Краски чувствительные к температуре
Краски чувствительные к температуре

Краски чувствительные к температуре



Ультрафиолетовое отверждение

Ультрафиолетовое отверждение

Лакокрасочная промышленность выпускает широкий ассортимент материалов: лаки, краски, эмали, грунтовки, растворители.

УФ отверждаемые краски

УФ отверждаемые краски

Если проанализировать рынок лаков и красок по всему миру, то можно убедиться, что из-за ужесточения экологических законов в большом количестве государств, снижается изготовление и использование лаков и красок, которые разбавляют органическими растворителями и которые производят с применением токсичных веществ.

Снизить неблагоприятное воздействие от изготовления и потребления материалов лакокрасочной промышленности возможно, если применять новые инженерные технологии (совершенствование процедуры окрашивания поверхностей, автоматизация производства, применение новых методов очищения производственных отходов) либо производить экологичные виды лаков и красок, применяя современные технологии их изготовления.

К таким лакокрасочным материалам относятся порошковые лаки и краски. Окрашивание материалом в виде порошка является безотходным и экологичным методом окрашивания. Его разработали в середине 20 века. А сейчас порошковым материалом покрывают 15% поверхностей, требующих окрашивания, во всем мире.

Главной отличительной чертой нанесения обычных жидких материалов и порошковых материалов является то, что порошковый материал имеет твердое агрегатное состояние, а среди его компонентов нет растворителей органического происхождения и жидкого образователя пленки.

Красящие материалы в виде порошка являются смесями пигментов, наполнителей и образователей пленки, которые при расплаве образуют сплошное покрытие на окрашиваемой поверхности.

В таких материалах дисперсной средой выступает воздух (нет растворителя либо воды), из-за чего этот вид лакокрасочных материалов является более выгодным с экологической, технической и экономической точек зрения, чего нельзя сказать об обычных материалах промышленности, выпускающей лаки и краски.

Однако такие материалы еще относительно новые на рынке лаков и красок, поэтому их выпуск представлен небольшим ассортиментом. Есть материалы на базе термореактивных полимеров (по-другому олигомеров) и на базе термопластичных полимеров.

Способы отверждения

Способы отверждения

Процесс отверждения (сушка) – это последний этап в получении покрытия из лакокрасочного материала. В порошковых лаках и красках пленку образуют твердые полимерные частицы, поэтому здесь не будет физического высыхания.

Порошковые материалы по способу отверждения бывают:

  • отверждаемые нагреванием;
  • отверждаемые ультрафиолетовым излучением (порошок оплавляется нагреванием до 90 – 110 градусов Цельсия и полимеризуется за считанные секунды мощным ультрафиолетовым излучением.

УФ-отверждаемые лакокрасочные материалы являются экономически выгодными и экологичными.

Ультрафиолетовое излучение является электромагнитным излучением с волновым спектром от фиолетовой области до излучение рентгеновских лучей. Ультрафиолетовые лучи в основном применяют для получения покрытий из материалов, которые могут отверждаться из-за реакции полимеризации (ее инициируют УФ-лучи).

Источники ультрафиолетового излучения

Источники ультрафиолетового излучения

Источником ультрафиолетового излучения являются:

  • микроволны безэлектродных излучателей ультрафиолета;
  • лампы со ртутью – баллоны из кварца с металлической ртутью низкого, среднего и высокого давления);
  • люминесцентные лампы;
  • ксеноновые лампы;
  • кварцевые излучатели ультрафиолета;
  • светодиодные излучатели ультрафиолета.

Однако, каким бы не был УФ-излучатель, он должен излучать с частотой излучения, которая соответствует частоте поглощения фотоинициатора (он отвечает за реакционную способность лаков и красок, а также за требуемую дозировку ультрафиолетового излучения). Можно применять лампу с широким спектром, но нельзя забывать про ее недостатки (потребляет много энергии, образует вредный для человека озон при работе). При правильном подборе УФ-излучателя будет оптимизирован процесс отвердения покрытия из лака либо краски.

Преимущества красок ультрафиолетового отверждения

Преимущества красок ультрафиолетового отвержденияУльтрафиолетовый метод отверждения лакокрасочных материалов начал развиваться в шестидесятых годах 20 века.

