Tendance de développement de la technologie de polymérisation et de séchage des encres
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L'année dernière, à la Drupa, la vitesse maximale des presses offset à feuilles a atteint 20 000 feuilles par heure, et la vitesse maximale des presses à journaux rotatives a atteint 100 000 exemplaires par heure. Les clients qui préfèrent ces machines à grande vitesse sont la Chine. Industrie de l’imprimerie, en particulier les paquets de cigarettes, les imprimeries de journaux. On peut dire que l'augmentation de la vitesse d'impression offre un grand potentiel pour la machine à imprimer elle-même, mais la vitesse de séchage de l'encre est un goulot d'étranglement pour le développement. Par conséquent, les recherches sur les encres d'encres à séchage rapide, à séchage thermique et à séchage rapide ont été actives ces dernières années. Ce document part du principe de séchage de l’encre et aborde le dernier développement de la source lumineuse à durcissement par UV et à séchage thermique ainsi que la conception du dispositif.
Principe de séchage et de séchage de l'encre
Le séchage des encres d'impression comprend principalement le séchage de la conjonctive oxydée, le séchage osmotique, le séchage volatil et le séchage par rayonnement.
1. Séchage de la conjonctive d'oxydes
L'encre contient une huile sèche et l'acide gras insaturé de la structure moléculaire de l'huile réagit chimiquement avec l'oxygène de l'air et est polymérisé en une structure de réseau macromoléculaire par une structure linéaire d'une petite molécule pour former une substance solide. Ce processus de réaction chimique s'appelle La conjonctive oxydée est sèche.
2. séchage par osmose
Le liant d'encre contient davantage d'huile minérale, telle que de l'essence, du kérosène à point d'ébullition élevé, etc. Lorsque l'huile minérale de l'encre pénètre dans la fibre de papier poreuse, le pigment est fixé à la surface du papier pour former une couche de film solide. qui s'appelle le séchage osmotique.
3. Séchage volatil
L'encre contient une grande quantité de substances volatiles telles que des esters de colophane d'hydrocarbures aliphatiques, des solvants d'hydrocarbures aromatiques, des alcools, des cétones, des solvants d'esters, etc. Une fois que l'encre est transférée à la surface du substrat d'impression, le solvant s'évapore et le pigment est fixé pour former une couche de film solide, appelée séchage par volatilisation.
4. durcissement par rayonnement
Le durcissement par rayonnement est une réaction chimique dans laquelle un monomère chimique est réticulé en un réseau de polymères pour former un solide, la vitesse de durcissement est rapide et la couche de film formée est dure et brillante, mais l’adhérence est médiocre. Il existe actuellement trois types de méthodes de durcissement par radiation couramment utilisées.
(1) Séchage par rayonnement infrarouge. L'encre contient un agent chélatant et peut être irradiée par une lumière infrarouge à ondes moyennes ayant une longueur d'onde de 3 à 30 µm pour accélérer la réaction de polymérisation. La chaleur générée favorise l'évaporation du solvant et accélère le séchage de l'encre. L'infrarouge à ondes longues et à ondes longues n'est pas propice au séchage de l'encre.
(2) polymérisation par rayonnement UV (UV). L'encre contient un photoinitiateur tel que la benzophénone (longueur d'onde d'absorption 240-340 nm), la 2-thioxanthone (longueur d'onde d'absorption 200-400 nm) et d'autres dérivés, et le photoinitiateur se situe dans la plage de 250 à 420 nm. Sous irradiation par une lumière ultraviolette, la résine induisant une double liaison insaturée peut être rapidement ouverte en moins de 0,1 seconde et la réticulation, telle que le polyuréthane ou l'époxyacrylate, est solidifiée et séchée. L'encre durcissable aux UV est sensiblement exempte de solvants.
