Определение и классификация УФ-красок и их применение
1. Обзор ультрафиолетовой отверждаемой сушки (УФ) чернил
Ультрафиолетовые отверждаемые сушки флексографские чернила, называемые УФ-чернилами, УФ-чернила — это, по сути, жидкие чернила, которые могут превращаться из жидких в твердые под облучением ультрафиолетовыми лучами определенной длины волны.
Сравнивая состав УФ-чернил с составом традиционных чернил, можно обнаружить, что они сильно отличаются. Разница в том, что образование пленки УФ-чернил — это химическая реакция от мономера до полимера; в то время как образование пленки традиционных чернил — это физическое действие, смола уже является полимером, а растворитель — это полимер, который растворяет твердый полимер в жидкость. Это помогает покрыть чернила на подложке, а затем растворитель улетучивается или поглощается, так что жидкий полимер может быть восстановлен до исходного твердого состояния. УФ-чернила в основном состоят из пигментов, преполимеров, реактивных разбавителей, фотоинициаторов и добавок.
Стремительное развитие печатной индустрии требует не только высокого качества и высокой эффективности, снижения затрат, но и отсутствия загрязнения окружающей среды. УФ-чернила могут быть напечатаны на любой подложке, а качество напечатанного продукта лучше, чем у флексографских печатных красок на основе растворителя и на водной основе. УФ-чернила были широко использованы в зарубежных странах. В офсетной печати, трафаретной печати, флексографической печати и буквенной печати, потребление УФ-чернил растет год от года. Ежегодные темпы роста УФ-красок в Европе, Америке и Японии составляют от 9% до 12%.
2. характеристики ультрафиолетового света отверждения чернил
Ультрафиолетовый свет представляет собой электромагнитную волну с более короткой длиной волны, чем видимый свет, и различные длины волн имеют различную энергию. Как правило, длина волны ультрафиолетового света, используемого для отверждения УФ-свет отверждаемых чернил составляет 250 ~ 400 нм. В качестве источников ультрафиолетового света в промышленности обычно используются ртутные лампы высокого давления и металлогалогенные лампы, которые имеют наибольшую эффективность в диапазоне 200~300 нм и 300~400 нм соответственно. Поэтому ртутные лампы высокого давления обычно используются для бесцветных УФ-отверждаемых красок, а металлогалогенные лампы — для цветных УФ-отверждаемых красок.
Основная особенность УФ-отверждаемых чернил, которая отличается от других типов чернил, заключается в том, что слой чернил отверждается и формируется в пленку под воздействием сильного ультрафиолетового света, а пленкообразующее вещество инициируется фотоинициатором и подвергается быстрой реакции полимеризации, которая завершается в течение нескольких секунд — десятков секунд. Если чернила не подвергаются воздействию сильного ультрафиолетового света, то даже при нагревании они будут находиться в липком состоянии в течение длительного времени и не смогут отверждаться. Основные преимущества УФ-отверждения света чернил: a. Он может вылечить толстый слой чернил в одно время, и максимальная толщина слоя чернил может достигать 100 ~ 150 мкм; b. Короткое время отверждения, меньшее потребление энергии, экономия печатной площади и пространства, и высокая эффективность производства; c. Отсутствие органического растворителя, почти 100% отвержденная пленка, отсутствие улетучивания органического растворителя, уменьшение загрязнения окружающей среды; d. Применимо к печати субстратов с большой теплоемкостью; e. Отпечатки изысканные, хорошего качества и высокого класса, а отвержденная чернильная пленка имеет хорошую термостойкость, устойчивость к растворителям и устойчивость к царапинам.
3. характеристики состава ультрафиолетового света отверждения чернил
Ультрафиолетовый свет отверждения чернил, также известный как ультрафиолетовые чернила сушки или УФ-чернила. Это вид чернил, которые поглощают световую энергию определенной длины волны и производит фотохимическую реакцию под ультрафиолетовым облучением, чтобы быстро завершить преобразование из жидкости в твердое тело.