Сейчас его считают самым передовым по нескольким причинам:

  • материалы отверждаются довольно быстро;
  • уменьшаются затраты энергии на высушивание лаков и красок;
  • экологически чистый метод (нет отходов, растворители не выделяют токсичных веществ);
  • процесс отверждения осуществляется при комнатной температуре, из-за чего лак либо краску возможно отвердить на чувствительной к высокому уровню температуры подложке (деревянной либо пластмассовой);
  • готовое покрытие получается качественным, прочным и устойчивым к износу, даже если лак или краска нанесены тоненьким слоем;
  • экономическая выгода (нужна небольшая площадь для работы (установка для сушки очень компактна) и небольшое количество рабочих).

Но подвергаться отверждению при помощи излучения ультрафиолетовых лучей могут только некоторые материалы, выпускаемые лакокрасочной промышленностью (на основе акрила, полиэфиров, воды).

Качество покрытия, которое отверждается ультрафиолетом

На качество отверждаемого ультрафиолетовыми лучами покрытия влияют:

  • рецепт, по которому изготавливают лаки и краски с УФ-отверждением (в составе есть смола, фотоинициатор, добавки (для лучшего смачивания подложки, растекаемости, погашения пенообразования, блеска полученного покрытия), активный разбавитель (участвует в появлении полимерной пленочки, обеспечивает нужный уровень вязкости лака либо краски), наполнители, пигментные вещества, синергетик);
  • толщина полученной пленочки (пленкообразователями могут быть полиэфиры, уретанакрилаты, эпоксиакрилаты);
  • поверхность, которую нужно окрашивать (если она термочувствительная, то красящее вещество с УФ отверждением станет лучшим вариантом, чтобы не повредить поверхность воздействием высокой температуры во время высушивания краски);
  • дозировка излучения;
  • атмосферные условия;
  • вид лампы с ультрафиолетовым излучением;
  • расстояние между УФ-лампами;
  • расстояние от УФ-лампы до подложки.

Краски чувствительные к температуре

Краски чувствительные к температуре

В настоящее время в лакокрасочной отрасли выпускаются термочувствительные материалы, покрытия из которых обладают способностью менять свой цвет, если произошел их нагрев до определенной температуры.

Данная особенность стала возможной благодаря тому, что в этих лаках и красках есть термочувствительный элемент (пигмент). Таким веществом являются химические соединения (могут относиться к органике либо быть неорганического происхождения) и соединения с радикалами, происхождение которых и органическое, и неорганическое.

Пигменты, чувствительные к изменению температуры бывают двух видов:

  • Обратимые пигменты, изменяющие цвет во время нагревания, а после охлаждения опять возвращающий прежний цвет (соли иодистоволородной кислоты). Они выступают показателем для температур до 100 градусов.
  • Необратимые пигменты, изменяющие цвет во время нагрева, но после охладжения не восстанавливающие свой цвет (смесь сернистого свинца с перекисью бария).

Лакокрасочные материалы, чувствительные к температуре, применяют на производстве (наносят сигнальную накраску на машинную деталь, которая подвергается трению, когда температуре этой детали нельзя превысить заданного значения, к примеру, чтобы контролировать температуру холодильника либо мотора) и исследованиях (исследование тепловых процессов в двигателе внутреннего сгорания).

Краски, которые чувствительны к температурам, продаются как карандаши для заданных температур и как порошок, в нем содержится смола, растворимая в спирте. Однако они не прочные при большой температуре (смола выгорет, а пигмент станет мелить или осыпется).

Материалы, чувствительные к температуре, также отверждают ультрафиалетовым излучением.

Сегодня лак с отвердением лучами ультрафиолета используют в основном, чтобы окрашивать плоские поверхности, так как на объемных поверхностях есть теневые участки, которые недоступны лучам ультрафиолетовой лампы.

Из всего вышесказанного можно сделать вывод: сейчас ультрафиолетовое отверждение порошковых материалов является быстро развивающимся направлением промышленности, выпускающей лаки и краски. Продукция получается экологичной и качественной, она подходит для окрашивания деревянных и пластиковых поверхностей (чувствительны к влиянию высокой температуры). А также стали выпускаться термочувствительные лаки и краски, однако они образуют не очень прочные покрытия, поэтому недостаточно широко распространены.

Таблица 1. Преимущества и недостатки технологии УФ отверждения.