(3) Durcissement par rayonnement avec un faisceau d'électrons (EB). Le tube cathodique thermoionique émet un faisceau d'électrons rayonnants de haute énergie, et la longueur d'onde du rayonnement est sélectionnée en ajustant l'émetteur du tube cathodique, de sorte qu'il n'y ait pas de lumière visible ni de rayon infrarouge accompagnant le rayonnement et qu'il constitue une source de lumière complètement froide. Le faisceau d'électrons a une intensité de rayonnement efficace élevée et peut directement provoquer la polymérisation de la résine en un solide. Par conséquent, un photo-initiateur peut être omis dans l'encre EB. Le photoinitiateur dans l’encre UV est retiré ou ajouté en petite quantité pour servir d’encre de durcissement par faisceau d’électrons.
En règle générale, le séchage de l'encre d'impression n'est pas une méthode de séchage unique, mais plusieurs séchage ont lieu simultanément. Par exemple, le séchage de l'encre offset est une conjonctive oxydée, une infiltration, une volatilisation, etc., qui sont principalement causés par un séchage conjonctif oxydé; L'encre d'imprimerie de journal est principalement un séchage osmotique; L'encre de gravure est principalement volatile et sèche.
Equipement courant de séchage et de traitement de l'encre
Le séchage des encres est souvent un séchage composé. Le problème le plus préoccupant pour les imprimeurs est donc de savoir quel équipement de séchage est utilisé, comment définir les paramètres et la meilleure efficacité de séchage tout en économisant de l'énergie.
1. Equipement de séchage infrarouge
(1) source de lumière. Pour le séchage de l'encre, l'effet de l'infrarouge à ondes moyennes est le meilleur et il existe trois types de sources de lumière infrarouge.
Le premier type est une source de rayonnement à fil chauffant, et un type courant est une lampe à quartz revêtue de fil à résistance non fermée. L'intensité du rayonnement thermique de la lampe ne peut pas être contrôlée avec la distribution de la longueur d'onde de la lumière, l'efficacité est faible, le prix est bas et la durée de vie est d'environ 2000 à 3000 heures.
Le second type de source de lumière consiste à placer le fil de résistance dans le tube de quartz fermé et peut charger différents gaz dans le tube afin de modifier les caractéristiques de distribution de longueur d'onde de la lumière de rayonnement, tout en isolant le filament de l'oxygène contenu dans le tube. l'air, et l'efficacité du rayonnement est élevé. À l'heure actuelle, la plupart des machines d'impression importées sont équipées d'une telle source de lumière et leur durée de vie utile est de 5 000 à 10 000 heures. Cependant, une grande partie de l'énergie radiante est distribuée dans la lumière visible et les rayons infrarouges lointains, et les rayons infrarouges à ondes moyennes ne sont pas très riches.
Le troisième type est un tube électroluminescent à semi-conducteur électrothermique. La forme est un matériau semi-conducteur mat rouge ou gris revêtu à l'extérieur du tube en céramique et la paroi interne du tube est enroulée autour du fil de résistance. Le rayonnement électrique est utilisé pour induire le rayonnement du matériau semi-conducteur et la lumière est rouge foncé ou noire lorsque la lampe est allumée. La sélection de la matière semi-conductrice permet de modifier la répartition de la longueur d'onde de l'énergie rayonnante, et l'efficacité du rayonnement est extrêmement élevée.
(2) Réflecteur de lampe infrarouge. Il existe actuellement deux types courants de réflecteurs: le premier est un réflecteur plaqué or recouvert d’un film métallique à 180 ° environ; le film métallique reflète l’efficacité de l’infrarouge jusqu’à 90%; l’autre est une plaque en aluminium ou en aluminium de forme elliptique ou en forme de réflecteur, comme le montre la figure 2, plus la lampe est proche de l’abat-jour, plus l’efficacité de réflexion est élevée, plus la réflectivité peut atteindre 85%.
(3) Dissipation thermique des lampes infrarouges. La surface de la lampe infrarouge peut être refroidie par la méthode de soufflage et le volume d’air n’affecte pas la puissance de sortie infrarouge de la lampe. Puisque seulement 1% environ de l’énergie émise par la lampe infrarouge est absorbée par le papier et l’encre, et que le reste de l’énergie est complètement converti en chaleur, ce qui provoque une augmentation de la température autour de la machine. extérieur ou recyclé.