В этих чернилах нет растворителя, и только при условии ультрафиолетового облучения фотохимическая реакция может происходить быстро, что позволяет достичь цели быстрого высыхания. Именно благодаря этой особенности краска преодолевает проблему изменения характеристик на печатной машине, а также решает проблему быстрого высыхания после переноса краски на поверхность подложки. Такие краски не только отвечают требованиям высокоскоростной многоцветной печати за один раз, но и обеспечивают удобство при печати на невпитывающих материалах.
Как и другие краски, УФ-отверждаемые чернила состоят из пигментов, связующих и вспомогательных материалов, но поскольку для высыхания чернил необходимо полагаться на фотохимические реакции, существуют особые требования к использованию связующих, то есть к использованию светового твердого связующего материала. Фотоотверждаемый связующий материал в основном состоит из светочувствительной смолы или преполимера, сшивающего агента, фотоинициатора и других веществ.
1) Пигмент
Требование УФ-отверждаемых чернил для пигментов является то, что смешивание свойство хорошо, и УФ-отверждаемых чернил не может быть гель в течение эффективного периода хранения после смешивания; когда пигменты используются вместе, дозировка каждого пигмента в светоотверждаемых чернил должны быть точными; пигменты Концентрация чернил должна быть высокой, цвет должен быть ярким, он должен иметь отличную дисперсность и достаточную прочность тонирования; пигмент с низким коэффициентом поглощения ультрафиолетового спектра должны быть выбраны, чтобы не препятствовать скорости отверждения света чернил; когда пигмент подвергается воздействию ультрафиолетового света или требуется, чтобы не изменить цвет во время реакции отверждения.
Различные пигменты имеют различные поглощения и отражения ультрафиолетового спектра, поэтому, скорость отверждения света чернила также отличается из-за различных пигментов. Пигменты с хорошей прозрачностью быстрее затвердевают благодаря высокой пропускаемости ультрафиолета; сажа имеет более высокую способность к поглощению ультрафиолета и затвердевает медленнее всего; белые пигменты обладают высокой отражающей способностью, что также препятствует затвердеванию.
В соответствии с вышеизложенными принципами, пигменты, используемые в УФ-отверждаемых красках, обычно включают диоксид титана, бензидиновый желтый, фталоцианиновый синий, перманентный красный, персиковый красный, сапфировый красный, светостойкий насыщенный красный, сажу и т.д.
2) Светоотверждаемый связующий материал
В ультрафиолетовых светоотверждаемых чернилах особенно важно фотоотверждаемое связующее. Требования к нему следующие: фотоотверждаемое связующее должно быть светлым по цвету и хорошим по прозрачности; активность фотоотверждения должна быть высокой, и оно должно мгновенно высыхать под ультрафиолетовым светом; блеск после пленки должен быть хорошим, адгезия должна быть сильной, а прочность и ударопрочность должны быть отличными; кислотное число фотоотверждаемого связующего не должно быть слишком высоким (обычно ниже 20), иначе оно легко загустеет при хранении краски; смачиваемость с пигментом должна быть хорошей. Для УФ-отверждаемых связующих может быть выбрана не только одна фотоотверждаемая смола, но чаще всего используются две или более фотоотверждаемых смол или преполимеров и сшивающих агентов. Например, в качестве основы может быть использована одна или несколько акриловых смол. Чаще всего используются трифункциональные конфигурации на основе уретановых, эпоксидных или полиэфирных смол.
В практическом применении большая часть из них представляет собой не смолу, а сложные эфиры ненасыщенных соединений, также известных как активные мономеры, такие как Sinomer® TMPTA CAS 15625-89-5, Sinomer® NPGDA CAS 2223-82-7, Sinomer® HDDA CAS 13048-33-4, Sinomer® IBOMA CAS 7534-94-3 и т.д. Однако они могут использоваться в сочетании с фотодокументируемыми смолами для облегчения фотополимеризационного отверждения. Триметилолпропан триакрилат является высокореактивным, низковязким (обычно 0,05～0,15 Па-с, 25℃) разбавителем, который может обеспечить твердость и яркость, и может увеличить скорость фиксации, он особенно подходит для составов, требующих более низкой вязкости и высокой реакционной способности.