Достоинства Недостатки
Длительность отверждения от нескольких секунд до нескольких минут. Рентабельность полных автоматических линий достигается при высоких объёмах производства.
Производительность автоматических линий может быть очень высока, десятки тысяч м. кв. в смену. Стоимость ЛКМ значительно выше, чем аналогичных обычной сушки.
Многократно меньше места требуется для сушки изделий, меньшая энергоёмкость по сравнению с тепловой сушкой. Отделка неплоских поверхностей обычно приводит к дополнительным этапам сушки.
Гибкость техники отверждения позволяет применять её по частям, экономически обоснованными участками. Максимальное качество отделки требует замедления процесса отверждения.
Собранный стёкший ЛКМ в случае 1-компонентных материалов может использоваться вторично. Укрывистая цветная отделка осложнена
Могут быть гораздо меньше толщины слоев наносимых ЛКМ.
Повышенная физическая и химическая стойкость покрытий.
Относительная безвредность материалов на производстве, меньше выбросы вредных веществ в атмосферу, меньшая взрывоопасность.

Таблица 2. Акриловые, полиэфирные, водоразбавимые лакокрасочные материалы УФ отверждения — достоинства и недостатки.

Разновидность ЛКМ УФ отверждения Достоинства Недостатки
Акриловые со 100 % сухим остатком Сухой остаток 100 % Высокая цена
Отверждение за несколько секунд, высокая реактивность (более 10 м/мин) Высокая вязкость, непригодность для распыления и лаконалива
Высокая стабильность, твердость достаточная для паркетных покрытий Сложность реализации укрывистых пигментных слоёв
Минимум испарений и их относительная безвредность Вредность при контакте с кожей
Полиэфирные двойного отверждения Невысокая цена Необходимы стадии обдува и туннеля
Пригодность для распыления, лаконалива Большее количество УФ ламп
Отверждение на участках с недостаточной экспозицией УФ Невысокая реактивность (6 м/мин.)
Достаточная укрывистость пигментных слоев Нестабильность,
желтеют при УФ отверждении
Водоразбавимые ЛКМ УФ отверждения Экологичность Высокая цена
Стабильность Необходимость этапа конвективной сушки
Пригодность для распыления, лаконалива
Высоко качественные пигментные слои
Высокая реактивность,
Безвредность при контакте с кожей

материалы по теме

Буффало ужесточает нормы свинцовой краски для арендуемой собственности

Буффало ужесточает нормы свинцовой краски для арендуемой собственности

Буффало активно действует против недобросовестных арендодателей и плохих управляющих недвижимостью в борьбе с отравлением свинцом, особенно у детей.

Буффало является старинным городом с преимущественно старой застройкой. Большинство этих ветхих зданий имеет свинцовую краску.

Порошковая технология

Порошковая технология

Изделия из металла требуют мер, по защите поверхности, от воздействия внешней среды. Даже обычная вода, может самым серьезным образом, нанести вред дорогому изделию. Воздействие агрессивной среды оказывается еще более разрушительным. Коррозия наносит непоправимый вред. Защитить металл могут лаки и краски. Негативным моментом их применения является наличие опасных, и просто неприятных летучих соединений. Работать с лаками и красками вредно для здоровья.

Производителю УФ - отверждаемого лака выделят 50 млн рублей

Производителю УФ — отверждаемого лака выделят 50 млн рублей

На базе собственной рецептуры предприятие «ТампоМеханика-Москва» собирается заняться производством лака ультрафиолетового отвердевания. Объем кредита, который будет привлечен из Фонда развития промышленности (ФРП) при Минпромторге, достигает 50 млн рублей.

Источник

Дуговые УФ-лампы для систем отверждения краски

AMBA_Spectr

Предлагаем Вашему вниманию широкий ассортимент УФ-ламп Amba®. Компания Heraeus Amba® хранит в своей базе данных более 10000 типов ламп для любого типа оборудования, и изготавливает их для простого и удобного применения. Поэтому мы всегда можем помочь Вам подобрать нужную именно Вам лампу. Если же потребуется изготовить лампу по уникальным размерам и параметрам, то это так же возможно после консультаций с R&D центром производителя и внутренних испытаний.

Компания «ЭСПРИНТ» предлагает УФ-лампы Amba® для всех типов УФ-сушек, установленных на любые типы флексографских печатных машин.

Ртутные УФ-лампы и металлогалогеновые лампы.

