Tendência de desenvolvimento da tecnologia de cura e secagem de tinta
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Na Drupa no ano passado, a velocidade máxima das impressoras offset planas chegou a 20.000 folhas por hora, e a velocidade máxima das impressoras rotativas de jornal chegou a 100.000 cópias por hora. Os clientes que preferem essas máquinas de alta velocidade são a China. Indústria de impressão, especialmente maços de cigarros, fábricas de impressão de jornais. Pode-se dizer que o aumento da velocidade de impressão tem um grande potencial para a própria máquina de impressão, mas a velocidade de secagem da tinta é um gargalo para o desenvolvimento. Portanto, pesquisas sobre cura UV, secagem térmica e tintas de secagem rápida de tintas têm sido ativas nos últimos anos. Este artigo parte do princípio de secagem da tinta e discute o desenvolvimento mais recente da fonte de luz e do design do dispositivo de cura por UV e secagem por calor.
Princípio da secagem e cura de tinta
A secagem de tintas de impressão inclui principalmente a secagem de conjuntiva oxidada, secagem osmótica, secagem volátil e secagem por radiação.
1. Secagem da conjuntiva de óxido
A tinta contém um óleo seco, e o ácido graxo insaturado na estrutura molecular do óleo reage quimicamente com o oxigênio no ar, e é polimerizado em uma estrutura de rede macromolecular por uma estrutura linear de uma pequena molécula para formar uma substância sólida. Este processo de reação química é chamado A conjuntiva oxidada é seca.
2. secagem por osmose
O aglutinante de tinta contém mais óleo mineral, como gasolina, querosene de alto ponto de ebulição, etc. Quando o óleo mineral na tinta penetra na fibra de papel porosa, o pigmento é fixado na superfície do papel para formar uma camada de filme sólido, que é chamado de secagem osmótica.
3. Secagem volátil
A tinta contém uma grande quantidade de substâncias voláteis, tais como ésteres de colofónia de hidrocarbonetos alifáticos, solventes de hidrocarbonetos aromáticos, álcoois, cetonas, solventes ésteres e semelhantes. Depois que a tinta é transferida para a superfície do substrato de impressão, o solvente evapora e o pigmento é fixado para formar uma camada de película sólida, que é chamada de secagem por volatilização.
4. cura por radiação
A cura por radiação é uma reação química na qual um monômero químico é reticulado em uma rede polimérica para formar um sólido, e a velocidade de cura é rápida, e a camada de filme formado é dura e brilhante, mas a adesão é fraca. Atualmente, existem três tipos de métodos de cura por radiação comumente usados.
(1) secagem por radiação infravermelha. A tinta contém um agente quelante e pode ser irradiada por luz infravermelha de onda média com um comprimento de onda de 3 a 30 pm para acelerar a reação de polimerização, e o calor gerado promove a evaporação do solvente e acelera a secagem da tinta. Infravermelho de ondas curtas e ondas longas não é propício para a secagem da tinta.
(2) cura por radiação UV (UV). A tinta contém um fotoiniciador tal como benzofenona (comprimento de onda de absorção 240-340 nm), 2-tioxantona (comprimento de onda de absorção 200-400 nm) e outros derivados, e o fotoiniciador está na gama de 250-420 nm. Sob a irradiação da luz UV, a resina de iniciação de dupla ligação insaturada pode ser rapidamente aberta em menos de 0,1 segundos, e a reticulação, tal como poliuretano ou acrilato de epoxi, é solidificada e seca. A tinta curável por UV é substancialmente isenta de solventes.
(3) cura por radiação por feixe de elétrons (EB). O tubo catódico termiônico emite um feixe de elétrons radiante de alta energia, e o comprimento de onda da radiação é selecionado ajustando o emissor do tubo catódico, de modo que não há luz visível e raio infravermelho acompanhando radiação, e é completamente uma fonte de luz fria. O feixe de elétrons tem uma alta intensidade de radiação efetiva e pode causar diretamente a resina para polimerizar em um sólido. Portanto, um fotoiniciador pode ser omitido na tinta EB. O fotoiniciador na tinta UV é removido ou adicionado em pequena quantidade para servir como uma tinta de cura por feixe de elétrons.
Normalmente, a secagem da tinta de impressão não é um método único de secagem, mas várias secagens ocorrem simultaneamente. Por exemplo, a secagem da tinta offset é a conjuntiva oxidada, a infiltração, a volatilização, etc., que são principalmente causadas pela secagem da conjuntiva oxidada; tinta de impressão de jornal é principalmente secagem osmótica; A tinta de rotogravura é principalmente volátil e seca.
Equipamentos comuns de secagem e cura de tinta
A secagem de tinta geralmente é composta por secagem, portanto, qual equipamento de secagem é usado, como definir os parâmetros e a melhor eficiência de secagem, enquanto economiza energia é a questão mais preocupante para as impressoras.