Ненасыщенный полиэфир — это высокомолекулярный полимер с линейной структурой ненасыщенных двойных связей. Любой мономер, который может быть сшит и сополимеризован с этим высоким полимером, называется сшивающим агентом, также известным как «мостиковый агент». Полиэстер сшивается в сетевую структуру. Существует две основные функции сшивающего агента: сшивание и отверждение при фотополимеризации; в качестве разбавителя он снижает вязкость системы и улучшает текучесть смолы. Идеальный сшивающий агент также является идеальным реактивным разбавителем, который может быть выбран в соответствии со следующими принципами. Он лучше смешивается со смолой, может растворять и разбавлять ненасыщенные полиэфиры и участвовать в реакции фотоотверждения; обладает хорошей светочувствительностью и отличной фотоотверждаемостью. Активность; улучшение физических свойств пленки после отверждения; низкая летучесть, отсутствие запаха, нетоксичность; богатые источники, дешевизна. Чтобы выбрать подходящий сшивающий агент, необходимо также учитывать характеристики самой смолы, интегрировать различные факторы и учиться друг у друга, чтобы добиться лучших результатов.
В системе полимеризации в дополнение к мономеру добавляется соединение, которое легко разлагается или возбуждается светом, — фотосенсибилизатор (также называемый сенсибилизатором). Получаемая в результате фотополимеризация называется фотосенсибилизированной фотополимеризацией. Фотосенсибилизатор, используемый для усиления фотополимеризации, обычно поглощает свет с большей длиной волны, чем мономер, и разлагается с образованием свободных радикалов; или же фотовозбуждение вызывает вторичные реакции с образованием свободных радикалов, что в обоих случаях приводит к фотополимеризации.
Существуют две основные категории фотосенсибилизаторов, обычно используемых в УФ-отверждаемых красках: кетоны, такие как бензофенон, бибензоил, кетон жучи, п-фенилбензофенон, галогенированный ацетофенон; бензоин и его эфиры, такие как бензоин, бензоин метиловый эфир, бензоиновый эфир, бензоин бутиловый эфир, альфа-метил бензоин, альфа-фенил бензоин. Их общей особенностью является то, что все они содержат основания и ароматические кетоновые группы. Разница между ними заключается в том, что бензоины сами могут инициировать полимеризацию олефиновых мономеров путем фотохимического воздействия, поэтому они являются одновременно фотосенсибилизаторами и фотоинициаторами; в то время как бензоины часто должны взаимодействовать с другими молекулами после фотохимического воздействия. Для того чтобы инициировать полимеризацию этиленовых мономеров, он является строго фотосенсибилизатором, а не хорошим фотоинициатором, и часто должен использоваться в сочетании с другими соединениями. Тем не менее, общей чертой этих двух типов веществ является наличие в их составе ароматических кетоновых групп, которые первыми осуществляют фотосенсибилизацию. Дозировка фотосенсибилизатора в чернилах, отверждаемых УФ-светом, обычно составляет от 1% до 10% (массовая доля), предпочтительно от 3% до 6%. Если количество фотосенсибилизатора слишком мало, скорость «перекрытия» света замедляется, что не способствует применению. С другой стороны, если количество фотосенсибилизатора слишком велико, скорость фотоотверждения не обязательно увеличится, что не только экономически нецелесообразно, но и приведет к снижению прочности отвержденной конъюнктивы и повлияет на эксплуатационные характеристики чернильной пленки.
В процессе свободнорадикальной полимеризации из-за наличия небольшого количества веществ полимеризация мономеров и ненасыщенных смол не может происходить, что называется ингибированием полимеризации, а вещества, вызывающие это явление, называются ингибиторами полимеризации. 01%〜0. 20%。 Ингибитор полимеризации не должен ингибировать реакцию фотоотверждения, только для предотвращения реакции термической полимеризации был добавлен, поэтому количество ненасыщенного полиэфира 0. 01% ~ 0. 20%.