Ртутные дуговые УФ-лампы используются в подавляющем большинстве случаев в системах отверждения краски. Компания Heraeus Amba® может изготавливать лампы размерами от 12 мм до 3,9 метров без ограничений. Уникальная гибкость производственного процесса в компании означает, что может быть реализовано все, начиная с производства одной лампы на замену, до изготовления больших партий однотипных ламп. Удельная мощность ламп варьируется от 80 Вт/см до 400 Вт/см.

Металлогалогеновые лампы используются в процессах сушки, где необходим расширенный спектральный диапазон УФ излучения. Данные лампы – это дуговые ртутные лампы с добавлением йодида галлия, йодида железа или йодидов некоторых редкоземельных металлов. Данные добавки изменяют спектральный диапазон УФ излучения лампы. Специалисты компании Heraeus Amba® умеют так подобрать нужные добавки для специфических процессов, чтобы процесс сушки был наиболее эффективным.
Качество металлогалогеновых ламп Amba® позволяет гарантированно обеспечить долгую продолжительность работы, оптимальное время высыхания краски, неизменность мощности излучения в процессе работы и безотказный розжиг лампы.

Абсолютная надежность ламп.

Когда Вы получаете заказанную лампу Amba®, Вы можете оценить ее превосходное качество, уже вынимая ее из коробки. Мощные уплотнители, безукоризненное кварцевое стекло, высококачественные электроды и разъемы, — это лишь некоторые индикаторы качественного продукта. После же включения, эти лампы всегда будут работать так безупречно, как Вы ожидаете.

Данные лампы легко прожигаются в первый раз, и в следующий, и в течение всего срока их продолжительной работы, демонстрируя стабильное по мощности и спектру УФ-излучение.

Лампы Amba® для спроектированы для идеального и стабильного УФ-отверждения краски. Все лампы Amba® протестированы «на 200%» и имеют надежную гарантию от производителя. Каждая лампа тестируется дважды перед отгрузкой с завода. Поэтому лампы Amba® всегда ассоциируются с качеством и надежностью.

Источник

УФ — покрытия

В последнее время очевидные преимуществ УФ-отверждения лакокрасочных покрытий все чаще заставляют производителей приобретать УФ-сушильные камеры и перестраивать окрасочные линии, внедряя в них УФ-оборудование. Но для получения всех преимуществ данного вида сушки, недостаточно просто купить УФ-лампу, необходимо подобрать подходящий источник УФ-излучения, определиться с технологией отверждения и используемыми лакокрасочными материалами.

УФ — лучи

Ультрафиолетовое излучение — электромагнитное излучение, спектр длинн волн которого лежит в диапазоне между фиолетовой областью видимого спектра и рентгеновского излучения 400-100 нм. Внутри этого диапазона выделяют три основных типа ультрафиолетового излучения:

Ультрафиолет(UVA), длинноволновой диапазон 400 — 315 нм.

Ультрафиолет(UVB), средний диапазон 315 — 280 нм

Ультрафиолет(UVC), коротковолновой диапазон 280- 100 нм

Открытие УФ-излучения состоялось в 1801 году немецким физиком Иоганном Риттером. Он заметил, что фотопластинка чернеет быстрее за ультрафиолетовой областью спектра,чем в видимом диапазоне, из чего был сделан вывод, что эти лучи весьма активны.

Основным источником УФ-излучения в природе является солнце, однако спектр длинн волн излучаемый солнцем в УФ-области и достигающий поверхности земли достаточно узок 400-290нм.

Происходит это из-за того, что озон,образующийся в верхних слоях атмосферы, поглощает УФ-излучение с длинной волны короче 290 нм. В современной промышленности получили широкое распространение искусственные источники ультрафиолетового излучения, которые позволяют получать излучение во всей области длин волн УФ-диапазона.

Источники УФ-излучения

При создании систем получения УФ-покрытий особое внимание стоит уделить непосредственно источникам УФ-излучения. Как правило для УФ-отверждения используют ртутные лампы.

Они представляют собой кварцевые баллоны, содержащие металлическую ртуть. Атомы ртути возбуждаются под действием электрического поля и испускают излучение в УФ-диапазоне спектра. Давление пара ртути и определяет диапазон излучения, соответственно лампы бывают низкого, среднего и высокого давления.

