Многообразие УФ-сушек в офсетной печати

1 ноября 2019

Сегодня, при покупке офсетной печатной машины с УФ-сушками можно легко попасть в ловушку. Особенно, это касается покупки б/у машин. Дело в том, что после покупки может оказаться, что доступная УФ-краска, на которую вы рассчитывали не будет высыхать. Я с таким столкнулся в одной из типографий, которые печатали пластиковые дисконтные  карточки. Печатная машина была японская и, соответственно, при установке были рекомендованы краски известной японской компании. По прошествии времени, поступило экономически выгодное предложение от дилера очень крупной европейской компании.  Но, тестовая печать не удалась – краска вообще не полимеризовалась (не высыхала). После разбирательств выяснилось, что, во-первых, реактивность (чувствительность к УФ-излучению) у европейской краски оказалась ниже, а, во-вторых, немного не совпадала длина волны, на которую рассчитана печатная машина и краска.

Ещё на заре появления офсетных УФ-красок было замечено, что стандартные ртутные УФ-лампы довольно прожорливы, что касается электроэнергии.

Кроме того, выявилось, что эти лампы очень горячие и тепло негативно влияет на УФ-полимеризацию. Стали появляться системы с воздушным и жидкостным охлаждением камер, где устанавливались ртутные УФ-лампы. Зачастую требуется охлаждать и цилиндры, находящиеся рядом. Может нагреваться и запечатываемый материал, а некоторые материалы чувствительны к температуре – могут растягиваться или сжиматься.

Для того чтобы  эффективно удалять тепло появились параболические (и иных форм, например с переменной формы отражателем) дихроичные зеркала – отражатели, которые хорошо отражают УФ-излучение, но пропускают ИК-излучение. За таким зеркалом находится либо воздушный канал, через который под  давлением отводится тепло, либо теплообменник (радиатор) с  циркулирующей охлаждающей жидкостью. Сначала  в эффективных дихроичных зеркалах применялось золото, что, само собой, не делало эти системы дешевле. Кроме того, до сих пор ведутся эксперименты  по оптимизации формы отражателя, чтобы максимально уменьшить рассеивание УФ-излучения и увеличить фокусировку максимального количества отражённых лучей в нужной зоне.

Позже появились специальные покрытия иной природы и не такие дорогие как золото.

Выделяющийся при работе высокоэнергетической паровой ртутной УФ-лампы озон относится к ядовитым веществам и его нужно удалять из камеры сушки и утилизировать, что тоже не делает применение такой технологии дешевле и экологичнее. Озон выделяется при длине волны 254 нм и ниже.

Ещё одним огромным недостатком ртутных УФ-ламп является очень низкий КПД. Только  15-25% излучения лампы приходится на УФ-спектр, а всё остальное это видимый, красный  и ИК-спектр излучения. Диапазон длин волн УФ- излучения  200-600 нм. То есть, тепла много, которое ещё и нужно отводить, а нужного УФ-излучения только небольшая доля. Напомню, что при длине волны выше 400 нм уже начинает выделяться тепло.

К тому же, даже та небольшая доля УФ-излучения, которую генерирует ртутная лампа,  распределяется  по широкому спектру (разных длин волн), не все из которых можно было использовать. А, распределение мощности по широкому спектру длин волн, влекло за собой и то, что в области нужных длин волн мощность не так велика, как нужно. Это провоцировало появление всё более мощных  УФ-ламп и всё больший расход  энергии.

Для того  чтобы улучшить продажи своих печатных машин Уф-красок, крупнейшие производители много сил и средств вложили в улучшение характеристик УФ-сушильных устройств. Основное внимание было уделено снижению энергопотребления ламп и сужению диапазона длин УФ-излучения в более узкой полосе. Не знаю, кто первым нашёл решение, но сегодня почти у всех крупнейших производителей есть решение с  “Низкоэнергетическими”  лампами или в международной практике “Low energy”.  Основная задача таких систем – отверждение краски с более низкими затратами энергии.

Поэтому сегодня недостаточно знать, что печатная машина оснащена УФ-сушками. Важно выяснить, какие это УФ-сушки.  Так как для низкоэнергетических сушек потребуются высокореактивные краски.

К низкоэнергетическим  процессам быстрого отверждения относятся такие процессы:

  • H-UV – эта технология от KOMORI
  • LEC-UV – это относится к MANROLAND. Здесь применяются ртутные лампы легированые железом с диапазоном длин волн 260-600 нм. Эффективность сушек довольно высокая. Например, для четырёхкрасочной машины достаточно всего одной сушильной кассеты, а для восьмикрасочной машины, как правило, только две. Кассеты с сушками универсальны  и могут быть установлены  после любой секции или на приёмке. Декларируется возможность применения любых УФ-красок.
  • HR-UV(High Reactive UV) – это технология KBA. Сушки называются VariDry. В этой системе сушек каждый модуль может использоваться и как промежуточная сушка, и как заключительная. Особенностью этой системы является использование разных ламп на одной машине – обычные ртутные лампы, и лампы легированные железом (или галлием). То есть модули универсальные и могут оснащаться разными лампами под определённые задачи (под заказ).
  • LE-UV (Low Energy-UV). Такую технологию продвигает HEIDELBERG и их фирменные сушки называются DryStar LE.  Диапазон излучения ртутной лампы с железным легированием 260-450 нм (диапазон А и В). Так как диапазон ниже 260 нм блокирован, то озон практически не выделяется, а блокировка выше 450 нм минимизирует выделение тепла. Таким образом, мощность сосредоточена только в нужных областях длин волн, что позволяет использовать одну легированную лампу вместо 3-4-х обычных ртутных ламп. Смущает то, что Heidelberg  очень настойчиво рекомендует именно свои краски. У меня нет данных, могут ли быть проблемы при применении иных красок.