3) Вспомогательные вещества
Воски часто используются в качестве вспомогательных веществ в красках для улучшения сопротивления трения красок и снижения вязкости. Основными требованиями для использования восков в красках являются высокая температура плавления и микрокристаллическая структура. Воски, которые могут быть использованы в красках, — это микрокристаллические воски и полиэтиленовые воски. Кроме того, в качестве вспомогательных веществ добавляется небольшое количество третичных аминов, производных фосфина и т. д.
4. Технические показатели и пригодность УФ-отверждаемых красок к печати
1) Технические характеристики УФ-отверждаемых чернил
Цвет аналогичен стандартному образцу; тонкость 15~25μm; текучесть 20~35mm; прочность тонирования 90%~110%; вязкость 15~25 (32℃); сила удара 29.4N m; 1～2s.
2) Печатаемость УФ-отверждаемых красок
Смешивание красок. Светоотверждаемые краски можно смешивать друг с другом, но не с обычными красками. При переходе от оригинальных чернил к светоотверждаемым чернилам, их необходимо промыть перед печатью.
Очистка чернил. Специальное средство для светоотверждаемых чернил, применяемое для очистки растворителей. Во время печати, если чистящий растворитель останется на чернильном валике, покрытии и водяном валике, он станет причиной плохого высыхания чернил и некачественной печати, поэтому его необходимо полностью удалить.
Вспомогательные материалы. Во вспомогательных материалах есть понизители вязкости, осушители и отвердители. Понизитель вязкости используется для снижения вязкости чернил, и количество добавок должно быть в пределах 5%. Если превысить это количество, затвердевание чернил будет снижено; осушитель используется для увеличения скорости ассимиляции светло-твердых чернил, и количество добавок должно быть в пределах 2%; максимальное количество отвердителя составляет 10%, за пределами которого нет никакого эффекта. Этот адъювант является специальным продуктом для светоотверждаемых чернил, и общие адъюванты не могут быть использованы.
5. Основные моменты использования ультрафиолетового света отверждения чернил
Благодаря характеристикам высыхания УФ-чернил, они имеют широкий спектр применения и особенно подходят для печати на невпитывающих материалах. Если не учитывать ценовой фактор, то УФ-чернила могут использоваться в печатных машинах различных способов печати, а материалами для печати являются бумага, пластик и пластиковая пленка, алюминиевая фольга, металл и т.д.
При печати УФ-краской выходная часть бумаги каждой цветовой группы печатной машины должна быть оснащена устройством облучения УФ-светом, а длина и мощность ламповой трубки должны быть определены в зависимости от формата печати. Как правило, расстояние между трубкой лампы и запечатываемым материалом составляет около 20 см или меньше. Как правило, они оснащены специальным валиком для печатной краски и покрывалом.
В процессе использования УФ-чернил, они не должны быть смешаны с общими чернилами. В печати, при преобразовании из оригинальных чернил в УФ-отверждаемые чернила, оригинальные чернила должны быть очищены, а затем заменить УФ-отверждаемые чернила, и специальные вспомогательные средства должны быть использованы для настройки адаптации чернил. Такие как вязкость редуктор, отвердитель, сушилка и т.д. Функция специального редуктора вязкости заключается в снижении вязкости УФ-отверждения света чернил, и его количество добавки должны контролироваться в пределах 5%, в противном случае твердость чернил будет уменьшена; фильм отвердитель для улучшения прочности слоя чернил, и максимальный предел составляет 10%; роль сушки агента является ускорить скорость отверждения чернил, и количество добавки должны быть контролируется в пределах 2%.
В середине печати или в конце печати, необходимо очистить чернильный валик, одеяло, печатную форму, водяной валик и фонтанчик для чернил. Следует использовать специальный промывочный растворитель для ультрафиолетовых светоотверждаемых чернил, и очистка должна быть тщательной, чтобы избежать плохой печати или плохого высыхания чернил.
Использование и хранение ультрафиолетового света отверждения чернил следует избегать прямых солнечных лучей, и должны храниться в темном месте при 20 ° C. Срок хранения не должен быть слишком долго, и общий срок годности составляет 6 месяцев.