Помимо ртутных используют люминесцентные, ксеноновые лампы, кварцевые излучатели, а так же в последнее время начали появляться светодиодные УФ-излучатели. Влюбом случае, независимо от типа излучателя нужно учитывать, что частота его излучения должна соответствовать частоте поглощения фотоинициатора.

Универсальным является вариант с применением лампы широкого спектра, однако у такой лампы имеются свои недостатки: высокое энергопотребление и образование озона в процессе работы, который вреден для здоровья человека.

Подобрав лампу соответствующую частоте поглощения фотоинициатора можно оптимизировать процесс сушки.

Лампы UVC используются для быстрой сушки тонких слоев краски(до 20 мкм). Использование UVB спектра позволяет добиться более полной и стабильной полимеризации пленки. UVA лампы не выделяют азона при работе и используются для сушки толстых(до 100 мкм) слоев краски.

Так же скорость сушки зависит от мощности излучения на единицу площади, которую обеспечивает лампа, это немаловажный параметр излучателя на который следует обращать внимание, особенно при проектировании высокопроизводительных систем окраски. Соответственно необходимо позаботиться об охлаждении УФ-ламп, что существенно продлит срок их службы.

Равномерность потока излучения в значительной мере влияет на качество получаемой поверхности, а так же на равномерность полимеризации. Для равномерного рассеивания потока излучения используют рефлекторы различных типов.

Для движущихся плоских поверхностей применяют полуэллиптические рефлекторы, для неровных поверхностей используют параболические рефлекторы, создающие паралельный пучок излучения.

УФ-отверждение

В современной промышленности данный вид отверждения лакокрасочных покрытий становится все более и более востребованными. Связанно это с объективными причинами, обусловленными неоспоримыми преимуществами данного вида сушки: практически мгновенная полимеризация покрытия, высокая твердость и стойкость УФ-отверждаемых покрытий к царапанию и истиранию, химическая стойкость, хорошая адгезия к инертным подложкам (полиэтилен, полипропилен. ) относительная пожаробезопасность, легкость монтирования УФ-поста отверждения в уже существующие окрасочные линии, что позволяет существенно увеличить их производительность.

Полимеризация на стадии инициирования УФ-отверждаемых красок делится на два типа: радикальная и катионная. Радикальная используется для отверждения акриловых и метакриловых мономеров. Получили распронение краски такого типа в основном в полиграфии для отверждения тонких или прозрачных лакокрасочных пленок. Катионная полимеризация используется для отверждения более толстых пленок, они дают меньшую усадку, более эластичны и имеют лучшую адгезию к "проблемным" материалам типа полипропилена и алюминия, однако их внедрение в промышленность происходит достаточно медленно из-за их дороговизны и более медленной скорости полимеризации относительно красок радикального типа отверждения.

При применении УФ-отверждения в покрасочных линиях рекомендуется устанавливать пост предварительной ИК или конвективной сушки, связано это с тем, что все большее распространение получают УФ-отверждаемые краски на водной основе, а из них необходимо испарять влагу перед УФ-отверждением, и даже при использовании красок на органической основе позволит избежать накопления паров растворителя в камере УФ-отверждения и возникновения пожароопасных ситуаций. 4 минуты при 60 °С, вполне достаточно,чтобы подготовить водно-дисперсионные лкм для уф-сушки.

УФ-отверждение, на данный момент, одна из самых динамично развивающихся областей лакокрасочной промышленности, и применение энергоэффективных излучателей совместно с экологичными и высокоэффективными лакокрасочными системами, позволят ей в ближайшем будущем завоевать значительную долю рынка высокопроизводительных лакокрасочных систем.

Источник

Радиационное отверждение: УФ, ЭЛ и другие

В сегодняшнем материале мы поговорим о лаках и красках радиационного отверждения. Под радиационным отверждением в узком смысле понимают отверждение покрытий с помощью электронного (ЭЛ) или ультрафиолетового (УФ) излучения. Хотя это, конечно, не полный перечень. В печати применяют главным образом радикальные УФ­технологии. ЭЛ­технологии используются реже, и на это есть свои причины. Об этом мы поговорим ниже. Катионная полимеризация неактуальна для полиграфии (как и для многих других отраслей). Поэтому в дальнейшем основное внимание будет уделено радикальному УФ­отверждению.

