar el amarilleo o el ajuste de la lámpara mientras que otro mejora la profundidad de curado o el rendimiento de la velocidad de la línea, el paquete completo suele ser más fuerte que cualquier grado individual.
¿La curación incompleta siempre debe resolverse agregando más iniciador?
No automáticamente. La verdadera limitación puede ser la lámpara, el espesor de la película, el tono del pigmento o el resto del sistema reactivo en lugar de una simple dosis insuficiente.
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