UV Photoinitiator Same series products
| Product name | CAS NO. | Chemical name |
| Sinocure® TPO | 75980-60-8 | Diphenyl(2,4,6-trimethylbenzoyl)phosphine oxide |
| Sinocure® TPO-L | 84434-11-7 | Ethyl (2,4,6-trimethylbenzoyl) phenylphosphinate |
| Sinocure® 819/920 | 162881-26-7 | Phenylbis(2,4,6-trimethylbenzoyl)phosphine oxide |
| Sinocure® 819 DW | 162881-26-7 | Irgacure 819 DW |
| Sinocure® ITX | 5495-84-1 | 2-Isopropylthioxanthone |
| Sinocure® DETX | 82799-44-8 | 2,4-Diethyl-9H-thioxanthen-9-one |
| Sinocure® BDK/651 | 24650-42-8 | 2,2-Dimethoxy-2-phenylacetophenone |
| Sinocure® 907 | 71868-10-5 | 2-Methyl-4′-(methylthio)-2-morpholinopropiophenone |
| Sinocure® 184 | 947-19-3 | 1-Hydroxycyclohexyl phenyl ketone |
| Sinocure® MBF | 15206-55-0 | Methyl benzoylformate |
| Sinocure® 150 | 163702-01-0 | Benzene, (1-methylethenyl)-, homopolymer,ar-(2-hydroxy-2-methyl-1-oxopropyl) derivs |
| Sinocure® 160 | 71868-15-0 | Difunctional alpha hydroxy ketone |
| Sinocure® 1173 | 7473-98-5 | 2-Hydroxy-2-methylpropiophenone |
| Sinocure® EMK | 90-93-7 | 4,4′-Bis(diethylamino) benzophenone |
| Sinocure® PBZ | 2128-93-0 | 4-Benzoylbiphenyl |
| Sinocure® OMBB/MBB | 606-28-0 | Methyl 2-benzoylbenzoate |
| Sinocure® 784/FMT | 125051-32-3 | BIS(2,6-DIFLUORO-3-(1-HYDROPYRROL-1-YL)PHENYL)TITANOCENE |
| Sinocure® BP | 119-61-9 | Benzophenone |
| Sinocure® 754 | 211510-16-6 | Benzeneacetic acid, alpha-oxo-, Oxydi-2,1-ethanediyl ester |
| Sinocure® CBP | 134-85-0 | 4-Chlorobenzophenone |
| Sinocure® MBP | 134-84-9 | 4-Methylbenzophenone |
| Sinocure® EHA | 21245-02-3 | 2-Ethylhexyl 4-dimethylaminobenzoate |
| Sinocure® DMB | 2208-05-1 | 2-(Dimethylamino)ethyl benzoate |
| Sinocure® EDB | 10287-53-3 | Ethyl 4-dimethylaminobenzoate |
| Sinocure® 250 | 344562-80-7 | (4-Methylphenyl) [4-(2-methylpropyl)phenyl] iodoniumhexafluorophosphate |
| Sinocure® 369 | 119313-12-1 | 2-Benzyl-2-(dimethylamino)-4′-morpholinobutyrophenone |
| Sinocure® 379 | 119344-86-4 | 1-Butanone, 2-(dimethylamino)-2-(4-methylphenyl)methyl-1-4-(4-morpholinyl)phenyl- |
| Sinocure® 938 | 61358-25-6 | Bis(4-tert-butylphenyl)iodonium hexafluorophosphate |
| Sinocure® 6992 MX | 75482-18-7 & 74227-35-3 | Cationic Photoinitiator UVI-6992 |
| Sinocure® 6992 | 68156-13-8 | Diphenyl(4-phenylthio)phenylsufonium hexafluorophosphate |
| Sinocure® 6993-S | 71449-78-0 & 89452-37-9 | Mixed type triarylsulfonium hexafluoroantimonate salts |
| Sinocure® 6993-P | 71449-78-0 | 4-Thiophenyl phenyl diphenyl sulfonium hexafluoroantimonate |
| Sinocure® 1206 | Photoinitiator APi-1206 |