Немного истории

Пожалуй, первая цепная полимеризация, инициированная УФ­светом, была проведена в древности на египетских мумиях.

Многочисленные опыты по отверждению ненасыщенных полиэфиров УФ­излучением были описаны Честером М. Макклоски и Джоном Бондом в1955 году. Они обнаружили, что ненасыщенные полиэфиры при добавлении фотоинициаторов, подобно галогенсодержащим производным нафталена — галогенкетонам, химически отверждаются под действием УФ­излучения. Кроме того, ученые систематически изучали влияние количества фотоинициаторов на скорость полимеризации. Они определили, что вид и интенсивность излучения влияют на скорость реакции полимеризации.

Отверждение стиролненасыщенных полиэфиров было систематически изучено Чарлсби с сотрудниками. Они обнаружили, что такие системы под действием УФ­излучения достигают относительно небольшой степени полимеризации (порядка пяти основных единиц).

В середине 60­х годов двадцатого века производство сырья и лаков УФ­отверждения приобрело чрезвычайную популярность. В это время в Европе было получено несколько патентов. В патенте фирмы Дюпон (1964) в качестве фотоинициаторов для ненасыщенных акрилатов была заявлена добавка бензоиновых эфиров, а также изучены другие добавки в ненасыщенные полиэфирные смолы. В то же время обнаружилось, что УФ­отверждаемые материалы возможно производить в Европе в промышленных масштабах благодаря использованию промышленно пригодных ламп и введению промышленно полученных фотоинициаторов.

Метод УФ­отверждения первой вывела на рынок компания Bayer AG (1967), первые выпущенные ею типы смол назывались Roskydal UV 10. Смола, выпускаемая фирмой BASF AG, имела название Ludopal 8275.

До 1970 года для отверждения использовались ртутные лампы низкого давления, которые имели мощность 0,5­1,0 Вт/см2, поэтому процесс отверждения длился до 5 мин. Появление ртутных ламп высокого давления с мощностью 20­30 Вт/см2 позволило значительно сократить время отверждения, что дало дополнительный импульс распространению УФ­материалов.

На заре становления технологии УФ­отверждения в качестве фотоинициаторов использовались склонные к пожелтению бензоиновые эфиры (бензоинбутиловый эфир и бензоинизопропиловый эфир), но в конце семидесятых годов был внедрен новый фотоинициатор 2,2­диметокси­2­фенилацетофенон (бензилдиметилкеталь). В отличие от бензоинового эфира пожелтение его было незначительным, при этом он обладал более высокой реакционной способностью, стабильностью при хранении и оптимальным соотношением цены и эффективности.

В США первая установка УФ­отверждения появилась в 1971 году. УФ­отверждению растворенных в стироле ненасыщенных полиэфирных смол мешал кислород воздуха. Сначала это проявлялось в заметной клейкости поверхности. Во избежание этого в ненасыщенные полиэфирные смолы в небольших количествах добавляли парафин. При облучении полиэфирного покрытия (предгелирование) люминесцентной лампой (ртутной лампой низкого давления) полимеризация протекает существенно медленнее из­за низкой мощности лампы. Через 60­90 с на поверхности образуется защитный слой парафина, который одновременно предотвращает излишнее испарение стирола и защищает поверхность от действия кислорода воздуха при окончательном отверждении.

А вот в результате прямого воздействия ртутной лампы высокого давления полимеризация происходит настолько быстро, что защитная парафиновая пленка не успевает образоваться. Поэтому отверждение с помощью ртутной лампы высокой мощности проводят в течение 30 с сразу после стадии предгелирования, которое проходило под действием люминесцентной лампы.

Необходимость улучшения свойств материалов УФ­отверждения, снижения скорости формирования покрытия и повышения его качества, оптимизации стабильности при хранении готовых композиций привела к идее использования полиакрилатных и эпоксидных смол (1974­1975). Одновременно стали применяться люминесцентные лампы высокой мощности (до 80 Вт/см2) и рефлекторы.

Уже в 1975 году в Европе перерабатывалось в год около 5000 т УФ­отверждаемых полиэфирных смол.

Следующим шагом стала замена стирола на мономерсодержащие акриловые смолы. Сначала при работе с лаками у работников из­за токсичности мономеров, входящих в их состав, появились кожные заболевания. В начале 1980­х годов была внедрена первая УФ­система без низкомолекулярных мономеров (разбавителей). Правда, используемые покрывные лаки содержали от 15 до 25% органических растворителей, необходимых для регулирования вязкости.