Эти технологии используют ртутные лампы с легированием железом.

Особняком стоит технология:

  • LED-UV – пионером этой технологии стала компания RYOBI. Это, пожалуй, сегодня самая современная технология УФ-сушки.  Смысл состоит в использовании целого ряда УФ-светодиодов (часто можно использовать только часть из них, если есть необходимость, для экономии ресурса). Особенность распределения мощности такова, что практически вся мощность сосредоточена в очень узком диапазоне длин волн, что создаёт высокоинтенсивное излучение. Как правило, охлаждение всё же требуется и, чаще всего, применяется водяное охлаждение. Самыми большими преимуществами этой технологии являются: экономия электроэнергии, ресурс светодиодов примерно в 15-30 раз выше, чем обычных ламп, не требуется время для прогрева или остывания – включил и сразу сушка готова к работе. Кроме того, некоторые производители таких сушек конструируют их так, чтобы можно было поставить на место старых, обычных сушек. Обычно на четырёхкрасочной  печатной машине устанавливают две сушки. Одну кассету ставят после секции, где печатается белая краска, а вторую после всех красок.  Разные LED-светодиоды в зоне А могут выдавать один или несколько пиков мощности (340,345,365,385,395 или 405 нм). Поэтому нужно тщательно относиться к возможному поставщику краски, чтобы диапазон соответствовал длинам волн сушки. Кстати, производителей LED-красок ещё не так и много. LED-сушки от RYOBI  хорошо закрепляют и HR-UV краски, а серия светодиодов Wide Spectrum закрепляет и обычные УФ-краски.

Эта технология обладает самым низким энергопотреблением среди всех УФ-систем, но стоит невероятно дорого (в разывыше, чем другие энергосберегающие технологии), но зато нет никаких зеркал, штор). При всех достоинствах эта технология очень требовательна к соблюдению всех технологических требований и рекомендаций.

Надо заметить, что все эти энергосберегающие технологии работают на других длинах волн, чем стандартные ртутные УФ-лампы и это нужно учитывать при покупке красок. Хотя большинство крупных производителей  красок уже давно выпускают универсальные краски, которые могут работать во всех этих диапазонах, кроме LED-UV – это специализированные краски, которые предназначены для работы именно в этой технологии.  Эти технологии позволяют сосредоточить пик мощности УФ-излучения в зоне ультрафиолета типа-А (наиболее проникающий тип излучения, находящийся близко к видимой части УФ-спектра). Кроме того, что при легировании диапазон излучения ламп смещается в основном  в длинноволновую  область  А, наиболее глубоко проникающего энергетического уровня, так ещё и кардинально  снижается возможность продуцирования озона, так как он образуется при воздействии длин волн между диапазонами В и С.

Наименование

Длина волны, нм

Частота, ПГц

Количество энергии на фотон, 

Аббревиатура

Ближний

400—300

0,75—1

3,10—4,13

NUV

Ультрафиолет А, длинноволновой диапазон

400—315

0,75—0,952

3,10—3,94

UVA

Средний

300—200

1—1,5

4,13—6,20

MUV

Ультрафиолет B, средневолновой

315—280

0,952—1,07

3,94—4,43

UVB

Дальний

200—122

1,5—2,46

6,20—10,2

FUV

Ультрафиолет С, коротковолновой

280—100

1,07—3

4,43—12,4

UVC

Экстремальный

121—10

2,48—30

10,2—124

EUV, XUV


Учитывая, что краски для этих новых технологий используются высокореактивные, а лампы  с железным легированием  имеют более высокую энергию излучения в диапазонах  А и В, то можно уменьшить количество ламп в печатной машине или снизить их потребляемую энергию.

Учитывая, что меньшая потребляемая мощность легированных  ламп позволяет упростить систему охлаждения и вентиляции, то экономия энергии по сравнению со стандартными УФ-лампами может составлять 60-70%.

Если словами описать различие в диапазонах длин волн УФ-излучения, то можно сказать, что диапазоны Аи В обладают высокой проникающей в слой краски способностью и запускают отверждение в глубоких слоях краски. А, диапазон С  обладает высокой мощностью, но отверждение создаёт  только на поверхности краски. Для запуска отверждения белой кроющей краски применяют фотоинициаторы, реагирующие, в основном, на ультрафиолет диапазона А. Это связано с тем, что отражающая способность этой краски такова, что проникают вглубь только лучи с самой большой длиной волны и самой высокой проникающей способностью. А это диапазон А.

Кстати, эти различия в проникающей способности используются и для экспонирования фотополимерных форм для флексографии – ультрафиолет  А и В  для основного и обратного экспонирования, а ультрафиолет  С  для финишинга.

Купить оборудование для печати в Алматы