1. equipamento de secagem infravermelho
(1) fonte de luz. Para a secagem de tinta, o efeito do infravermelho de onda média é o melhor, e existem três tipos de fontes de luz infravermelha.
O primeiro tipo é uma fonte de radiação de fio de aquecimento, e um tipo comum é uma lâmpada de quartzo revestida por fio de resistência não fechada. A intensidade de radiação de calor da lâmpada não pode ser controlada com a distribuição do comprimento de onda da luz, a eficiência é baixa, o preço é baixo e a vida útil é de cerca de 2000 a 3000 horas.
O segundo tipo de fonte de luz é colocar o fio de resistência no tubo de quartzo fechado e pode carregar diferentes gases no tubo para alterar as características de distribuição de comprimento de onda da luz de radiação e, ao mesmo tempo, isolar o filamento do oxigênio no tubo. ar, ea eficiência da radiação é alta. Actualmente, a maioria das máquinas de impressão importadas está equipada com uma fonte de luz deste tipo e a vida útil é de 5.000 a 10.000 horas. No entanto, uma grande parte da energia radiante é distribuída na luz visível e raios infravermelhos distantes, e os raios infravermelhos de ondas médias não são muito ricos.
O terceiro tipo é um tubo eletrodérmico semicondutor de luz. A forma é um material semicondutor vermelho ou cinza mate revestido na parte externa do tubo de cerâmica, e a parede interna do tubo é enrolada ao redor do fio de resistência. A radiação elétrica é usada para induzir a radiação do material semicondutor, e a luz é vermelho escuro ou preto quando a lâmpada é acesa. A distribuição do comprimento de onda da energia radiante pode ser alterada selecionando o material semicondutor, e a eficiência da radiação é extremamente alta.
(2) refletor de lâmpada infravermelha. Atualmente, existem dois tipos de comum, um é um refletor banhado a ouro, que é revestido com um filme de metal em torno de 180 °, o filme de metal reflete a eficiência de infravermelho até 90%; o outro é um refletor em chapa de alumínio ou alumínio em forma de figura ou elíptica, como mostrado na Figura 2, quanto mais próxima a lâmpada estiver do abajur, maior a eficiência de reflexão, a maior refletividade pode chegar a 85%.
(3) Dissipação de calor de lâmpadas infravermelhas. A superfície da lâmpada infravermelha pode ser resfriada pelo método de sopro, e o volume de ar não afeta a saída de energia infravermelha da lâmpada. Como apenas cerca de 1% da energia irradiada pela lâmpada infravermelha é absorvida pelo papel e pela tinta, e o restante da energia é completamente convertida em calor, fazendo com que a temperatura suba em torno da máquina, ela precisa ser exaurida fora ou reciclado.
(4) Âmbito de aplicação. As lâmpadas infravermelhas são usadas para secagem de tinta infravermelha. A eficiência de secagem de tintas infravermelhas não especiais é muito baixa e nem mesmo funciona para algumas tintas. Infravermelho tem poder de penetração, pode simultaneamente secar as camadas superior e inferior da película de tinta, acelerar a penetração de tinta e promover a oxidação da conjuntiva, especialmente na aplicação de impressão de camada de tinta espessa e secagem de verniz. O efeito de secagem de offset, relevo, serigrafia, tinta de impressão, tinta de impressão flexográfica e verniz à base de água com baixo teor de solvente é muito bom.
2. Equipamento de secagem a ar quente
(1) fonte de calor. Existem três tipos de fontes de calor para gerar ar quente: dutos de ar quente elétrico, como aço inoxidável, vidro de quartzo e dutos de ar quente de conchas de cerâmica; tubos de óleo de alta temperatura, óleos de alta temperatura aquecem o ar através de tubos para gerar ar quente; tubos de vapor de alta temperatura geram vapor de alta temperatura através de caldeiras para gerar ar quente. .
(2) dispositivo de ar quente. O ar ao redor da fonte de calor é aquecido por um ventilador a ser soprado sobre a superfície da tinta, e o ângulo entre a direção do ar quente e o funcionamento do papel é ajustado para melhorar a eficiência da secagem com ar quente.
Quanto maior a velocidade do ar quente em relação ao papel, melhor é reduzir a pressão de vapor na superfície do papel e aumentar a taxa de evaporação do solvente; ajustar a direção do vento faz com que a direção do vento adicione efeito à velocidade de operação do papel, o que é mais propício à secagem. A velocidade do vento do duto de ar quente não deve ser menor que a velocidade requerida. Caso contrário, a dissipação de calor na superfície do duto queimará o tubo. A velocidade do vento não deve ser muito alta, porque alguma energia será perdida durante o ciclo de vento, e o efeito de secagem ideal pode ser alcançado pela seleção apropriada da pressão do ventilador e do volume de ar.