Несмотря на неоспоримые успехи технологии УФ­отверждения, используемые в 60­е годы двадцатого века УФ­лампы и фотоинициаторы не позволяли получать наполненные пигментированные покрытия и проводить отверждение глубоких слоев.

С использованием сырья для ненасыщенных полиэфирных смол, с введением первых промышленно полученных фотоинициаторов и с изготовлением промышленно пригодных УФ­ламп в Европе стало возможно внедрять УФ­отверждаемые материалы в промышленном масштабе.

Одновременно с этим специалисты интенсивно занимались «электронно­радиационным отверждением».

Теоретическое физическое обоснование этой технологии было сделано в 1960 и 1962 годах Чарлсби и Шапиро (Charlesby и Chapiro). Основные детали отверждения с помощью электронного излучения были описаны в многочисленных сообщениях Хоффманом (Hoffman) в 1966 году, Мейер­Юнгник (Меуег­Jungnick) в 1967­1968 годах и Таун (Tawn) в 1968­м. Достаточно быстро выяснилось, что электронное излучение, в отличие от УФ­отверждения, способно полностью отверждать пигментированные составы. Это ускорило параллельную разработку систем, отверждаемых УФ и электронным излучением. Промышленное использование ЭЛ в 1968 году сдерживалось в основном высокой инвестиционной стоимостью — от 125 до140 тыс. долл. (по тем временам это были огромные деньги). К тому же существовали многочисленные технические проблемы, которые отодвинули решение этого вопроса на несколько лет. К примеру, следует упомянуть о недолговечности титановой фольги, закрывавшей выходное окошко излучателя, которая должна была заменяться минимум каждые 30 мин использования.

Прошло несколько лет, прежде чем первая линия нанесения пигментированных покрытий с ЭЛ­отверждением была введена в эксплуатацию.

Системы, отверждаемые облучением

Энергия четырех видов излучения: микроволнового (МВ), инфракрасного (ИК), ультрафиолетового (УФ) и электронных лучей (ЭЛ) — используется для ускорения сушки или отверждения красок и покрытий. Из них наименьшую энергию имеет микроволновое излучение, а наибольшую энергию — ЭЛ. Длины волн микроволновогo, ИК­ и УФ­излучений представлены на рис. 1.

Рис. 1. Виды излучений и длины их волн

Рис. 1. Виды излучений и длины их волн

Энергия излучения, поглощенного красочной пленкой, может превращаться в теплоту или инициировать химические реакции.

Микроволновое и ИК­излучение вызывают только нагревание для инициирования химических реакций, а для разрыва химических связей требуется гораздо большая энергия. Электронные лучи — это поток электронов, движущихся с большой скоростью. Движущиеся электроны проявляют волновые свойства. При столкновении электронов с твердыми телами (особенно металлами) генерируется жесткое (то есть коротковолновое) peнтгeнoвcкoe излучение, а при ЭЛ­облучении мономерных соединений, таких как акрилаты и метакрилаты, происходит их быстрая полимеризация, приводящая к отверждению красочной пленки.

Использование энергии ЭЛ­ и УФ­излучения имеет несколько преимуществ по сравнению с тепловым закреплением красок и лаков. ЭЛ­ и УФ­отверждаемые краски и покрытия имеют большой срок хранения и стабильны в красочном аппарате, но oтвepждаются быстро (около секунды) после печати. Расход энергии гораздо меньше, чем при термосушке. Не требуется дорогостоящая регенерация растворителя, так как его роль выполняет мономер (или низкомолекулярный олигомер), полимеризующийся в процессе отверждения, а не испаряющийся в воздух, как это имеет место при сушке обычных красок.

ЭЛ­ и УФ­полимеризauия — это цепная реакция роста макромолекул. Она сопровождается образованием перекрестных связей мeжду макромолекулами, что упрочняет структуру твердогo полимера.

