Универсальное отверждение ^*

Сравнительно недавно УФ-краски во флексографии использовались для запечатывания бумажной и картонной продукции, включая коробки и этикетки. Кризис перепроизводства на этикеточном рынке и медленное развитие сегмента картонной тары заставляют производственников обращаться к новым материалам.

Речь о металлизированной и усадочной плёнке, а также других носителях для гибкой упаковки, открывающих дорогу в перспективные и прибыльные сегменты рынка. Многие из этих материалов чувствительны к высоким температурам, разрешены для первичной пищевой упаковки и предъявляют повышенные требования к системам УФ-отверждения. Осознав это, поставщики оборудования разработали ряд решений, одновременно сократив энергозатраты и время технологических простоев, попутно решая проблемы роста цен и ужесточения конкуренции.

Типовая УФ-лампа более 50% энергии отдаёт в форме ИК-излучения, генерируя в процессе отверждения большое количество тепла, с которым приходится бороться при работе не столько с самоклеящимися этикетками и картоном, сколько с термочувствительными материалами (металлизированной, усадочной и другими тонкими плёнками). Свести его к минимуму поставщики систем УФ-отверждения стараются с помощью дихроичных отражателей, теплоотводов с воздушным и водяным охлаждением, наполненных водой стеклянных поглотителей перед лампами. Для крайне чувствительных к нагреванию материалов температура запечатываемого полотна поддерживается охлаждающими цилиндрами.

Сушка GEW VCP с охлаждающими цилиндрами

Дихроичные (холодные) зеркала — отражатели специальной формы из стекла или полированного алюминия, покрытые тонким слоем специального материала, отражающего максимальный объём УФ-излучения и поглощающего энергию ИК-спектра. Сегодня это самый популярный метод борьбы с нагревом в УФ-системах.

Функциональность и эффективность зеркала зависят от его формы, характера покрытия и материала, на который оно нанесено. Многие производители потратили массу сил на разработку конструкции, ведь зеркала формируют тепловой баланс. Поглощаемая дихроичным зеркалом ИК-энергия рассеивается встроенными в корпус лампы теплоотводами с воздушным или водяным охлаждением. Первый вариант рекомендуется для узкорулонного оборудования, ибо на широких машинах не столь эффективен — часть производителей устанавливает в них водные системы. Хотя воздух для охлаждения лампы в них всё равно используется, но в ограниченном объёме, сокращая объём пыли и грязи на рефлекторах.

При печати в линию на крайне термочувствительных материалах поддерживать температуру полотна удобно с помощью охлаждающих цилиндров, поверх которых оно проходит при отверждении. Предусматриваются они в конструкции изначально либо в качестве опции от поставщиков систем отверждения (например, IST и GEW). В машине с охлаждающими цилиндрами нужно помнить о разумном балансе — ведь тепло способствует отверждению.

Как правило, системы УФ-отверждения работают с электродными ртутными дуговыми лампами среднего давления. При остановке машины их не выключают, а переводят в режим ожидания с сокращённым потреблением энергии, иначе при запуске лампы придётся прогревать. Во время останова полотно находится под лампой, и его приходится защищать от тепла, отворачивая корпус лампы (в системах Vti) или закрывая её плотными охлаждаемыми шторками (GEW и IST). Fusion предлагает системы с лампами без электродов, мгновенно переходящими в рабочее состояние (включаются/выключаются вместе с машиной). Плюс — неизменный спектр излучения в течение срока службы. Единственное ограничение — длина (150 или 250 мм), поэтому на широкорулонных машинах их группируют.

Система электропитания Vti

С удорожанием энергоносителей разработчики пытаются сокращать стоимость эксплуатации систем, повышая производительность при уменьшении энергопотребления. IST предлагает электронные источники питания ELC, потребляющие меньше энергии (в т. ч. в режиме ожидания до 20%) и продляющие срок эксплуатации лампы до 2500 ч. Благодаря рефлектору URS новой конструкции на материал поступает на 20% больше излучения: лампа 140 Вт/см эквивалентна традиционной лампе 200 Вт/см по мощности излучения и скорости отверждения.

GEW представила новый электронный ламповый контроллер e-brick, на 30% снижающий энергозатраты при характеристиках отверждения, аналогичных традиционным балластным источникам питания. Сокращается потребление энергии в режиме ожидания до 18% по сравнению с 40% для балластных систем. Vti разработала систему электропитания Square Wave Electronic Power Supply (SWEPS), которая на 20% эффективнее традиционных электромагнитных источников, что позволяет серьёзно экономить средства.

Для отверждения краски на высокоскоростных машинах нужно больше УФ-излучения из-за укороченного времени обработки, что достигается наращиванием мощности лампы (пошаговым или непрерывным) одновременно с повышением скорости печати. Системы с непрерывной регулировкой выдают оптимальное для конкретной скорости количество УФ-излучения, что положительно сказывается на энергопотреблении.

При обычном отверждении красок свободно-радикальной полимеризации присутствующий в воздухе кислород замедляет формирование свободных радикалов, снижая эффективность образования межмолекулярных связей, приводя к неполному отверждению красочной плёнки. Результат — неприятный запах из-за остаточных компонентов, не вовлечённых в реакцию.

При запечатывании такими красками упаковки, напрямую контактирующей с продуктами питания, отверждать их рекомендуется в атмосфере с пониженным содержанием кислорода. Ламповый модуль заполняют азотом, дабы отверждение проходило под инертной азотной подушкой. Технология повышает стоимость и затраты на эксплуатацию, хотя в решениях с рециклингом азота его потребление невелико — 12 м³/ч при скорости машины 150 м/мин. Инертные азотные системы предлагают GEW, IST и Print Concept.

У отверждения в атмосфере с пониженным содержанием кислорода есть и иные преимущества, в т. ч. существенное снижение уровня фотоинициаторов в краске, что значительно уменьшает усадку красочной плёнки, требования к охлаждению воздухом. Не вырабатывается озон, повышается скорость печати, сокращается потребление электроэнергии, улучшаются поверхностные свойства продукции (глянец, твёрдость, сопротивление истиранию). Понижение мощности актуально для работы с термочувствительными материалами, ибо при печати вырабатывается меньше тепла. Наращивание скоростей, снижение энергозатрат, потенциальное удешевление красок и отсутствие озона компенсируют удорожание подобных систем.

Система быстрой замены ламп FLC в блоке IST BLK-U2