(3) Âmbito de aplicação. É adequado para a secagem de tintas de impressão flexográfica e de impressão flexográfica e vernizes à base de solvente, e também pode acelerar a secagem de tintas e vernizes à base de água.
Equipamento de cura 3.UV
(1) fonte de luz. Lâmpadas de mercúrio de alta pressão comumente usadas e lâmpadas de iodetos metálicos. As lâmpadas de mercúrio de alta pressão são excitadas por átomos de mercúrio para formar um espectro contínuo, que regula o conteúdo de mercúrio no tubo da lâmpada de modo que o comprimento de onda da radiação é de 254-420 nm na seção de cura e os raios ultravioleta são ricos. A lâmpada de iodetos metálicos é um haleto de metal, como gálio ou ferro, adicionado à lâmpada de mercúrio, e a radiação é excitada sob a condição de excitação do mercúrio. Os diferentes metais podem ser adicionados de acordo com a diferença do espectro de absorção da tinta, de modo que a lâmpada UV absorve mais tinta e a absorve. As ondas de luz melhoram a eficiência de cura.
As lâmpadas de iodetos metálicos têm um conteúdo de impurezas extremamente baixo e alta pureza dos materiais dos eletrodos. Portanto, o processo de fabricação é complicado, difícil e caro. Atualmente, lâmpadas de alta qualidade e alta potência de iodetos metálicos não podem ser produzidas na China. As existentes no mercado são American Fusion, Alemanha IST, Produtos de empresas como Yanqi, Japão. A lâmpada com uma densidade de potência de 160 W / cm tem uma duração de até 2000 horas e a cabeça da lâmpada não é preta. Ainda pode atingir 50% de brilho após 4000 horas.
(2) Fonte de luz UV fria. Quando a lâmpada UV é acesa, sua temperatura interna deve chegar a 600 ~ 1000 ° C. Se a temperatura dentro da lâmpada estiver muito baixa ou a velocidade do vento for muito alta, a lâmpada se apagará, portanto a "fonte de luz fria" não existe, mas o sistema de resfriamento da lâmpada pode ser usado.
(3) Lâmpadas UV de microondas. Este é um novo produto da Fusion Company. A lâmpada tem 6 polegadas de comprimento e não possui eletrodos de metal nas duas extremidades. O microondas estimula o movimento de alta velocidade das moléculas que absorvem microondas na lâmpada para gerar calor, e depois excita mercúrio, haletos metálicos e outras substâncias para emitir luz. O alumínio é um bom material para refletir as microondas. A fonte de microondas emite microondas em um abajur de alumínio elíptico, com foco na indução de luminescência de mercúrio ou halogeneto metálico em uma lâmpada sem eletrodo.
As características das lâmpadas de microondas são:
1 intensidade de radiação ajustável com características de distribuição de comprimento de onda, selecione o comprimento de onda de radiação ideal, de modo que a tinta atinge o efeito de cura desejado.
2 Como a lâmpada não tem eletrodo, a vida útil pode chegar a 5000 horas quando a densidade de potência é de 300 W / cm, e a chave não afeta a vida útil da lâmpada.
3 Como a fonte de microondas é fácil de controlar, a lâmpada de microondas pode ser iniciada com freqüência e freqüência, mas o microondas também tem um estado de espera (mantendo o estado de trabalho), e somente nesse estado pode-se iniciar rapidamente. Esta função é adequada para uso com discos ópticos e impressoras auto-adesivas, porque os discos de serigrafia e a impressão autoadesiva são, na maioria das vezes, impressões intermitentes.
4 lâmpada de microondas UV seção de cura é rica em espectro, menos banda infravermelha, de modo que a temperatura de radiação de microondas é menor.
5 Como a lâmpada de microondas não tem eletrodos, é conveniente trocar o tubo da lâmpada e não é necessária fiação.
6 Como não há liberação de eletrodo, as extremidades da lâmpada nunca ficarão pretas.
7 Devido à limitação do modo de transmissão por microondas, o comprimento máximo do tubo de microondas é de 6 polegadas. A conexão do tubo pode aumentar a largura de cura. Como a folga do tubo é pequena, o ponto de encaixe não afetará o efeito de cura.
8 lâmpadas de microondas são mais caras, um conjunto de equipamentos de cura de 6 polegadas é de cerca de 50.000 yuan. Atualmente, o mercado interno é usado principalmente para a cura de tintas UV combinadas com impressão a jato de tinta, cabos, tubos, embalagens flexíveis e outras impressoras a jato de tinta.
