Отверждение электронным лучом для тёмных красок в упаковке

Тёмные чернила могут выглядеть высохшими на поверхности, в то время как нижний слой остаётся недостаточно отверждённым. Для печатников упаковки важна не только внешняя оценка: недостаточное отверждение может ухудшить адгезию и вызвать проблемы на последующих этапах конвертации.

Его преимущество специфично. ЭЛ не зависит от оптической прозрачности, однако успешное отверждение по-прежнему определяется составом чернил, структурой многослойного материала и параметрами процесса. Это технология, требующая оценки применительно к конкретному печатному заданию, а не универсальное решение для всех тёмных цветов.

Схематическое сравнение ослабления УФ-света и поглощения энергии электронным лучом в слоях пигментированных чернил. Масштаб не соблюдён; никакие выводы об эффективности отверждения не делаются.

Почему тёмные чернила создают трудности при УФ-отверждении

В типичных системах УФ-чернил на основе свободных радикалов фотoinициатор поглощает свет и запускает полимеризацию. Пигменты могут поглощать или рассеивать этот свет, снижая количество энергии, доступной в более глубоких слоях отложенного материала. Тяжёлые чёрные пигменты — знакомый пример, однако непрозрачный белый также может представлять трудности. Ключевое свойство — оптическая плотность на длинах волн отверждения, а не то, выглядит ли цвет тёмным для глаза.

Это не означает, что УФ-отверждение непрозрачных чернил невозможно. Например, компания Flint Group документирует непрозрачный белый УФ-состав, отверждаемый светодиодами УФ-излучения, специально разработанный для этого процесса. Перед сменой технологии следует оценить совместимость чернил и лампы, доставленную УФ-энергию, толщину слоя чернил и скорость производства вместе с поставщиками. Проблему, связанную с составом или экспозицией, зачастую можно устранить на существующей линии.

Пояснение ESI о проникновении УФ- и электронно-лучевого излучения |Технический паспорт Flint Group: непрозрачный белый УФ-состав для светодиодов УФ-излучения

Как электронно-лучевое отверждение меняет задачу

Блок электронного луча ускоряет электроны и направляет их в материал. В типичных системах акрилатов, отверждаемых электронным лучом, их энергия инициирует полимеризацию без фотoinициатора. Это отличается от нагрева чернил до испарения растворителя.

Проникновение электронов зависит от плотности и состава материала, а не от оптической непрозрачности. Поэтому электронный луч привлекателен для сильно пигментированных чернил, где оптическое ослабление ограничивает УФ-облучение. Однако добавление пигмента может повысить плотность, а добавки по-прежнему могут мешать химии отверждения. Белые чернила, богатые диоксидом титана, и черные чернила на основе сажи не следует считать идентичными только потому, что оба типа непрозрачны.

Практический вопрос заключается в том, достигает ли достаточная энергия всей толщины слоя чернил в предложенной конструкции. Один лишь цвет не даёт на это ответа, а увеличение толщины отложения или добавление дополнительных слоёв может изменить результат.

Описание процесса электронного луча от ESI |Технический анализ PCT в области УФ- и ЭЛ-технологий

Напряжение и скорость — это разные параметры управления

В технической спецификации оборудования необходимо чётко разделять проникновение и поглощённую дозу. Повышение напряжения не заменяет контроль дозы, а указанная максимальная скорость имеет смысл только при заданных условиях эксплуатации.

В качестве конкретного примера оборудования PCT указывает для своей установки Core 100 напряжение 80–100 кВ, максимальную поверхностную дозу 30 кГр при скорости ленты 183 м/мин и напряжении 100 кВ, а также уровень инертизации азотом с содержанием кислорода не более 200 чнм. Это — опубликованные технические характеристики данной машины, а не рекомендуемый режим обработки для всех типов красок.

Типичные свободно-радикальные ЭЛ-краски и покрытия требуют контроля содержания кислорода, обычно с применением азота. Повышение скорости линии должно быть подтверждено экспериментально, а не считаться безопасным автоматически только потому, что отображаемая доза не изменилась: исследования показали влияние мощности дозы на некоторые акрилатные составы.

Технические характеристики PCT Core 100 |Исследование RadTech по влиянию мощности дозы

Место электронно-лучевой обработки в печати упаковки

Коммерческое применение ЭЛ-обработки включает флексографические и офсетные упаковочные краски, а также защитные покрытия верхнего слоя. Компания Sun Chemical предлагает специализированные продукты, отверждаемые электронным лучом, для бумаги, картона, пленок и пластиковой упаковки. Это — устоявшаяся промышленная технология, а не недавно открытый эффект печати.

Чернила и субстрат должны быть совместно сертифицированы. Существующие УФ-чернила автоматически не считаются одобренными для электронного облучения (EB), даже если химический состав смол аналогичен. Снижение зависимости от прозрачности пигмента не гарантирует адгезию, гибкость или эффективность термосварки.