(4) Champ d'application. Les lampes infrarouges sont utilisées pour le séchage d'encre infrarouge. L'efficacité de séchage des encres infrarouges non spéciales est très faible et ne fonctionne même pas avec certaines encres. L’infrarouge a un pouvoir de pénétration, peut simultanément sécher les couches supérieure et inférieure du film d’encre, accélérer la pénétration de l’encre et favoriser l’oxydation de la conjonctive, en particulier lors de l’impression de couches d’encre épaisses et du séchage de vernis. L'effet de séchage des impressions offset, gaufrage, sérigraphie, encre d'imprimerie, encre d'imprimerie flexographique et vernis à base d'eau à faible teneur en solvant est très bon.
2. Equipement de séchage à air chaud
(1) source de chaleur. Il existe trois types de sources de chaleur pour générer de l’air chaud: les conduits d’air chaud électriques, tels que l’acier inoxydable, le verre de quartz et les conduits d’air chaud de coques en céramique; conduites d'huile à haute température, les huiles à haute température chauffent l'air à travers les conduites pour générer de l'air chaud; Les conduites de vapeur à haute température génèrent de la vapeur à haute température dans les chaudières pour générer de l'air chaud. .
(2) Dispositif à air chaud. L'air autour de la source de chaleur est chauffé par un ventilateur pour être soufflé sur la surface de l'encre et l'angle entre la direction de l'air chaud et le passage du papier est ajusté pour améliorer l'efficacité du séchage à l'air chaud.
Plus la vitesse de l'air chaud par rapport au papier est élevée, plus il est facile de réduire la pression de vapeur à la surface du papier et d'augmenter le taux d'évaporation du solvant; en ajustant la direction du vent, la direction du vent ajoute un effet à la vitesse de défilement du papier, ce qui est plus propice au séchage. La vitesse du vent du conduit d'air chaud ne doit pas être inférieure à la vitesse requise. Sinon, la dissipation de chaleur à la surface du conduit brûlera le tube. La vitesse du vent ne doit pas être trop élevée, car une partie de l'énergie sera perdue pendant le cycle du vent, et l'effet de séchage optimal peut être obtenu en choisissant de manière appropriée la pression du ventilateur et le volume d'air.
(3) Champ d'application. Il convient au séchage des encres pour la gravure sur plastique, des encres d'impression flexographiques et des vernis à base de solvant, mais peut également accélérer le séchage des encres et des vernis à base d'eau.
Équipement de traitement 3.UV
(1) source de lumière. Les lampes au mercure à haute pression et les lampes aux halogénures métalliques couramment utilisées. Les lampes à mercure à haute pression sont excitées par des atomes de mercure pour former un spectre continu, qui régule la teneur en mercure dans le tube de la lampe de sorte que la longueur d'onde du rayonnement soit de 254 à 420 nm dans la section de durcissement et que les rayons ultraviolets soient riches. La lampe à halogénure métallique est un halogénure de métal tel que du gallium ou du fer ajouté à la lampe à mercure, et le rayonnement est excité dans les conditions d'excitation du mercure. Les différents métaux peuvent être ajoutés en fonction de la différence du spectre d'absorption de l'encre, de sorte que la lampe UV absorbe plus d'encre et l'absorbe. Les ondes lumineuses améliorent l'efficacité de la cure.
Les lampes aux halogénures métalliques ont une teneur extrêmement faible en impuretés et une grande pureté des matériaux des électrodes. Par conséquent, le processus de fabrication est compliqué, difficile et coûteux. À l’heure actuelle, il n’est pas possible de produire des lampes aux halogénures métalliques de haute qualité et de grande puissance en Chine. Les sociétés existantes sur le marché sont American Fusion, Allemagne IST, produits de sociétés telles que Yanqi, Japon. La lampe avec une densité de puissance de 160 W / cm a une durée de vie de 2000 heures et la tête de la lampe n’est pas noire. Il peut encore atteindre 50% d'éclat après 4000 heures.