9 O material de iluminação da lâmpada de microondas é o mesmo que a lâmpada UV comum, e a distribuição do comprimento de onda da radiação é também a mesma, pelo que não é necessária tinta especial.
(4) projeto do refletor da lâmpada UV. Selecionar cientificamente materiais refletivos e projetar racionalmente a estrutura do refletor pode duplicar o efeito de cura e economizar energia. O cristal de alumínio formado por oxidação ácida de alumínio puro tem uma reflectância de 90% em relação à luz UV, enquanto a luz de alumínio sem tratamento oxidado reflete a eficiência da luz UV em menos de 60%; a refletância do aço inoxidável para a luz UV é inferior a 60%; e o reflexo da luz UV pelo revestimento semicondutor A taxa é de 94%, mas o custo é maior. Ao mesmo tempo, raios infravermelhos e luz visível podem passar através da camada de revestimento para alcançar a superfície do refletor e são descarregados através do dispositivo de resfriamento.
A tendência de desenvolvimento do design do refletor é a mudança de abertura e altura, ou seja, a área da seção transversal torna-se menor para encurtar o caminho de reflexão e reduzir a perda de intensidade da luz devido ao comprimento do caminho longo. Além disso, a parte superior do refletor e o refletor alteram o design da ventilação superior original, de modo que a energia radiante no topo do tubo é refletida para o papel, conforme mostrado na Figura 4. Como a área da seção transversal a cobertura da lâmpada é pequena, a distância da parede da lâmpada até a superfície refletora é muito alta, então a temperatura do refletor é muito alta e a resistência do vento do refletor superior afeta a dissipação de calor da tampa da lâmpada. A solução é usar uma cobertura de água fria ou aumentar a quantidade de dissipação de calor para projetar adequadamente o caminho do ar de resfriamento.
Introdução ao equipamento de cura avançado
1. Equipamento de cura UV por microondas
A característica do dispositivo é que, devido às necessidades do canal de transmissão de microondas, a lâmpada tem um grande volume e não deve ser instalada no canal de distribuição da máquina de impressão offset plana, geralmente com a máquina de impressão flexográfica tipo unidade, impressão de gravuras máquina, mesa e impressão auto-adesiva. A máquina é adequada para uso, e o sistema de impressão de disco óptico e jato de tinta também é adequado para o equipamento, mas devido ao alto preço, a fábrica de impressão é raramente usada.
2. Equipamento de cura UV de alta densidade de potência
A lâmpada UV de eletrodo produzida no Japão tem uma densidade de potência de 240-300 W / cm, que pode ser usada para a cura da impressão rotativa da pasta de prata UV na unidade de impressão de formulários; a densidade de potência da lâmpada UV da máquina de impressão flexográfica americana McAndy. Alcançou 400W / cm e a velocidade de cura é de 150m / min; A densidade de energia da lâmpada de microondas da Fusion Company é de 400 W / cm.
O equipamento de cura UV de alta densidade de potência não apenas acelera a velocidade de cura, mas também facilita a cura completa da subcamada de tinta UV em espessas camadas de tinta UV e papel áspero. Além disso, o aumento da densidade de potência da lâmpada UV pode reduzir a sensibilidade da tinta UV e reduzir o conteúdo do fotoiniciador, melhorando assim a estabilidade e a sensibilidade da tinta UV, facilitando o armazenamento e o transporte e reduzindo o preço.
3. sistema de cura UV de refrigeração a água
Devido ao desenvolvimento do conceito de design do equipamento de impressão, a estrutura da máquina de impressão é mais compacta e bonita, e a maior passagem de resfriamento de ar de cura UV não pode mais atender aos requisitos. Portanto, tais máquinas de impressão geralmente usam equipamento de cura por UV resfriado a água. Por exemplo, o sistema de secagem UV da máquina de impressão offset multicor importada é refrigerado a água, e a máquina de impressão autoadesiva de satélite também é equipada com um sistema UV refrigerado a água.
O autor encontra frequentemente na fábrica de impressão que há muitos fenômenos irracionais no processo de secagem e cura da tinta, resultando em um grande desperdício de energia elétrica. Por exemplo, alguns equipamentos de cura não são científicos, embora o preço seja barato, mas a eficiência é muito baixa. A velocidade de um par de máquinas de envidraçamento é inferior a 3.000 folhas por hora. Três lâmpadas UV de 10 kW são usadas. Uma lâmpada de 12kW pode ser usada. Por exemplo, a fonte de alimentação do sistema de cura da unidade frontal e traseira da máquina de impressão tipo unidade não é razoável, resultando em uma velocidade de impressão. E muitos fabricantes consideram apenas o custo do equipamento, ignorando os gastos de energia elétrica. Em resposta aos problemas acima, recomenda-se que a empresa de impressão considere muitos aspectos ao selecionar o equipamento de cura.