Электронное облучение (EB) может ограничивать нагрев субстрата по сравнению с некоторыми системами сушки, однако это не процесс без выделения тепла. Некоторые марки субстратов могут подвергаться воздействию облучения. Стабильность плёнки и её поведение при конверсии должны оцениваться в ходе испытаний наряду с отверждением чернил.

Также необходимо определить, какой именно слой подвергается отверждению. Лак для верхнего покрытия, отвержденный методом EB и нанесённый на напечатанную ленту, не является доказательством того, что основные печатные чернила совместимы с EB. Отверждение защитного покрытия автоматически не обеспечивает отверждение несвязанных чернил, находящихся под ним.

Коммерческий ассортимент EB-чернил Sun Chemical |Презентация EB-чернил и покрытий Sun Chemical

Что это означает для фольгированного и голографического декорирования

Отверждение электронным лучом описывает процесс отверждения реакционноспособного слоя; перенос холодной фольги и методы литья с последующим отверждением описывают процессы декорирования. Эти термины не являются взаимозаменяемыми. Существуют системы литья с последующим отверждением на основе электронных лучей (EB), однако их применение не означает, что традиционное УФ-покрытие, клей или литой пленочный материал совместимы с электронными лучами.

Для декорированной упаковки определите последовательность слоёв и сторону, подвергаемую облучению, до выбора технологического процесса. Материал, расположенный между пучком и реакционноспособным слоем, влияет на доставку энергии. Тонкий металлизированный слой и массивная алюминиевая фольга — это разные конструкции; лишь внешнее металлическое оформление не является критерием совместимости.

Проверьте перенос фольги и её отделение, адгезию, а также любую последующую печать поверх покрытия в реальной конструкции. При работе по методу литья с последующим отверждением дополнительно оцените точность воспроизведения рисунка и отделение плёнки. Наличие твёрдого покрытия само по себе не подтверждает успешность декоративного процесса.

Применение технологии ESI «литьё с последующим отверждением» |Обсуждение ESI проникновения материала

Что необходимо проверить перед внедрением технологии EB

Начните с задания, которое сложно выполнить, а не с нанесения прозрачного покрытия на лёгкую основу. Направьте поставщикам оборудования и чернил марку основы, последовательность слоёв, степень пигментного покрытия, максимальный объём наносимых чернил, целевую скорость печати и операции на последующих этапах. Включите в тестовый макет как плотные сплошные участки, так и любой непрозрачный белый цвет.

• Согласуйте оценку степени отверждения, специфичную для каждой формулы, затем проверьте адгезию, стойкость к истиранию и склонность к блокировке. Наличие поверхности, сухой на ощупь, недостаточно для подтверждения полного отверждения по всей толщине.
• Оцените требования к готовой упаковке, включая прочность ламинирования, способность к сгибанию, термосварку или фольгированное декорирование — при наличии соответствующих операций. Зарегистрируйте рабочие условия и критерии приёмки.
• Для упаковки пищевых продуктов оцените конструкцию, предназначенную для контакта с продуктами, а также требования к миграции. Отсутствие фотoinициаторов не означает отсутствия миграции и не гарантирует автоматического соответствия нормам для контакта с пищевыми продуктами.
• Сравните установленную стоимость, азот, охлаждение, электроэнергию, техническое обслуживание и реалистичный уровень использования с существующим процессом. Включите требования к инженерной интеграции и защите от излучения.

EuPIA делает акцент на верификации, специфичной для конкретного применения, в отношении материалов, контактирующих с пищевыми продуктами. В её руководстве по безопасности энергоотверждаемых материалов также указано, что электронный луч (EB) представляет собой ионизирующее излучение и требует надлежащей экранировки. Это — требования для внедрения, а не проблемы, исчезающие после успешного отверждения краски.

Руководство EuPIA по чернилам для материалов, контактирующих с пищевыми продуктами |Руководство EuPIA по безопасному использованию энергоотверждаемых чернил

Распространённые вопросы об отверждении электронным лучом (EB)

Делает ли EB напечатанный цвет темнее

Сам по себе — нет. Он может обеспечить применение соответствующей высокоpigментной формулы, отверждаемой без зависимости от прозрачности для света. Визуальный результат по-прежнему определяется чернилами, слоем отложения, основой и художественным оформлением.

Может ли каждая UV-линия перейти непосредственно на EB

Нет. Необходимо установить интеграцию оборудования, одобренную химию чернил или покрытий, контроль содержания кислорода и совместимость с основой. Электронный луч — это не замена лампе, устанавливаемой в любую УФ-установку.

Является ли отверждение электронным лучом тем же самым, что и электронно-лучевая литография?

Нет. Отверждение приводит к полимеризации реакционноспособного материала. Литография создаёт тонкие рисунки на этапе изготовления оригинала или микрообработки; она решает иную производственную задачу.

Оценка отверждения электронным лучом оправдана, когда оптическое ослабление регулярно ограничивает упаковочную операцию. Решение должно основываться на подтверждённом отверждении по всей толщине предполагаемой конструкции и допустимых эксплуатационных характеристиках готовой упаковки, а не только на цвете чернил или заявленной скорости работы машины.