(2) Source de lumière UV froide. Lorsque la lampe UV est allumée, sa température interne devrait atteindre 600 ~ 1000 ° C. Si la température à l'intérieur de la lampe est trop basse ou que la vitesse du vent est trop élevée, la lampe s'éteindra. La "source de lumière froide" n'existe donc pas, mais le système de refroidissement de la lampe peut être utilisé.
(3) lampes UV à micro-ondes. Ceci est un nouveau produit de Fusion Company. La lampe mesure 6 pouces de long et n’a pas d’électrodes métalliques aux deux extrémités. Le micro-ondes stimule le mouvement à grande vitesse des molécules qui absorbent les micro-ondes dans la lampe pour générer de la chaleur, puis excite le mercure, les halogénures métalliques et d'autres substances pour émettre de la lumière. L'aluminium est un bon matériau pour réfléchir les micro-ondes. La source à micro-ondes émet des micro-ondes sur un abat-jour elliptique en aluminium, en se concentrant sur l'induction de la luminescence du mercure ou des halogénures métalliques dans une lampe sans électrode.
Les caractéristiques des lampes à micro-ondes sont:
1 Intensité de rayonnement réglable avec les caractéristiques de distribution de longueur d'onde, sélectionnez la longueur d'onde de rayonnement optimale, de sorte que l'encre réalise l'effet de durcissement souhaité.
2 La lampe n'ayant pas d'électrode, la durée de vie peut atteindre 5000 heures lorsque la densité de puissance est de 300 W / cm, et le commutateur n'affecte pas la durée de vie de la lampe.
3 Étant donné que la source à micro-ondes est facile à contrôler, la lampe à micro-ondes peut être démarrée fréquemment et fréquemment, mais le micro-ondes possède également un état de veille (maintien de l'état de fonctionnement) et seule la mise en marche rapide est possible dans cet état. Cette fonction convient aux disques optiques et aux presses à imprimer auto-adhésives, car les disques de sérigraphie et les impressions auto-adhésives sont principalement des impressions intermittentes.
La section de durcissement UV de 4 lampes à micro-ondes est riche en spectre, avec une bande moins infrarouge, de sorte que la température de rayonnement des micro-ondes est inférieure
5 La lampe à micro-ondes ne comportant pas d'électrodes, il est pratique de changer le tube de la lampe et aucun câblage n'est requis.
6 Puisqu'il n'y a pas de libération d'électrode, les extrémités de la lampe ne noirciront jamais.
7 En raison de la limitation du mode de transmission par micro-ondes, la longueur maximale du tube à micro-ondes est de 6 pouces. La connexion du tube peut augmenter la largeur de durcissement. Étant donné que l’écartement du tube est petit, le point d’accouplement n’affectera pas l’effet de polymérisation.
8 lampes à micro-ondes sont plus chères, un ensemble d'équipements de polymérisation de 6 pouces représente environ 50 000 yuans. À l’heure actuelle, le marché intérieur est principalement utilisé pour le séchage des encres UV associées à l’impression à jet d’encre, aux câbles, aux tubes, aux emballages souples et à d’autres imprimantes à jet d’encre.
9 Le matériau d’éclairage des lampes à micro-ondes est identique à celui des lampes UV ordinaires et la distribution de la longueur d’onde du rayonnement est également identique; aucune encre spéciale n’est donc nécessaire.
(4) conception de réflecteur de lampe UV. La sélection scientifique de matériaux réfléchissants et la conception rationnelle de la structure du réflecteur peuvent doubler l’effet de durcissement et économiser de l’énergie. Le cristal d’aluminium formé par oxydation à l’acide d’aluminium pur présente une réflectance de 90% à la lumière ultraviolette, tandis que la lumière d’aluminium sans traitement oxydé reflète une efficacité de la lumière ultraviolette inférieure à 60%; la réflectance de l'acier inoxydable à la lumière ultraviolette est inférieure à 60%; et la réflexion de la lumière UV par revêtement semi-conducteur. Le taux est de 94%, mais le coût est plus élevé. En même temps, les rayons infrarouges et la lumière visible peuvent traverser la couche de placage pour atteindre la surface du réflecteur et être évacués à travers le dispositif de refroidissement.