ЭЛ­ и УФ­отверждаемые краски должны иметь те же рабочие свойства, что и обычные печатные краски, и их рецептуры аналогичны: они состоят из жидкой фазы, пигмента и добавок. Пигменты те же, что и в обычных красках, но другие составные части существенно иные. Низковязкие мономеры, иногда называемые разбавителями, действуют подобно растворителям, смачивая пигмент и регулируя консистенцию и текучесть краски. Но вместо испарения они вступают в реакцию, образуя твердую пленку, связывающую пигмент с субстратом. Добавки к УФ­краскам включают фотоинициаторы, генерирующие активные частицы под действием УФ­облучения.

Фотоинициаторы отсутствуют в ЭЛ­красках, поскольку поток электронов непосредственно инициирует реакцию полимеризации.

Больше всего ЭЛ­ и УФ­отверждаемые краски используются в плоской и трафаретной печати, но наибольший рост их применения наблюдается во флексографии. УФ­материалы используются, кроме того, в струйной печати и металлографии для защиты от подделки таких изделий, как банкноты и другие ценные бумаги. ЭЛ­ и УФ­отверждаемые краски применяются для печати на бумаге, картоне, дереве, пластиках и металлах.

УФ­ и ЭЛ­отверждение имеет много преимуществ:

  • малое испарение летучих компонентов;
  • устойчивый слабый запах;
  • большая скорость процесса;
  • высокий глянец красок и лаков;
  • высокое качество продукта;
  • низкое энергопотребление;
  • отсутствие надобности в противоотмарочном порошке;
  • возможность оставлять краску в машине практически на любое время;
  • экономия пространства;
  • отсутствие необходимости «проветривать» (обдувать) стопу оттисков;
  • низкая температура отверждения, позволяющая запечатывать термочувствительные материалы;
  • быстрое отверждение, позволяющее проводить поточные (in­line) операции обработки и отделки оттисков.
  • Несмотря на токсичность некоторых компонентов, ЭЛ­ и УФ­краски считаются вполне удовлетворяющими санитарно­экологические требования, так как они содержат очень мало летучих органических веществ. Полимеризованные пленки инертны и нетоксичны.

УФ­ и ЭЛ­отверждение имеет также и огpаничения:

  • необходимы специальные меры предосторожности при обращении с материалами и генераторами излучений;
  • усадка отвержденной пленки ослабляет адгезию на металлических поверхностях;
  • УФ­лучи плохо отверждают толстые или сильно пигментированные слои красок и лаков;
  • большая цена расходных материалов лишь частично компенсируется отсутствием расходов на регенерацию растворителя;
  • ЭЛ­ и УФ­краски по печатно­техническим свойствам уступают обычным краскам в офсетной печати.

Микроволновые системы (МВ)

Из четырех видов радиации, используемых в печати, микроволновое излучение имеет наименьшую энергию. Микроволновое излучение возбуждает колебательные уровни энергии в полярных молекулах, таких как вода или спирт, порождая эффект диэлектрического нагревания, подобного тому, который имеет место в обычной микроволновой печи. Микроволновой нагрев способен испарять растворитель из красок, coдepжащих воду или спирт (то есть красок для глубокой, струйной и флексопечати), но существующее оборудование не дает достаточной энергии для сушки водных красок при рулонных скоростях.

ИК-системы

Подобно микроволновому излучению, ИК­излучение не инициирует химические реакции, а лишь нагревает жидкую пленку, стимулируя процессы закрепления при испарении растворителя, а также ускоряя окислительную полимеризацию связующих. ИК­сушка особенно эффективна в случае применения быстрозакрепляющихся красок, она требует тщательного контроля, чтобы исключить возможность перегрева краски.

УФ-системы

Энергия УФ­излучения достаточна для возбуждения электронных уровней в молекулах органических веществ, в результате которого образуются свободные радикалы. Последние реагируют с мономерами, вызывая реакцию полимеризации.

УФ­отверждаемые лаки и краски обычно состоят из связующего (включающего мономеры и олигомеры), пигмента и добавок, в том числе инициатора и ингибитора. УФ­краски содержат очень мало летучих органических веществ. Вместо растворителей обычных красок в их состав входят мономеры и низкомолекулярные олигомеры, обеспечивающие смачивание пигмента и текучесть краски. Равномерная полимеризации возможна, если излучение проникает в толщу красочной пленки. За исключением трафаретных красок, используются достаточно тонкие слои УФ­красок и лаков. Типичный состав УФ­красок приведен в табл. 1.

Источник

Читайте также:  Мерные емкости для краски в Санкт Петербурге 586 товаров