La tendance de développement de la conception des réflecteurs est le changement d'ouverture et de hauteur, c'est-à-dire que la section transversale devient plus petite pour raccourcir le trajet de réflexion et réduire la perte d'intensité lumineuse due à la longueur du trajet. De plus, le haut du réflecteur et le réflecteur modifient la conception de l’évacuation supérieure d’origine, de sorte que l’énergie radiante située au sommet du tube se reflète sur le papier, comme illustré à la figure 4. Depuis la surface transversale de le couvercle de la lampe est petit, la distance entre le mur de la lampe et la surface réfléchissante est trop élevée, de sorte que la température du réflecteur est trop élevée et que la résistance au vent du réflecteur supérieur affecte la dissipation de chaleur du couvercle de la lampe. La solution consiste à utiliser un couvercle d’eau froide ou à augmenter la dissipation de chaleur pour concevoir correctement le circuit d’air de refroidissement.
Introduction à l'équipement de traitement avancé
1. Équipement de traitement UV par micro-ondes
La particularité de l'appareil est qu'en raison des besoins du canal de transmission hyperfréquence, la lampe a un volume important et ne doit pas être installée dans le canal de distribution de la machine d'impression offset feuille à feuille, généralement avec la machine d'impression flexographique du type à l'unité, impression héliogravure machine, table et impression auto-adhésive. La machine convient à l'utilisation. Le disque optique et le système d'impression à jet d'encre conviennent également à l'équipement, mais en raison du prix élevé, l'usine d'impression est rarement utilisée.
2. Équipement de traitement UV à haute densité de puissance
La lampe UV à électrodes fabriquée au Japon a une densité de puissance de 240 à 300 W / cm, qui peut être utilisée pour le durcissement de l’impression rotative de la pâte UV à l’argent dans l’unité d’impression de formes; la densité de puissance de la lampe UV de la machine d’impression flexographique américaine McAndy. Il a atteint 400 W / cm et la vitesse de durcissement est de 150 m / min. La densité de puissance de la lampe à micro-ondes de Fusion Company est de 400 W / cm.
L'équipement de séchage UV à haute densité de puissance accélère non seulement la vitesse de séchage, mais facilite également le durcissement complet de la sous-couche d'encre UV sur des couches d'encre UV épaisses et du papier rugueux. En outre, l'augmentation de la densité de puissance de la lampe UV peut réduire la sensibilité de l'encre UV et du contenu du photo-initiateur, améliorant ainsi la stabilité et la sensibilité de l'encre UV, facilitant le stockage et le transport, et réduisant le prix.
3. Système de traitement UV à l'eau
En raison du développement du concept de conception des équipements d'impression, la structure de la machine à imprimer est plus compacte et esthétique, et le passage de refroidissement d'air de durcissement par UV plus large ne peut plus répondre aux exigences. Par conséquent, ces machines d'impression utilisent généralement un équipement de polymérisation aux UV refroidi à l'eau. Par exemple, le système de séchage UV de la machine d'impression offset multicolore importée est refroidi à l'eau, et la machine d'impression auto-adhésive par satellite est également équipée d'un système UV refroidi à l'eau.
L'auteur trouve souvent dans l'imprimerie qu'il existe de nombreux phénomènes déraisonnables dans le processus de séchage et de séchage de l'encre, qui entraînent un gaspillage important d'énergie électrique. Par exemple, certains équipements de traitement thermique ne sont pas scientifiques, bien que leur prix soit bon marché, mais leur efficacité très faible. La vitesse d'une paire de machines de vitrage est inférieure à 3 000 feuilles par heure. Trois lampes UV de 10 kW sont utilisées. Une lampe de 12 kW peut être utilisée. Par exemple, l'alimentation des systèmes de polymérisation des unités avant et arrière de la machine à imprimer de type unitaire n'est pas raisonnable, ce qui entraîne une vitesse d'impression. Et beaucoup de fabricants ne considèrent que le coût des équipements, en ignorant les dépenses en électricité. En réponse aux problèmes ci-dessus, il est recommandé que l’imprimerie prenne en compte de nombreux aspects lors du choix de l’équipement de polymérisation.